基于信息技術(shù)的家禽腫瘤性疾病預(yù)警研究

鄧振民,柳平增*,成子強(qiáng),馬彬彬,趙麗,蔡黎明,陳國衛(wèi)

1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院,山東泰安271018

2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院,山東泰安271018

3.德州市國土資源局,山東德州253000

基于信息技術(shù)的家禽腫瘤性疾病預(yù)警研究

鄧振民1,柳平增1*,成子強(qiáng)2,馬彬彬1,趙麗1,蔡黎明2,陳國衛(wèi)3

1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院,山東泰安271018

2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院,山東泰安271018

3.德州市國土資源局,山東德州253000

針對目前家禽腫瘤性疾病對家禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的重大影響，基于現(xiàn)代信息技術(shù)對家禽腫瘤性疾病預(yù)警的層級結(jié)構(gòu)、模塊構(gòu)成、疫情監(jiān)測、空間數(shù)據(jù)監(jiān)測、風(fēng)險因素、預(yù)警指標(biāo)、預(yù)警模型、集成開發(fā)等內(nèi)容進(jìn)行了探討，引入了Web開發(fā)、WEBGIS、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段，融合軟件開發(fā)、空間分析、疾病預(yù)警等于一體，形成了家禽腫瘤性疾病預(yù)警系統(tǒng)的雛形，為家禽腫瘤性疾病預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計與建設(shè)提供了基礎(chǔ)，為家禽傳染病的有效防治提供了路徑。

家禽腫瘤性疾病;風(fēng)險;預(yù)警

禽腫瘤性疾病是一類流行于世界范圍內(nèi)的禽類傳染病，主要包括馬立克氏病(MD)、禽白血病(AL)和網(wǎng)狀內(nèi)皮組織增生癥(RE)三種類型，禽腫瘤性疾病的蔓延與爆發(fā)對全球家禽產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展造成了危害，對活禽養(yǎng)殖業(yè)造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失，對人類身體健康造成了潛在的威脅[1,2]。目前，隨著禽腫瘤性疾病病毒毒株的變異及其毒力增強(qiáng)，傳統(tǒng)疫苗免疫方式效果有所下降，病毒宿主范圍繼續(xù)擴(kuò)大[2]，如何提前發(fā)現(xiàn)和有效控制這類疾病的爆發(fā)成為動物醫(yī)學(xué)研究的熱點。隨著以計算機(jī)技術(shù)為核心的信息技術(shù)的飛速發(fā)展，其在動物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增多，建設(shè)動物疫病信息預(yù)警體系的思想已經(jīng)被業(yè)界所認(rèn)同，部分研究人員嘗試通過開發(fā)信息預(yù)警系統(tǒng)的方式對典型動物傳染病的傳播與爆發(fā)進(jìn)行監(jiān)測評估，這為開展家禽腫瘤性疾病預(yù)警系統(tǒng)的研究提供了支撐，為家禽腫瘤性疾病預(yù)警理論的形成、預(yù)警機(jī)制的構(gòu)建、預(yù)警系統(tǒng)的開發(fā)、預(yù)警信息的發(fā)布和疫情蔓延控制等奠定了基礎(chǔ)。

家禽腫瘤性疾病預(yù)警是指充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)或方法（疫病監(jiān)測、疫情報告和流行病學(xué)分析等），獲取疾病發(fā)生的監(jiān)測資料與疫情報告，對疫情發(fā)生的空間因素（源地、規(guī)模、范圍、傳播路徑等）、時間因素（季節(jié)規(guī)律、生命周期、傳播速度等）、環(huán)境氣象因素（溫度、濕度、光照、氣溶膠、降雨、積溫等）、流行病學(xué)因素（病源特征、流行病學(xué)特征、防治方法等）及影響后果（危害程度、經(jīng)濟(jì)損失、社會反應(yīng)）等進(jìn)行分析、評估及預(yù)測，快速發(fā)現(xiàn)一定地域范圍內(nèi)疾病的傳入和激增，及時對疫情爆發(fā)和流行的趨勢進(jìn)行評估預(yù)測，在一定范圍內(nèi)發(fā)布預(yù)警信息，為有關(guān)部門進(jìn)行相應(yīng)級別的預(yù)警反應(yīng)提供參考。

