包先雨,　陳枝楠,　李　軍,　仲建忠

(1.深圳市檢驗檢疫科學(xué)研究院,廣東 深圳　518045; 2.深圳市超寬帶通訊與射頻識別重點(diǎn)實驗室,廣東 深圳　518010)

供港食品有害物質(zhì)全程溯源與實時監(jiān)控模型研究

包先雨1,2,陳枝楠1,2,李軍1,2,仲建忠1,2

(1.深圳市檢驗檢疫科學(xué)研究院,廣東 深圳518045; 2.深圳市超寬帶通訊與射頻識別重點(diǎn)實驗室,廣東 深圳518010)

摘要:文章從探索供港食品監(jiān)管模式入手,利用RFID、食品安全檢測和監(jiān)測預(yù)警技術(shù),提出一種供港食品有害物質(zhì)全程溯源與實時監(jiān)控模型,并給出模型具體功能模塊實現(xiàn)方法,對食品供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)中產(chǎn)生危害人體健康的有害物質(zhì)進(jìn)行檢測、溯源與監(jiān)控。該模型可為監(jiān)管機(jī)構(gòu)供港食品風(fēng)險控制和決策提供技術(shù)支持,同時為內(nèi)地食品安全監(jiān)管體系的建設(shè)提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞:供港食品;RFID溯源;實時監(jiān)控;預(yù)警;有害物質(zhì)

0引言

供港食品是指經(jīng)由內(nèi)地種養(yǎng)殖、生產(chǎn)加工、包裝、倉儲、運(yùn)輸、通關(guān)等程序并檢驗合格的,通過合法途徑運(yùn)往香港地區(qū),以保證其民眾的基本生活需求的食品。其食品安全問題直接關(guān)系到香港同胞的身體健康,關(guān)系到香港的經(jīng)濟(jì)繁榮和社會穩(wěn)定,中央重視、媒體關(guān)注、社會和民眾關(guān)心。雖然供港食品由于嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)密的監(jiān)管,連續(xù)20 a未出現(xiàn)嚴(yán)重的食品安全事件,但目前內(nèi)地供港食品安全形勢依然嚴(yán)峻,非法添加物、微生物、農(nóng)殘、藥殘、重金屬、有機(jī)污染物等有害物質(zhì)肆虐,嚴(yán)重影響了香港同胞生活、社會的安定。本文從分析現(xiàn)有的供港食品監(jiān)管模式入手,進(jìn)行詳細(xì)分析,并綜合利用RFID、食品安全檢測和監(jiān)測預(yù)警技術(shù),提出一種供港食品有害物質(zhì)全程溯源與實時監(jiān)控模型,通過具體實現(xiàn)方法的探討和具體實例分析,期待為監(jiān)管機(jī)構(gòu)供港食品風(fēng)險控制和決策提供技術(shù)支持,同時為內(nèi)地食品安全監(jiān)管體系的完善建設(shè)提供借鑒和參考。

1供港食品監(jiān)管模式

1.1供港食品監(jiān)管模式的主要經(jīng)驗

(1) 政策支持。為確保供港食品的安全,2000年以來中國政府制定了100多個相關(guān)管理法規(guī)及政策文件,為保障香港同胞的物質(zhì)生活提供了有力的政策支持。且在供港食品供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)加大了人力、物力和財力全方面的投入,如深圳檢驗檢疫機(jī)構(gòu)在食品檢驗檢疫方面的人員配備、儀器設(shè)備及檢測水平等都處于世界先進(jìn)水平。同時,香港政府則持續(xù)加強(qiáng)自身食品監(jiān)管能力,積極與內(nèi)地進(jìn)行溝通交流,從而在供港食品生產(chǎn)過程中穩(wěn)定食品供應(yīng)[1]。

(2) 專門機(jī)構(gòu)全程監(jiān)管。供港食品監(jiān)管工作由檢驗檢疫機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)承擔(dān)從生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸?shù)酵P(guān)各環(huán)節(jié)的全程檢驗檢疫業(yè)務(wù)。由于供港食品屬于國內(nèi)食品種類的特殊分支,由檢驗檢疫機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)全程監(jiān)管,一管到底,責(zé)任追究制度明確,因此各部門相互推諉責(zé)任的情況得以避免,提高了政府監(jiān)管的效率[2]。

