進(jìn)境動(dòng)物疫病預(yù)警信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

解丹丹，洪武斌，許金濤，尤其浩，史 舟

（浙江大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，杭州310029）

0 引言

隨著農(nóng)牧業(yè)發(fā)展和人民生活水平的提高，我國(guó)對(duì)國(guó)外優(yōu)良種畜禽的需求也快速增長(zhǎng)［1］。從2011年開始，我國(guó)每年動(dòng)物活體及其各類產(chǎn)品的進(jìn)口金額就突破了100億美元，至2016年進(jìn)口金額已經(jīng)達(dá)到216.14億美元。進(jìn)境動(dòng)物貿(mào)易金額的飛速增長(zhǎng)加劇了疫情跨境傳播風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重威脅了我國(guó)畜牧業(yè)生產(chǎn)和公共衛(wèi)生安全，給進(jìn)口動(dòng)物檢疫管理工作提出了更高的要求。信息化技術(shù)作為安全保障體系的重要支撐技術(shù)，在動(dòng)物溯源與疫病預(yù)警方面已有廣泛應(yīng)用。發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)可溯源系統(tǒng)的研究體系最早是1997年歐盟為應(yīng)對(duì)“瘋牛病”問題而逐步建立并完善起來的［2］。2001年，Madelaine Norstrom將全球地理信息系統(tǒng)應(yīng)用在挪威國(guó)家獸醫(yī)研究所動(dòng)物疾流行病學(xué)的監(jiān)控中［3］。Ptochos D. 2004年介紹了采用地理信息系統(tǒng)在流行性疾病的應(yīng)用［4］。世界衛(wèi)生組織等機(jī)構(gòu)于2006年7月24日聯(lián)合發(fā)起“全球預(yù)警和反應(yīng)系統(tǒng)（GLEWS）”，用于追蹤可傳染給人類的動(dòng)物傳染病的出現(xiàn)及擴(kuò)散［5］。我國(guó)利用信息化技術(shù)進(jìn)行疫病研究起步相對(duì)較晚，自2002年以來在畜產(chǎn)品可追溯性研究方面也已取得諸多研究成果，例如，2006年陸昌華等利用RFID電子標(biāo)識(shí)技術(shù)，建立工廠化豬肉安全生產(chǎn)全程信息跟蹤系統(tǒng)［6］；2010年張可利用條碼作為豬身份的信息載體，設(shè)計(jì)了豬肉生產(chǎn)加工信息追溯系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了信息流與實(shí)物流的有效連接［7］。但我國(guó)在進(jìn)境動(dòng)物溯源與疫病預(yù)警系統(tǒng)研究方面，仍然面臨諸多問題：進(jìn)境動(dòng)物檢疫環(huán)節(jié)復(fù)雜，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)相對(duì)孤立，未能形成貫通的檢疫流轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)體系；無法對(duì)特定農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和疫情預(yù)警；對(duì)管理人員而言，數(shù)據(jù)整理核實(shí)工作量大，缺乏一套自動(dòng)化管理系統(tǒng)。文章在綜合國(guó)內(nèi)外已有的溯源系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，以浙江省各口岸進(jìn)境動(dòng)物為例，通過分析進(jìn)境動(dòng)物整個(gè)流程，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)進(jìn)境動(dòng)物疫病預(yù)警信息系統(tǒng)，旨在為預(yù)檢獸醫(yī)選擇出口農(nóng)場(chǎng)提供依據(jù)，為進(jìn)境口岸、代理商等提供及時(shí)的出口國(guó)或出口農(nóng)場(chǎng)動(dòng)物疫情預(yù)警信息，為進(jìn)境動(dòng)物安全方面提供一定的保障。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)思路

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是以進(jìn)境動(dòng)物及其產(chǎn)品的整個(gè)進(jìn)境檢驗(yàn)檢疫要求和流程為主線，詳細(xì)收集出口國(guó)產(chǎn)地、境外隔離檢疫、出口港口、裝載方式、進(jìn)境港口、境內(nèi)隔離檢疫等信息。經(jīng)過數(shù)據(jù)清洗整理，建立文檔數(shù)據(jù)庫和產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫，再結(jié)合ECharts、Vue.js、WebGIS、PHP等計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)，開發(fā)構(gòu)建了進(jìn)境動(dòng)物疫病預(yù)警信息系統(tǒng)。

1.2 數(shù)據(jù)庫建設(shè)

1.2.1 數(shù)據(jù)收集

數(shù)據(jù)收集包括全球遙感影像數(shù)據(jù)、出口國(guó)農(nóng)場(chǎng)基本資料、出口國(guó)動(dòng)物疫病歷年發(fā)生情況、歷年境外輸出國(guó)預(yù)檢疫信息、產(chǎn)品運(yùn)輸工具信息及檢疫信息、境內(nèi)各港口歷年進(jìn)境動(dòng)物及其產(chǎn)品境內(nèi)檢疫資料、中國(guó)與各出口國(guó)簽署的進(jìn)出口動(dòng)物產(chǎn)品類雙邊檢疫議定書等資料。