本文依據(jù)動物疫病預(yù)警體系（見圖1）理論，借助Web網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GIS技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、預(yù)警模型技術(shù)等，對家禽腫瘤性疾病預(yù)警系統(tǒng)的層級結(jié)構(gòu)、疫情監(jiān)測、風(fēng)險因素評估、預(yù)警模型、系統(tǒng)集成等進(jìn)行了初步研究，以期為家禽腫瘤性疾病預(yù)警機(jī)制完善及預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)等提供參考，為動物衛(wèi)生防疫和預(yù)防控制部門提供決策支持。

圖1 預(yù)警體系示意圖Fig.1 Schematic diagram of early warning system

1 家禽腫瘤性疾病預(yù)警層級結(jié)構(gòu)

家禽腫瘤性疾病的傳播具有明顯的跨地域性，建立覆蓋全地域范圍的預(yù)警系統(tǒng)耗費資源量較大，針對不同地域范圍建立不同規(guī)模的預(yù)警系統(tǒng)，形成層次分明的預(yù)警結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格控制預(yù)警信息的地域范圍，是實現(xiàn)可伸縮預(yù)警的有效方式。預(yù)警層級具有明顯的制度性與行政性，層級內(nèi)預(yù)警系統(tǒng)具有包容性與同質(zhì)性，整個預(yù)警系統(tǒng)具有兼容性、開放性與可擴(kuò)展性。家禽腫瘤性疾病預(yù)警的層級結(jié)構(gòu)與預(yù)警系統(tǒng)的功能模塊是可伸縮預(yù)警研究的核心內(nèi)容，層級結(jié)構(gòu)與動物疫病分類相關(guān)性較大，功能模塊與系統(tǒng)定位有關(guān)。

1.1 家禽腫瘤性疾病預(yù)警系統(tǒng)層級結(jié)構(gòu)

預(yù)警系統(tǒng)的層級結(jié)構(gòu)受到衛(wèi)生制度、行政區(qū)劃、疫病種類因素的直接影響，疫病性質(zhì)、地域、政治、經(jīng)濟(jì)、自然條件、民俗及科技發(fā)展水平等因素對其形成具有制約作用。目前，國際上典型的動物疫病預(yù)警系統(tǒng)普遍按照世界——地區(qū)——國家——地域——行政區(qū)劃的層次進(jìn)行劃分，其實現(xiàn)形式還受到預(yù)警系統(tǒng)所在地具體因素的限制。國內(nèi)動物疫病預(yù)警系統(tǒng)普遍按照國家級、省級、市縣級的層次進(jìn)行建設(shè)，國家級及省級預(yù)警系統(tǒng)側(cè)重宏觀信息管理與分析，市縣級預(yù)警系統(tǒng)側(cè)重典型疫情信息監(jiān)測與評估。

本文中家禽腫瘤性疾病預(yù)警系統(tǒng)定位縣市級行政區(qū)域，用戶范圍涉及縣級畜牧局、獸醫(yī)站、獸醫(yī)專家、養(yǎng)殖戶、公眾等，向上兼容省、市級動物疾病監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，向下直接面向用戶，可與用戶養(yǎng)殖管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)、養(yǎng)殖廠管理系統(tǒng)及專家系統(tǒng)等進(jìn)行集成開發(fā)（見圖2）。家禽腫瘤性疾病預(yù)警系統(tǒng)層級受到系統(tǒng)開發(fā)資源的限制，一般采取由上向下規(guī)劃、由下向上建設(shè)的方案實施，系統(tǒng)層級設(shè)計時預(yù)留的上級預(yù)警系統(tǒng)接口、相關(guān)行政單位接口、養(yǎng)殖管理系統(tǒng)接口、公眾系統(tǒng)接口、溯源系統(tǒng)接口等可提高系統(tǒng)的兼容性，減少由于重復(fù)建設(shè)等造成的資源浪費。預(yù)警系統(tǒng)以服務(wù)畜牧局和養(yǎng)殖廠為主，同時為獸醫(yī)專家和專業(yè)人員提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)途徑，形成以畜牧局子系統(tǒng)為核心的多用戶網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)，與現(xiàn)行畜牧獸醫(yī)調(diào)查制度相符合。家禽腫瘤性疾病預(yù)警系統(tǒng)只針對禽腫瘤性疾病進(jìn)行預(yù)警，其可作為禽類傳染病預(yù)警系統(tǒng)的原型，通過擴(kuò)展開發(fā)建設(shè)成較為完整的禽類傳染病預(yù)警系統(tǒng)。

