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    基于快速检测的食品安全在线智能化检测技术研究

    时间：2023-01-18 16:25:09 来源：东东创业网 本文已影响人 东东创业网手机站

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    李若良

    （大理农林职业技术学院，云南大理 671003）

    1.1 快速检测技术的基本内涵

    快速检测技术是一种为了确保食品不会对人体造成危害，符合食品营养标准而在较短的时间内提供检测结果的检测技术。通常情况下，将比常规食品安全检测方法缩短一半时间左右的快速微生物检测手段称为快速检测技术，这些快速检测技术被应用到现场快速检测中，通常能够在0.5 h 内得出检测结果。食品安全的快速检测技术主要分为实验室快速检测和现场直接检测两种方式，实验室快速检测对仪器设备的使用更加关注，而现场快速检测则对操作方案的可实施性更加关注。

    1.2 快速检测技术的基本特征

    在食品检测行业中，快速检测技术是一种以更便捷的方式、更快的速度得出食品检测结果的操作过程，主要呈现出以下3 个方面的基本特征：①快速检测技术具有速度快的基本特征，快速检测技术的微生物理化检测通常比传统检测技术快一倍以上，现场检测技术则可在0.5 h 内得出检测结果，且能够在监管不均样本或分散样本条件下实现样本的初步筛选；
    ②快速检测技术具有检测范围广的基本特征，能够对食品样本的质量安全进行实时检测，规避食品运输过程中出现的一些不确定性因素；
    ③快速检测技术具有便捷性的基本特征，对实验条件和操作技能要求不高，经过简单的培训和较少的试剂就能够进行便捷检测[1]。

    1.3 快速检测技术在食品安全监管中应用的价值

    快速检测技术的应用能够帮助食品安全监管部门提升随机抽取样本进行检测的效率，在降低检测工作量的同时，有效提升食品安全监管的整体效率，不受时间和空间的限制。此外，快速检测技术的便捷性可帮助食品安全监管部门实现日常食品安全检测，实现对食品的随时随地机动检测，进而提升食品安全的保障水平，避免和预防出现重大的食品安全事件。

    1.4 常见的快速检测技术

    ①酶抑制快速检测技术。该技术是便捷性检测技术的典型代表，主要用于对蔬菜水果残留农药进行安全检测，应用较为广泛的酶抑制技术有酶片技术、比色技术等。②免疫胶体金技术。该技术能够帮助检测人员熟练掌握食品安全生产的各项技术指标，具有检测速度快且不会造成污染的特点，在很大程度上为推动食品工业的发展提供了技术助力。③生物芯片检测技术。该技术能够精准检测蛋白质等生物组织，较为适用于食品物质含量较复杂的安全检测，在大幅提升食品安全检测效率的同时，还能够推动智能化检测管理系统的完善。④纸片检测技术。该技术主要用于霉菌、大肠杆菌等物质的检测，能够精准判断出被检测食品的各种菌种活性[2]。

    在各种各样食品快速检测技术的支撑下，在现代信息技术的深度应用条件下，食品安全监管的模式发生了根本性转变，物联网技术结合快速检测技术，实现了物物联通和信息传递感知，诞生了新型的食品安全在线智能化检测模式。

    2.1 食品安全在线智能化检测整体平台架构

    在物联网技术的支撑下，食品安全在线智能化检测平台通过红外感应器、激光扫描器、射频识别装置以及GPS 定位系统等实现了信息传感的互联互通，这种智能化的识别、定位、跟踪、监控以及管理体系结合快速检测技术形成了全新的食品安全在线智能化检测感知网络。食品安全监管部门定期或不定期地进行食品安全项目检测，以物联网技术和食品身份识别技术为手段实现快速检测结果的上传、分析、预警，并结合GPS 定位实现产品质量的持续追溯，同时搭建一个基于物联网的食品安全检测设备和检测试剂的服务云平台，为政府、食品生产和销售企业以及公众提供食品安全检测资源。以胶体金在线检测系统为例，食品安全在线智能化检测整体平台架构如图1所示。

    图1 食品安全在线智能化检测整体平台架构示意图

    2.2 食品安全在线智能化检测平台的主要功能

    ①有机整合食品安全检测资源，实现食品安全监管部门、食品生产企业、食品销售企业以及消费者之间的信息公开与交流，通过在线智能化检测平台实现食品安全信息的实时动态管理，进而提升食品安全监管部门的响应速度和监管能力；
    ②结合各类快速检测技术与智能化设备判读，利用生物传感器、移动通信网络以及大数据实现食品的快速实施检测及信息传递，实现实时预警和实时监控一站式服务[3]。

    2.3 食品安全在线智能化检测的基本流程

    2.3.1 食品采样

    食品采样是指食品安全检测人员从食品市场中随机抽取目标检测食物作为样本，进行安全检测工作。传统人工采样工作具有易失误和效率低的不足，不能够确保食品安全检测的高效性和可靠性。新型的食品安全在线智能化检测技术能够实现实时的智能化任务管理、电子化采样、智能化检测以及不合格样品的处置等，基于物联网技术、智能移动设备、地理信息系统以及云平台的在线智能化检测技术能够准确记录样品特性，且能够在发生食品安全事故时，做出迅速而准确的识别、预警以及送检反应。