(3) 監(jiān)管工作以溯源為重心。為實現(xiàn)溯源監(jiān)管,廣東2008年就將RFID技術(shù)應(yīng)用于食用動物安全衛(wèi)生質(zhì)量控制,全面啟動了供港活豬電子耳標(biāo)標(biāo)識,實施電子耳標(biāo)標(biāo)識全過程管理。同樣地,RFID技術(shù)也應(yīng)用在供港蔬菜衛(wèi)生安全監(jiān)管中,將種植場、加工廠、口岸和銷售市場的各種供港蔬菜流程中不同環(huán)節(jié)的相關(guān)信息記錄在RFID標(biāo)簽中, 根據(jù)物流順序銜接成完整的可溯源的信息鏈條[3]。

(4) 高標(biāo)準(zhǔn)的供港食品檢測。供港食品的檢測從農(nóng)殘到肥料用量的標(biāo)準(zhǔn)都非常嚴(yán)格,并采用香港食品安全中心的各項檢測標(biāo)準(zhǔn)。其標(biāo)準(zhǔn)參考自國際食品法典委員會,對多項標(biāo)準(zhǔn)不時進(jìn)行修訂與發(fā)布。

此外,監(jiān)管過程中還加強(qiáng)對各種有害物質(zhì)的監(jiān)控,嚴(yán)格處理不符合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品,這種品質(zhì)上優(yōu)勝劣汰的市場環(huán)境對供港食品市場的健康發(fā)展發(fā)揮了重要作用。

(5) 規(guī)范化的檢驗檢疫監(jiān)管體系。檢驗檢疫機(jī)構(gòu)通過制定一系列規(guī)范化的規(guī)章條例,如供港食品檢驗檢疫監(jiān)管規(guī)范、生產(chǎn)加工企業(yè)綜合管理規(guī)范、農(nóng)藥殘留監(jiān)控和安全衛(wèi)生檢測規(guī)范等,形成一整套較為完善的食品生產(chǎn)全過程質(zhì)量管理體系,包括統(tǒng)一集中的組織機(jī)構(gòu)產(chǎn)品溯源制度、有毒有害物質(zhì)監(jiān)控制度和農(nóng)藥殘留的監(jiān)控檢測制度[2]。并對供港基地/企業(yè)實行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和統(tǒng)一管理,對生產(chǎn)過程全程都進(jìn)行生產(chǎn)記錄的詳細(xì)歸檔,以便實現(xiàn)食品安全衛(wèi)生問題的可追溯性和職責(zé)的明確性,保證了食品生產(chǎn)過程的可控性,確保食品的安全與質(zhì)量[1]。

(6) 高效應(yīng)對食品突發(fā)事件。在面對供港食品突發(fā)事件時,監(jiān)管機(jī)構(gòu)的及時高效處理保障了香港物資的供應(yīng),控制了有害物質(zhì)在供應(yīng)鏈上的擴(kuò)散,將所造成的危害降到最低。通過建立與完善重大動植物疫情防控機(jī)制、進(jìn)出口食品風(fēng)險預(yù)警快速反應(yīng)機(jī)制,強(qiáng)化對農(nóng)獸藥殘留的監(jiān)控檢測,設(shè)立應(yīng)急物資儲備庫,實現(xiàn)對突發(fā)事件的高效應(yīng)對。

1.2供港食品監(jiān)管模式存在的問題

近年來,我國不斷加大對供港食品安全監(jiān)管體系建設(shè)的力度,初步建立了以活禽、冷凍食品、果蔬等供港食品為主的深港一體化食品安全監(jiān)管公共信息平臺。但是,我國整個供港食品安全系統(tǒng)工程中,缺乏連接政府決策部門、各級檢驗檢疫機(jī)構(gòu)與原材料采購、生產(chǎn)、存儲、運(yùn)輸、通關(guān)等環(huán)節(jié)之間的信息平臺,使整個供港食品的有害物質(zhì)現(xiàn)場檢測、實驗室檢測等基本情況不能得到全面了解。有關(guān)食品有害物質(zhì)的信息無法快速傳遞、無法共享,一旦發(fā)現(xiàn)食品質(zhì)量問題,無法及時預(yù)警和阻斷。

