基于食品安全檢測的數(shù)據(jù)倉庫模型設(shè)計

宋良輝 婁新愛 楊 中 鄭健琨 阿力甫 高 杰

（1.新疆維吾爾自治區(qū)分析測試研究院，新疆 烏魯木齊 830011；2.貴州大學(xué)，貴州 貴陽 550025；3.貴州省分析測試研究院，貴州 貴陽 550002）

食品安全問題與人民生活息息相關(guān)，必然成了各國政府密切關(guān)注的問題。政府對于開展食品安全監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)的研究［1］，提高食品安全監(jiān)管效率進行積極的探索。隨著實驗室信息化管理建設(shè)不斷深入推進，國內(nèi)不少第三方檢測實驗室都積累了大量的食品安全檢測數(shù)據(jù)資源。而其中一些被人忽略的、有價值的重要信息就隱藏在這些海量的檢測數(shù)據(jù)中。如何利用這些檢測數(shù)據(jù)，進而實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化，使食品行業(yè)的相關(guān)企業(yè)或者監(jiān)管機構(gòu)能夠根據(jù)這些數(shù)據(jù)做出預(yù)測性的判斷，都是值得探討的。數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)，為進一步挖掘數(shù)據(jù)資源、有效利用數(shù)據(jù)資源、協(xié)助管理決策奠定了基礎(chǔ)。

本文主要以新疆、貴州兩地流通環(huán)節(jié)食品檢測實驗室的檢測數(shù)據(jù)為分析對象，研究分析數(shù)據(jù)倉庫模型的設(shè)計，為構(gòu)建流通環(huán)節(jié)食品安全檢測數(shù)據(jù)的挖掘與分析平臺做準(zhǔn)備。

1 數(shù)據(jù)倉庫的概念

數(shù)據(jù)倉庫是一個面向主題的、集成的、時變的、非易失的數(shù)據(jù)集合，用以支持管理決策［2］。因此，數(shù)據(jù)倉庫具有以下幾個主要特征：①面向主題的。主題是對數(shù)據(jù)進行綜合歸類的抽象概念，是數(shù)據(jù)倉庫用戶進行決策分析所關(guān)心的方面。②集成的。數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)從企業(yè)的數(shù)據(jù)庫中提取出來，然后經(jīng)過清洗處理。因此數(shù)據(jù)倉庫一般是將多個異種數(shù)據(jù)源集成在一起的。在數(shù)據(jù)整合過程中使用數(shù)據(jù)清洗技術(shù)和數(shù)據(jù)集成技術(shù)，確保命名規(guī)范、編碼結(jié)構(gòu)的一致性等。③時變的。數(shù)據(jù)倉庫中數(shù)據(jù)有時間維度。數(shù)據(jù)倉庫記錄了系統(tǒng)數(shù)據(jù)各個時間的狀態(tài)。④非易失的。正因為數(shù)據(jù)倉庫只有數(shù)據(jù)的初始化裝載與數(shù)據(jù)訪問功能，所以它是非易失的。

2 食品安全檢測數(shù)據(jù)的特點

在構(gòu)建數(shù)據(jù)倉庫時，食品安全檢測的數(shù)據(jù)會存在著數(shù)據(jù)源眾多、數(shù)據(jù)類型繁雜以及數(shù)據(jù)格式不規(guī)范等特征。因此，可能有以下兩種情況存在于這些數(shù)據(jù)中［3］：第一種是無意義的數(shù)據(jù)，使得其不具有太高的數(shù)據(jù)分析價值；第二種是對那些有意義的數(shù)據(jù)，存在數(shù)據(jù)零碎化、片面化與數(shù)據(jù)冗余等情況。數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，也必將會因為這些缺失的、不規(guī)范的數(shù)據(jù)產(chǎn)生負(fù)面的影響。新疆、貴州兩地檢測實驗室的食品安全檢測結(jié)果是構(gòu)建本數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)源。由于食品檢測項目多，國家標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都有差異，使得檢測結(jié)果數(shù)值，檢測項目，判定依據(jù)存在較多不統(tǒng)一的地方。由于食品檢測本身的復(fù)雜性和原始數(shù)據(jù)錄入的不規(guī)范，導(dǎo)致數(shù)據(jù)源較為雜亂，因此建立一整套針對性的規(guī)則對于檢測數(shù)據(jù)清洗是很有必要的［4］。對于新疆、貴州兩地的食品安全檢測數(shù)據(jù)來說，需要考慮的影響因素有：食品類型、檢測項目、檢測標(biāo)準(zhǔn)、分析方法、檢測結(jié)果等。要實現(xiàn)這些不同層次的挖掘分析都需要對屬性進行概念分層。科學(xué)的概念分層的意義：一是可以為構(gòu)建數(shù)據(jù)倉庫提供支持；二是要考慮與限量標(biāo)準(zhǔn)專家知識庫有效關(guān)聯(lián)；三是要反過來對生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫（實驗室管理系統(tǒng)）的基礎(chǔ)分類設(shè)置提供參考建議。

3 食品檢測數(shù)據(jù)分析模型設(shè)計

3.1 需求分析

該實驗室有一套比較成熟的實驗室管理系統(tǒng)（簡稱LIMS）。該實驗室的現(xiàn)有業(yè)務(wù)流程如下圖：

圖1

LIMS是按照業(yè)務(wù)流程的順序記錄數(shù)據(jù)。LIMS讓實驗室檢測工作流程化、規(guī)范化，提高了實驗室的工作效率。但是LIMS中保持的有價值的數(shù)據(jù)沒有被充分挖掘、有效利用。

