膠州實(shí)驗(yàn)中學(xué) 吳啟源

基于云計(jì)算的食品數(shù)據(jù)分析方法

膠州實(shí)驗(yàn)中學(xué) 吳啟源

本文提出一種基于云計(jì)算的食品數(shù)據(jù)分析方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)由于食品安全信息冗雜，食品安全評(píng)估以及獲取食品安全等級(jí)信息的復(fù)雜而占用資源多、效率低下、維護(hù)成本高的問題，獲得了計(jì)算效率高，占用資源少，更便于群眾迅速及時(shí)獲取食品安全信息的有益效果。

云計(jì)算；食品；數(shù)據(jù)分析；安全

一、前言

目前，隨著社會(huì)的發(fā)展，食品安全是深受餐飲業(yè)界和廣大消費(fèi)者廣泛關(guān)注的事情，尤其是在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，餐飲業(yè)以觸網(wǎng)方式為公眾帶來生活便利，餐飲業(yè)質(zhì)量及安全水平如何保障，成為整個(gè)行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。然而，傳統(tǒng)的審查是通過商家提供的照片，這種方式，過于單一，無法獲知食品加工生產(chǎn)的真實(shí)過程，如果進(jìn)廠進(jìn)行調(diào)查，耗費(fèi)人工，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，依然杜絕不了有害食品的生產(chǎn)。食品安全關(guān)系著人民群眾身體健康和生命安全，關(guān)系著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的穩(wěn)定和諧。在信息不對(duì)稱的食品市場(chǎng)上，經(jīng)常出現(xiàn)“逆向選擇”現(xiàn)象。由于單個(gè)消費(fèi)者不可能全面掌握有關(guān)食品質(zhì)量的信息，有些食品企業(yè)就選擇以次充好來牟取利益。當(dāng)部分企業(yè)這樣做時(shí)，它的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手要是不同步跟進(jìn)，就會(huì)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)，于是，生產(chǎn)偽劣產(chǎn)品的企業(yè)可能贏得市場(chǎng)，真正生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的企業(yè)反倒會(huì)被淘汰，這就是所謂“逆向選擇”現(xiàn)象。鑒于現(xiàn)有食品安全領(lǐng)域存在的諸多缺點(diǎn)和不足，以及鑒于食品安全預(yù)警所涉及領(lǐng)域的廣泛性和所要求技術(shù)的復(fù)雜性，有必要設(shè)計(jì)一種食品安全預(yù)警系統(tǒng)。

二、云計(jì)算分析系統(tǒng)

本文設(shè)計(jì)的云計(jì)算分析系統(tǒng)如圖1所示，包括信息采集端、云中心和本地終端；云中心分別與信息采集端和本地終端建立通信連接。其中：

(1)信息采集端，用于采集食品信息數(shù)據(jù)；

(2)云中心，包括信息接收模塊、安全評(píng)估模塊、預(yù)警模塊和信息儲(chǔ)存模塊，其中：

圖1 云計(jì)算分析系統(tǒng)

1)信息接收模塊，用于接收食品信息數(shù)據(jù)；

2)安全評(píng)估模塊，用于根據(jù)食品信息數(shù)據(jù)對(duì)食品進(jìn)行安全評(píng)估，計(jì)算相應(yīng)的食品安全等級(jí)信息；

