罗冰，李青苗，方清茂

四川省中医药科学院，四川 成都 610042

四川省为率先开展第四次全国中药资源普查(试点)的省份之一，至今已开展了5个批次、117个区县、29个踏查区县的普查工作，期间建立了2个种子种苗繁育基地，1个省级监测中心以及3个监测站[1]。为了便于对四川省资源普查进行成果管理及展示应用[2]，四川省率先开发建成基于浏览器/服务器(B/S)架构的省级中药资源信息系统，系统涵盖了四川省资源普查各项工作成果。本研究通过对四川省中药资源信息系统的总体功能架构、功能设计及实现进行介绍，进而为中药资源的信息化管理提供一种有效解决方案。

1 系统主体架构

四川省中药资源信息系统采用B/S方式运行[3]，通过采用面向服务的架构组件模型[4]，将应用程序根据不同功能单位进行拆分，对四川省中药资源信息进行集中汇总和动态监控管理，形成规范的中药资源信息动态监测管理机制。

四川省中药资源信息系统以数据源访问组件、权限组件、流程组件、报表组件、统计分析组件、事务管理组件、消息组件、查询组件、图形化组件以及业务建模器组件共10个组件为基础构件；以信息采集、门户展示、数据中心、数据分析、动态监测、电子展板、机构管理以及查询报表8个组件为核心业务构件；并辅以信息浏览、信息统计、信息评价等决策层应用，以及事物构件、人员管理、系统管理、权限管理等组件，进而形成系统的总体框架(见图1)。

图1 四川省中药资源信息系统总体架构

2 系统核心技术

根据四川省中药资源信息系统的架构层次，采用不同的实现方式，以保证系统的稳定性和可靠性(见图2)。

在用户层，主要为客户端执行框架，通过Ajax、Xhtml+jsf、Javascript+css+extjs等方式，确保用户通过浏览器访问系统时，能够及时获取基于HTTP的xml请求等消息。

在控制层，通过Servlet、MVC框架，实现参数解析、会话管理等基本功能。

在业务逻辑层，通过Java Class方式，实现对网站业务、普查业务、流程管理、业务查询等功能的响应。

在基础服务层，通过SOA组件，实现图形化构件、基础构件、系统构件、报表构件等设计。

在数据访问层，通过Hibernate、JDBC实现数据库访问DAO以及文件访问接口。

在数据存储层，通过结构化数据实现核心数据库、通过非结构化存储完成数据存储。

3 系统功能设计

四川省中药资源信息系统功能包括系统管理、门户网站、数据管理子系统、数据查询子系统、动态监控子系统、分析评估子系统等。其中关键功能点主要包括：基础数据管理、数据查询分析管理、环境因子动态监控、移动端扩展功能管理(见图3)。

图2 四川省中药资源信息系统架构及主要技术

图3 四川省中药资源信息系统功能架构

3.1 基础数据管理

基础数据管理是信息系统的核心，主要分为两部分：中药资源普查数据管理和基础数据库管理。

3.1.1 普查数据管理子系统 普查数据管理子系统以计算机数据结构为核心、四川省中药资源普查数据为基础、国家中药资源普查信息系统为参考、数据接口能够通用为原则，以汇总四川省第四次中药资源普查数据为管理目标，根据中药资源普查实际功能需要，采用JDK1.8等软件开发工具，设计开发了相应的表单项，例如野生药用植物调查表、中药材市场调查表等。随着普查工作的推进，数据管理子系统一方面通过在不同表单项中填写相应数据，一方面通过接口开放，直接导入国家中药资源普查信息系统中的数据，最终形成包含四川省全国第四次中药资源普查基础数据的电子化管理系统。

3.1.2 基础数据库子系统 基础数据库为系统核心模块，采用MySQL以及Window server 2008为数据库开发环境，通过后台开发、前端设计以及前后端关联映射，完成数据库的搭建。在系统后台，对数据进行分类、组织、存储、检索和维护等一系列操作；在前端页面，对库中数据进行信息化、可视化展示；并通过前端和后台之间的交互设计，实现前后数据的关联。根据中药资源不同阶段的形态，基础数据库设计有种子库、种苗库、中药材库以及标本库；为便于后期数据扩展，为种子种苗繁育基地以及动态监测站等预留了数据空间。数据一方面来自于对国家普查信息系统中四川省数据的整理和归类，另一方面来自于四川省中医药科学院所有的四川省中药资源相关数据。

3.2 数据查询分析管理

3.2.1 数据查询 四川省中药资源信息系统设置有公共信息模块，通过该模块能够对外发布四川省中药资源相应信息，如种子种苗价格、药材价格等。数据格式定义为“品种名称、规格、产地、最新价格”，并通过数据的长期积累，自行生成价格走势图。

3.2.2 数据分析 数据分析主要通过OLAP实现，采用联机分析处理技术，对系统中所录入的药材交易量、播种面积等情况进行分析，从时间和地域维度，分析统计出各药材的交易量、播种面积等。根据统计结果，以第三方电子地图为基础，以经纬度坐标为依据，以区、县为最小单位，通过调用API接口，最终形成道地药材地域分布以及道地药材品种分布两张可视化地图，能够自行对系统中省内药材的分布情况进行汇总以及按照品种进行展示。