在接收樣品的過程中，收集的數(shù)據(jù)有樣品（指從流通市場中抽取的信息）的基本信息、被檢測人（指抽取樣品的場所企業(yè)/個人）信息以及生產(chǎn)企業(yè)（樣品生產(chǎn)企業(yè)）信息。實驗任務(wù)制定中確定的商品類別中的檢測項目（包括判斷標(biāo)準(zhǔn)、檢測依據(jù)以及技術(shù)指標(biāo)）信息。實驗室檢測人員檢測出的檢測結(jié)果。

根據(jù)對實驗室流程的調(diào)研以及各部分人員的調(diào)查分析得到以下需求：①能夠?qū)崿F(xiàn)對某一類商品的檢測數(shù)據(jù)進行分析。②對某一生產(chǎn)企業(yè)的檢測數(shù)據(jù)進行分析。③對某一被檢測人的檢測數(shù)據(jù)進行分析。④對某一檢測項目的檢測數(shù)據(jù)進行分析。⑤對整體樣品檢測數(shù)據(jù)的分析。因此數(shù)據(jù)倉庫設(shè)計要從生產(chǎn)企業(yè)、檢測項目、樣品類別、被檢測人和時間五個維度分析。時間維度有年和月兩個層次，包括樣品抽樣的時間和樣品生產(chǎn)的時間［5］。

3.2 概念模型設(shè)計

概念模型的設(shè)計包含了兩個方面：一是界定系統(tǒng)的邊界；二是確定主題域及其內(nèi)容。概念模型設(shè)計主要確定每個決策主題與屬性以及主題之間的關(guān)系。結(jié)合食品的特性，依據(jù)實驗室具體工作的需求可以容易地得到如下主題：樣品、商品類別、生產(chǎn)企業(yè)、被監(jiān)測人、檢測項目［6-7］。

3.3 邏輯模型設(shè)計

通過對食品安全檢測數(shù)據(jù)主題進行分析，邏輯模型設(shè)計主要包括：①模型轉(zhuǎn)換；②粒度層次劃分；③關(guān)系模式定義和定義記錄系統(tǒng)。作為數(shù)據(jù)倉庫設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)，邏輯模型直接展示用戶的具體需求，同時對數(shù)據(jù)倉庫的物理實施有著重要的指導(dǎo)作用。根據(jù)維度設(shè)計，該數(shù)據(jù)倉庫的邏輯模型可以設(shè)計為以下形式：

食品檢測事實表包含了五個維度表，食品檢測數(shù)據(jù)在事實表中維護，維度數(shù)據(jù)在維度表中維護。每個維度表通過一個關(guān)鍵字直接與事實表關(guān)聯(lián)。

3.4 物理模型設(shè)計

通過在數(shù)據(jù)倉庫中實現(xiàn)食品安全檢測數(shù)據(jù)的邏輯模型，成功建立了數(shù)據(jù)倉庫的物理模型，而數(shù)據(jù)倉庫中的維表與事實表對應(yīng)的索引可以依據(jù)前面邏輯模型設(shè)計出的各種數(shù)據(jù)表的存儲結(jié)構(gòu)。下圖給出了模型中部分邏輯模型與物理模型的對應(yīng)關(guān)系。

4結(jié)論

圖2

以數(shù)據(jù)倉庫基礎(chǔ)的食品安全檢測數(shù)據(jù)分析預(yù)警，將作為風(fēng)險信息中最為基礎(chǔ)和關(guān)鍵的一環(huán)，也會從側(cè)面加強與完善整個食品安全監(jiān)管系統(tǒng)，從而保障人民的食品安全，因此數(shù)據(jù)倉庫在食品安全方面的應(yīng)用也得到了更多的研究與重視。本文所設(shè)計的流通環(huán)節(jié)食品安全檢測數(shù)據(jù)倉庫模型就是對這一技術(shù)的具體研究。基于食品安全檢測數(shù)據(jù)分析的數(shù)據(jù)倉庫模型的建立，主要服務(wù)于食品監(jiān)管部門以及實驗室決策人員。進一步為食品安全預(yù)警分析提供了支持。

［1］王海明，鄭培，潘海虹.食品安全風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)研究［J］.中國衛(wèi)生監(jiān)督雜志,2010（6）：12-15.

［2］李雄飛,杜欽生,吳昊.數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)挖掘［M］.北京：機械工業(yè)出版社,2013.

［3］郭曙超,龔方,昃向君，等.食品安全檢測數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)的應(yīng)用于研究［J］.食品研究與開發(fā),2013,34（17）：125-128.

［4］何玉潔，張俊超.數(shù)據(jù)倉庫與OLAP實踐教程［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2008.

［5］宋國杰，楊冬青，林子雨，等.實時主動數(shù)據(jù)倉庫的概念、問題及應(yīng)用［J］.計算機研究與發(fā)展，2007.

［6］Guo Shuchao,Gong Fang,Ze Xiangjun.Applied Study on Food Test Data Warehouse Technology［J］.Food Research and Development,2013,34（17）：125-128.

［7］Song Guojie,Yang Dongqing,Lin Ziyu et al.Concept,Issues and Applications of Real Time Active Data Warehouse［J］.Journal of Computer Research and Development,2007,44（z3）.