3)預(yù)警模塊，用于根據(jù)食品安全等級(jí)信息生成相應(yīng)的預(yù)警信息；

4)信息儲(chǔ)存模塊，用于儲(chǔ)存食品信息數(shù)據(jù)，以及相應(yīng)的安全等級(jí)信息和預(yù)警信息；

(3)本地終端，包括信息查詢模塊；其中，

信息查詢模塊用于向云中心發(fā)出查詢信息，從而獲取相應(yīng)的預(yù)警信息，以及食品安全等級(jí)信息。

云中心分別與信息采集端和本地終端建立通信連接為通過Internet網(wǎng)絡(luò)連接。

信息采集端采集的食品相關(guān)的信息數(shù)據(jù)，通過與云中心建立的通信網(wǎng)絡(luò)，將食品信息數(shù)據(jù)上傳至云中心，云中心中的信息接收模塊對(duì)食品信息數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，在需要的情況下，可由云中心的信息儲(chǔ)存模塊進(jìn)行儲(chǔ)存，由云中心的安全評(píng)估模塊根據(jù)食品信息數(shù)據(jù)對(duì)食品進(jìn)行安全評(píng)估，計(jì)算相應(yīng)的食品安全等級(jí)信息以及由云中心的預(yù)警模塊根據(jù)食品安全等級(jí)信息生成相應(yīng)的預(yù)警信息；安全等級(jí)信息和預(yù)警信息也對(duì)應(yīng)儲(chǔ)存于云中心的信息儲(chǔ)存模塊中。群眾和監(jiān)管部門可以通過本地終端的信息查詢模塊向云中心發(fā)出查詢信息，從而獲取相應(yīng)的預(yù)警信息，以及食品安全等級(jí)信息。由于對(duì)食品安全信息的儲(chǔ)存和處理評(píng)定通過云中心來完成，可以大大節(jié)省對(duì)本地終端計(jì)算和儲(chǔ)存空間的資源占用。

進(jìn)一步的，食品信息數(shù)據(jù)包括食品源頭信息數(shù)據(jù)和食品過程信息數(shù)據(jù)，所述信息采集端包括多個(gè)的源頭信息采集模塊和/或多個(gè)過程信息采集終模塊；對(duì)應(yīng)的，

信息采集端的源頭信息采集模塊,分布在多個(gè)地區(qū)多種食品來源,用于采集食品源頭信息數(shù)據(jù)，食品源頭信息包括食品/飼料中非法添加物、和/或農(nóng)產(chǎn)品中化學(xué)污染物及有害因子、和/或種植中的蟲害、和/或養(yǎng)殖中的疫病疫情；

信息采集端的過程信息采集終模塊，分布在食品加工過程的各操作環(huán)節(jié)，用于采集食品過程信息，食品過程信息包括各操作環(huán)節(jié)中食品的信息數(shù)據(jù)、各操作環(huán)節(jié)所處環(huán)境的信息數(shù)據(jù)、各操作環(huán)節(jié)中操作人員的操作及個(gè)人衛(wèi)生/健康信息數(shù)據(jù)。

其中，信息采集端的源頭信息采集終端包括各類數(shù)據(jù)采集傳感器、各類檢測(cè)設(shè)備及人工輸入終端，所述檢測(cè)設(shè)備為農(nóng)殘速測(cè)儀、酶標(biāo)儀、液相/氣相確認(rèn)分析設(shè)備、微生物分析儀、液質(zhì)聯(lián)用儀、氣質(zhì)聯(lián)用儀、和原子吸收分光光度計(jì)中的至少一個(gè)。信息采集端的過程信息采集終端包括各類數(shù)據(jù)采集傳感器、視頻/音頻監(jiān)控設(shè)備、各類檢測(cè)設(shè)備及人工輸入終端。

更進(jìn)一步擴(kuò)展，信息采集端還可以包括用以搜集、整理、分析相關(guān)食品出口到國(guó)外時(shí)被扣檢貨物的監(jiān)測(cè)結(jié)果及政府、媒體、行業(yè)公布的相關(guān)數(shù)據(jù)的輔助信息采集終端。

為實(shí)現(xiàn)對(duì)食品的安全評(píng)估，獲取對(duì)應(yīng)的食品的安全等級(jí)，云中心的安全評(píng)估模塊可由以下幾部分構(gòu)成：(1)評(píng)估指標(biāo)系統(tǒng)生成單元，用于生成針對(duì)于食品的評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)，其包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層，目標(biāo)層定義為待評(píng)估的食品，準(zhǔn)則層包括由于原料不合格導(dǎo)致食品處于不安全等級(jí)的概率、由于生產(chǎn)不合格導(dǎo)致食品處于不安全等級(jí)的概率和由于運(yùn)輸存儲(chǔ)不合格導(dǎo)致食品處于不安全等級(jí)的概率，所述指標(biāo)層包括對(duì)應(yīng)于母指標(biāo)的各項(xiàng)子指標(biāo)；(2)評(píng)價(jià)等級(jí)系統(tǒng)生成單元，用于生成對(duì)應(yīng)于評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)等級(jí)系統(tǒng)，其包括多個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)，每一個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)對(duì)應(yīng)一個(gè)等級(jí)模糊子集；(3)指標(biāo)量化單元，用于根據(jù)采集的食品安全信息對(duì)子指標(biāo)對(duì)對(duì)應(yīng)母指標(biāo)的影響程度進(jìn)行評(píng)定，并根據(jù)對(duì)評(píng)定結(jié)果進(jìn)行量化；(4)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算單元，用于引用層次分析法計(jì)算母指標(biāo)和子指標(biāo)的權(quán)重向量；(5)隸屬度矩陣構(gòu)建單元，用于根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)，計(jì)算母指標(biāo)對(duì)等級(jí)模糊子集的隸屬度，構(gòu)建母指標(biāo)的隸屬度矩陣；(6)模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果計(jì)算單元，用于根據(jù)隸屬度矩陣和權(quán)重向量計(jì)算模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果；(7)評(píng)估單元，用于根據(jù)權(quán)重向量及模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果向量計(jì)算食品的安全等級(jí)。

