小麥生產風險標準化數據采集體系研究

摘 要：做好糧食安全預警特別是小麥生產風險預警工作至關重要。本文從小麥生產風險數據采集方面入手，重點圍繞風險數據采集規范的制訂、數據采集網點的布局建設、風險數據的采集上報等內容開展先期的研究探討，以期為整個課題的順利實施奠定良好基礎。

關鍵詞：小麥；生產風險；數據采集

中圖分類號：G202 文獻標識號：A 文章編號：1001—4942(2010)09—0018—04

糧食安全始終是關系我國國民經濟發展、社會穩定和國家安全的全局性重大戰略問題。近年來，由于經濟高速發展、城市化進程加快，耕地減少、水資源匱乏，加之我國自然災害頻繁以及近年國際糧食市場價格大幅波動等因素的影響，我國的糧食安全問題日益突出，保障國家糧食安全的任務愈加繁重，迫切需要應用信息化手段研究建立糧食生產的預測預警系統，提高糧食主管部門面臨突發事件的應對能力和國家糧食安全的保障能力。

2009年，聯合國內相關單位，共同申報了國家科技支撐計劃課題“糧食生產風險智能分析與預警關鍵技術集成研究”。該課題從當前和今后一個時期我國糧食宏觀調控工作的實際需要出發，按照《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020年)》以及《國家糧食安全中長期規劃綱要(2008—2020年)》的相關要求，在糧食主產區山東、江蘇和吉林三省進行布局設計，分別以小麥、水稻和玉米等主要糧食作物為重點，集成應用生產風險智能分析、預測預警、現代IT等關鍵技術，建立糧食生產監測網點，采集糧食生產信息數據，研制糧食生產預警模型，開發建立糧食生產分析和安全預警系統并進行示范應用，實現對糧食生產苗頭性風險的早期發現、早期預警、早期干預，為國家和糧食主管部門提供決策咨詢服務。

作為該課題的研究內容之一，本文從小麥生產風險數據采集方面人手，重點圍繞風險數據采集規范的制訂、數據采集網點的布局建設、風險數據的采集上報等內容開展先期的研究探討，以期為整個課題的順利實施奠定良好基礎。

1 建立小麥生產風險數據采集體系的作用

1.1 可實現小麥風險信息與預警平臺的相互銜接。為小麥風險分析與預警平臺提供基礎數據支撐

風險分析與預警離不開風險數據，預警系統中的眾多模型都是建立在海量數據基礎上的。小麥生產風險數據采集體系的建立，在風險數據和預警平臺之間搭建了快捷高效的傳輸橋梁。預警平臺為小麥生產風險數據采集體系提供了專用接口，通過風險數據采集體系從終端現場實時采集來的第一手數據，首先匯聚在平臺的原始數據池中并進行預處理，經過自動化或半自動化的數據清洗提取后進入平臺數據倉庫，由預警平臺中的各類模型系統和分析系統隨時調用。因此，小麥生產風險數據采集體系為預警平臺的運行提供了基本的數據動力，是整個小麥預警系統的重要組成部分。

1.2 可整合各類小麥風險信息資源，將生產以外的政策、市場、氣候等風險信息統一傳輸。避免多頭報送

影響小麥生產的外部因素很多，有技術的、經濟的和自然環境的，除作物產量、播種面積、有效灌溉面積、受災面積、農機總動力等生產指標因素外，政策、價格和氣候條件也是影響小麥生產最主要的外部因素。因此，在小麥生產風險數據采集體系的建設過程中，應立足預警平臺全局的高度，從多指標預測的數據需求出發，科學規劃各類風險數據指標，有效整合各種風險信息資源，在統一的傳輸通道內，合理調度小麥風險數據的采集和上報頻度，從而充分發揮小麥生產風險數據采集體系的最大效用。

1.3 可有效解決風險數據采集中存在的時效性差、準確率低等問題

風險數據的采集對于整個風險分析和預警具有非常重要的意義。風險數據的及時性、真實性、準確性直接決定了風險分析和預警的科學性，只有當采集的數據具有科學、客觀、嚴密的邏輯性時，建立在這些數據分析基礎之上的評價、分析以及預警結論才具有現實的價值和意義。在小麥生產風險數據采集體系建設過程中，由于傳感器技術、無線傳輸技術等現代信息技術手段的充分應用，使數據采集效率和系統運行的可靠性得到大幅提升，能夠實現風險數據的實時采集、穩定傳輸和自動處理，因而徹底解決了傳統風險數據采集過程中存在的數據時效性差、準確率低等問題。