3.2.3 数据预测 四川省中药资源信息系统预留了数据预测模块，随着系统基础数据的完善，采用灰色模型、BP神经网络模型等，建立针对中药材市场价格预测模型，对市场需求量、种植面积、产量等因素进行分析研究，对市场价格走势进行科学预测判断。

3.3 环境因子动态监控

四川省中药资源信息系统开发设计种子种苗基地环境因子监测模块，通过接入四川省种子种苗繁育基地物联网系统，在环境监测点提供监控接口的情况下，对基地的气候、土壤、降水量、湿度、光照情况进行监控，并提供数据人工录入接口，在自动采集的同时允许人工录入。

3.4 移动端扩展功能管理

随着移动互联技术的发展以及移动网络的完善，为推进四川省监测点网络体系搭建，设计了以动态监控子系统为核心、动态监测系统数据为基础的移动端系统。移动端系统关键功能包括：登录系统(用户登录验证)、信息填报(修改密码、填写待办任务、查看审核进度、重新提交任务、查看完成任务)、信息审核(修改密码、任务审核、任务查看)，通过移动端系统对动态监控子系统进行功能扩展，能够更便捷地实现中药资源的动态监控。

3.5 用户及权限管理

四川省中药资源信息系统通过用户管理以及角色管理，对用户进行权限划分。不同权限的用户能够查看权限内的相应内容，同时系统对后台调度、系统日志等管理维护工具进行了界面设计及优化。

3.6 分析评估

四川省中药资源信息系统开发设计了分析评估子系统，对发布的例如价格等重要数据进行分析，并形成价格趋势图；进而通过灰色模型，以价格趋势图为原始数据序列，通过数据变换处理、平稳性校验、拟合校验等，对价格进行预测预警。

3.7 电子信息展板

为便于对四川省种子种苗繁育基地、中药资源动态监测站的有效管理，系统通过网络与基地监测站进行连接，远程获取种子种苗繁育基地的在线视频信号、物联网环境信息采集信号以及动态监测站调查数据等，并通过电子信息展板进行展示。

3.8 系统流程管理

由于四川省中药资源信息系统功能模块较多，为实现对系统核心模块的有效管理，设计了流程管理中心，用于对中药资源野外调查子系统以及移动端信息采集子系统的任务流程进行综合管理，能够对系统流程进行在线设计、快速定义流程、部署包上传和下载、删除流程、激活或禁用流程、流程类型更改等。

4 系统功能实现

根据所设计的系统功能，选用相应的软件系统开发工具，分别从软件、数据库以及操作系统3个方面，实现系统各项功能，完成系统建立。

4.1 软件开发及实现

软件开发环境选用Java语言，开发工具采用JDK1.8、JSP、JDBC、JBoss4.2以及Eclipse。其中，JDK1.8包含Java运行环境及开发工具，是软件系统功能实现的核心；JSP作为Java服务器页面，通过在网页中插入Java代码，进行动态网页设计，实现系统网站等前端功能；JDBC通过一系列接口，快速实现与数据库的连接及数据调用；JBoss作为应用服务器，一方面通过多种协议处理，实现软件系统的基本功能，另一方面数据归档存储、分析处理等数据管理相关功能；最后通过调用可扩展开发平台Eclipse中的标准插件集，完成系统的软件开发。

4.2 数据库开发及实现

数据库开发选用MySQL数据库语言，通过定义数据结构并建立不同的数据表单，实现基础数据信息的存储；通过数据查询语句、数据操作语句、事务处理语句、数据控制语句、数据定义语句以及指针控制语句，实现对基础数据的调用和操作。

4.3 操作系统运行

通过软件开发及数据库开发，系统各项功能逐步实现，采用Windows server 2008作为操作系统，最终实现四川省中药资源信息系统的运行。

5 结论

随着四川省中药资源信息系统的建成和使用，在该系统支持下，可以将原来零散的手工数据建设成为以信息化平台为依托，集成“系统管理、数据中心、信息门户、数据分析、动态监测、电子展板”为一体的现代化管理体系。

系统通过基础数据库构建，实现对四川省中药资源数据的整理和归类，形成电子资源库；通过借鉴国家资源普查信息系统，实现省内中药资源调查及信息上报；通过数据分析及统计，对系统中各项信息进行可视化、数据化展示；通过接入种子种苗繁育基地远程信号，对基地环境因子进行采集和储存；通过系统功能扩展，为后期的诸如移动端设计等预留空间；进而形成了四川省中药资源综合信息系统。

四川省中药资源信息系统将发挥中药资源综合信息中心的作用，重点推进中药资源数据研究及利用，例如：建立基于ArcGIS的四川省中药资源可视化地图[5]，通过多级多窗口的展示模式，快速展现中药资源普查及动态监测所收集的中药资源品种各项信息；通过种子种苗繁育基地环境因子收集与汇总分析，以环境因子为参数，研究建立中药材生长模型，分析探讨环境因子对中药材生长的影响[6]。依托四川省中药资源综合信息系统，下一步将开展道地药材动态监测的核心技术和关键问题研究，如川产道地药材动态监测技术、道地药材原料质量保障技术、道地药材数据库动态挖掘技术、道地药材大数据分析技术、道地药材生长环境因素与分布特性等，通过信息化技术，为四川省中药资源产业发展助力。