云中心的預(yù)警模塊在食品安全等級(jí)信息大于預(yù)設(shè)閾值時(shí)生成相應(yīng)的預(yù)警信息。

云中心還包括：

云計(jì)算管理中心，用于為安全評(píng)估模塊根據(jù)食品信息數(shù)據(jù)對(duì)食品進(jìn)行安全評(píng)估，計(jì)算相應(yīng)的食品安全等級(jí)信息動(dòng)態(tài)分配云計(jì)算資源，動(dòng)態(tài)分配云計(jì)算資源包括計(jì)算服務(wù)器分配計(jì)算量、調(diào)用計(jì)算服務(wù)器的計(jì)算資源、以及驗(yàn)證各個(gè)計(jì)算服務(wù)器的計(jì)算過程和結(jié)果。

本文中，設(shè)有的云計(jì)算管理中心對(duì)服務(wù)器的計(jì)算資源進(jìn)行調(diào)配，相比于將計(jì)算資源置于一個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)下而進(jìn)行視頻安全評(píng)估和預(yù)警的傳統(tǒng)方式，能夠合理調(diào)配資源，運(yùn)行效率更好，計(jì)算更快。

進(jìn)一步的，本地終端還包括資源調(diào)用模塊，用于調(diào)用本地的資源進(jìn)行計(jì)算并將計(jì)算結(jié)果上傳至云中心。

信息采集端采集的食品源頭信息數(shù)據(jù)和食品過程信息數(shù)據(jù)，可以通過與云中心建立的通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)將食品信息數(shù)據(jù)上傳至云中心，云中心中的信息接收模塊對(duì)食品信息數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，由云中心的安全評(píng)估模塊根據(jù)食品信息數(shù)據(jù)對(duì)獲得食品安全等級(jí)信息以及由云中心的預(yù)警模塊生成相應(yīng)的預(yù)警信息；云中心的信息儲(chǔ)存模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存；云中心的云計(jì)算管理中心對(duì)服務(wù)器的計(jì)算資源進(jìn)行合理的評(píng)估后調(diào)配，以實(shí)現(xiàn)更高效率的計(jì)算；本地終端通過與云中心的網(wǎng)絡(luò)連接，信息查詢模塊向云中心發(fā)出查詢信息，從而獲取相應(yīng)的預(yù)警信息，以及食品安全等級(jí)信息。

三、總結(jié)

本文提出的基于云計(jì)算的食品數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)通過信息采集端采集食品信息數(shù)據(jù)，通過云中心搭建信息接收模塊、安全評(píng)估模塊、預(yù)警模塊和信息儲(chǔ)存模塊對(duì)食品信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理儲(chǔ)存以及生成相關(guān)的安全等級(jí)信息和預(yù)警信息，在本地終端包括了信息查詢模塊用于獲取相應(yīng)的所述預(yù)警信息，以及所述食品安全等級(jí)信息；云中心分別與信息采集端和本地終端建立通信連接的技術(shù)方案，解決了現(xiàn)有技術(shù)由于食品安全信息冗雜，食品安全評(píng)估以及獲取食品安全等級(jí)信息的復(fù)雜而占用資源多、效率低下、維護(hù)成本高的問題，獲得了計(jì)算效率高，占用資源少，更便于群眾迅速及時(shí)獲取食品安全信息的有益效果。

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