因此，建立供港食品有害物質(zhì)全程溯源與實時監(jiān)控模型是降低供港食品安全事件頻頻發(fā)生風(fēng)險、維護(hù)內(nèi)地食品安全聲譽(yù)的關(guān)鍵所在。

2供港食品有害物質(zhì)全程溯源監(jiān)控模型

2.1模型組成部分

供港食品有害物質(zhì)全程溯源與實時監(jiān)控模型主要由5個部分組成:支撐要素、技術(shù)支持、研究對象、全程溯源與實時監(jiān)控階段、全程溯源與實時監(jiān)控內(nèi)容。模型組成部分如圖1所示。

技術(shù)支持部分主要由RFID、食品安全檢測和監(jiān)測預(yù)警技術(shù)組成,為模型實現(xiàn)提供基本應(yīng)用技術(shù)支持。

RFID技術(shù)由于其特有的非接觸性以及可對多目標(biāo)同時快速識別的特性,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于物流供應(yīng)鏈領(lǐng)域[4]。

食品檢測技術(shù)包括儀器檢測、化學(xué)分析檢測、免疫分析檢測等生物技術(shù)方法。通過食品安全檢測技術(shù), 將食品中危害人體健康的成分檢測出來, 包括農(nóng)獸藥殘留、非法添加物、重金屬、寄生蟲、微生物、包裝有害物等,并根據(jù)有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定性和定量分析[5]。

監(jiān)測預(yù)警技術(shù)通過數(shù)據(jù)挖掘與分析,從大量、多類別的數(shù)據(jù)中提取出有價值的信息并實施監(jiān)測,對于可能存在的問題及時發(fā)布預(yù)警,阻斷有害物質(zhì)在供應(yīng)鏈中的繼續(xù)傳播。

圖1　模型組成部分

該模型研究對象為各類供港食品,如蔬菜、水果、活畜、活禽、食用水生動物、冰鮮凍肉、乳制品等,對象種類范圍廣。

工作內(nèi)容可大致分為基地備案、數(shù)據(jù)采集、全程溯源、實時監(jiān)控、應(yīng)急預(yù)案和信息流通與共享6個部分。

其中，基地備案指所有供港種養(yǎng)殖基地或企業(yè)需前往屬地檢驗檢疫機(jī)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)信息備案。

數(shù)據(jù)采集是以RFID標(biāo)簽為載體,將供應(yīng)鏈過程中的相關(guān)信息與檢測結(jié)果記錄到模型系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中,為有害物質(zhì)監(jiān)測預(yù)警信息的發(fā)布提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

全程溯源是指運(yùn)用RFID標(biāo)簽實行電子標(biāo)識管理來全程監(jiān)測供港食品的基本狀況,使每一環(huán)節(jié)都能夠追溯到產(chǎn)品來源,形成一個完整供應(yīng)鏈的食品安全控制體系。

實時監(jiān)控是指將實時上傳的現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)、實驗室檢測數(shù)據(jù)與國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)法規(guī)及風(fēng)險預(yù)警等信息進(jìn)行實時交互與比對。

應(yīng)急預(yù)案利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)找出可能受到相關(guān)影響的食品供應(yīng)鏈環(huán)節(jié),實時發(fā)布警告信息,阻斷有害物質(zhì)在食品供應(yīng)鏈中的繼續(xù)傳播。

信息流通與共享使有關(guān)食品有害物質(zhì)的信息得以快速傳遞、在各部門機(jī)構(gòu)與消費(fèi)者間進(jìn)行共享,一旦發(fā)現(xiàn)食品質(zhì)量問題,可以及時預(yù)警和阻斷。

模型監(jiān)控環(huán)節(jié)分為種養(yǎng)殖階段、生產(chǎn)加工階段、存儲階段、運(yùn)輸階段、通關(guān)階段和銷售階段。各個階段有機(jī)結(jié)合不同的工作內(nèi)容對每一類供港食品進(jìn)行全程追溯與監(jiān)控,提高對供港食品有害物質(zhì)檢測、監(jiān)管有效性,提高服務(wù)水平。另外,全程溯源與實時監(jiān)控機(jī)構(gòu)、人員與設(shè)施這三大支撐要素可確保整個模型系統(tǒng)完好運(yùn)作。