1.2 家禽腫瘤性疾病預(yù)警系統(tǒng)功能模塊

傳統(tǒng)動物疾病預(yù)警體系由疫情普查系統(tǒng)、疫情監(jiān)測系統(tǒng)、疫情信息報告系統(tǒng)、疫情反應(yīng)系統(tǒng)等構(gòu)成[3]，系統(tǒng)間通過人工方式進(jìn)行信息傳遞與交流，體系功能劃分以部門職能為依據(jù)。家禽腫瘤性疾病預(yù)警系統(tǒng)功能集中于疫情預(yù)警，把傳統(tǒng)體系中的疫病數(shù)據(jù)庫建設(shè)、疫情監(jiān)測、輔助流行病學(xué)分析、評估預(yù)警等功能集成封裝為模塊，模塊間通過接口進(jìn)行通信，然后利用WEBGIS方式把評估出的預(yù)警信息呈現(xiàn)給用戶。

家禽腫瘤性疾病預(yù)警系統(tǒng)由疫病數(shù)據(jù)庫模塊、疫情信息獲取模塊、信息評估分析模塊、預(yù)警信息顯示模塊等構(gòu)成。疫病數(shù)據(jù)庫模塊用來實現(xiàn)縣市區(qū)域疫病歷史數(shù)據(jù)的存儲，存儲的數(shù)據(jù)包括病原學(xué)數(shù)據(jù)、疫情數(shù)據(jù)、易感動物數(shù)量數(shù)據(jù)、易感動物分布數(shù)據(jù)、養(yǎng)殖信息數(shù)據(jù)、生態(tài)數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)[3]等；疫情信息獲取模塊包括養(yǎng)殖基本信息獲取系統(tǒng)、飼喂用藥信息獲取系統(tǒng)、禽舍環(huán)境信息獲取系統(tǒng)、氣象環(huán)境數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)、疫病疫情信息網(wǎng)絡(luò)上報系統(tǒng)等；信息評估分析模塊包括屬性數(shù)據(jù)存儲管理系統(tǒng)、空間數(shù)據(jù)存儲管理系統(tǒng)、預(yù)警指標(biāo)體系管理系統(tǒng)、預(yù)警模型管理系統(tǒng)、對外接口等；預(yù)警信息顯示模塊用以展現(xiàn)預(yù)警信息。（見圖3）

圖2 家禽腫瘤性疾病預(yù)警系統(tǒng)層級Fig.2Levelsoftheaviantumordiseaseearlywarningsystem

圖3 家禽腫瘤性疾病預(yù)警系統(tǒng)圖Fig.3Schematicdiagramoftheaviantumordiseaseearlywarningsystem

