脫絨棉種加工參數(shù)信息管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

彭順正++尤佳++李景彬

摘要：棉種加工質量安全與棉花產(chǎn)業(yè)息息相關，棉種加工質量可追溯是目前新疆棉花產(chǎn)業(yè)所面臨的現(xiàn)實問題，也是實現(xiàn)棉花豐收的基本要素。為了記錄脫絨棉種加工參數(shù)信息，實現(xiàn)棉種加工質量溯源，利用VS2010、MySQL開發(fā)工具搭建了1套脫絨棉種加工參數(shù)信息管理系統(tǒng)，采用VS2010設計軟件系統(tǒng)界面，MySQL構建數(shù)據(jù)庫管理服務平臺。系統(tǒng)包括用戶管理模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊，偏重分析數(shù)據(jù)庫功能模塊的設計和實現(xiàn)。系統(tǒng)的搭建實現(xiàn)了棉種加工、脫絨環(huán)節(jié)信息化，為棉種質量安全快速追溯奠定了基礎。

關鍵詞：脫絨棉種；加工參數(shù)；信息管理；質量溯源；功能模塊設計；數(shù)據(jù)庫管理服務平臺

中圖分類號：S126 文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2016）10-0419-05

收稿日期：2016-04-06

基金項目：國家自然科學基金（編號：3126020）；新疆生產(chǎn)建設兵團博士資金（編號：2014BB003）。

作者簡介：彭順正（1989—），男，貴州興義人，碩士，主要從事基于圖像技術農(nóng)產(chǎn)品檢測研究。E-mail：284486776@qq.com。

通信作者：李景彬，博士，副教授，碩士生導師，主要從事農(nóng)產(chǎn)品檢測與分級研究。E-mail：ljb8095@163.com。近年來，農(nóng)產(chǎn)品的質量安全和溯源成為研究的熱點問題，為了保證種子質量和溯源，維護種業(yè)健康持續(xù)發(fā)展，消除種子市場投機倒把行為[1]給國家糧食安全帶來的危害，政府相關部門頒發(fā)了一些有關種子的法律和條例[2-4]。棉種是棉花產(chǎn)業(yè)鏈的基礎資源，是制約棉花產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益的關鍵因素。種子質量安全機制主要包括生產(chǎn)、運輸、加工、銷售4個環(huán)節(jié)，建立種子質量安全機制可以從源頭解決棉種造假行為，振興棉花產(chǎn)業(yè)，其中加工過程是實現(xiàn)棉種質量安全可追溯的關鍵環(huán)節(jié)。目前，產(chǎn)品的質量追溯機制得到廣泛應用，國內(nèi)外許多學者對肉類、種子、蔬菜、醫(yī)療設備等的質量安全追溯進行相關研究[5-11]，并取得了一定成果，為實現(xiàn)產(chǎn)品質量安全快速追溯、對產(chǎn)品質量進行預警奠定了堅實基礎。

趙麗等設計手機二維條碼識別的農(nóng)產(chǎn)品質量安全追溯系統(tǒng)，該系統(tǒng)對食品包裝上的條碼識別準確度高，可以方便用戶快速識別產(chǎn)品的二維條碼標簽，為消費者提供1種新的產(chǎn)品質量追溯手段[12]。

李海燕等結合天津市蔬菜質量安全狀況，構建天津市蔬菜可追溯系統(tǒng)框架，設計加密的追溯碼，通過11縣、4家超市使用，帶動了蔬菜安全，保障了蔬菜質量安全[13]。

姚芳等為了實現(xiàn)熟肉制品的質量安全追溯，采用B/S與C/S混合架構等技術，結合熟肉制品的加工生產(chǎn)特點，開發(fā)熟肉制品的通用管理框架，建立了多層次、多角色的質量安全追溯系統(tǒng)。該系統(tǒng)的開發(fā)和使用，為熟肉制品和類似行業(yè)質量溯源奠定了基礎[14]。

