吴佳教 武目涛 李玉倩 廖辉 张彦彬 李嘉敏 熊猛杰 刘海军

摘 要 检疫性实蝇监测是国门生物安全监测的重要内容之一。为实现检疫性实蝇监测操作信息化、可视化和网络化，本文对检疫性实蝇监测操作平台系统的开发设计和应用情况进行研究。该平台系统以物联网技术为依托，以检疫性实蝇监测技术指南中规定的监测技术要素为基础，提供了监测操作信息的采集与实时传输、统计分析，监测布点地图浏览、监测时间及监测点维护信息等组合显示，监测结果研判与预警信息查询等功能。平台系统的应用可提高监测监管效率，为检疫性实蝇疫情预防控制提供信息支持，并为检疫性有害生物疫情监管部门制定科学有效的决策和合理选择防控措施提供技术依据。

关键词 实蝇；监测；物联网；检疫性有害生物

Designing and Implementation of Quarantine Fruit Fly Monitoring Operation System Based

on the Internet of Things

WU Jia-Jiao¹ WU Mu-Tao¹ LI Yu-Qian² LIAO Hui²

ZHANG Yan-Bin¹ LI Jia-Min¹ XIONG Meng-Jie¹ LIU Hai-Jun^1*

Abstract Quarantine fruit fly monitoring is an essential component of national biosecurity monitoring. To achieve informatization, visualization, and networking of quarantine fruit fly monitoring operations, this study explores the development and application of a quarantine fruit fly monitoring operation platform. The platform is based on the Internet of Things (IoT) technology and adheres to the monitoring technical elements specified in the quarantine fruit fly monitoring technical guidelines. It provides functions such as real-time data collection and transmission, statistical analysis, map-based monitoring site browsing, maintenance of monitoring time and site information, integrated display of monitoring results, and early warning information queries. The application of this platform can enhance monitoring and regulatory efficiency, support quarantine fruit fly epidemic prevention and control, and provide technical evidence for scientific decision-making and rational selection of control measures by quarantine authorities.

Keywords fruit fly; monitoring; the Internet of Things (IoT); quarantine pest

基金项目：海关总署科研项目（2022HK065）；国家重点研发计划（2022YFC2602400）

第一作者：吴佳教（1968—），男，汉族，福建大田人，博士，正高级农艺师，主要从事实蝇风险评估和监测技术研究工作，E-mail: wujj@iqtcnet.cn

通信作者：刘海军（1976—），男，汉族，吉林东辽人，博士，正高级农艺师，主要从事林业害虫监测与检疫等研究工作，E-mail: liuhj@iqtcnet.cn

1. 广州海关技术中心 广州 510623

2. 广州海关 广州 510130

1. Guangzhou Customs Technology Center, Guangzhou 510623

2. Guangzhou Customs, Guangzhou 510130

近年来，随着物联网和地理信息系统等技术的快速发展，及其在农作物病虫害监测预警中的广泛应用，智能虫情测报灯、智能诱捕器等现代智能病虫监测装备和重大病虫害实时监测与监测预警系统建设取得了比较明显的进步，对病虫害监测和预测的时效性和准确度得以大幅度提高^[1-3]。在检疫性有害生物监测预警方面，王俊伟等^[4]开发了检疫性有害生物疫情监测信息管理系统，有助于我国检疫工作人员实时掌握检疫性有害生物的发生、扩散动态等信息，也为重要的疫情信息汇报提供了信息支持。在实蝇监测领域，李志红等^[5]曾基于网络数据库和网络地理信息系统（Web-Based Geographic Information System，Web-GIS）技术对检疫性实蝇监测快速反应网络系统进行了有益探索。实蝇是一类为害水果和蔬菜的重要害虫，其寄主种类繁多，传播扩散速度快，且容易随寄主果实调运进行远距离传播，对水果生产和贸易影响大。为保护当地水果生产和贸易，世界上许多国家或地区都先后建立了监测预警和控制体系，以防止检疫性实蝇传入传出^[6]。口岸检疫性实蝇监测是我国国门生物安全监测的重要内容之一，也是落实《中华人民共和国生物安全法》的重要举措。开展口岸检疫性实蝇监测，一方面可以监测和预警传入的外来实蝇，为及时采取防控和根除措施提供依据；另一方面可以了解和掌握国内实蝇发生的基本情况，为果蔬出口有害生物风险分析提供技术数据。在我国，实蝇监测拥有扎实的工作基础，积累了丰富经验。尤其是自1994年起, 为适应国际植物检疫的新形势，全国口岸开展了对地中海实蝇的监测，其间，通过在中国鸭梨产区开展实蝇监测，证实了我国鸭梨产区没有桔小实蝇（Bactrocera dorsalis）发生，为中国鸭梨开拓国际市场提供技术依据^[7]。2000年，我国基本建成防止外来检疫性实蝇传入的监测体系^[6]。

近年来，海关将检疫性实蝇监测列为国门生物安全监测重点监测项目之一。我国检疫性实蝇监测工作已经取得一定进展，但面对新兴技术的快速发展，监测信息实时采集与传输和操作信息可视化等方面仍有提升的空间。因此，本文介绍了自主研发的检疫性实蝇监测操作平台系统的研发思路、主要功能模块以及该平台初期应用情况，以期为该平台在全系统口岸检疫性实蝇监测工作中的推广应用提供参考。