2.2功能模塊劃分

供港食品有害物質(zhì)全程溯源與實時監(jiān)控模型功能分為以下6個模塊,如圖2所示。

圖2　功能模塊劃分

(1) 基于海量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)服務(wù)模塊。由于質(zhì)量溯源信息的數(shù)據(jù)量非常龐大,傳統(tǒng)的C/S架構(gòu)和B/S架構(gòu)的軟件平臺已無法滿足需求,因此需引入CIQ云架構(gòu)[6],建設(shè)為一個覆蓋局部區(qū)域乃至全國范圍的云平臺,使得企業(yè)、監(jiān)管部門、檢測部門等多家單位數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r上傳并共享。

(2) 多信息數(shù)據(jù)交換模塊。實現(xiàn)模型系統(tǒng)與已有業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換,如中國檢驗檢疫綜合業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)(CIQ2000)、實驗室信息管理系統(tǒng)(LIMS)以及企業(yè)ERP系統(tǒng)等,采取“兼容模式”,從各種異構(gòu)系統(tǒng)中交換并獲取數(shù)據(jù)。該模塊負(fù)責(zé)定義各種軟件通訊接口,使得模型系統(tǒng)可以兼容各種主流數(shù)據(jù)庫。同時定義硬件通訊接口,實現(xiàn)和實驗室檢測設(shè)備之間的自動通訊,實時獲取各種檢測數(shù)據(jù)。

(3) 企業(yè)質(zhì)量控制模塊。該模塊按產(chǎn)品類別進(jìn)行分類,為不同類別的食品企業(yè)建立自身的質(zhì)量安全管理機(jī)制,對于已有ERP管理系統(tǒng)的企業(yè),該模塊將通過數(shù)據(jù)交換的方式,自動從企業(yè)ERP系統(tǒng)中獲取信息,自動比對并進(jìn)行監(jiān)管。

(4) 檢驗檢疫監(jiān)管模塊。該模塊用于檢驗檢疫機(jī)構(gòu)對供港食品進(jìn)行有效監(jiān)管,通過和相關(guān)信息系統(tǒng)的實時對接和數(shù)據(jù)交換,對企業(yè)非法添加或流通環(huán)節(jié)引入的食品有害物質(zhì)進(jìn)行自動報警,從而對食品供應(yīng)鏈過程進(jìn)行監(jiān)控。

(5) 消費(fèi)者模塊。該模塊用于消費(fèi)者對食品質(zhì)量信息的查詢、評價、投訴等功能。

(6) 安全模塊。主要通過訪問權(quán)限控制,使得不同角色具有不同的信息讀取和操作權(quán)限,提供了保障消費(fèi)者利益、保護(hù)企業(yè)隱私、政府依法監(jiān)管三者的信息安全管理。

3實現(xiàn)方法

3.1數(shù)據(jù)采集方式

經(jīng)分析,適合供港食品有害物質(zhì)全程溯源與實時監(jiān)控各階段的關(guān)鍵數(shù)據(jù)采集方式如下:

(1) 種養(yǎng)殖階段。通過與供港基地或企業(yè)ERP系統(tǒng)之間的信息交互,采集并獲取其種養(yǎng)殖及原料采購等基本信息。

(2) 生產(chǎn)加工階段。在生產(chǎn)加工過程中給食品包裝加貼RFID標(biāo)簽,通過架設(shè)在流水線上的讀寫器向標(biāo)簽寫入相關(guān)的質(zhì)量信息。同時利用遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)對企業(yè)生產(chǎn)加工過程進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督。

(3) 存儲階段。通過龍門架、讀寫器、視頻監(jiān)控等技術(shù)手段監(jiān)控產(chǎn)品入庫和出庫2個環(huán)節(jié)。

(4) 運(yùn)輸階段。通過無線通訊、GPS等技術(shù)實時定位集裝箱或車輛,對于冷凍、保溫和保鮮食品,還將采用溫度、濕度傳感技術(shù)記錄其運(yùn)輸途中的溫濕度信息。