1.2.2 數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫包括文檔數(shù)據(jù)庫和產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫。文檔數(shù)據(jù)庫中存放各類文件、規(guī)范及證書，如：相關(guān)法律法規(guī)、海關(guān)進(jìn)口報(bào)關(guān)單、雙邊檢疫議定書、質(zhì)檢總局規(guī)范性文件、相關(guān)檢驗(yàn)檢疫行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、資質(zhì)備案等。產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫以MySQL為平臺(tái)，分別設(shè)計(jì)與建立了人員管理、產(chǎn)品檔案、境外預(yù)檢疫、境內(nèi)隔離檢疫等數(shù)據(jù)庫表，通過E-R圖可以清晰地看出它們之間的關(guān)系（圖1）。

1.3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用B/S模式的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)［8］，從上到下分為4層：用戶層、應(yīng)用展示層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)層（圖2）。用戶層，包括系統(tǒng)面向的用戶群體和支持的運(yùn)行環(huán)境。系統(tǒng)面向的群體主要有預(yù)檢獸醫(yī)、代理商、相關(guān)企業(yè)等，用戶可在多種瀏覽器、設(shè)備和運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行操作。應(yīng)用展示層，主要利用HTML5、CSS3、ECharts、ArcGIS API for JavaScript、AJAX、Vue.js、PHP等技術(shù)對(duì)系統(tǒng)各方面應(yīng)用進(jìn)行可視化。網(wǎng)絡(luò)傳輸層實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端和客戶端之間數(shù)據(jù)的傳遞。數(shù)據(jù)層為應(yīng)用展示層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層提供數(shù)據(jù)，是整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)的最底層。

圖1 進(jìn)境動(dòng)物及其產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫E-R圖Fig.1 The E-R diagram of imported animals and their products information database

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)Fig.2 System framework diagram

1.4 關(guān)鍵技術(shù)選型

軟件設(shè)計(jì)主要基于HTML技術(shù)、Vue.js技術(shù)、ECharts技術(shù)、ArcGIS API for Javascript、PHP技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等。其中，HTML技術(shù)是網(wǎng)頁開發(fā)的基礎(chǔ)；Vue.js技術(shù)是當(dāng)前較為流行的web界面的漸進(jìn)式輕量級(jí)框架，采用MVVM架構(gòu)，去描述數(shù)據(jù)與界面的關(guān)系［9］；ECharts是一種針對(duì)基礎(chǔ)圖表類型的數(shù)據(jù)可視化分析組件，支持?jǐn)?shù)據(jù)挖掘和類型轉(zhuǎn)換交互。通過引用該組件到信息系統(tǒng)中，用戶能夠更加直觀、高效、明了地獲取數(shù)據(jù)傳達(dá)的信息［10］。

利用以上技術(shù)，依據(jù)各類統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和農(nóng)場(chǎng)疫病流行信息，構(gòu)建能及時(shí)反應(yīng)出口國(guó)疫情流行分布、境外預(yù)檢分析結(jié)果和國(guó)內(nèi)隔離檢疫數(shù)據(jù)的進(jìn)境動(dòng)物疫病預(yù)警信息系統(tǒng)，為進(jìn)境口岸監(jiān)管部門、企業(yè)和實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員提供直觀的出口國(guó)動(dòng)物疫情分布及監(jiān)測(cè)情況。

1.5 功能模塊設(shè)計(jì)

進(jìn)境動(dòng)物疫病預(yù)警系統(tǒng)主要分為6個(gè)主要功能模塊：資料管理、檢疫管理、產(chǎn)品溯源、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、統(tǒng)計(jì)分析、系統(tǒng)管理（圖3）。

圖3 系統(tǒng)功能框架Fig.3 System function frame diagram

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 資料管理

該功能模塊可以查詢展示進(jìn)境動(dòng)物相關(guān)法律、法規(guī)，海關(guān)進(jìn)口報(bào)關(guān)單，雙邊檢驗(yàn)檢疫議定書，質(zhì)檢總局規(guī)范性文件，相關(guān)檢驗(yàn)檢疫行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，資質(zhì)備案等相關(guān)資料。系統(tǒng)管理員有所有文件的增加、修改、刪除等權(quán)限，普通用戶僅有查詢權(quán)限，如圖4所示。

圖4 資料管理界面Fig.4 The interface of Data management

2.2 檢疫管理

進(jìn)境動(dòng)物主要檢驗(yàn)檢疫過程包括：出口產(chǎn)地預(yù)檢疫、原農(nóng)場(chǎng)屠宰場(chǎng)檢疫、運(yùn)輸工具檢疫、國(guó)外隔離檢疫、進(jìn)境現(xiàn)場(chǎng)檢疫、境內(nèi)隔離檢疫等，該模塊可以對(duì)各個(gè)檢疫環(huán)節(jié)進(jìn)行管理。管理對(duì)檢驗(yàn)檢疫數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、查詢、統(tǒng)計(jì)。時(shí)間段內(nèi)分產(chǎn)地、批次、類型等進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)分析，并提供地圖可視化展示功能。