2 家禽腫瘤性疾病監(jiān)測

2.1 家禽腫瘤性疾病疫情監(jiān)測

2.1.1 疫情信息監(jiān)測家禽腫瘤性疾病疫情監(jiān)測信息包括常規(guī)疫情信息、爆發(fā)疫情信息、病例信息與實驗室檢測信息[4]。（1）常規(guī)疫情信息由動物醫(yī)學(xué)專業(yè)人員發(fā)現(xiàn)疑似、臨床診斷或確診病例后通過系統(tǒng)終端進(jìn)行上報；（2）爆發(fā)疫情信息包括病例調(diào)查報告及處理報告，主要內(nèi)容包括：疫情概況、首發(fā)病例或指示病例的描述、流行基本特征、暴發(fā)原因、實驗室檢測結(jié)果和病原分型等；（3）病例信息由養(yǎng)殖廠防疫員、獸醫(yī)人員、飼養(yǎng)員等在發(fā)現(xiàn)符合禽腫瘤性疾病流行病學(xué)特征的病例后，填寫傳染病報告并通過系統(tǒng)上報；（4）實驗室檢測信息包括血清學(xué)檢測信息、病理學(xué)檢測信息、PCR檢測信息、病因調(diào)查數(shù)據(jù)及腫瘤病例調(diào)查數(shù)據(jù)等[2,5]，由檢測員檢測后進(jìn)行上報；（5）養(yǎng)殖信息對疾病診斷具有輔助價值，包括種源、飼料、免疫、飼喂等信息，系統(tǒng)預(yù)留接口方便進(jìn)行集成開發(fā)。

疫情監(jiān)測方式主要包括人工方式、電話方式、互聯(lián)網(wǎng)方式等，家禽腫瘤性疾病預(yù)警系統(tǒng)基于Web技術(shù)開發(fā)B/S結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)，其在效率、經(jīng)濟(jì)性等方面具有明顯優(yōu)勢。監(jiān)測系統(tǒng)工作原理：由專業(yè)人員把調(diào)查、檢測信息通過網(wǎng)絡(luò)客戶端上報后傳送到中心服務(wù)器，系統(tǒng)將數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲在商用的大型數(shù)據(jù)庫（SQL SERVER等）中，利用調(diào)查上報數(shù)據(jù)構(gòu)建監(jiān)測區(qū)典型病例數(shù)據(jù)庫；通過流行病學(xué)調(diào)查和臨床檢測、實驗室檢測，將實時發(fā)生的病例信息、流行資料等錄入數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)實時監(jiān)測、反映家禽腫瘤性疾病疫情的動態(tài)變化。

2.1.2 疫情空間數(shù)據(jù)監(jiān)測疫情空間數(shù)據(jù)是疫情空間分析的基礎(chǔ)，主要包括疫病源地空間數(shù)據(jù)、蔓延路徑、疫情范圍等信息。疫情空間數(shù)據(jù)獲取方式以前期調(diào)查繪制的地圖信息為主，獲取的疫情空間數(shù)據(jù)需要以地理空間信息作為背景進(jìn)行相關(guān)性空間分析，地理空間信息包括土壤、水文、地貌、交通、植被、氣象、建筑物、行政區(qū)劃等。疫情空間信息通過商業(yè)數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)引擎進(jìn)行管理，空間數(shù)據(jù)引擎是專門為在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中存儲管理空間數(shù)據(jù)而開發(fā)的數(shù)據(jù)模型，通過空間數(shù)據(jù)引擎實現(xiàn)空間——屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和高效率訪問。疫情空間數(shù)據(jù)主要為進(jìn)行疫病的流行病學(xué)分析、疫情環(huán)境因素分析等提供基礎(chǔ)信息，預(yù)警系統(tǒng)中提供此功能可以方便獸醫(yī)專家和獸醫(yī)工作人員進(jìn)行疫病診斷、疫病蔓延趨勢判斷等，提高預(yù)警信息的可信度。

疫情空間數(shù)據(jù)監(jiān)測通常采用經(jīng)濟(jì)性較好的商業(yè)地圖軟件二次開發(fā)方式進(jìn)行，隨著WEBGIS技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的商業(yè)地圖公司（GoogleMap、BaiduMap、SogouMap等）開始提供免費API資源，家禽腫瘤性疾病預(yù)警系統(tǒng)的疫情空間數(shù)據(jù)監(jiān)測功能較為簡單，可利用商業(yè)軟件二次開發(fā)方式進(jìn)行，但免費API資源具有一定局限性，目前只能提供簡單GIS開發(fā)功能，如若開發(fā)胖客戶端GIS應(yīng)用程序，還需配備專門的空間數(shù)據(jù)服務(wù)器用以提供對復(fù)雜空間數(shù)據(jù)的支持。