(5) 通關(guān)階段。通過安裝在車輛或集裝箱上的無線通訊設(shè)備——電子車載卡,實現(xiàn)和口岸電子通道之間的實時通訊,監(jiān)控食品的通關(guān)流程。

(6) 銷售階段。通過安裝在超市的RFID閱讀終端或條碼掃描終端,使消費(fèi)者能查詢所購買產(chǎn)品的相關(guān)質(zhì)量信息。

3.2全程溯源及信息存儲

在模型系統(tǒng)中,對生產(chǎn)加工企業(yè)分揀包裝后的所有食品都配備一個RFID標(biāo)簽, 并在流通環(huán)節(jié)中,將來源、加工、存儲、運(yùn)輸、通關(guān)以及銷售的每一階段信息都寫入標(biāo)簽內(nèi), 包括供港食品衛(wèi)生證書中的供應(yīng)商、收貨人、裝貨港、卸貨港、離境時間、出口許可證號、運(yùn)輸標(biāo)識、貨品描述、包裝信息、總凈容量等，以及食品的品牌、生產(chǎn)時間、品種、產(chǎn)區(qū)、主要成份含量、凈含量等,并隨時對食品中影響健康的有害物質(zhì)進(jìn)行定量檢測和定性分析。

全程溯源過程中將產(chǎn)生海量的質(zhì)量溯源數(shù)據(jù),其中包括文本、圖片、視頻、多媒體文件等多種類別,需選用適當(dāng)?shù)拇鎯Ψ绞絹肀４鎮(zhèn)浒浮Ｔ撃Ｐ筒捎肅IQ云存儲模式[7],將質(zhì)量溯源數(shù)據(jù)通過集群網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或分布式存儲系統(tǒng),將大量不同類型存儲設(shè)備通過一定方式進(jìn)行集成,共同提供數(shù)據(jù)存儲服務(wù)。

本質(zhì)上,云存儲是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的服務(wù),具有海量存儲、易擴(kuò)容、統(tǒng)一管理、成本低廉、隨意讀取、資源共享等優(yōu)點(diǎn),因此將云存儲模式應(yīng)用在該模型系統(tǒng)上可以最優(yōu)地實現(xiàn)溯源數(shù)據(jù)存儲和訪問服務(wù)。

3.3數(shù)據(jù)實時上傳與監(jiān)測

實時上傳與監(jiān)測是將供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)中的現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)、實驗室檢測數(shù)據(jù)實時上傳到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫,并與國內(nèi)外法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等比對,同時將比對結(jié)果實時傳到政府決策部門、各級檢驗檢疫機(jī)構(gòu)等相關(guān)管理系統(tǒng),從而實現(xiàn)實時監(jiān)測。

其中的實現(xiàn)難點(diǎn)在于如何將數(shù)據(jù)實時上傳。將本機(jī)檢測到的數(shù)據(jù)寫入遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫,一般是在遠(yuǎn)程服務(wù)器上運(yùn)行一個多線程的服務(wù)器程序,而在本機(jī)運(yùn)行一個客戶端程序。服務(wù)器負(fù)責(zé)偵聽多個客戶的連接,一旦有客戶請求,服務(wù)器就與客戶建立連接,進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,將客戶傳送的數(shù)據(jù)寫入服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中,完成數(shù)據(jù)的寫入操作?？蛻舳说闹饕δ苁沁B接遠(yuǎn)程的服務(wù)器,進(jìn)而循環(huán)讀取本機(jī)檢測數(shù)據(jù)并將其發(fā)送到服務(wù)器。

基于上述設(shè)計思想,該模型系統(tǒng)在服務(wù)器端做一個Web服務(wù),該服務(wù)的功能是接受調(diào)用者的傳遞參數(shù),完成相應(yīng)的功能,而Web服務(wù)的調(diào)用者是Web服務(wù)管理器,并將這些參數(shù)寫入服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中;客戶端的功能是讀取本機(jī)中的數(shù)據(jù),并將這些數(shù)據(jù)以參數(shù)的形式用XML打包,然后向遠(yuǎn)程的Web服務(wù)管理器發(fā)送調(diào)用請求,Web服務(wù)管理器根據(jù)請求調(diào)用相應(yīng)Web服務(wù)函數(shù)。由于調(diào)用請求是通過Web服務(wù)管理器來實現(xiàn)的,數(shù)據(jù)的通信是通過標(biāo)準(zhǔn)的Web服務(wù)的端口進(jìn)行,而不必考慮防火墻的限制,從而保障了通信的健壯性；同時服務(wù)器端的開發(fā)非常簡單,只要寫一個能夠被Web服務(wù)管理器調(diào)用的服務(wù)即可,多用戶多線程功能是由Web服務(wù)管理器來實現(xiàn);此外,調(diào)用參數(shù)和結(jié)果回傳都是通過XML打包,跨平臺、易實現(xiàn)。

