一种植物种质资源智能管理方法和系统与流程

本发明一种植物种质资源智能管理方法和系统，属于种质资源管理。

背景技术：

1、植物种质资源是指具有潜在经济、科学、文化和社会价值的植物物种、种群和种间杂交群体的遗传资源。由于人口增长、气候变化和环境污染等原因，植物种质资源正面临严重的威胁和丧失。

2、为了保护和合理利用植物种质资源，许多国家和地区建立了相应的植物种质资源管理机构，但是管理方式和手段有待进一步完善。传统的植物种质资源管理方式通常采用手工记录、标记、保存和维护，难以实现大规模的、高效的管理和利用。

3、近年来，随着信息技术和智能化技术的发展，一些新的植物种质资源管理方法和系统得到了广泛应用。其中，基于云计算、大数据和人工智能等技术的植物种质资源智能管理方法和系统受到了越来越多的关注和研究。这些方法和系统可以实现对植物种质资源的数字化、信息化和智能化管理，为植物种质资源的保护和利用提供了更加有效的手段和工具。

4、植物种质资源智能管理存在着一些技术问题，例如：

5、数据安全和隐私保护问题：植物种质资源数据的保密性和隐私性是需要重视的问题。对于重要的种质资源，需要采取措施保障其数据的安全和隐私。

6、数据标准化和互操作性问题：植物种质资源管理涉及到多个方面的数据，不同来源、不同格式、不同语义的数据之间的互操作性和标准化是关键问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种植物种质资源智能管理方法和系统，针对上述问题，本发明可以实现对植物种质资源的数字化、信息化和智能化管理，同时克服了传统管理方式的上述缺点，所采取的技术方案如下：

2、一种植物种质资源智能管理方法，所述植物种质资源智能管理方法包括：

3、根据录入终端录入的种质资源信息进行种质资源分类，获得包含有种质资源信息的多个种质资源类别，并将种质资源信息的多个种质资源类别上传至区块链网络；

4、所述区块链网络接收到所述多个种质资源类别及其对应的种质资源信息后，将接收到的所述多个种质资源类别及其对应的种质资源信息共享至各个区块链节点；其中，所述区块链节点包括种质监控节点和种质信息存储节点，并且，所述种质监控节点与录入终端一一对应；

5、所述区块链网络中的种质监控节点实时预测所述种质资源对应的种质变化情况，并根据所述种质变化情况向所述录入终端发送种质出库更换预警。

6、进一步地，根据录入终端录入的种质资源信息进行种质资源分类，获得包含有种质资源信息的多个种质资源类别，并将种质资源信息的多个种质资源类别上传至区块链网络，包括：

7、提取所述录入终端录入的植物的种质资源信息，获得种质资源信息对应的植物分类群，并按照所述植物分类群进行第一次分类，获得多个第一分类集合；其中，所述植物分类群包括菌藻植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物等；

8、针对第一分类集合中各个植物进行用途信息提取，获得第一分类集合中各个植物的用途信息，并根据所述用途信息进行第二次分类，获得每个第一分类集合对应的多个第二分类集合；其中，所述用途信息包括食用作物、饮料作物、药用植物、观赏植物和工业原料植物等；

9、针对每个第二分类集合中的各植物进行生物学特性信息提取，获得每个第二分类集合中各个植物的生物学特性信息，并根据所述生物学特性信息进行第三次分类，获得每个第二分类集合对应的多个第三分类集合；其中，所述生物学特性信息包括耐旱植物、耐寒植物、耐盐碱植物和适应性强植物等；

10、针对每个第三分类集合中的各植物进行遗传类型信息提取，获得每个第三分类集合中各个植物的遗传类型信息，并根据所述遗传类型信息进行第四次分类，获得每个第三分类集合对应的多个第四分类集合。其中，所述遗传类型信息包括常染色体遗传植物、单倍体遗传植物、重组遗传植物等。

11、进一步地，所述区块链网络接收到所述多个种质资源类别及其对应的种质资源信息后，将接收到的所述多个种质资源类别及其对应的种质资源信息共享至各个区块链节点，包括：