2.2 家禽腫瘤性疾病環(huán)境監(jiān)測

2.2.1 禽舍環(huán)境監(jiān)測家禽腫瘤性疾病預(yù)警系統(tǒng)需要獲取的禽舍環(huán)境信息包括溫度、濕度、光照、通風(fēng)、空氣質(zhì)量（NH3）、飼養(yǎng)密度、地面污染情況、疫苗污染情況等，禽舍環(huán)境的改變將直接導(dǎo)致“宿主-病原-環(huán)境”生態(tài)系統(tǒng)的改變，進(jìn)而影響家禽腫瘤性疾病的發(fā)生與傳播。預(yù)警系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)，實現(xiàn)部分環(huán)境信息的自動采集與傳輸，獲取的數(shù)據(jù)被存儲在中央服務(wù)器中，為輔助養(yǎng)殖環(huán)境調(diào)控與疾病診斷服務(wù)，系統(tǒng)按照“信息感知——信息傳輸——信息處理”的方式進(jìn)行工作（見圖4）。

圖4 禽舍環(huán)境信息監(jiān)測系統(tǒng)Fig.4 System of the birdhouse environments information monitoring

病毒感染引起的家禽腫瘤性疾病的爆發(fā)、流行與禽舍環(huán)境及其變化有著密切的聯(lián)系，把病毒感染與禽舍環(huán)境進(jìn)行綜合分析，確定禽腫瘤性疾病與環(huán)境因子之間的相關(guān)性，形成相關(guān)性風(fēng)險模型，建立模型數(shù)據(jù)庫。根據(jù)相關(guān)性風(fēng)險模型進(jìn)行環(huán)境因子的預(yù)警與環(huán)境自動調(diào)控，改善禽舍環(huán)境，減少家禽腫瘤性疾病發(fā)生的可能性[6-8]。

2.2.2 地理環(huán)境監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)需要獲取的地理環(huán)境泛指對腫瘤性疾病疫情有影響的地理信息，包括養(yǎng)殖廠地理位置、所在區(qū)域的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、氣候、水文、交通、主要建筑物及工廠排泄物等。地理環(huán)境數(shù)據(jù)是進(jìn)行疫情空間數(shù)據(jù)監(jiān)測的基礎(chǔ)，預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)時的地理環(huán)境數(shù)據(jù)通過三種方式獲?。海?）資源充足時，建立空間數(shù)據(jù)服務(wù)器發(fā)布自有空間數(shù)據(jù)，供Web開發(fā)調(diào)用，通過Web客戶端進(jìn)行數(shù)據(jù)的定時更新；（2）資源受限時，通過商業(yè)地圖二次開發(fā)的方式獲取地理環(huán)境數(shù)據(jù)，滿足空間分析及Web開發(fā)的需求；（3）資源寬松時，綜合利用商業(yè)地圖作為背景數(shù)據(jù)，結(jié)合自有地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，完成地理環(huán)境監(jiān)測。三種方式各有利弊，需要綜合考慮人力、財力、物力、時間及系統(tǒng)價值等因素而確定。

按照流行病學(xué)的觀點，地理環(huán)境不會直接導(dǎo)致疾病的發(fā)生，但是對于促進(jìn)疾病的傳播與發(fā)展具有重要作用。利用獲取到的地理環(huán)境數(shù)據(jù)與疫情空間監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，借助GIS的空間分析，可以輔助專業(yè)人員發(fā)現(xiàn)疫病與環(huán)境的相關(guān)性。

3 風(fēng)險因素評估分析

3.1 家禽腫瘤性疾病風(fēng)險因素

家禽腫瘤性疾病的發(fā)生與傳播受到相關(guān)風(fēng)險因素的影響，風(fēng)險因素按照流行病學(xué)過程可以分為傳染源、傳播途徑與易感動物三種類型[2,9]。傳染源因素包括環(huán)境因素、氣候氣象因素、禽市場因素、疫情因素等、種蛋因素；傳播途徑因素分為活禽運輸、種蛋運輸、疫苗污染、飼料污染、屠宰加工、糞便污染、候鳥遷徙等；動物因素主要包括養(yǎng)殖密度、養(yǎng)殖方式、免疫密度等。各因素對疫病的發(fā)生傳播影響程度不同，根據(jù)腫瘤病的類型確定風(fēng)險來源權(quán)重與因素相對權(quán)重，通過計算得出因素的絕對權(quán)重（見表1）[10,12,13]。

