动物疫病防控净化新型监测模式
——现场快速诊断检测与远程监测云平台的构建与应用

孙 雨，宋晓晖，王瑞红，王睿男，马 英，李 硕，李晓霞，孙 航，冯 冰，毕一鸣，杨 林，顾小雪，王传彬

（中国动物疫病预防控制中心，北京 102600）

2012 年我国出台了《国家中长期动物疫病防治规划（2012—2020 年）》，其目的是控制重大动物传染病和主要人兽共患病。该规划的主要内容包括消灭马鼻疽和马传染性贫血，净化种畜禽重点疫病，防范外来动物疫病，完善种畜禽场净化策略和养殖场动物疫病风险管理。其中强化动物疫病综合防治能力、加强无规定动物疫病区建设和提高动物疫病监测预警处置能力是该防治规划的重中之重。但是，当前重大动物疫病预防控制领域还存在相关实验室检测数据互联互通程度较低、现场实时快速诊断检测技术装备落后、检测记录原始数据处理效率较低、检测工作滞后、疫病监测数据不能实时共享分析、重大动物疫病预警不及时、信息化建设应用滞后、应急处置协调复杂困难等问题。因此，加快推动重大动物疫病防控系统以及边境口岸跨境动物疫病现场快速诊断检测与溯源云平台建设，实现互联网+、物联网、检测大数据处理、系统人工智能等相结合，探索建立重大动物疫病远程实时监测预警大数据云平台等新型监测模式，是当前动物疫病防控信息化的当务之急[1-5]。

以建设重大动物疫病防控领域全利用、全覆盖的“大平台、大系统、大数据”为目标，实时接入监测数据互联共享平台，建成数据互联互通、物理相对分散、数据处理逻辑集中、网络资源共享的现场检测与远程监测云平台管理系统，是当前我国重大动物疫病防控、种畜禽场净化与疫病监测信息化建设的发展方向和应用趋势[6-10]。

1 现场快速检测与远程监测云平台设计框架

1.1 云平台核心构架功能模块组成与功能

重大动物疫病现场快速检测与远程实时预警监测云平台核心构架主要由4 个功能模块（图1）组成，分别是检测管理、数据字典、统计分析以及平台管理。其中检测管理模块功能包括检测数据列表、综合查询和统计报表；数据字典模块功能包括项目管理和设备管理；统计分析模块功能包括各地区检测量与占比统计、不同病种检测量与占比统计、不同病种检测阳性率统计、设备地理分布与设备检测统计；平台管理模块作为核心组成部分，其主要功能是为用户提供数据管理、角色管理和菜单管理。上述各部分通过可视化数据统计，针对常用、核心的检测数据，采用多元化图表进行展现，让检测者可以通过软件平台视图了解检测信息。云平台核心构架功能模块基于地图服务，对一级监测点、二级监测点、三级监测点、检测关卡、动物疫情监测数据等进行管理，在地图中标注精确位置，显示场点名称、负责人等基础信息；可结合疫情需求，智能绘制动物疫病疫区和感染区，并分析疫区和感染区内存在的监测点、检测关卡以及监测动物的基本信息。

图1 重大动物疫病现场快速检测云平台设计框架

1.2 现场快速检测设备与远程监测云平台对接

可移动式高敏荧光微球检测仪、高敏荧光微球试纸条与数据溯源云平台实时对接构成了重大动物疫病现场快速检测与远程实时预警监测云平台的运行模式流程（图2）。高敏荧光微球试纸条插入可移动式高敏荧光微球检测仪进行定量读值并记录检测数据，读取的数据可通过仪器上的无线网卡实时上传并保存至远程实时预警监测云平台中。云平台的“运行模式流程”具体包括：（1）采样单登记：通过APP 录入，不需要填写纸质采样单，监测点人员现场录入采样单信息，实时更新到系统中，可自动导出纸质采样单；（2）现场快速检测：高敏荧光微球试纸条插入可移动式高敏荧光微球检测仪进行定量读值并记录检测数据；（3）检测信息录入：对接检测设备数据，系统自动计算检测值和判定结果，并填充到对应位置，可自动生成原始记录表。（4）数据统计：可视化模式进行数据统计，设置多元化的统计条件，例如检测时间、地理位置、检测人员、检测病种、免疫统计、用药信息、检测阳性率、检测标准等要素均可以组合进行数据查询，查询结果可生成报表；（5）报告生成：根据报告模板自动生成报告，并可根据用户所在地区自动切换模板，报告中需要签名位置可自动填充电子签名；（6）检测评估报告：根据月份选择，自动生成检测评估报告，报告中包括免疫统计、疫情监测统计、流行病调查统计等，且统计结果可导出。该监测模式具有方便携带，易操作，可使用无线网卡、物联网卡或蓝牙连接无线通讯，检测用APP/PC 端软件连接使用等特征。现场快速检测的主要技术指标为检测精密性误差控制在2%以内、快速检测时间小于5 s、检测结果计算的线性范围可达4 个数量级、便携式检测仪器可以自动计算处理数据并实时上传保存至云平台，从而实现现场快速检测与远程实时监测预警功能。