1.4 能夠推動風險數據資源單位間的協作。促進風險數據資源的共享

鑒于基礎數據的重要性，數據資源單位間的協作和資源共享非常重要。由于歷史原因和職能分工的不同，有關糧食安全及風險信息的歷史數據資料分布在不同的部門，并且任何一個部門都不可能擁有小麥風險分析和預警所必需的全部完整數據。在這種情況下，建立小麥風險分析數據采集體系，并因時、因地制宜地采取各種數據資源的合作機制和運作模式，對于推動各資源單位間的相互協作以及風險信息資源的共享無疑具有重要的現實意義。

2 小麥生產風險數據采集規范

小麥生產風險數據采集規范是建立健全統一、高效的風險數據采集體系的重要前提和基本條件。目前，我國僅在“地區電網數據采集(GB／T13730—92)”、“公路地理信息數據采集(GB20075378—T—469)”等領域有了國家標準，而圍繞糧食生產風險數據采集方面還沒有正式的國家標準或地方標準面世。

2.1 小麥生產風險數據采集規范的制訂依據和原則

從山東省小麥生產實際和小麥預警平臺對風險數據的內容、格式等的實際需求出發，在引用和借鑒“微型數字電子計算機通用技術條件(GB9813)”、“遠動終端通用技術條件(GB／T13729)”、“循環式遠動規約(DL 451)”等現有標準的基礎上，按照GB／T1.1—2000《標準化工作導則—第1單元：標準的起草與表述規則—第1部分：標準編寫的基本規定》的基本思路、要求及有關規定進行編制。在制訂、編制小麥生產風險數據采集規范的過程中，應遵循以下原則：

(1)科學性原則

小麥生產風險數據采集規范的制訂既要滿足小麥分析預警平臺的技術需求，又要符合小麥生產和管理的實際特點，使采集規范建立在科學研究和符合生產實際的基礎上。

(2)普遍性原則

小麥生產風險數據采集規范的制訂，除本省之外，還應廣泛聽取周邊小麥生產省份的寶貴意見，集思廣益，使各項指標的建立具有良好的客觀基礎和廣泛的實際資料證據。

(3)穩定性原則

小麥生產風險數據采集規范各項標準制訂后，在一定時期內應該具有相對的穩定性，否則也就失去了規范應有的作用。

2.2 小麥生產風險數據采集規范的基本內容

主要包括采集指標體系的框架、采集指標的含義、數據采集頻度以及小麥風險信息數據庫結構、風險信息數據字段著錄細則和風險信息數據交換格式等。建議按照如下的基本框架編制數據采集規范：

(1)數據定義。是對采集的各數據項指標概念的內涵解釋。

(2)數據標準。是衡量數據的準則，是進行數據相關管理工作的規范要求。

(3)數據結構。主要指采集數據的字段結構和庫結構。

(4)數據質量。是依據數據標準對每一項數據采集的準確性、完整性、一致性、可靠性、及時性、邏輯性等相關因素的要求。

(5)輸入時限。是對每項數據在預警平臺系統中導／錄入、生成的時間要求，它在一定程度上規定了風險數據的采集頻率。

(6)數據來源。是指預警平臺系統中每一項數據的來源。

(7)數據監控。是指預警平臺系統中的數據在產生時系統內設的強制監控條件。

(8)數據周期。是指預警平臺系統中相關數據的生命周期。

(9)操作崗位。是指預警平臺系統中每一項數據錄入、確認以及審核的操作崗位。

小麥生產風險數據采集規范的近期目標是為山東省在小麥風險數據采集方面建立一套地方標準，遠期目標是在未來開展全國性糧食生產數據采集時發揮重要的參考借鑒作用。

3 小麥生產風險數據采集網點布局和建設

小麥生產風險數據采集網點是實施小麥風險數據采集的終端站點，是小麥風險分析和預警平臺的“千里眼”和“順風耳”，兼具風險數據采集和現場實時監測的功能。因此，網點建設對于確保整個課題的順利實施具有重要作用。

小麥生產風險數據采集網點的建設布局，應站在風險分析和安全預警全局的高度進行綜合考慮。一是要體現農戶、鄉鎮和生產大縣的區域代表性；二是要體現生產環境、氣候類型等的區域生態代表性。根據山東省的自然生態條件和小麥生產實際情況，課題組計劃在省內建設具有生產水平典型性和生態區域代表性的小麥生產風險監測網點110個。其中每10個采集網點(即一個縣域范圍)配備安裝一臺智能終端采集設備，每1個采集網點部署一名兼職信息采集人員，每1名兼職信息采集人員配備1部具有GPRS功能的終端手機，開展小麥生產風險數據的采集工作。具體的網點建設方案如表l所示。