家禽腫瘤性疾病主要包括馬立克氏病、禽白血病和網(wǎng)狀內(nèi)皮組織增生癥三種類型。三種疾病在傳染源、傳播途徑與動物因素方面并非完全一致（如傳播途徑方面有橫向傳播與縱向傳播），風(fēng)險因素權(quán)重存在差異，需要結(jié)合經(jīng)驗數(shù)據(jù)與專家打分法綜合確定，并在后續(xù)的應(yīng)用中進(jìn)行迭代修正，從而得到比較準(zhǔn)確的權(quán)重值。

kij=ei×pij

kij---因素權(quán)重（絕對）；

ei---類型因素權(quán)重（相對）；

pij---具體因素權(quán)重。

表1 風(fēng)險因素表Table1 Table of risk factors

3.2 預(yù)警指標(biāo)體系框架

預(yù)警指標(biāo)是具有潛在預(yù)警價值的指標(biāo)，指標(biāo)的波動幅度在一定程度上與疾病的流行或暴發(fā)相關(guān)聯(lián)。一旦指標(biāo)的波動范圍超過了規(guī)定的警戒線，即可發(fā)出警報，啟動相應(yīng)的流行病學(xué)調(diào)查或干預(yù)。預(yù)警指標(biāo)需具備及時性、準(zhǔn)確性和可操作性強(qiáng)的特點[3]。家禽腫瘤性疾病在其發(fā)生、發(fā)展、消滅的生命周期中要經(jīng)歷潛伏期——非典型癥狀期——暴露期——典型癥狀期等幾個階段，預(yù)警指標(biāo)框架的建立具有顯著的層次性。在對風(fēng)險因素進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合文獻(xiàn)研究，建立禽腫瘤性疾病預(yù)警指標(biāo)體系框架（見圖6）。

圖6 預(yù)警指標(biāo)框架Fig.6 Early warning indicator framework

家禽腫瘤性疾病生命周期的不同階段對應(yīng)不同的警源、警兆、警情指標(biāo)，預(yù)警指標(biāo)的細(xì)化需要大量的經(jīng)驗數(shù)據(jù)與專家參與，經(jīng)過較長時間的修正得到的指標(biāo)具有較好的現(xiàn)實貼近性。

4 預(yù)警系統(tǒng)模型與集成

4.1 常用預(yù)警模型

4.1.1 固定閾值模型固定閾值模型是利用歷史（經(jīng)驗）數(shù)據(jù)，結(jié)合指標(biāo)的特異度、敏感度及陽性預(yù)測值等，通過建立一個指標(biāo)預(yù)警的閾值范圍來判別數(shù)據(jù)的異常，實時監(jiān)測數(shù)據(jù)超出閾值范圍后發(fā)出預(yù)警信號，固定閾值模型可用于禽舍環(huán)境信息預(yù)警、檢測數(shù)據(jù)預(yù)警、藥品用量預(yù)警、養(yǎng)殖預(yù)警等方面[12]。家禽腫瘤性疾病的確診需要血檢數(shù)據(jù)，無法通過簡單的癥狀進(jìn)行確診，固定閾值模型方法主要應(yīng)用與禽舍環(huán)境的預(yù)警與自動調(diào)控方面。

固定閾值模型原理：存在環(huán)境變量θ，通過經(jīng)驗數(shù)據(jù)與專家打分法確定θ的正常范圍，把獲取的實時數(shù)據(jù)與進(jìn)行比對，當(dāng)時，系統(tǒng)正常運行，當(dāng)θ超出后，系統(tǒng)產(chǎn)生預(yù)警信息，對禽舍環(huán)境進(jìn)行警報?？蓱?yīng)用此方法的禽舍環(huán)境信息包括溫度、濕度、光照、通風(fēng)、空氣質(zhì)量（NH3）等。