上述研究都是針對農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工、銷售等環(huán)節(jié)的相關信息進行記錄分析，最終實現(xiàn)產(chǎn)品的質量安全快速追溯，從源頭解決產(chǎn)品質量安全問題。然而，從加工環(huán)節(jié)入手實現(xiàn)棉種加工質量可控是本研究的重點。

本研究為了記錄棉種加工脫絨過程的相關參數(shù)，采用MySQL5.5（數(shù)據(jù)庫開發(fā)工具）和VS2010相結合，搭建1套脫絨棉種加工參數(shù)信息管理系統(tǒng)，以期為保證棉種質量安全追溯提供加工環(huán)節(jié)的參數(shù)信息奠定基礎。

1系統(tǒng)設計目標及架構

1.1系統(tǒng)設計目標

脫絨棉種加工參數(shù)信息管理系統(tǒng)設計目標主要有以下幾點：（1）利用脫絨棉種加工、脫絨過程相關特征參數(shù)建立系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)庫，基于MySQL5.5平臺搭建數(shù)據(jù)庫，利用MySQL CAPI函數(shù)訪問數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)記錄添加、查詢、統(tǒng)計、刪除、備份和恢復等功能；（2）實現(xiàn)系統(tǒng)與Excel通信，讀取文件數(shù)據(jù)添加到數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)記錄的批量導入；（3）完全查詢和條件查詢方式相結合，盡可能滿足用戶查詢記錄的需求；（4）系統(tǒng)采用視圖切換技術，力求用戶可以方便自如地按照向導使用系統(tǒng)。

系統(tǒng)采用模塊化設計，系統(tǒng)各個子功能模塊相對獨立，便于后續(xù)功能擴充和完善，其最終目的是實現(xiàn)脫絨棉種加工、脫絨過程參數(shù)記錄信息數(shù)字化，替代傳統(tǒng)手工記錄相關參數(shù)的傳統(tǒng)模式，能夠對加工、脫絨過程的參數(shù)信息進行科學有效的管理，并對相關參數(shù)進行統(tǒng)計和分析，為新疆棉花增產(chǎn)增收打下堅實基礎。

1.2系統(tǒng)功能設計

根據(jù)需求分析，設計出系統(tǒng)總體架構，系統(tǒng)主要分為2個模塊：用戶信息管理模塊、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)模塊。用戶信息管理模塊負責管理用戶注冊、刪除、存儲用戶基本信息等，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)模塊負責棉種脫絨加工等參數(shù)錄入、刪除、查詢、備份、恢復等功能。系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

1.3開發(fā)工具介紹

Visual C++是一種可視化編程語言，微軟基礎類庫（Microsoft foundation classes，簡稱MFC）是微軟公司基于VC++開發(fā)和集成的一種可視化開發(fā)工具，提供強大的數(shù)據(jù)庫操作函數(shù)包，開發(fā)人員可以調用現(xiàn)成的數(shù)據(jù)庫操作函數(shù)庫開發(fā)和集成豐富的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理軟件，極大地減少了系統(tǒng)開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本[15]。數(shù)據(jù)庫平臺基于MySQL5.5開發(fā)[16]，MySQL5.5提供強大的數(shù)據(jù)庫聚合函數(shù)包，可以方便開發(fā)人員實時調用，簡化開發(fā)人員對數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊的設計，系統(tǒng)采用MySQL C API函數(shù)訪問數(shù)據(jù)庫[17]。

2數(shù)據(jù)庫的設計

2.1數(shù)據(jù)庫概念模型（E-R模型）設計

數(shù)據(jù)庫概念模型提供了表示實體類型及其屬性和聯(lián)系的方法，是描述現(xiàn)實世界的一種模型，是數(shù)據(jù)庫的重要組成部分。本系統(tǒng)結合棉種加工、脫絨實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)合理設計了數(shù)據(jù)庫概念模型，詳見圖2。