12、所述录入终端将种质资源类别及其对应的种质资源信息上传至所述录入终端对应的所述区块链网络的种质监控节点；

13、所述种质监控节点在接收到上传的种质资源类别及其对应的种质资源信息后，将所述种质资源类别及其对应的种质资源信息共享至其他种质监控节点，并且，所有种质监控节点将所述种质资源类别及其对应的种质资源信息共享至其对应的种质信息存储节点。

14、进一步地，所述种质监控节点在接收到上传的种质资源类别及其对应的种质资源信息后，将所述种质资源类别及其对应的种质资源信息共享至其他种质监控节点，并且，所有种质监控节点将所述种质资源类别及其对应的种质资源信息共享至其对应的种质信息存储节点，包括：

15、所述种质监控节点在接收到上传的种质资源类别及其对应的种质资源信息后，将所述种质资源类别及其对应的种质资源信息共享至区块链网络中的所有种质监控节点上，并且，同时触发区块链网络获取当前区块链节点中的种质信息存储节点的总数量；

16、根据所述种质信息存储节点的总数量结合当前种质监控节点的数量，确定每个质监控节点对应的共享节点数量，并按照所述共享节点数量针对每个种质监控节点分配种质信息存储节点；

17、在每个种质监控节点分配种质信息存储节点后，所述种质监控节点向其对应的种质信息存储节点发布种质资源类别及其对应的种质资源信息；

18、其中，所述每个种质监控节点对应的共享节点数量通过如下公式获取：

19、

20、

21、其中， m n-2表示除了同一时刻的最大种质信息处理数量最小的两个种质监控节点外的剩余n-2个种质监控节点的共享节点数量；int（）表示向上取整； n表示所有种质信息存储节点的总个数；n表示种质监控节点对应的数量； w maxi表示第 i个种质监控节点同时一时刻的最大种质信息处理数量； w mini表示 i个种质监控节点至少需要处理的种质资源信息的数量； λ1表示每个种质资质信息在被种质监控节点处理过程中的平均计算复杂度系数； λ2表示种质监控节点的性能比重系数， λ2的取值范围为（0，1]； c p表示已进行信息存储共享处理的种质资源信息的平均数据量； c x表示所有种质监控节点中同一时刻的种质资源信息的处理数据量最大一个种质监控节点对应的种质资源信息的处理数据； m1和 m2分别表示最大种质信息处理数量最小的两个种质监控节点对应的共享节点数量； w max1和 w max2分别表示最大种质信息处理数量最小的两个种质监控节点对应的同一时刻的最大种质信息处理数量。

22、进一步地，所述区块链网络中的种质监控节点实时预测所述种质资源对应的种质变化情况，并根据所述种质变化情况向所述录入终端发送种质出库更换预警，包括：

23、所述种质监控节点在接收到上传的种质资源类别及其对应的种质资源信息后，提取所述种质资源信息中包含的含水量信息、发芽势和种子活力；

24、所述种质监控节点结合种质资源类别以及对应的所述种质资源信息中包含的含水量信息、发芽势和种子活力，定时获取种质质量评价参数；其中，所述种质质量评价参数通过如下公式获取：

25、

26、

27、其中， q表示种质质量评价参数； q e1和 q e2分别表示第一质量评价参数分量和第二质量评价参数分量； q1、 q2、 q3、 q4和 q5分别表示预设的第一权重值、第二权重值、第三权重值、第四权重值和第五权重值； e01表示第一占比系数，其取值范围为0.64-0.78； e02表示第二占比系数，其取值范围为0.22-0.36； m w表示种子的湿重； m d表示种子的干重； c zi表示种种质质量实验过程中，第 i天的发芽的种子数； t i表示第 i天对应的天数值； c表示种质质量实验过程中所选取的种子总数； k表示种质质量实验总天数； r2表示种质质量实验过程中生长环境调节后发芽种子成活率； r1表示质质量实验过程中生长环境调节前发芽种子成活率； l2表示种质质量实验过程中生长环境调节后已发芽种子的芽体生长速率； l1表示种质质量实验过程中生长环境调节前已发芽种子的芽体生长速率； g表示种质净度参数； w表示当前种子存储对应的环境温度超过预设的标准温度范围时，对应的温度值； w0表示种子存储的标准温度范围中与所述前种子存储对应的环境温度 w最近的范围边界值； t w表示当前环境温度 w所持续的时长； s表示当前种子存储对应的环境湿度超过预设的标准湿度范围时，对应的湿度值； s0表示种子存储的标准湿度范围中与所述前种子存储对应的环境湿度 s最近的范围边界值； t s表示当前环境湿度 s所持续的时长； t0表示预设的时间参考值，并且，所述时间参考值根据不同种子的净度变质特点来确定； g0表示种子入库存储时对应的净度值；

