基于地理信息系統、云平臺的糧食扦樣外業管理技術與模式

何明濤，王利丹，邢 勇，秦 雯，張 穎

（1. 國貿工程設計院，北京 100037；2. 中國合格評定國家認可中心，北京 100162）

糧油質量扦樣是糧食交易、儲藏、加工過程中，保留過程樣本進行品質檢測的重要工作，對保證公平交易以及控制糧食儲藏、加工生產過程，保證糧食品質有重要意義[1]。糧油質量扦樣包含大量的外業工作，由于技術和管理水平的不足，一直以來存在以下若干問題：1、扦樣區域代表性不足：在扦樣區域的選擇上缺少科學依據及合理性校驗或扦樣人員未按要求在指定扦樣地點扦樣且未被校驗人員發現；2、扦樣地點不準確：扦樣人員不熟悉地理位置，尋找指定扦樣地點時不夠快速準確甚至無法找到正確地點；3、扦樣結果不客觀：扦樣人員與檢測人員相互串通，造成扦樣、檢測過程存在舞弊行為；4、扦樣信息管理系統建設難度大：基層扦樣單位不具備足夠的資金和運維管理力量，無法建立相對龐大的扦樣、檢測管理平臺。本研究提供一套簡便快捷的基于GIS和云平臺的扦樣管理技術和模式，用以解決上述問題，并在全國20個省市采集樣品，經多家糧油質檢機構和儲備庫應用予以驗證。

1 糧食扦樣外業管理技術

1.1 系統構成

針對糧食生產、儲藏中存在的扦樣外業工作的缺陷，我們運用GIS（地理信息系統）、云平臺技術建立了一整套扦樣外業操作系統及管理模式[2]。

該系統包括：1、扦樣任務管理系統；2、扦樣終端管理系統；3、檢測數據直報系統；4、數據合成及分析系統。系統將各種質量數據自動存儲到數據庫系統，并進行自動流轉、賦值，實現對糧食安全的全程質量溯源和監測、預警。實現糧食扦樣樣品真實可靠、檢測過程控制質量可追溯、監測預警、檢測監測結果分析和展示。

圖1 系統構成

1.1.1 扦樣任務管理系統

主要功能包括：扦樣終端用戶注冊及管理；對地圖按 XKM*XKM 規格進行網格化分割及并建立編號規則，實現扦樣任務網格化定義；任務列表的查看、創建及修改；進行遠程扦樣任務下達。

1.1.2 扦樣終端管理系統

主要功能包括：實現與扦樣任務管理系統的銜接；具備移動GIS系統平臺，可進行扦樣地理位置的自動校驗；進行樣品基本信息的錄入；對扦樣過程的時間、位置信息進行自動記錄；對照片、視頻等過程相關數據進行系統記錄；對扦樣過程記錄數據選擇性生成二維碼（帶數字編碼）并現場打印；對扦樣過程記錄文件的導出及上傳。

1.1.3 檢測數據直報系統

主要功能包括：進行檢測業務端的注冊及用戶管理；對樣品二維碼進行掃描識別及數據提取；對樣品檢測數據按WHO格式的錄入及初步處理；建立檢測結果數據庫；可將檢測數據上傳數據處理系統平臺。

圖2 檢測數據直報系統界面

1.1.4 數據合成及分析系統

主要功能包括：建立數據管理云平臺，實現對檢測站等基層數據的遠程處理和服務；以扦樣二維碼為唯一標識，實現扦樣數據、檢測數據的后臺合成；根據基于地理信息的樣品檢測結果，在地圖上能準確的展示，展示方式：根據不同的指標、不同的污染水平或統計方式，根據行政區劃，按專題地圖方式展示；在地圖上任意選取若干樣品標記點，能自動計算并顯示平均值、方差等相關數據統計分析；可按要求進行選樣所在行政區域的質量狀態顏色渲染（如重金屬、衛生指標。綠色正常、黃色預警、紅色污染等），直接在該地圖上展示。