2.2數(shù)據(jù)庫表的設計

在綜合分析概念設計的基礎上，對各個參數(shù)指標進行分類和整理并規(guī)范化，設計用戶表（用來存儲用戶基本信息）、管理員表（用來存儲管理員基本信息）、加工參數(shù)測定表（用來存儲加工參數(shù)信息）、脫絨參數(shù)測定表（用來存儲脫絨過程參數(shù)信息）、幾何特征表（用來存儲幾何特征參數(shù)信息）、顏色特征參數(shù)表（用來存儲顏色特征參數(shù)信息）、電導率參數(shù)表（用來存儲電導率測定參數(shù)信息）、批次表（用來存儲加工批次信息）、品種表（用來存儲品種信息）等9個數(shù)據(jù)表。除了用戶、管理員表外，其他父子表之間用外鍵關聯(lián)。在分析各個參數(shù)表之間信息關聯(lián)關系基礎上，最終確定表之間的父子關系，確定批次表和品種表均為父表，其他5個參數(shù)表均為子表。由于每張參數(shù)表的每條記錄必須具有批次、品種信息才使記錄有實際意義，即每條記錄都是針對某個品種的某個批次進行記錄，為了標志每條記錄的特定含義，在每張參數(shù)表中還添加了沒有實際意義的主鍵約束。具體如下：加工參數(shù)測定表、脫絨參數(shù)測定表、電導率參數(shù)表、顏色特征參數(shù)表、幾何

特征參數(shù)表等5個子表中的品種（name字段）、批次（batch字段）信息均來自父表，通過外鍵與父表建立起父子關系。2個父表與5個子表均是1 ∶N的關系，各表之間的聯(lián)系如圖3所示，圖中只寫出每張表的外鍵名，其他字段用省略號代替。

3系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

系統(tǒng)訪問和讀取是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)通過MySQL C API函數(shù)實現(xiàn)的，MySQL提供1組標準的C API函數(shù)，可以完成數(shù)據(jù)的訪問，包括獲取數(shù)據(jù)庫結構、表結構、查詢數(shù)據(jù)庫表中的記錄、更新數(shù)據(jù)庫等操作，功能非常強大，訪問速度快，系統(tǒng)只須將“mysql.h”頭文件和相關的庫文件導入工程即可使用所有的C API函數(shù)庫。設計的數(shù)據(jù)庫表含有中文記錄，需要將數(shù)據(jù)庫開發(fā)環(huán)境的字符集設置為GB2312編碼，表字段一律采用英文字段，通過編寫的EnglishField2ChineseField函數(shù)映射為相應的中文字段，由于C API函數(shù)讀取的記錄不支持中文編碼字符集，為此編寫1個專用的編碼轉換函數(shù)CharToCString函數(shù)，該函數(shù)主要使用Windows API MultiByteToWideChar函數(shù)將多字節(jié)轉化為1個寬字符（unicode）的字符串，核心代碼如下：