3.4應(yīng)急預(yù)警

應(yīng)急預(yù)警工作主要涉及有害物質(zhì)信息收集與預(yù)測技術(shù)。

首先需要采集與食品安全相關(guān)的Web信息,提取供港乳制品、冷凍食品和果蔬等重要敏感食品安全事件的網(wǎng)絡(luò)信息,快速鎖定網(wǎng)絡(luò)消息涉及的肇事企業(yè)、相關(guān)產(chǎn)品,以便及時斬斷危害物傳播,控制和消除食品事件的不良影響。預(yù)警信息收集分析主要包括網(wǎng)絡(luò)爬蟲和智能信息處理等,如圖3所示。

圖3　應(yīng)急預(yù)警信息分析

(1) 信息源。即互聯(lián)網(wǎng),從互聯(lián)網(wǎng)的各個網(wǎng)站中采集信息。

(2) 抓取器。即網(wǎng)絡(luò)爬蟲,負(fù)責(zé)自動從各互聯(lián)網(wǎng)上抓取網(wǎng)頁。

(3) 智能信息處理。一方面,是對網(wǎng)站網(wǎng)頁的智能信息清洗,通過對網(wǎng)站的分析,自動進(jìn)行網(wǎng)頁結(jié)構(gòu)的抽取、聚類,生成網(wǎng)站的網(wǎng)頁Wrapper(網(wǎng)頁內(nèi)容抽取模板),從而使用Wrapper進(jìn)行網(wǎng)頁內(nèi)容的清洗過濾;另一方面,是對網(wǎng)頁內(nèi)容的理解和處理,包括元數(shù)據(jù)提取、關(guān)鍵詞提取、關(guān)鍵句子提取、敏感特征提取、情感極性分析(包括詞匯、句子、文本等);并進(jìn)一步進(jìn)行敏感分類模型的定義和訓(xùn)練。

語義相似度計算引擎和動態(tài)推理引擎是系統(tǒng)的核心,是自然語言處理和機(jī)器學(xué)習(xí)的基本算法組件庫。

(4) 應(yīng)用層。包括如下2個部分：① 網(wǎng)頁內(nèi)容分析,形成各類網(wǎng)頁內(nèi)容分類的結(jié)果報告;② 有害物質(zhì)監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)有害物質(zhì)輿論情報并告警,發(fā)現(xiàn)突發(fā)事件等。

預(yù)警監(jiān)控處理工作流程如圖4所示。首先,選擇從互聯(lián)網(wǎng)上采集信息的目標(biāo)網(wǎng)站(URI),設(shè)定網(wǎng)頁抓取器Fetcher 的搜索策略,Fetcher主要根據(jù)robot協(xié)議、DNS以及下載范圍控制信息判斷當(dāng)前URI是否應(yīng)當(dāng)處理。確定后,從遠(yuǎn)程服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)。

圖4　預(yù)警監(jiān)控工作流程

獲取到網(wǎng)頁后,網(wǎng)頁內(nèi)容抽取器(Extractor)對網(wǎng)頁進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取,將HTML轉(zhuǎn)化為DOM樹,利用樹匹配和部分樹對齊算法,抽取出網(wǎng)頁中的各個信息單元,并輸出相應(yīng)的基于樹的正則表達(dá)式的布局模式,利用該模式自動完成對網(wǎng)頁主要內(nèi)容的抽取。

