基于“互聯(lián)網(wǎng)+ POCT”家禽重大動(dòng)物疫病預(yù)警平臺(tái)的建立與應(yīng)用

石瑜 陳浩楠 王芳蕊 袁雪濤 劉桐山 楊愛華 李秀梅

摘 要：良好的抗體監(jiān)測(cè)是目前預(yù)防和控制家禽動(dòng)物疫病的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本研究以對(duì)我市家禽養(yǎng)殖業(yè)危害最嚴(yán)重的兩大禽類傳染病為研究對(duì)象，結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”和熒光免疫POCT現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建了家禽重大動(dòng)物疫病免疫智能分析預(yù)警平臺(tái)，應(yīng)用效果顯示該平臺(tái)可滿足動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、技術(shù)指導(dǎo)服務(wù)以及決策分析等需求。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+POCT；家禽重大動(dòng)物疫病；免疫智能分析；預(yù)警平臺(tái)

中圖分類號(hào)：S818.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-1085（2024）06-0037-08

基于“互聯(lián)網(wǎng)+POCT”家禽重大動(dòng)物疫病免疫智能分析預(yù)警平臺(tái)，以獲取的實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)、免疫抗體Web上報(bào)數(shù)據(jù)、養(yǎng)殖記錄等為基礎(chǔ)，對(duì)家禽重大動(dòng)物疫病預(yù)警的層級(jí)結(jié)構(gòu)、疫情監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)因素評(píng)估、預(yù)警模型和系統(tǒng)集成等內(nèi)容進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)了家禽重大動(dòng)物疫病預(yù)警系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，成功構(gòu)建了家禽重大動(dòng)物疫病預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)。借助動(dòng)物疫病POCT檢測(cè)儀和云數(shù)據(jù)庫(kù)等，將診斷數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集上傳至家禽重大動(dòng)物疫病智能分析預(yù)警平臺(tái)，為家禽重大動(dòng)物疫病防控提供空間可視化數(shù)據(jù)分析與處理，輔助動(dòng)物疫病預(yù)防控制部門科學(xué)地評(píng)估重大疫病的空間規(guī)律與疫病可能發(fā)生的范圍，得出具有實(shí)用價(jià)值的疫病監(jiān)測(cè)與預(yù)警數(shù)據(jù)，從而有針對(duì)性的制定及時(shí)有效的防控策略。

1? 背景介紹

禽流感、新城疫是世界公認(rèn)的最重要的兩大禽類傳染病，可導(dǎo)致家禽的大量死亡、生產(chǎn)性能的快速下降，給世界養(yǎng)禽業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失；同時(shí)由于禽流感病毒（AIV）可感染人，引起人發(fā)病甚至死亡，給人類的公共衛(wèi)生安全造成極大威脅。目前，禽流感、新城疫的主要防控手段是疫苗免疫[1-3]。疫苗免疫是保護(hù)群體安全和阻礙病毒傳播的有效措施，抗體檢測(cè)是評(píng)估動(dòng)物免疫狀況的一項(xiàng)重要手段，通過抗體監(jiān)測(cè)，掌握家禽群體的免疫抗體水平，評(píng)價(jià)群體抗感染能力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)免疫不良的家禽，并進(jìn)行補(bǔ)免，可有效提高群體抗感染能力[4]。

20世紀(jì)90年代以來，隨著信息學(xué)科體系的逐漸完善，以及互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、軟件開發(fā)、云數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)的飛速發(fā)展，重大動(dòng)物疫病免疫效果評(píng)價(jià)和預(yù)警信息技術(shù)逐漸被應(yīng)用于動(dòng)物疫病防控領(lǐng)域，成為獸醫(yī)學(xué)輔助分析的有力工具。借助疫病免疫效果評(píng)價(jià)智能分析預(yù)警信息平臺(tái)，通過數(shù)據(jù)分析、預(yù)警模型的制作和專業(yè)人員的綜合分析，科學(xué)地評(píng)估重大疫病的空間規(guī)律與疫病可能發(fā)生的范圍，得出具有實(shí)用價(jià)值的疫病監(jiān)測(cè)與預(yù)警數(shù)據(jù)，從而制定相應(yīng)的、及時(shí)有效的防控策略。

預(yù)警系統(tǒng)作為家禽疫病防控手段之一，在家禽重大動(dòng)物疫病預(yù)防控制過程中發(fā)揮著非常重要的作用。結(jié)合家禽重大動(dòng)物疫病流行病學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)，以軟件工程模式設(shè)計(jì)開發(fā)B/S結(jié)構(gòu)的預(yù)警系統(tǒng)，為家禽重大動(dòng)物疫病防控提供空間可視化數(shù)據(jù)分析與處理工具。根據(jù)系統(tǒng)獲取的POCT檢測(cè)數(shù)據(jù)[5，6]與家禽重大動(dòng)物疫病預(yù)警信息，可輔助動(dòng)物疫病防控部門采取相應(yīng)措施，阻斷家禽重大動(dòng)物疫病的爆發(fā)與傳播，減少家禽重大動(dòng)物疫病防控工作的被動(dòng)性與盲目性，提高家禽重大疫病防控的實(shí)時(shí)性，合理分配防控物資，提高資源利用率，減少產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失，促進(jìn)畜牧業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。

