孫汝星，范榮雙 ，趙業(yè)隆

（ 1.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 測(cè)繪與地理科學(xué)學(xué)院，遼寧 阜新 123000；2.中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院，北京 100830）

近年來(lái)，頻發(fā)的食品安全事故嚴(yán)重?fù)p害了消費(fèi)者的利益。國(guó)內(nèi)外畜產(chǎn)品安全事故引發(fā)一系列問(wèn)題，河南雙匯瘦肉精事件，合肥雨潤(rùn)火腿參入過(guò)期肉事件，南京、合肥等地的牛肉膏事件，北京驚現(xiàn)“美容豬蹄”事件等食品安全事故嚴(yán)重?fù)p害了公眾利益。中國(guó)畜產(chǎn)品生產(chǎn)空間分散、管理模式不健全導(dǎo)致畜產(chǎn)品在生產(chǎn)和加工過(guò)程中存在潛在的質(zhì)量安全問(wèn)題，畜產(chǎn)品生產(chǎn)鏈條長(zhǎng)（中間環(huán)節(jié)較多），生產(chǎn)環(huán)境開(kāi)放，乳制品需求大但易變質(zhì)，生產(chǎn)過(guò)程中不可控因素較多。對(duì)畜產(chǎn)品進(jìn)行安全檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖、生產(chǎn)、加工的空間可視化表達(dá)；利用GIS分析功能，實(shí)現(xiàn)安全預(yù)測(cè)和預(yù)警的畜產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)性與可行性。通過(guò)畜產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)警分析，得到產(chǎn)地生產(chǎn)環(huán)境評(píng)價(jià)與預(yù)警、產(chǎn)地畜產(chǎn)品質(zhì)量安全評(píng)價(jià)、質(zhì)量安全預(yù)警覆蓋范圍、質(zhì)量安全預(yù)警覆蓋人口等結(jié)果，防患于未然，意義重大[1-4]。

1 畜產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

畜產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要分為信息上報(bào)系統(tǒng)、信息分析管理系統(tǒng)和地理信息管理平臺(tái)3個(gè)部分，功能見(jiàn)圖1。

1.1 畜產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測(cè)模塊設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)流程如圖2所示。將畜牧養(yǎng)養(yǎng)殖基地、奶站、屠宰點(diǎn)以及畜產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)站采集的與質(zhì)量安全相關(guān)的信息通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)上傳到服務(wù)器；服務(wù)器對(duì)上傳信息進(jìn)行數(shù)據(jù)規(guī)范化、索引建立以及內(nèi)外網(wǎng)關(guān)聯(lián)更新等處理，完成信息入庫(kù)；畜牧管理人員對(duì)服務(wù)器上的質(zhì)量安全信息進(jìn)行各種查詢、統(tǒng)計(jì)和分析，及時(shí)了解監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)畜產(chǎn)品質(zhì)量安全的詳細(xì)情況和變化動(dòng)態(tài)，提前制定應(yīng)對(duì)措施；并利用這些信息實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)因子自動(dòng)預(yù)警、產(chǎn)品追蹤與預(yù)警分析、區(qū)域質(zhì)量安全評(píng)價(jià)等預(yù)測(cè)預(yù)警分析功能，對(duì)已發(fā)生的畜產(chǎn)品質(zhì)量安全事故實(shí)行自動(dòng)預(yù)警、快速追蹤并由相關(guān)人員及時(shí)處理，對(duì)未發(fā)生的質(zhì)量安全問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)安全預(yù)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，為質(zhì)量監(jiān)測(cè)區(qū)域畜產(chǎn)品質(zhì)量安全建立高效的預(yù)防和應(yīng)急體系[5]。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖

圖2 模塊設(shè)計(jì)流程圖

1.2 信息采集模塊設(shè)計(jì)

信息采集包括兩種模式：實(shí)地采集和結(jié)合生產(chǎn)地質(zhì)檢中心已有數(shù)據(jù)進(jìn)行信息采集。實(shí)地采集內(nèi)容主要是與畜產(chǎn)品質(zhì)量安全相關(guān)的生產(chǎn)因子，利用物聯(lián)網(wǎng)與監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)接進(jìn)行信息采集；質(zhì)檢中心的信息采集方式是與現(xiàn)有“質(zhì)量安全遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)”進(jìn)行對(duì)接。