4.1.2 時間序列模型家禽腫瘤性疾病的時間序列模型以縣市（區(qū)），以過去3～5年的同期歷史數(shù)據(jù)為基線數(shù)據(jù)，對基線數(shù)據(jù)計算不同水平的百分位數(shù)作為候選預(yù)警閾值，優(yōu)化的閾值可以通過靈敏度、特異度和及時性的綜合分析來確定。這類模型中最具代表性的是“回歸模型”和“求和自回歸滑動平均模型”或是這兩種方法的結(jié)合而產(chǎn)生的模型[13-16]。

時間序列模型可用于預(yù)警禽腫瘤病的季節(jié)性爆發(fā)，將當(dāng)前觀察期內(nèi)的病例數(shù)與預(yù)警閾值比較，判斷當(dāng)前觀察期病例數(shù)是否異常增加，通過動態(tài)調(diào)整閾值水平，實現(xiàn)模型的調(diào)整與優(yōu)化。

4.1.3 空間預(yù)警模型空間預(yù)警模型是指在一定空間范圍內(nèi)表征禽腫瘤病的疫情趨勢及危險等級，其表現(xiàn)形式多為以疫源為中心的同心圓或同心帶。同心圓或通信帶的確定需要綜合風(fēng)險因素及國家同類疫病預(yù)警等級范圍設(shè)計，對設(shè)計者的流行病學(xué)經(jīng)驗有強(qiáng)烈要求，且隨著距離疫源的范圍擴(kuò)大，準(zhǔn)確性會急劇降低，確定空間預(yù)警模型的最大有效范圍是決定模型有效性的前提。

空間預(yù)警模型可應(yīng)用于腫瘤病疫情的評估及趨勢預(yù)測，將預(yù)警結(jié)果以地圖的形式直觀呈現(xiàn)出來，輔助專業(yè)人員發(fā)現(xiàn)疫病的流行病學(xué)規(guī)律，為快速阻斷疫病傳播提供參考。

4.2 系統(tǒng)開發(fā)集成

家禽腫瘤性疾病預(yù)警系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，按照軟件規(guī)范進(jìn)行開發(fā)，集成部分WEBGIS功能。系統(tǒng)實現(xiàn)可以利用.NET（或Java）技術(shù)體系，開發(fā)工具包括Visual Studio Express（或Eclipse）、SQL Server Express（或My SQL）、ArcGIS JavaScript API（或Google Maps API、Baidu Map API）以及SPSS等。

ArcGIS JavaScriptAPI是ESRI公司商業(yè)軟件產(chǎn)品，為創(chuàng)建WEBGIS應(yīng)用提供了輕量級的解決方案，在客戶端利用JavaScript API來調(diào)用ArcGIS Server所提供的服務(wù)，實現(xiàn)地圖應(yīng)用和地理處理功能，ArcGIS JavaScript API方式的實現(xiàn)是在客戶端腳本中進(jìn)行的。ArcGIS JavaScript API可以實現(xiàn)的功能包括：（1）將本地數(shù)據(jù)與服務(wù)器數(shù)據(jù)進(jìn)行組合顯示構(gòu)成交互式地圖；（2）在ArcGIS在線基礎(chǔ)地圖上疊加私有數(shù)據(jù)；（3）在GIS數(shù)據(jù)中查找要素或者屬性并顯示結(jié)果；（4）搜索地址并顯示結(jié)果；（5）在服務(wù)器上執(zhí)行GIS模型并顯示結(jié)果[17]。

系統(tǒng)的開發(fā)參照COM思想，COM(Components Objects Mode，組件式對象模型)是一種開發(fā)對象組件的二進(jìn)制形式的標(biāo)準(zhǔn)，可理解為一種體系結(jié)構(gòu)或框架模型。COM要求基于這種標(biāo)準(zhǔn)所開發(fā)出的組件應(yīng)由若干對象和對象的接口組成，接口在形式上表現(xiàn)為對象的屬性、方法和事件，基于這種模型開發(fā)出的組件稱為COM組件[18]?；贑OM思想，家禽腫瘤性疾病預(yù)警系統(tǒng)集成信息采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、模型庫、GIS模塊等，相關(guān)模塊間通過接口進(jìn)行通信，協(xié)同運行實現(xiàn)預(yù)警功能。