图2 现场快速诊断检测与远程监测云平台对接示意图

2 现场快速诊断检测与远程监测云平台特征

重大动物疫病现场快速诊断检测与远程监测云平台将动物传染病现场实时诊断检测与物联网、互联网+、数据溯源云平台、大数据处理、人工智能等功能进行了有机组合，具有以下特征。

2.1 现场快速检测

检测者可携带可移动式高敏荧光微球检测仪，在现场通过高敏荧光微球试纸条对样品进行快速检测，实时记录检测结果，提升了检测效率。

2.1.1 高敏快速荧光定量检测方法在动物疫病净化工作中的优势 高敏荧光微球检测试纸条于近几年开始在兽医领域推广使用。本方法相较于胶体金试纸条检测方法更敏感，灵敏度比胶体金检测方法高2～3 个数量级；检测方法更特异，检测本底值更低、信噪比更优，并且示踪物稳定不受检测环境干扰，稳定性更高；在结果的准确性方面，高敏快速荧光定量检测方法使用仪器判读，可依据标准曲线获得待测物浓度值实现定量分析，可降低胶体金试纸条检测方法肉眼判读的误差。该方法操作比ELISA 检测方法更简便，适用于大量样品的快速检测，且无需专业人员操作，结果相对更准确，检测时间短，5～20 min 获得检测结果，可真正实现现场、野外快速检测，更适合基层实验室对相关动物疫病的诊断检测。综上所述，高敏快速荧光定量检测方法相对于传统的胶体金试纸条与ELISA 检测方法等技术更适用于基层动物疫病净化防控工作。

2.1.2 高敏快速荧光定量检测方法的改进 本方法标记物为镧系荧光微球，对于样本的定量处理需要更为精确的定量标准曲线。曲线的精确标定决定其检测的敏感性、特异性等多方面指标。在实际应用工作过程中，不同批次的荧光微球检测方法曲线标定仍存在一些误差，因此应尽量将每一批次曲线标定检验误差值缩减到最小，以达到最优检测效果。

2.2 数据实时查看和导出

现场快速检测数据可实时上传至云平台，并自动根据检测时间、检测地区、检测设备型号等因素进行数据存档，用户可通过平台后台实时查看和导出数据报表。

2.3 物联网通讯

云平台整合现场检测设备，同时配备物联网卡与云平台进行实时连接。不同型号的高敏荧光微球检测仪端口通过与物联网卡对接均可连接入云平台。云平台可通过物联网卡实时定位检测设备所在位置，保证了云平台和设备实时通讯，真正实现了物联网通讯功能与检测数据实时传输功能。

2.4 可视化大数据分析

检测数据同步传输到云平台后，云平台根据数据参数、计算模型对原始数据进行大数据分析，最后以可视化图表形式展现，为用户提供决策参考。该远程监测云平台实现了远程实时同步、数据互联互通、检测数据共享等要求，可对重大动物传染病检测进行规范化、标准化、科学化管理与可视化分析，为我国动物疫病防控科学管理与研究提供了重要依据。

3 现场快速检测与远程监测云平台应用

3.1 重要动物疫病净化检测项目建立及检测

动物疫病现场快速诊断检测与远程监测云平台创新试点在重要动物疫病诊断防控等工作项目中取得了重要进展与突破。目前课题研究组初步建立了禽白血病病毒P27 抗原、家畜口蹄疫病毒3ABC蛋白抗体、小反刍兽疫病毒N 蛋白抗体、猪瘟病毒E2 蛋白抗体、高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒N 蛋白抗体、布鲁氏菌脂多糖抗体、包虫病抗体、A 型塞内卡病毒VP1 抗体等多种重大动物传染病的现场快速诊断检测与远程在线监测预警防控工作模式，实时在线监测预警上述重大动物传染病传入规模化养殖场与种畜禽场的关键风险因素，并分析相关流行规律。