網(wǎng)頁內(nèi)容抽取出之后,利用網(wǎng)頁分類器(Classifier)進(jìn)行特征提取,然后根據(jù)已訓(xùn)練好的分類模型對網(wǎng)頁進(jìn)行分類。存儲處理器(Writer)負(fù)責(zé)將網(wǎng)頁內(nèi)容及網(wǎng)頁的元數(shù)據(jù)標(biāo)簽存儲到本地數(shù)據(jù)庫或文件系統(tǒng)中。后處理器(Post-Processor)負(fù)責(zé)將新的URI提交抓取器,更新抓取器的狀態(tài)。對處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總處理,形成書面報告,生成紙質(zhì)文件和電子文檔,供相關(guān)部門正確分析并提供決策依據(jù)。

基于模型系統(tǒng)中積累的大量檢測數(shù)據(jù)(包括已檢測出的有害物質(zhì)歷史數(shù)據(jù))、檢驗檢疫信息數(shù)據(jù)庫、檢測實驗室信息數(shù)據(jù)庫以及國外食品風(fēng)險通報、預(yù)警等外部信息數(shù)據(jù)庫,運(yùn)用基于集成學(xué)習(xí)的有害物質(zhì)風(fēng)險預(yù)測技術(shù),建立食品安全有害物質(zhì)的實時監(jiān)測和預(yù)警方法,為檢驗檢疫部門提供風(fēng)險管理決策支持,包括對食品類型和規(guī)格批次風(fēng)險、產(chǎn)地風(fēng)險、食品生產(chǎn)企業(yè)風(fēng)險、食品流通環(huán)節(jié)風(fēng)險等風(fēng)險指標(biāo)的預(yù)測。

4應(yīng)用舉例

深圳口岸是供港蔬菜的主要通道, 每年約有 60×104t、200余種蔬菜經(jīng)過深圳口岸供應(yīng)到香港市場。過量施藥、違規(guī)使用農(nóng)藥等是造成蔬菜安全衛(wèi)生問題的主要原因,因此農(nóng)藥殘留是供港蔬菜病蟲害的監(jiān)控重點(diǎn)。

以供港蔬菜為例,將模型應(yīng)用到供港蔬菜有害物質(zhì)的溯源與監(jiān)控上,圖5所示為模型實現(xiàn)后的流程圖。

圖5　供港蔬菜有害物質(zhì)全程溯源與實時監(jiān)控流程

在圖5中,供港蔬菜有害物質(zhì)全程溯源與實時監(jiān)控模型系統(tǒng)采用生物傳感、生物免疫學(xué)、物理檢測技術(shù)等對供港蔬菜供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)中的主要有害物質(zhì)進(jìn)行現(xiàn)場移動檢測、實驗室檢測與確證。利用RFID數(shù)據(jù)采集技術(shù)對供港蔬菜種植、加工、儲存運(yùn)輸、檢測、通關(guān)、銷售等環(huán)節(jié)中關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,并運(yùn)用RFID標(biāo)簽記錄供港蔬菜的基本狀況,比如種植時間、產(chǎn)區(qū)、供應(yīng)商等,使全程中每一個環(huán)節(jié)都能夠追溯到來源。通過使用Web數(shù)據(jù)上傳方法實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)的自動實時上傳以便于實時監(jiān)測。所有來自在線數(shù)據(jù)源、外部參考數(shù)據(jù)源和脫機(jī)存儲介質(zhì)的數(shù)據(jù)形成食品有害物質(zhì)溯源與監(jiān)控數(shù)據(jù)庫,使用CIQ云計算對溯源與監(jiān)控數(shù)據(jù)庫做相應(yīng)處理后,通過云存儲模式保存數(shù)據(jù)形成海量數(shù)據(jù)庫,并與CIQ標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對,經(jīng)過統(tǒng)計形成當(dāng)前情況報告,相關(guān)人員可對歷史信息進(jìn)行追溯。再針對模型中的數(shù)據(jù)特點(diǎn),采用多維度關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成學(xué)習(xí)等技術(shù),對已檢出有害物質(zhì)的來源、種類、分布與擴(kuò)散等多維度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘,尋找關(guān)聯(lián)、探明規(guī)律、分析趨勢,建立相應(yīng)的風(fēng)險預(yù)測模型,從而對同類食品或原材料、產(chǎn)地等潛在風(fēng)險進(jìn)行及時、動態(tài)的提示和預(yù)警,及時阻斷有害物質(zhì)在食品供應(yīng)鏈中的繼續(xù)傳播,實現(xiàn)供港蔬菜有害物質(zhì)的實時監(jiān)控預(yù)警。