1 平台设计技术原理与思路

检疫性实蝇操作平台的研究，充分考虑国门生物安全监测的实际，结合我国检疫性实蝇监测技术指南以及国际植物检疫措施标准（International Standards for Phytosanitary Measures，ISPM）第26号《建立果蝇（实蝇科）非疫区》中附件的相关要求^[8]，通过快速原型模型的软件开发模式以及面向对象的分析和设计技术（Object-Oriented Analysis and Design，OOAD）来开展信息系统研发工作。具体内容包括：（1）采用Java开发技术，结合结构化查询语言（My Structured Query Language, Mysql）数据库，建立监测操作信息系统，实现融合数据、算法、应用功能于一体的综合平台，基于Web有条件提供对外服务。（2）采用物联网的二维码技术，将监测器具与信息系统有机关联，实现数据实时传输和操作便利化。（3）采用移动开发技术实现移动办公应用，针对在监测现场操作的监测人员工作特点，定制移动端系统应用，实现在监测现场上传监测布点经度和纬度信息以及其他相关的监测信息，提高信息时效性、规范性和精确度。（4）研发口岸监测信息系统，为专家远程疫情研判和团队协作提供高效的技术平台，实现疫情快速预警目的。（5）研究地理信息地图与实蝇监测动态信息科学融合技术，实现监测布点信息可视化。（6）应用安全超文本传输协议（Hypertest Transfer Protocol Secure，HTTPS），结合数据加/解密技术，保障数据的传输与存储安全，提高信息系统安全性，为科学合理利用监测结果提供保障。此外，根据系统安全性需求，组织安全性测试，做好系统安全防护措施。

2 主要模块及其功能

检疫性实蝇监测操作平台设计的功能模块包括：用户管理、信息采集与传输、统计分析、疫情研判与预警以及基础信息查询等模块。平台系统设计架构如图1所示。

2.1 用户管理与权限界定

操作平台中用户管理设置层级包括：平台维护员、平台管理员、监测管理员和监测单位用户。其中，平台维护员由系统后台设定，负责系统日常维护、用户管理、用户密码重置等工作；平台管理员由监测业务主管部门相应关区指定并授权，上传年度监测计划等相关信息、下载保存平台运作过程中获取的数据信息、跟进与管理平台运作过程中获取的信息，并应监测职能部门要求，对相关数据信息进行统计分析和提供相关报告，以供决策部门参考；监测管理员由各直属海关业务主管部门指定，负责管理本关区内监测单位用户，上传或分配本关区监测计划，对监测计划实施过程进行跟踪、监管，对发现的问题及时反馈或解决；监测单位用户是指实施单位（常指隶属海关）指定的监测管理员、监测操作人员和监测标本鉴定人员，可及时在平台中查看、下载或上报本单位监测信息，并对本监测单位的监测实施过程监管。

2.2 监测操作信息采集与实时传输

实蝇监测操作包括诱捕器悬挂（布点）和监测结果检查与诱捕器维护等环节。平台以现场记录齐全、规范，数据采集自动、及时为导向，以实现监测技术要素齐全、监测操作规范化和信息化为目标，开发功能具体如下。

2.2.1 经度和纬度信息采集

借助手机移动终端，由信息系统通过地图信息接口现场自动获取所设诱捕器经度和纬度精准信息以及操作时间（布点时间和检查与维护时间）信息，并上传至操作平台，从而提高了监测操作信息的时效性和准确性。

2.2.2 监测操作信息提取

参照ISPM标准^[8], 结合我国口岸检疫性实蝇监测技术指南要求，提取监测地点类型、悬挂载体，诱剂是否添加或更换、悬挂点是否变更等监测操作信息以及监测疑似结果，在监测操作平台中以下拉或数选方式供操作人员选填。具体而言，（1）监测点类型。归为国际机场周边、口岸等监管区周边、注册果园或瓜菜基地以及其他场所等4类，分别赋以数字1—4，并提供备注栏，以备需要时填写具体监测地点信息。（2）悬挂载体信息。分为果树/瓜棚、绿化树、其他树体和其他支撑物等4类，分别赋以数字1—4。（3）诱剂是否添加或更换信息设置为勾选项。（4）悬挂点是否变更设置为勾选项（默认为否）；如选择变更，则监测操作平台将提醒并重新获取新的监测点经度和纬度信息，供操作人员确认提交。（5）监测疑似结果设置为监测到实蝇有或无的勾选项。基于诱捕的实蝇标本需经有专业知识背景和资质的人员鉴定，因此现场监测操作时，只需一线操作人员对有或无监测到蝇类害虫进行勾选。