1.3 信息入庫(kù)模塊設(shè)計(jì)

畜產(chǎn)品質(zhì)量信息入庫(kù)主要包含用戶驗(yàn)證、數(shù)據(jù)處理、信息索引和內(nèi)外網(wǎng)關(guān)聯(lián)更新4個(gè)部分。首先對(duì)上報(bào)信息的用戶權(quán)限和合法性進(jìn)行驗(yàn)證，通過(guò)驗(yàn)證則對(duì)上報(bào)信息進(jìn)行分類和規(guī)范化處理；再對(duì)處理后的信息建立索引并存入外網(wǎng)服務(wù)器；最后完成內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器信息的更新。

1.4 管理與統(tǒng)計(jì)分析模塊設(shè)計(jì)

管理與統(tǒng)計(jì)分析主要包括企業(yè)信息分類查詢，安全生產(chǎn)因子分類查詢，安全生產(chǎn)因子統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表與制圖以及視頻監(jiān)視功能。企業(yè)信息分類查詢是通過(guò)名稱檢索、行政區(qū)劃、地圖選取等方式查詢企業(yè)信息，結(jié)果以文字描述、圖片、表格、空間分布等多種形式表達(dá)。安全生產(chǎn)因子分類查詢是通過(guò)企業(yè)名稱、因子名稱、產(chǎn)品品種分類、上報(bào)時(shí)間等方式查詢安全生產(chǎn)因子的詳細(xì)參數(shù)信息，結(jié)果主要以報(bào)表形式輸出[6-7]。

1.5 預(yù)測(cè)預(yù)警分析模塊設(shè)計(jì)

預(yù)測(cè)預(yù)警分析主要包括預(yù)估風(fēng)險(xiǎn)、時(shí)間序列預(yù)測(cè)、產(chǎn)品追蹤和預(yù)警分析、遠(yuǎn)程診斷和畜產(chǎn)品安全預(yù)測(cè)5 個(gè)部分[8]。產(chǎn)品追蹤和預(yù)警分析是根據(jù)企業(yè)銷售記錄追蹤產(chǎn)品流向，得到產(chǎn)品空間分布；再對(duì)產(chǎn)品所在的市場(chǎng)或超市的銷售范圍進(jìn)行分析，得到產(chǎn)品的覆蓋區(qū)域以及范圍。

2 數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)處理

為了便于管理以及提高數(shù)據(jù)訪問(wèn)效率，需將多樣化的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為規(guī)范的存儲(chǔ)格式，從而進(jìn)行存儲(chǔ)。

2.1.1 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)范格式

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)范格式由系統(tǒng)采用的3種數(shù)據(jù)格式?jīng)Q定，分為空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)范格式、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)范格式和多媒體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)范格式。

1）空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)范格式：在數(shù)據(jù)庫(kù)中使用ArcSDE進(jìn)行訪問(wèn)和管理空間數(shù)據(jù)，因此主要采用ArcGIS數(shù)據(jù)格式進(jìn)行存儲(chǔ)[9-10]。

2）業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)范格式：業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)主要采用表格和文本文檔等進(jìn)行存儲(chǔ)，其中表格以表的方式進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，文本文檔直接以txt、doc文檔和網(wǎng)頁(yè)等方式進(jìn)行存儲(chǔ)。

3）多媒體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)范格式：多媒體數(shù)據(jù)中以avi等格式存儲(chǔ)視頻，以 bmp、jpg等格式存儲(chǔ)圖片。

2.1.2 數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換

在數(shù)據(jù)建庫(kù)過(guò)程中需要對(duì)不同結(jié)構(gòu)、不同格式數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為規(guī)范的存儲(chǔ)格式，以滿足數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)調(diào)用的要求。

2.2 存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)軟件平臺(tái)

分析數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)整體流程，解決空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)的一體化集成管理是數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)的首要問(wèn)題。該系統(tǒng)以O(shè)racle 為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，解決數(shù)據(jù)庫(kù)集成設(shè)計(jì)需要[11]。

2.2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)的物理存儲(chǔ)模式

根據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)需求和數(shù)據(jù)庫(kù)軟件平臺(tái)，以C/S體系為數(shù)據(jù)庫(kù)物理存儲(chǔ)模式。所有數(shù)據(jù)均存儲(chǔ)于服務(wù)器中，用戶在工作站上查詢、修改服務(wù)器中的數(shù)據(jù)都通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行[12]。