28、当所述种质质量评价参数低于预设的参数阈值时，则所述种质监控节点向所述录入终端发送种质出库更换预警。

29、一种植物种质资源智能管理系统，所述植物种质资源智能管理系统包括：

30、录入分类模块，用于根据录入终端录入的种质资源信息进行种质资源分类，获得包含有种质资源信息的多个种质资源类别，并将种质资源信息的多个种质资源类别上传至区块链网络；

31、共享模块，用于所述区块链网络接收到所述多个种质资源类别及其对应的种质资源信息后，将接收到的所述多个种质资源类别及其对应的种质资源信息共享至各个区块链节点；其中，所述区块链节点包括种质监控节点和种质信息存储节点，并且，所述种质监控节点与录入终端一一对应；

32、预警模块，用于所述区块链网络中的种质监控节点实时预测所述种质资源对应的种质变化情况，并根据所述种质变化情况向所述录入终端发送种质出库更换预警。

33、进一步地，所述录入分类模块包括：

34、第一分类模块，用于提取所述录入终端录入的植物的种质资源信息，获得种质资源信息对应的植物分类群，并按照所述植物分类群进行第一次分类，获得多个第一分类集合；其中，所述植物分类群包括菌藻植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物等；

35、第二分类模块，用于针对第一分类集合中各个植物进行用途信息提取，获得第一分类集合中各个植物的用途信息，并根据所述用途信息进行第二次分类，获得每个第一分类集合对应的多个第二分类集合；其中，所述用途信息包括食用作物、饮料作物、药用植物、观赏植物和工业原料植物等；

36、第三分类模块，用于针对每个第二分类集合中的各植物进行生物学特性信息提取，获得每个第二分类集合中各个植物的生物学特性信息，并根据所述生物学特性信息进行第三次分类，获得每个第二分类集合对应的多个第三分类集合；其中，所述生物学特性信息包括耐旱植物、耐寒植物、耐盐碱植物和适应性强植物等；

37、第四分类模块，用于针对每个第三分类集合中的各植物进行遗传类型信息提取，获得每个第三分类集合中各个植物的遗传类型信息，并根据所述遗传类型信息进行第四次分类，获得每个第三分类集合对应的多个第四分类集合。其中，所述遗传类型信息包括常染色体遗传植物、单倍体遗传植物、重组遗传植物等。

38、进一步地，所述共享模块包括：

39、上传模块，用于所述录入终端将种质资源类别及其对应的种质资源信息上传至所述录入终端对应的所述区块链网络的种质监控节点；

40、共享控制模块，用于所述种质监控节点在接收到上传的种质资源类别及其对应的种质资源信息后，将所述种质资源类别及其对应的种质资源信息共享至其他种质监控节点，并且，所有种质监控节点将所述种质资源类别及其对应的种质资源信息共享至其对应的种质信息存储节点。

41、进一步地，所述共享控制模块包括：

42、第一共享模块，用于所述种质监控节点在接收到上传的种质资源类别及其对应的种质资源信息后，将所述种质资源类别及其对应的种质资源信息共享至区块链网络中的所有种质监控节点上，并且，同时触发区块链网络获取当前区块链节点中的种质信息存储节点的总数量；

43、节点分配模块，用于根据所述种质信息存储节点的总数量结合当前种质监控节点的数量，确定每个质监控节点对应的共享节点数量，并按照所述共享节点数量针对每个种质监控节点分配种质信息存储节点；