本研究針對(duì)家禽重大動(dòng)物疫病免疫效果的評(píng)估與覆蓋，利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和軟件開發(fā)等技術(shù)，以獲取的實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)、家禽疫病智能診斷調(diào)查數(shù)據(jù)、免疫抗體Web上報(bào)數(shù)據(jù)、養(yǎng)殖記錄等為基礎(chǔ)，研究整合了家禽重大動(dòng)物疫病預(yù)警的層級(jí)結(jié)構(gòu)、疫情監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)因素評(píng)估、預(yù)警模型和系統(tǒng)集成等內(nèi)容，完成預(yù)警系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)家禽重大動(dòng)物疫病預(yù)警系統(tǒng)的構(gòu)建。

家禽重大動(dòng)物疫病智能預(yù)警信息平臺(tái)的研究與建立，以其數(shù)據(jù)管理和可視化分析見長(zhǎng)，突破了傳統(tǒng)系統(tǒng)無法進(jìn)行數(shù)據(jù)管理分析的限制，將逐漸發(fā)展為家禽重大動(dòng)物疫病預(yù)警技術(shù)的重要部分。

2? 預(yù)警平臺(tái)概述

2.1? 預(yù)警架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)置框架，見圖1。采用三層/多層.net的混合架構(gòu)，根據(jù)接口進(jìn)行編程，采用接口的方式實(shí)現(xiàn)層與層之間的相互調(diào)用，進(jìn)而保證UI層、BLL層、Dal層間的業(yè)務(wù)隔離。對(duì)設(shè)備狀態(tài)、作業(yè)操作進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及上傳，根據(jù)遠(yuǎn)程指令調(diào)整設(shè)備運(yùn)行參數(shù)。

檢查完成后，個(gè)體檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)錄入云端數(shù)據(jù)庫(kù)，并根據(jù)動(dòng)物疫病的檢測(cè)特點(diǎn)，給出整體的檢測(cè)陽性率以及與標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)值之間的離散度。當(dāng)?shù)陀跈z測(cè)閾值或整體陽性率偏低、離散度偏差較大時(shí)給出預(yù)警提示，同時(shí)可將地理位置進(jìn)行標(biāo)注，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域性預(yù)警功能，見圖2。通過基礎(chǔ)信息的錄入，可結(jié)合檢測(cè)結(jié)果幫助養(yǎng)殖人員、監(jiān)管人員掌握群體免疫情況，為疫苗的質(zhì)量水平評(píng)價(jià)給出數(shù)據(jù)支持，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理見圖3。

2.2? 數(shù)據(jù)采集終端設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)針對(duì)動(dòng)物疫病版本的熒光免疫分析儀，根據(jù)動(dòng)物疫病檢測(cè)項(xiàng)目的特點(diǎn)設(shè)置儀器的系統(tǒng)參數(shù)，具有統(tǒng)計(jì)量查詢、儀器定位、遠(yuǎn)程升級(jí)、遠(yuǎn)程教學(xué)、內(nèi)置電池等功能，滿足儀器現(xiàn)場(chǎng)操作的需求。動(dòng)物疫病熒光免疫分析儀開機(jī)畫面，見圖4；智能讀卡界面，見圖5。

設(shè)置檢測(cè)量統(tǒng)計(jì)界面，可將一定周期內(nèi)的數(shù)據(jù)匯總，并形成柱狀圖，直觀的描述檢測(cè)數(shù)量，見圖6；通過GPS模塊精準(zhǔn)定位，SIM卡存儲(chǔ)以及無線傳輸模塊，可將包含位置與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)信息的數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器端，見圖7。通過智能終端設(shè)備上傳的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋分析結(jié)果，向用戶提供運(yùn)行維護(hù)、在線檢測(cè)、故障預(yù)警、遠(yuǎn)程升級(jí)等服務(wù)，節(jié)約時(shí)間及維護(hù)成本。

服務(wù)器及工作站安裝防病毒軟件，及時(shí)修復(fù)系統(tǒng)漏洞，定期查殺病毒。后臺(tái)管理界面設(shè)置管理員賬號(hào)及密碼，綁定網(wǎng)絡(luò)IP地址，避免陌生人非法登錄。此系統(tǒng)可通過特定的脫敏規(guī)則對(duì)敏感信息進(jìn)行數(shù)據(jù)變形，提高了防護(hù)水平，保護(hù)了敏感數(shù)據(jù)的安全。