    2.3.2 智慧快速检测流程

    基于快速检测的食品安全在线智能化监测技术的智慧快检流程主要分成3 个模块，即任务管理模块、智能化采样模块以及智能化检测与分析模块。任务管理模块是智慧快检平台下达食品检测任务的功能模块，能够通过信息化管理平台实现任务类型、任务内容、任务时间以及派检人员的一键式驱动，实时动态地管理食品安全检测整体工作；
    智能化采样模块是对目标食品进行自动编码采集样本，结合地理信息系统进行自动定位采集地址信息，现场拍照，结合移动通信技术实现信息的实时同步传输，实现采样过程的实时追踪；
    智能化检测与分析模块主要是借助人工智能和大数据分析技术对采集到的样本信息进行全面的计算、分析以及数据挖掘，与系统数据库中提前预设的食品数据规则进行比对，最终实现食品安全预警功能。

    2.3.3 生成并发布食品检测报告

    基于快速检测的食品安全在线智能化监测技术平台在完成自动取样、样本检测、检测结果输出后，需经过系统分析模块处理并生成食品检测报告，将自动采样、检测以及数据分析后的不合格食品样本上传至在线智能化检测技术云平台中，管理者、生产者、消费者均可依照生成的二维码进行样本来源追溯，对不合格的食品进行无害化销毁[4]，进而形成管理者、生产者以及消费者对食品安全检测的三向监督。食品检测报告以特定报表的形式发布在平台上，具有统一的格式、时间与类型要求，同时在线智能化监测技术平台的食品检测报告还需要支持报表拓展，能够支持不同地区或不同组织对食品检测报告类型的不同需求，满足用户定制检测报告的个性化要求。

    3.1 系统框架设计

    基于快速检测的食品安全在线智能化检测技术系统在框架设计上主要分成3 个层面，即表示层、逻辑层和存储层。表示层主要涵盖数据分析系统、大数据智能挖掘系统、检测流程自动化系统以及智能检测和预警系统等，用来实现系统检测分析和结果公布的功能；
    逻辑层是食品安全在线智能化检测技术系统的主要业务逻辑封装架构，能够实现主要业务组件和提供其他公共服务；
    存储层主要是为表示层和逻辑层的基本业务提供管理信息数据库、食品检测样本数据库、地理信息数据库以及检测标准数据库等。

    3.2 数据源分析系统

    基于快速检测的食品安全在线智能化检测技术必须要克服食品检测数据中含有的大量不一致或不完整的噪声数据，因此必须要设计和应用高效的数据分析和数据挖掘算法来提升筛查效果。食品安全的常态化检查不会测试所有批次食品，且同一批次的食品检测也会采取抽样的方式，因此在线智能化检测技术系统的数据源分析必须要选取合理的数据，主键为报检编号，每条数据记录都包含待检验货物的信息，且将这些数据源的分析检测结果形成数据库视图，进而更加直观地筛选出有价值的检测信息。同时，数据源分析系统还要做到数据清晰，必须能够自动化地对不规范的食品安全检测数据进行错误清理，剔除掉错误的检测记录结果[5]。

    3.3 检测流程自动化系统

    食品安全在线智能化检测技术的实现必须要依赖于检测流程自动化系统，结合计算机系统和信息化软件的批次化处理任务能力，对复杂的食品安全检测流程各节点任务实现自动化执行，该系统需要使用食品检测行业通用的计算机程序表达方式，进而便于行业形成统一、可规范使用的管理模式。检测流程自动化系统需要设计科学的逻辑分析算法，高效灵活地实现食品安全检测自动化应用，且在具体流程的设计上要融入个性化修改模式，以提升系统应用终端的层次性和针对性[6]。

    3.4 大数据智能分析系统

    基于快速检测的食品安全在线智能化检测技术需要构建大数据智能分析系统来对自动化检测后加载的食品检测数据信息进行预处理，基于对象编程思想的核心算法创建搜索数据库和数据存储结构，为食品安全检测所有项目创建数据表。基于上述原则，大数据智能分析系统能够得到指定时间范围、食品类别及相关检测项目分析结果，依靠算法模型对食品安全检测结果进行智能化评估，分析和评价目标食品在指定时间范围内的基本安全情况，确定安全风险等级。若目标食品的检测数据存在安全危害特征，则大数据智能分析系统的关联规则会自动提取出目标食品的原产地、生产商、生产原料、生产批次和销售区域等关键性信息，进而为智能检测与预警系统发出警告信息[7]。

    3.5 智能监测与预警系统

    智能检测与预警系统是食品安全在线智能化检测技术系统的最后一项环节，也是整个系统实现食品安全预警和管理的重要环节。在接收到大数据智能分析系统发出的目标食品安全异常信号后，智能检测与预警系统会通过常规的辨别和筛选方式获取检测数据的异常位置，进行重新筛选。如果在系统中存在致命异常，或捕捉到所存在异常对于食品安全无任何益处，则可通过筛出和处理异常的方式来恢复并正确地使用数据，将数据处理的过程转移到食品检测流程中。

    食品安全检测工作关乎人们的身体健康以及国家形象，因此我国食品安全管理部门对食品安全检测工作尤为重视。如今，食品市场的规模不断扩大，食品安全检测的工作量变得十分巨大，现有的人工食品安全检测技术已经不能够满足食品行业安全检测工作的相关要求。因此，随着快速检测技术的诞生和飞速发展，结合信息化技术、物联网技术、大数据分析技术下的食品安全在线智能化检测技术将成为食品安全行业未来发展的必然趋势，相关工作者需要深入研究基于快速检测的食品安全在线智能化检测技术建设工作，为食品安全检测的智能化、高效化和科学化发展找到正确的方向。

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