2.2.3 统计分析与动态展示

平台设计了监测数据多维度查找、统计、分析以及信息反馈等功能，有利于及时了解和掌握实蝇监测布点和检查维护动态，提高监测监管效能。主要功能包括：通过输入关键词，可查找对应关区内各诱剂布点信息（包括诱捕器悬挂的经度与纬度信息、悬挂时间、悬挂点类型及悬挂载体以及相应的操作人员等）；相应关区某时间段内各诱剂诱捕器结果检查与维护时间及其维护次数；具体某个监测点的布点以及维护时间与维护次数等信息。此外，平台采用地理信息地图与实蝇监测动态信息有机结合，通过直观、灵活的方式展示监测操作信息以及监测位置地图信息，形成可视化程度较高的各关区或全国口岸实蝇监测布点信息等实时动态图，为决策部门提供技术支持，从而提高实蝇监测数据利用效能，全面提升监测信息化水平。

2.2.4 结果研判与监测预警辅助信息

实蝇监测平台提供了包括已发布的实蝇检疫鉴定标准在内的鉴定辅助信息，给出了重要实蝇种类关注度评估信息，便于对捕获的实蝇开展鉴定并对结果进行研判。一旦监测发现并经鉴定核实属需关注的实蝇疫情，一方面需按相关要求启动相应的应急预案；另一方面可通过操作平台追溯到相应监测点，借助追加监测布点数和缩短结果检查时间等方式开展强化性监测，及时对再发现的可疑标本现场拍照并上传到操作平台，以便于管理决策部门及时了解和掌握相关动态，从而提高监测预警和处置效能。

2.2.5 基础信息下载与交流专区

监测操作平台设置下载专区，以满足不同权限人员浏览和下载相关信息。信息内容包括：监测操作平台使用方法、诱捕器具安装和使用操作说明、检疫性实蝇监测技术指南、实蝇疫情处置计划方案等。

此外，操作平台还设置了最新通知信息区以及现场咨询区。在诱捕器悬挂、维护、标本识别鉴定等监测操作过程中遇到需要咨询的问题，可通过操作平台向监测管理员提出，监测管理员或系统管理员对相关问题通过平台进行回应反馈。对出现频次较多的问题，平台可形成“常见问题清单”，供系统中其他用户查阅。

3 平台设计特色

操作平台开发应符合检疫性实蝇监测技术指南相关要求，具有以下特点：

（1）统一诱捕点编号。编号由平台自带号和自编号组成。其中，自带号由2位年度序列号+关区号组成；自编号由工号（也可用注册果园号或手机号）后3位+诱剂代号+2位序列号组成（如046M03）。针对检疫性实蝇监测，诱剂代号设置为：桔小实蝇诱剂（M）、瓜实蝇诱剂（C）、地中海诱芯（T）和蛋白诱饵（P）、粘蝇球（B）、其他诱剂（O）。这一编号规则既满足了诱捕点编号的唯一性，便于管理和溯源，同时又赋予编号的自主性。

（2）设置照片上传功能。监测操作过程中发现的任何情况可拍照上传，便于管理人员开展评估跟进，从而有利于提高监测效能。

（3）提供信息提醒功能。操作平台设置的提醒信息包括以下几个方面：布点经度和纬度信息偏离监测指南要求；用户超出检查和维护周期一定时间段（如7 d以上）；监测季内连续2个月维护信息不足3次。有符合上述3种情形之一的，平台将对具体操作人员或相应管理人员发出提醒信息。

4 应用情况

本项目组研发的检疫性实蝇监测操作平台，以统一的二维码形式共享给使用者。2023年向广州海关开放，在关区内全部监测点上进行试点应用，涵盖有实蝇监测任务的所有隶属海关。应用期间，通过平台共收集到监测诱捕维护数据6000余条。在2024年监测季, 再次向广州海关以及汕头海关、海口海关管辖范围内出口柑橘注册果园开放，全年共收集到监测诱捕维护数据8000余条。

应用结果表明，检疫性实蝇监测操作平台具有操作简单、监测技术要素齐全等特点，实现了监测布点精准定位、监测布点和维护信息数据实时传输、专家远程疫情研判、监测布点信息可视化等功能。

5 结语

本文介绍的检疫性实蝇监测操作平台系统，是借助移动设备、信息技术、应用系统网络准确传送功能等，通过研究地理信息地图与实蝇监测操作信息的科学融合，移动终端与经纬度定位相结合以及二维码等技术，结合口岸检疫性实蝇监测的特点开发而成，并获得相应的软件著作权（编号为：2024SR0428064）。初步应用结果表明，检疫性实蝇监测操作平台具有监测布点精准定位、监测布点和维护信息数据实时传输、专家远程疫情研判、监测布点信息可视化等功能。该平台系统涉及内容涵盖了检疫性实蝇监测技术指南中电子报表等相应表格填报内容，实现了相关操作记录无纸化填报和监管便捷高效的目标；具有操作简单、监测技术要求齐全等特点。操作平台的进一步推广应用，可全面提高口岸检疫性实蝇监测信息化水平，提升了实蝇监测预警效能。

近年来，自动计数和识别监测过程中捕获的实蝇等技术研究取得一定进展^[9-11]。随着智慧海关建设持续深入推进，该平台系统能够为智能化监测技术应用到口岸检疫性实蝇等有害生物监测预警工作提供技术支持。

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图1 平台系统架构图

Fig.1 Schematic diagram of the monitoring platform