更具體地,本文以供港蔬菜中的白菜為例對模型有效性進(jìn)行分析,其有害物質(zhì)監(jiān)測預(yù)警結(jié)果見表1所列,具有如下特點(diǎn):

(1) 白菜的整體安全性逐年提高,不合格數(shù)量和不合格率均有大幅下降,2014年相對2011年有數(shù)量級的變化,主要原因在于香港2012年開始過渡實施《食物內(nèi)除害劑殘余規(guī)例》,該規(guī)例以中國、美國、泰國和國際食品法典委員會4家標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ),合并成新的標(biāo)準(zhǔn),其殘留限量是我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的3倍,因此保障了供港蔬菜的質(zhì)量。

(2) 高毒農(nóng)藥仍屢禁不止,甲胺磷、克百威等禁用10 a的藥物還可以檢出,且多次檢出。

(3) 每年的第2季度、第3季度白菜農(nóng)殘超標(biāo)相對較多,主要是因為溫度變化,一些植物害蟲容易滋生。

表1　供港白菜有害物質(zhì)監(jiān)測預(yù)警分析

5結(jié)束語

本文通過分析供港食品監(jiān)管模式的主要經(jīng)驗,指出了現(xiàn)有監(jiān)管模式存在的問題,并在此基礎(chǔ)上提出了一種綜合利用RFID、食品安全監(jiān)測和監(jiān)測預(yù)警技術(shù)的供港食品有害物質(zhì)全程溯源與實時監(jiān)控模型,給出了相應(yīng)的模型實現(xiàn)方法,最后介紹了如何將此模型應(yīng)用到供港蔬菜有害物質(zhì)全程溯源與監(jiān)控系統(tǒng)中。

本文所提出的模型與實現(xiàn)方法,具有一定的普適性,可為檢驗檢疫機(jī)構(gòu)供港食品風(fēng)險控制和決策提供技術(shù)支持,同時為內(nèi)地食品安全監(jiān)管體系的完善建設(shè)提供借鑒和參考。

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(責(zé)任編輯張镅)

Study of whole traceability and real-time monitoring model of food hazardous substances supplied to Hong Kong

BAO Xian-yu1,2,CHEN Zhi-nan1,2,LI Jun1,2,ZHONG Jian-zhong1,2

(1.Shenzhen Academy of Inspection and Quarantine, Shenzhen 518045, China; 2.Shenzhen Key Laboratory of UWB and RFID Technology, Shenzhen 518010, China)

Abstract:Through exploring the supervision mode of food supplied to Hong Kong, a whole traceability and real-time monitoring model of food hazardous substances to Hong Kong was proposed by utilizing radio frequency identification(RFID), food safety detection, and monitoring and early warning technologies. The function module implementation methods were also given. The model was used to detect, trace and monitor the hazardous substances generated from supply chains. The model would provide technical support to supervision institute for decision making and risk control of food supplied to Hong Kong, and offer a reference for the mainland’s construction of food safety monitoring system.

Key words:food supplied to Hong Kong; radio frequency identification(RFID) traceability; real-time monitoring; early warning; hazardous substance

收稿日期：2015-05-28；修回日期：2015-07-10

基金項目：“十二五”國家科技支撐計劃資助項目(2012BAK17B08) ；深圳市重大產(chǎn)業(yè)技術(shù)攻關(guān)資助項目(ZD201010220094A);國家質(zhì)檢總局科技計劃資助項目(2014IK195)和深圳市科技應(yīng)用示范資助項目(JSYY20120831160213591； KJYY20140530142700108)

作者簡介：包先雨(1981-),男,安徽桐城人,博士,深圳市檢驗檢疫科學(xué)研究院高級工程師; 陳枝楠(1961-),男,湖北漢川人,博士,深圳市檢驗檢疫科學(xué)研究院研究員.

doi:10.3969/j.issn.1003-5060.2016.05.011

中圖分類號:TS201.6;TP315

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-5060(2016)05-0625-07