Void CharToCString（charbuf[]，CString&des）

{

DWORD dwNum=：：MultiByteToWideChar

（CP_ACP，0，buf，-1，NULL，0）；

wchar_t *pwText；

pwText = new wchar_t[dwNum + 1]；

memset（pwText，0，

（dwNum+1）*sizeof（wchar_t））；

：：MultiByteToWideChar

（CP_ACP，0，buf，-1，（LPWSTR）pwText，

dwNum）；

des=pwText；

delete[] pwText；

}

系統(tǒng)通過監(jiān)聽用戶相應操作向邏輯設計層發(fā)起請求，根據(jù)邏輯設計生成相應可執(zhí)行的結構化查詢語言（SQL）語句，實現(xiàn)相應的操作功能；系統(tǒng)的備份是通過調用MFC中封裝好的CFileDialog對話框向導，選擇導出的backup.sql腳本保存文件路徑，并在指定路徑創(chuàng)建名為DataBaseBackup文件夾，通過調用shellexcute函數(shù)打開cmd.exe運用程序并執(zhí)行生成的SQL語句生成備份文件，在文件夾下寫入backup.sql腳本備份文件。類似地，數(shù)據(jù)恢復功能通過調用CFileDialog向導對話框打開指定backup.sql文件，并提取文件保存路徑，生成可執(zhí)行SQL語句；通過調用shellexecute函數(shù)打開cmd.exe，執(zhí)行相應的SQL預處理命令，實現(xiàn)系統(tǒng)備份數(shù)據(jù)的恢復。添加記錄通過自定義的對話框向導選擇需要添加記錄的表名，而后調用CFileDialog向導對話框選擇Excel文件，通過邏輯設計生成可執(zhí)行的插入記錄SQL語句，用CArray類型動態(tài)數(shù)組暫存產(chǎn)生的SQL語句，而后調用相關的MySQL C API函數(shù)執(zhí)行相應的預處理命令，實現(xiàn)記錄逐條插入。為了方便用戶刪除記錄，將顯示記錄的listView控件風格設置為LVS_EX_CHECKBOXES，在列表每行起始位置（即每條記錄的開始位置）自動添加1個復選框，用戶只須在每條記錄前方點擊復選框后，點擊刪除記錄按鈕即可刪除記錄。另外，系統(tǒng)使用MySQL的聚合函數(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)理統(tǒng)計分析功能。為了增強系統(tǒng)使用靈活性，每個子功能操作界面都設計1個返回按鈕，通過視圖切換技術實現(xiàn)，使得系統(tǒng)的UI界面更加人性化。

通過自定義的數(shù)據(jù)格式識別函數(shù)，正確加載Excel文件數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)導入準確可靠，針對表中基本數(shù)據(jù)類型字段，通過設置閾值方法限定數(shù)據(jù)范圍，避免數(shù)據(jù)加載產(chǎn)生無效操作，提高數(shù)據(jù)加載的準確度和高效性。

4軟件運行實例

用戶通過選擇賬戶類型后，輸入密碼、賬戶后即可進入系統(tǒng)操作界面（圖4），用戶可根據(jù)需求進行數(shù)據(jù)查詢、添加、備份、數(shù)理統(tǒng)計等操作。例如需要查看棉種加工參數(shù)，在主要操作界面中點擊棉種加工生產(chǎn)運行記錄按鈕切換到加工參數(shù)記錄界面，在查詢條件列表中選擇品種和批次，點擊查詢按鈕就可以查到相關的脫絨加工參數(shù)記錄，詳見圖5。

5系統(tǒng)性能評價

通過讀取Excel文件批量導入管理系統(tǒng)，對系統(tǒng)的各個功能進行調試，發(fā)現(xiàn)并糾正系統(tǒng)中部分子功能邏輯設計錯誤，系統(tǒng)滿足小批量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析。但是系統(tǒng)還有很大的改進空間，在后續(xù)使用中隨著信息量的增加，數(shù)據(jù)庫負荷不斷增大，查詢和添加數(shù)據(jù)的速度會有所下降，系統(tǒng)需要實時維護，在后續(xù)開發(fā)過程中，有必要考慮使用更高級的數(shù)據(jù)庫查詢、刪除、添加算法和高效率的數(shù)據(jù)庫邏輯設計方案，保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、實時性，適應實際生產(chǎn)的需要。

6結論

本系統(tǒng)界面簡單友好，具有通俗易懂的向導功能，集增、刪、查、備份、恢復、統(tǒng)計分析為一體，減少對第三方數(shù)據(jù)處理軟件的依賴，視圖切換方式與向導相結合，節(jié)約了系統(tǒng)的開銷，人機界面友好。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫操作功能采用MySQL的 C API 函數(shù)開發(fā)實現(xiàn)，運行速度快，實現(xiàn)與Excel文件通訊交互，替代傳統(tǒng)手工記錄模式。登錄認證和數(shù)據(jù)庫備份、恢復功能的實現(xiàn)增強了系統(tǒng)的安全性，各個子功能模塊化相對獨立，擴展性好，為后續(xù)開發(fā)和完善系統(tǒng)功能奠定了堅實基礎。不過，系統(tǒng)目前才實現(xiàn)一些基本功能，很難滿足實際應用需求，后續(xù)還須不斷對系統(tǒng)進行開發(fā)和調試，以滿足生產(chǎn)加工和科學研究的需求。

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