在主要动物疫病临床检测方面，以新疆、广西、云南等地区检测数据为例，牛、羊布鲁氏菌抗体荧光微球检测方法与试管凝集方法的符合率为98.0%；羊小反刍兽疫病毒抗体的荧光微球检测方法与指定试剂盒的符合率可达90.7%；猪、牛、羊口蹄疫病毒非结构蛋白3ABC 抗体荧光微球检测方法与指定试剂盒的符合率可达87.1%；猪繁殖与呼吸综合征病毒抗体荧光微球检测方法与指定试剂盒的符合率可达88.1%，证明比对效果良好。初步试点开启了我国规模化养殖场与种畜禽场动物疫情远程在线监测新模式，为我国动物疫病防控净化示范场与创建场建设以及净化机制建设提供了创新技术支撑与相应技术支持。

3.2 重大边境动物疫病净化检测分析示范推广应用场点建立

为配合推进与创新我国规模化养殖场主要动物疫病净化工作，本研究依托“十三五国家重点研发计划—禽病检测标准物质与计量技术方法研究”“牛羊重要动物疫病新型诊断检测技术研究”等项目，创建了动物疫病现场快速诊断检测与远程监测云平台，并在新疆维吾尔自治区、广西壮族自治区、云南省等跨境地区的规模化养殖场示范点尝试建立了禽白血病、家畜口蹄疫、布鲁氏菌病、细粒棘球蚴病、结核分枝杆菌病跨境动物疫病净化检测分析示范推广应用场点。该项工作实时远程预警监测分析各个重大畜禽传染病流行规律及传入风险因子，为研究我国跨境地区规模化养殖场的重大动物疫情预警监测与净化新模式，完善制定适合我国国情的有效防控边境地区规模化养殖场重大跨境动物疫病的防控机制新措施提供一定依据。

4 小结及展望

本次重大动物疫病现场快速检测与远程实时预警监测云平台建立试点工作，实时监测与分析了边境地区动物疫病流行规律及传入风险，以信息化手段助力动物疫病防控，有机整合了现场快速检测仪器、高敏荧光微球定量检测试纸条、物联网软件系统、实时定位系统、溯源云平台、大数据处理分析系统等因素，让疫病检测离开固定实验室，将现场快速检测方法带进了基层农户、山区牧场、疆区草原、藏区野外等地区，实现了动物疫病现场检测和远程监测的对接。重大动物疫病现场快速检测与远程监测云平台系统通过远程监测、数据实时同步上传、互联互通共享检测数据，对种畜禽场重大动物疫病检测实现规范化、系统化、科学化、标准化管理，同时实现了动物疫病的现场快速检测、检测结果实时上传、时间/空间等多维度数据可视化分析，创建了全新动物疫病检测新模式。

后期，本研究计划补充完善动物疫病现场快速诊断检测与远程监测云平台中的重要动物疫病净化检测项目，继续完善相关规模化养殖场与种畜禽场净化所需的动物疫病现场快速诊断检测与远程实时在线预警监测体系。另外在上述工作进展的基础上，本研究将逐场推进、点面结合，以规模化养殖场或者种畜禽养殖场为疫病净化的基本单元，鼓励越来越多具备相应净化条件的养殖场扩大疫病净化范围与净化病种试点，同时整合资源，将动物传染病现场实时诊断检测与物联网、互联网+、数据溯源云平台、大数据处理、人工智能等元素进一步有机组合，建设完善的信息数据平台，推动开展试点示范与扩大推广试点范围、推动相关技术业务培训工作。通过上述措施，在创新推动重大动物疫病净化工作的同时，期望重点改变当前动物疫病防控净化过程中传统实验室检测效率较低、检测数据处理繁琐、人工成本较高、不能实时现场快速分析检测数据、风险因素等问题，为创新我国动物疫病防控净化新型监测模式提供借鉴，同时也期望通过上述措施的实施为我国动物疫病防控净化提供强而有力的技术支撑。