同時，本系統開創了一種第三方的扦樣信息管理模式，對于投資及技術能力不具備建設信息系統條件的單位，可采用平臺租賃等合作模式。因此，系統平臺設計了分權限用戶管理系統，使用者可根據需求租用云平臺，使用平臺的地圖資源、BI等數據分析系統、及扦樣遠程管理系統進行扦樣工作的管理。

圖3 數據合成及分析系統界面1

圖4 數據合成及分析系統界面2

1.2 糧食扦樣外業技術實施方式

質檢部門首先根據遙感地圖可以得出所要扦樣品種的產區位置，根據產區位置繪制出產區地圖，將地圖劃分成 X公里*X公里的網格，并根據網格內種糧戶數分布決策扦樣數量、品種及地點，給出扦樣地點的經、緯度信息，發布任務。

扦樣人員接受任務并根據手持機地圖導航功能前往任務中指定的扦樣地點。

到達地點后，在手持終端上針對任務校驗時間地點，時間地點通過校驗則繼續向下進行扦樣信息記錄工作，如不通過校驗則根據提示經緯度信息尋找正確地點，直至通過地理位置校驗。

扦樣人員開始扦樣、填寫信息等相關工作[3]，手持終端記錄開始時間、位置信息及填寫內容。

手持終端生成樣品信息二維碼，打印后貼于樣品袋表面。

手持終端對扦樣環境、樣品袋拍照。

完成扦樣相關工作，手持終端記錄結束時間、位置信息，生成一條完整扦樣記錄。

扦樣信息上傳至云端服務器。

檢驗人員接樣，掃描樣品編碼，建立信息關聯，進行樣品檢驗并將數據上傳至云端服務器。

云端服務器對扦樣信息和檢測信息進行數據合并處理，形成基于GIS地理信息的扦樣檢測結果展示、分析。

圖5 糧食扦樣外業實施流程圖

2 糧食扦樣外業管理技術應用

2.1 糧油質量檢測站的應用

本系統自開發以來，已連續 5年為糧食行業樣品采集工作提供軟件和硬件支持，樣品采集涉及河南、河北、山東、安徽、吉林、內蒙、湖南、湖北、云南、四川等省、市、自治區近20個，采集樣品 4 000余份；先后服務安徽省糧油產品質量監督檢測站、湖南省糧油產品質量監測中心、四川遂寧糧油質檢站等我國糧食主產區的糧食檢測監測機構，有效保證了樣品采集的代表性、真實性和信息獲得的有效性、準確性，為政府監管與決策提供強有力的技術保障。

2.2 國家儲備庫的應用

本系統還服務清苑國家糧食儲備庫、大廠回族自治縣糧食局直屬庫等國家和和地方糧庫，用于對糧食集并的管理，有效保障了集并糧扦樣檢測的真實性和代表性，降低了大宗糧食集并質量風險。

2.3 糧油食品企業的應用

瑪氏食品（中國）有限公司、安徽正宇面粉有限公司等國內外糧食加工、飼料生產和順豐速運等物流企業、食品企業20余家，為相關企業的原料收購調查工作提供了切實有效的采樣工具，規避了扦、檢串通舞弊風險，提高了糧食原料調研的效率，減少相關企業不合格原料采購造成的巨大經濟損失，并在生產源頭上對食品飼料安全進行有效把關。

2.4 地方糧食質量安全評估應用

北京市科委項目“霉菌毒素高通量篩查和自動化前處理技術研究及產品開發”，應用本系統采集樣品近200份，為摸清北京市糧食質量安全風險情況提供技術支持。

3 總結

本系統經過糧油檢測站、國家儲備糧庫、糧油食品企業等應用，使扦樣任務分配合理，扦得樣品具有代表性。

建立了較完善的野外扦樣作業管理體系，規范了扦樣操作過程，實現對扦樣作業過程的實時記錄和監管。

通過扦、檢分開，后臺數據合成，保證了樣品檢測公平、公正，減少了舞弊行為。

得益于本系統豐富的數據處理手段，使扦、檢成果輕松處理，可視直觀。

平臺租用的管理模式，可解決基層單位建設資金及技術人員不足的問題。

備注：本文的彩色圖表可從本刊官網（http://lyspkj.ijournal.cn/ch/index.axpx）、中國知網、萬方、維普、超星等數據庫下載獲取。