3 畜產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本文以3S技術(shù)為支持，采用B/S結(jié)構(gòu)，結(jié)合GIS空間分析、專家知識(shí)系統(tǒng)庫(kù)等技術(shù)，建立了基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)和畜產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。以C#為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，Visual Studio 2010為開(kāi)發(fā)環(huán)境，前臺(tái)系統(tǒng)界面使用Ado.NET開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)采用ArcSDE+Oracle的空間數(shù)據(jù)管理模式。

3.1 系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)

系統(tǒng)完成了畜產(chǎn)品養(yǎng)殖場(chǎng)信息、客戶信息、銷售信息、用藥信息、獸藥信息管理、地圖平臺(tái)等模塊的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了各類上報(bào)信息的增、刪、改、查功能，開(kāi)發(fā)了畜產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測(cè)年度統(tǒng)計(jì)分析模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)區(qū)域內(nèi)畜產(chǎn)品生產(chǎn)狀況的總體分析和分類統(tǒng)計(jì)分析，系統(tǒng)界面如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)

3.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)包括信息采集、歷史上報(bào)查看、企業(yè)信息、銷售記錄、試藥信息、獸藥管理、地圖平臺(tái)七大模塊。前6個(gè)模塊主要依賴數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)信息管理，地圖平臺(tái)模塊是結(jié)合GIS分析功能在ArcSDE+Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)支持下實(shí)現(xiàn)的，是該系統(tǒng)的區(qū)別于其他管理系統(tǒng)的地方，主要包括預(yù)估風(fēng)險(xiǎn)、產(chǎn)品追蹤和預(yù)警分析、區(qū)域質(zhì)量安全評(píng)價(jià)、遠(yuǎn)程診斷、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和畜產(chǎn)品質(zhì)量安全預(yù)測(cè)等功能。

3.2.1 預(yù)估風(fēng)險(xiǎn)功能

該功能根據(jù)國(guó)家最低標(biāo)準(zhǔn)，定時(shí)對(duì)畜牧養(yǎng)殖基地安全生產(chǎn)因子進(jìn)行預(yù)警，并自動(dòng)將預(yù)警結(jié)果及其位置顯示到地圖上，以便采取應(yīng)對(duì)措施（圖4）。

圖4 預(yù)估風(fēng)險(xiǎn)模擬效果圖

3.2.2 時(shí)空序列監(jiān)測(cè)功能

采用時(shí)間序列方法對(duì)動(dòng)物資源疫病發(fā)生點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，可為動(dòng)物疫病防治提供第一手資料（圖5）。

圖5 時(shí)空序列預(yù)測(cè)疫病發(fā)生區(qū)域

3.2.3 產(chǎn)品追蹤和預(yù)警分析功能

該功能用于對(duì)引發(fā)質(zhì)量安全問(wèn)題的畜產(chǎn)品進(jìn)行流向追蹤和影響預(yù)警。通過(guò)畜牧養(yǎng)殖基地的銷售記錄和銷售客戶的位置定位，可對(duì)問(wèn)題產(chǎn)品的流向進(jìn)行快速追蹤；通過(guò)對(duì)銷售客戶銷售覆蓋范圍和周邊人口的分析，選取合理緩沖方法（點(diǎn)、線、面）以及合理緩沖半徑，快速獲取該問(wèn)題畜產(chǎn)品的影響覆蓋范圍，為農(nóng)業(yè)局的快速響應(yīng)和決策支持提供科學(xué)依據(jù)（圖6）。

圖6 線緩沖區(qū)影響覆蓋區(qū)域圖

4 結(jié) 語(yǔ)

本文結(jié)合GIS網(wǎng)絡(luò)分析功能，實(shí)現(xiàn)了畜產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。通過(guò)安全因子預(yù)警分析功能可過(guò)濾不合格的畜產(chǎn)品，讓廣大民眾能夠吃到“放心肉”；地圖平臺(tái)下的產(chǎn)品追蹤和預(yù)警分析功能，能以可視化的方式將問(wèn)題畜產(chǎn)品覆蓋區(qū)域和覆蓋人口展現(xiàn)在系統(tǒng)中，快速追蹤并處理問(wèn)題畜產(chǎn)品，解決由此可能產(chǎn)生的社會(huì)問(wèn)題[12]。

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