以此研究為基礎(chǔ)初步建立了山東省家禽腫瘤性疾病WebGIS預(yù)警系統(tǒng)，主要實現(xiàn)了B/S結(jié)構(gòu)的雞場養(yǎng)殖管理、輔助診斷管理、疾病預(yù)警管理、監(jiān)管部門管理等功能，開發(fā)過程中引入了百度地圖API技術(shù)，集成了MIS與GIS于一體，初步實現(xiàn)了家禽腫瘤性疾病的監(jiān)測與預(yù)警，系統(tǒng)的構(gòu)建驗證了研究的可行性，部分系統(tǒng)功能如下圖所示：

圖7 預(yù)警系統(tǒng)的實現(xiàn)Fig.7 Implementation of early warning system

5 結(jié)論

本文對家禽腫瘤性疾病預(yù)警的層級結(jié)構(gòu)、模塊構(gòu)成、疫情監(jiān)測、空間數(shù)據(jù)監(jiān)測、風(fēng)險因素、預(yù)警指標(biāo)、預(yù)警模型、集成開發(fā)等內(nèi)容進(jìn)行了初步分析研究，研究中依然存在不足之處：

（1）家禽腫瘤性疾病預(yù)警的風(fēng)險因素確定、指標(biāo)體系建立及預(yù)警模型的建立等理論研究是預(yù)警系統(tǒng)實現(xiàn)的基礎(chǔ)，風(fēng)險因素、指標(biāo)體系及預(yù)警模型的準(zhǔn)確度決定了預(yù)警的成功與否，本文對于預(yù)警理論的研究尚未達(dá)到比較精確水準(zhǔn)。

（2）家禽腫瘤性疾病預(yù)警系統(tǒng)的建立依賴于家禽產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)的信息系統(tǒng)的健全與完善，預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)需要考慮與相關(guān)系統(tǒng)的信息兼容與共享，本文研究的預(yù)警系統(tǒng)考慮到此問題，但在具體程序?qū)友芯糠矫孢€需深入。

（3）研究只針對家禽腫瘤性疾病而進(jìn)行，在實用性方面有所不足，還需要進(jìn)行深入研究。

（4）預(yù)警研究需要預(yù)警系統(tǒng)的建立以及實踐的驗證，本研究進(jìn)行了原型系統(tǒng)開發(fā)，還需要在實際使用中不斷對預(yù)警理論與技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)與完善。

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Early Warning Research on Poultry Neoplastic Diseases Based on Information Technology

DENG Zhen-min1,LIU Ping-zeng1*,CHENG Zi-qiang2,MA Bin-bin1,ZHAO Li1,CAI Li-ming2,CHEN Guo-wei3
1.College of Information Science and Engineering/Shandong Agricultural University,Taian 271018,China
2.College of Animal Science and Veterinary Medicine/Shandong Agricultural University,Taian 271018,China
3.Dezhou Land and Resources Bureau,Dezhou 253000,China

For the poultry neoplastic diseases has a major influence on the poultry industry at present,this paper discussed the contents of poultry neoplastic diseases early warning system,including hierarchical structure,modules structure, epidemic monitoring,spatial data monitoring,risk factors,early warning indicators,early warning model,integrated system development.The introduction of web development techniques,WEBGIS,IOT(Internet of Things)and other technical means, and the integration of software development,spatial analysis,diseases early warning technologies formed the prototype of the poultry neoplastic diseases early warning system.They also provided a basis for design and construction of the poultry neoplastic diseases early warning system and provided effective control methods on poultry diseases.

Poultry neoplastic diseases;risks;early warning

P208,S858

A

1000-2324(2015)03-0450-07

2013-03-21

2013-04-28

國家星火重大專項(2011GA740001);山東省科技發(fā)展計劃(2011GGB01023);山東省科技發(fā)展計劃(2011GNC11106)

鄧振民(1984-),男,在讀研究生,研究方向為數(shù)字工程技術(shù)與應(yīng)用.E-mail:javacafe@163.com

*通訊作者:Author for correspondence.E-mail:pzliu@sdau.edu.cn