部署于信息采集網點的智能終端采集設備由其他項目課題的承擔單位研發。該設備內置了土壤水分傳感器、分體式溫濕度傳感器、雨量傳感器、風速傳感器、日照時間傳感器以及新型凈輻射表等部件，可實現土壤濕度、氣溫、雨量、風速、光照等小麥生產環境數據信息的實時采集。此外，智能終端設備還具有C-PS模塊和GPRS模塊，能夠將自身的定位信息和采集的其他數據一起通過GPRS無線傳輸方式傳送至數據接收端。由于該設備是置于野外或無人看管的環境下，為確保電力供應，在盡量減少設備功耗的前提下，還特別設計了一套太陽能電池組件，從而保障了智能終端采集設備工作時的連續性。

4 小麥生產風險數據采集和上報

4.1 風險數據采集

小麥生產的基本風險主要來自三個方面。一是自然風險，是指小麥生產過程中因自然條件的變化而使小麥產量、質量遭受損失，主要包括干旱、低溫、大風、冰雹、高溫、干熱風、晚霜凍等不利氣候條件。二是人為風險，主要指小麥生產過程中由于人為操作技術失誤或不當引起的小麥生產損失。三是政策和市場風險。除有關糧食生產的國家政策對小麥生產波動會產生重要影響以外，市場價格(包括糧食本身價格和糧食生產投入品的價格)也對小麥生產具有強烈的沖擊作用。特別是我國加入WTO以后，市場風險加入了國際糧食供應的因素，而我國小麥千家萬戶生產的模式卻沒有根本的改變，因此小麥生產也面I臨著較大的市場風險。

在上述三類風險當中，自然風險數據的采集多數可由機器采集完成，人工采集可作為必要補充；而人為風險、政策和市場風險等信息卻只能通過人工采集的方式來完成。因此，各風險數據采集網點應當根據各自采集數據的特點靈活采取不同的采集方式，形成機器采集和人工采集相結合、實時采集和定期采集相結合、現場采集和間接采集相結合的工作模式。為保障數據質量，無論機器采集還是人工采集，風險數據的采集均是嚴格按照小麥生產風險數據采集規范的具體要求來進行。

4.2 風險數據上報

從軟件系統架構而言，風險數據采集網點與預警平臺之間是一種典型的E／S(客戶機／服務器)模式，其中數據采集方(包括終端采集設備或GPRS手機)為客戶端，預警平臺中的數據接收方為服務器端。客戶端通過驅動終端采集設備中內置的GPRS模塊，經過GPRS無線網絡信道連接Intemet，實現終端采集設備與小麥風險分析預警平臺間的可靠數據通信。

數據上報的具體過程是：(1)終端采集設備的數據信息通過GPRS網絡傳至GPRS網關；(2)GPRS網關通過Intemet以IP協議的方式將這些信息傳輸至預警平臺的網絡服務器；(3)服務器端首先將接收到的風險數據匯集入原始數據池，經過自動化或半自動化的處理后轉入平臺中的數據倉庫。

平臺對智能終端采集設備的遠程控制與數據上報類似，控制信息也是通過此通信鏈路下達至各個終端采集設備，只不過傳輸方向完全相反。具體過程是：(1)處于互聯網上的服務器端發出控制指令；(2)來自Intemet的標識有終端設備地址的IP包由GGSN接收，再轉發SGSN，繼而傳送到終端采集設備；(3)終端采集設備通過接收平臺發送的AT指令實現各種無線通信功能。

從風險數據采集頻率而言，風險數據采集網點主要通過周期上報、異常上報、指令上報三種模式向預警平臺系統上報采集到的風險信息。周期上報是一種例行性、日常性的上報模式，預警系統中所需的一些常規數據如氣象信息等一般采用此種模式。異常上報是指當信息采集網點所在地區面臨突發狀況(如突發凍害、大規模病蟲害爆發等情況)時采取的一種額外追加的信息上報，一般采用人工采集的方式。指令上報則是預警平臺端根據自身的實際需要而發出相關指令，采集網點按照指令的具體要求上報數據。通過上述三種上報模式的靈活應用，能夠很好地完成風險數據采集的各項任務。

5 結語

小麥、玉米、水稻是我國最主要的糧食作物，在糧食總產量中占80％左右，糧食安全主要取決于這三種作物的生產安全。而小麥在我國屬于居民基本口糧，其重要性無法替代。因此，做好糧食安全預警特別是小麥生產風險預警工作至關重要。

小麥生產風險數據采集體系的建立只是小麥生產風險預警工作的一部分內容，但卻是實現小麥風險分析和預警的重要基礎和前提。風險信息采集是預警系統的基礎，是預警系統的輸入系統，是預警系統操作的第一步。只有切實做好風險數據采集體系的建設工作，才能及時準確地采集預警所必需的數據和定性資料，科學地對信息進行加工和處理，從根本上保證預警的質量。