44、第二共享模块，用于在每个种质监控节点分配种质信息存储节点后，所述种质监控节点向其对应的种质信息存储节点发布种质资源类别及其对应的种质资源信息；

45、其中，所述每个种质监控节点对应的共享节点数量通过如下公式获取：

46、

47、

48、其中， m n-2表示除了同一时刻的最大种质信息处理数量最小的两个种质监控节点外的剩余n-2个种质监控节点的共享节点数量；int（）表示向上取整； n表示所有种质信息存储节点的总个数；n表示种质监控节点对应的数量； w maxi表示第 i个种质监控节点同时一时刻的最大种质信息处理数量； w mini表示 i个种质监控节点至少需要处理的种质资源信息的数量； λ1表示每个种质资质信息在被种质监控节点处理过程中的平均计算复杂度系数； λ2表示种质监控节点的性能比重系数， λ2的取值范围为（0，1]； c p表示已进行信息存储共享处理的种质资源信息的平均数据量； c x表示所有种质监控节点中同一时刻的种质资源信息的处理数据量最大一个种质监控节点对应的种质资源信息的处理数据； m1和 m2分别表示最大种质信息处理数量最小的两个种质监控节点对应的共享节点数量； w max1和 w max2分别表示最大种质信息处理数量最小的两个种质监控节点对应的同一时刻的最大种质信息处理数量。

49、进一步地，所述预警模块包括：

50、信息提取模块，用于所述种质监控节点在接收到上传的种质资源类别及其对应的种质资源信息后，提取所述种质资源信息中包含的含水量信息、发芽势和种子活力；

51、种质质量评价模块，用于所述种质监控节点结合种质资源类别以及对应的所述种质资源信息中包含的含水量信息、发芽势和种子活力，定时获取种质质量评价参数；其中，所述种质质量评价参数通过如下公式获取：

52、

53、

54、其中， q表示种质质量评价参数； q e1和 q e2分别表示第一质量评价参数分量和第二质量评价参数分量； q1、 q2、 q3、 q4和 q5分别表示预设的第一权重值、第二权重值、第三权重值、第四权重值和第五权重值； e01表示第一占比系数，其取值范围为0.64-0.78； e02表示第二占比系数，其取值范围为0.22-0.36； m w表示种子的湿重； m d表示种子的干重； c zi表示种种质质量实验过程中，第 i天的发芽的种子数； t i表示第 i天对应的天数值； c表示种质质量实验过程中所选取的种子总数； k表示种质质量实验总天数； r2表示种质质量实验过程中生长环境调节后发芽种子成活率； r1表示质质量实验过程中生长环境调节前发芽种子成活率； l2表示种质质量实验过程中生长环境调节后已发芽种子的芽体生长速率； l1表示种质质量实验过程中生长环境调节前已发芽种子的芽体生长速率； g表示种质净度参数； w表示当前种子存储对应的环境温度超过预设的标准温度范围时，对应的温度值； w0表示种子存储的标准温度范围中与所述前种子存储对应的环境温度 w最近的范围边界值； t w表示当前环境温度 w所持续的时长； s表示当前种子存储对应的环境湿度超过预设的标准湿度范围时，对应的湿度值； s0表示种子存储的标准湿度范围中与所述前种子存储对应的环境湿度 s最近的范围边界值； t s表示当前环境湿度 s所持续的时长； t0表示预设的时间参考值，并且，所述时间参考值根据不同种子的净度变质特点来确定； g0表示种子入库存储时对应的净度值；

55、种质预警模块，用于当所述种质质量评价参数低于预设的参数阈值时，则所述种质监控节点向所述录入终端发送种质出库更换预警。

56、本发明有益效果：

57、本发明提出的一种植物种质资源智能管理方法和系统通过采用区块链技术保证数据的安全性和可追溯性，使用人工智能技术对植物种质资源的数据进行智能化处理和分析，实现对种质资源的高效管理和利用。同时，本发明提出的一种植物种质资源智能管理方法和系统可以实现植物种质资源数据的标准化和互操作性，降低系统建设成本，提高资源管理的效率和可靠性。