2.3? 結(jié)果分析處理模塊

本模塊主要由兩層架構(gòu)組成：大數(shù)據(jù)整合分析平臺(tái)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。動(dòng)物樣本檢測(cè)后，檢測(cè)數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)上傳至大數(shù)據(jù)整合分析平臺(tái)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)功能可以將檢測(cè)數(shù)據(jù)在地圖上直觀的顯示出來或者形成對(duì)應(yīng)的報(bào)表以供分析；系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)進(jìn)行分析和審核，與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，得出檢驗(yàn)報(bào)告；借由系統(tǒng)可以對(duì)用戶進(jìn)行多方面管理，可自由分配用戶的權(quán)限大小。

3? 預(yù)警平臺(tái)應(yīng)用

3.1? 疫情報(bào)警

3.1.1? 報(bào)警規(guī)則設(shè)置? 設(shè)置規(guī)則和被提醒人，按照檢測(cè)結(jié)果的合格率，以及離散度等指標(biāo)，設(shè)置報(bào)警提示，見圖8；當(dāng)檢測(cè)結(jié)果觸發(fā)報(bào)警條件時(shí)，系統(tǒng)發(fā)消息給被提醒人，報(bào)警管理機(jī)制的編輯界面，見圖9。

3.1.2? 報(bào)警查看? 被提醒人查看權(quán)限范圍內(nèi)的報(bào)警信息，以列表形式顯示報(bào)警信息，包括報(bào)警時(shí)間、報(bào)警內(nèi)容、合格率、參考范圍以及短信接收人，根據(jù)預(yù)制報(bào)警規(guī)則針對(duì)檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)項(xiàng)目的報(bào)警提示，見圖10。

3.2? 數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)

3.2.1 地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）展示? 地理信息系統(tǒng)展示，見圖11。在地圖上，不同權(quán)限的人僅可查看自己權(quán)限范圍內(nèi)的信息；各區(qū)域顏色根據(jù)該區(qū)域內(nèi)檢測(cè)結(jié)果平均合格率，來標(biāo)識(shí)該區(qū)域的顏色。不同級(jí)別的合格率以不同的顏色來區(qū)分標(biāo)識(shí)。

3.2.2? 統(tǒng)計(jì)-養(yǎng)殖場(chǎng)? 畜牧局檢測(cè)以養(yǎng)殖場(chǎng)為基本單位，來分別統(tǒng)計(jì)所屬區(qū)域內(nèi)的養(yǎng)殖場(chǎng)的檢測(cè)情況，包括檢測(cè)項(xiàng)目、平均合格率、平均離散度、檢測(cè)例數(shù)等，并將數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)信息以圖表形式進(jìn)行直觀反映，見圖12。

檢測(cè)數(shù)據(jù)查看界面（圖13）點(diǎn)擊數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)按鈕，可查看具體檢測(cè)數(shù)據(jù)，通過日期范圍搜索功能根據(jù)抽檢時(shí)間篩選想要查看的報(bào)告。圖表可直觀反映單次檢測(cè)例數(shù)、單次合格率、單次離散度，并將離散度以圖表形式直觀反映與標(biāo)準(zhǔn)值的偏差，見圖14；同時(shí)可以數(shù)次完整免疫周期為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。不同權(quán)限的人查看不同范圍內(nèi)的報(bào)告，送檢者只能查看自己的送檢報(bào)告。

目前，該預(yù)警平臺(tái)已經(jīng)在天津市動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心以及多個(gè)基層單位示范應(yīng)用，在減少防控工作的被動(dòng)性與盲目性，提高防疫資源利用率等方面取得了良好的成效；天津市對(duì)新城疫、禽流感的免疫效果評(píng)價(jià)、防控能力大大提高，同時(shí)提升了本市家禽養(yǎng)殖的整體防控技術(shù)水平和信息采集分析水平。未來，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在基層進(jìn)行大力推廣，進(jìn)一步加強(qiáng)和完善智能化和產(chǎn)業(yè)化等方面的工作，助力畜牧業(yè)的健康發(fā)展。

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Establishment and Application of early Warning Platform? for? Poultry? Major Animal Diseases based on "Internet +POCT"

SHI Yu， CHEN Haonan， WANG Fangrui， YUAN Xuetao，

LIU Tongshan，YANG Aihua ，LI Xiumei*

（Animal Disease Prevention and Control Center of Tianjin，Tianjin 300402，China）

Abstract：In this study， the "Internet +POCT" immune intelligent analysis and early warning platform for poultry major animal diseases was built to help the comprehensive prevention and control of animal diseases. The Ministry of Agriculture and Rural Affairs places significant emphasis on the development of grassroots animal epidemic prevention and supervision systems. Currently， effective antibody monitoring plays a crucial role in poultry disease prevention and control. This study focuses on two major infectious diseases that pose the greatest threat to our city's poultry farming industry， combining the strengths of "Internet+" technology with fluorescence immunoPOCT field detection techniques. An intelligent platform for immune analysis and early warning of major poultry diseases has been established， catering to the real-time data collection， guidance services， and decision analysis requirements of the Animal Disease Prevention and Control Center.

Keywords： Internet +POCT;? poultry major animal diseases;? immune intelligent analysis; early warning platform