2.3 產(chǎn)品溯源

產(chǎn)品溯源模塊可以查詢?cè)谀硶r(shí)間段內(nèi)從某國(guó)家進(jìn)口動(dòng)物及其產(chǎn)品的詳細(xì)信息。用戶在系統(tǒng)中輸入批次編號(hào)、動(dòng)物種類等，可查詢到滿足條件的列表，并能查看從農(nóng)場(chǎng)到進(jìn)口國(guó)整個(gè)進(jìn)口過程中的信息，借助WebGIS可視化技術(shù)在地圖上展示。利用此功能模塊，可以更加直觀地了解進(jìn)口動(dòng)物及其產(chǎn)品的整個(gè)進(jìn)境過程。以澳大利亞進(jìn)口奶牛為例（圖5），展示了進(jìn)口奶牛從出口農(nóng)場(chǎng)到進(jìn)境口岸整個(gè)進(jìn)境過程的詳細(xì)數(shù)據(jù)信息，在高分辨率的Google地圖影像上可以清楚地看到農(nóng)場(chǎng)上奶牛生活的痕跡。

2.4 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警

針對(duì)檢疫中出現(xiàn)的不符合雙邊檢疫協(xié)定、有疫情出現(xiàn)的農(nóng)場(chǎng)，相關(guān)人員可以申請(qǐng)將其添加至黑名單，管理員審核通過后，該農(nóng)場(chǎng)將被拉入黑名單。在一定時(shí)期內(nèi)，黑名單內(nèi)的農(nóng)場(chǎng)不再作為備選農(nóng)場(chǎng)，直到符合要求為止。用戶在風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警功能模塊可以直觀地了解到各農(nóng)場(chǎng)的疫病情況、實(shí)時(shí)狀態(tài)、信息來源，同時(shí)可以在地圖上定位顯示，實(shí)現(xiàn)圖屬查詢功能，如圖6所示。

第30卷第4期

圖5 產(chǎn)品溯源功能界面Fig.5 The interface of product traceability function

圖6 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警可視化（a）農(nóng)場(chǎng)疫病流行情況（b）農(nóng)場(chǎng)圖屬查詢界面Fig.6 Visualization of risk warning（a） Epidemic situation of farm epidemics （b） interface of map-property query

2.5 統(tǒng)計(jì)分析

統(tǒng)計(jì)分析功能模塊包括產(chǎn)地疫病類型和發(fā)生頻率的統(tǒng)計(jì)、出口國(guó)農(nóng)場(chǎng)或屠宰場(chǎng)疫病檢出率統(tǒng)計(jì)、進(jìn)境口岸歷年進(jìn)口動(dòng)物種類和數(shù)量統(tǒng)計(jì)、進(jìn)境動(dòng)物被拒情況統(tǒng)計(jì)、檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)。通過統(tǒng)計(jì)圖表來展示統(tǒng)計(jì)結(jié)果。以澳大利亞進(jìn)口動(dòng)物赤羽病預(yù)檢驗(yàn)檢疫結(jié)果數(shù)據(jù)為例，對(duì)進(jìn)境動(dòng)物疫病分類型、年份進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如圖7所示。

圖7 統(tǒng)計(jì)分析功能界面Fig.7 The interface of statistical and analysis function

2.6 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理功能對(duì)用戶信息、權(quán)限等基礎(chǔ)信息進(jìn)行管理。用戶可以根據(jù)不同的篩選條件如：身份類別、所屬部門、姓名等條件快速檢索用戶資料。管理員有刪除、添加、編輯的權(quán)限。普通用戶可以申請(qǐng)系統(tǒng)權(quán)限，但需要管理員審批通過才可生效，如圖8所示。

圖8 系統(tǒng)管理功能界面Fig.8 The interface of system management function

3 結(jié)論

本系統(tǒng)的開發(fā)部署工作已經(jīng)基本完成，進(jìn)境動(dòng)物疫病預(yù)警信息系統(tǒng)的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)境動(dòng)物及其產(chǎn)品檢疫工作的標(biāo)準(zhǔn)化、可視化和信息化管理，促進(jìn)了國(guó)內(nèi)動(dòng)物疫病技術(shù)方法和檢疫規(guī)范的完善，加強(qiáng)了不同類型疫病的檢疫技術(shù)儲(chǔ)備，有利于提高浙江省外來動(dòng)物疫病檢測(cè)防范和應(yīng)對(duì)突發(fā)疫情的能力，加強(qiáng)對(duì)境外流行的動(dòng)物疫病監(jiān)測(cè)和預(yù)警控制，保障國(guó)內(nèi)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)和進(jìn)口企業(yè)的權(quán)益，促進(jìn)浙江省國(guó)家邊境動(dòng)物防疫安全屏障建設(shè)，進(jìn)一步與國(guó)際接軌，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。