系統預警理論 信號預警理論

系統預警理論

食品安全預警研究的對象是綜合性問題，系統預警的理論是按照系統的概念劃定問題的研究范疇，利用系統科學的原理和方法進行分析、預測和控制。

 

      (一)系統、信息與控制

 

      1.系統

系統理論是把研究對象作為一個整體，用系統或體系定義，側重于描述和確定整個研究對象的總體結構、功能和行為。例如，風險評估系統、安全狀態與發展趨勢報告系統、污染監測與安全預警系統等。系統的內部是由相互作 用、相互依賴的若干部分組合面成，具有特定定的邊界或范圍界限來劃和實質特性的有機整體。系

 

      統的內外之間是統的外部由其他的系統組成，系定的。

 預警系統受到的干擾來自于系統以外的環境，系統的環境就是系統的外界，是對存在于系統以外的關聯事物(空間和時間)的總稱。系統所處的環境是影響系統的部分，或者說是系統的約束條件，所以，系統通過邊界與環境處于動態(或靜態)的接觸之中。環境有時又是一種更高級、更復雜的系統，在某些情況下，它會限制預警系統功能的發揮。

 

      一般來說， 食品安全預警系統不僅存在內部運行的問題，而且因為受到環境的影響，還有適應外部環境變化的問題。能夠與外部環境保持最佳適應狀態的系統才是健康運行的系統，不能適應周圍環境變化的系統是難以生存的。系統的環境適應性提醒人們要考慮系統與環境之間的關系。只有系統內部關系和外部關系相互協調、統才能全面發揮系統的整體功能， 保證系統整體性向最優化發展。

 

      系統理論強調系統本身作為一個整體，關注整體與局部、局部與局部、系統內部與外部環境之間所存在的相互依賴、相互影響、相互制約的動態關系，具有目的性、動態性、有序性三大基本特征。系統目的性強調整體運行的最終目標是可期望的、可控制的和可科學預測的。動態性則意味著整體也好，局都也罷，都是在時間或空間具有動力學特性的，即系統是可變的、運動的。系統的有序性認為整體和局部、局部和局都之間的相互作用是宏觀層面的規則規范的作用，系統是自律的、可操作的。例如，食品安全問題可以通過法律法規的 約束，從大問題轉變為小問題，甚至完全化解問題。

 

      2.信息

 

      對食品安全問題的預警轉變為系統的預警，如何實現或實施系統的運行和控制呢?系統理論的手段是以信息為依據，對信息進行采集、分析、推斷、轉化和更新。

 

      最基礎的信息是原始信息。原始信息既包括歷史信息和即時信息，也包括實際信息和判斷信息。- 般由信息網(信息的收集、統計和傳輸)、中央信息處理系統(存儲和處理從信息網傳人的各種信息，進行綜合、甄別和簡化)和信息推斷系統(對缺乏的信息進行推斷，并進行征兆信息的推斷)構成。預警信息經過采集、處理和動態補充，把握信息運動的規律，濾除信息中的噪聲，排別信息的真偽并有效別除偽信息，使原始信息轉化為有用的信息，成為完善、靈敏的預警信息，這些信息能對食品安全的狀況給出警報和警度。廣義的信息是指數據、資料、文件等，也稱為數據信息、政策信息、能量信息等。

 

      無論是系統的內部之間還是系統與外部環境之間，相互的影響或干涉可以理解為是信息流的作用。信息流是指具有實際意義、有能量且有流動指向的特定信息。信息流的流向表征出信息的傳遞、轉移和轉換，也反映出與其他信息流的相互關聯性。因此，食品安全預警系統的狀況、運行趨勢也就是信息的特征、傳遞、轉移和轉換。

 

      預警最終輸出的警報信息以及相關的技術對策和建議信息，是原始信息經推斷處理后的有用信息，是組具有警示性的信息。

 

      3.控制

 

      控制就是約束系統的狀態、行為和變動趨勢，調節波動增強穩定性，使系統按預定目標運行的技術科學。預警控制有兩個層面的控制: - -是技術控制，二是管理控制。技術控制的原理是通過系統的結構設計，以實現不同要求的功能和變化，例如，利用反饋控制、前饋控制和復合控制等方式實現不同的控制要求。管理控制則是強調管理流程的指導性流向，例如利用政策調控、控制行為和思想理念的轉變，實現目標的轉變。

 

      預警研究以預防為主，因此，預警的控制是防止產生問題。對于系統的非正常運行，控制就是實施有力度的干預、變軌等動作，使系統按照理想正常的趨勢運行。為防止系統可能產生較大的誤差、偏離，對系統的關鍵點進行及時、有效的調節、糾偏，以保持系統的正常運行。當食品受到污染或食品安全的風險積聚增強時，食品安全預警的控制手段重在減少污染和減小風險，直至徹底消除污染源，完全排除風險。如果出現突發重大食品安全事件，則強調快速應對以控制事態。

      視頻安全預警的系統控制理論即將研究對象作為一個整體，用信息流表達食品安全預警的系統控制理論并設計各種流向和控制過程，以實現對食品系統內部以及系統和外界的關聯，  使問題的嚴重程度弱化，使食品處安全風險的修正、調整，減小和降低風險，于安全的警戒限度內。

 

      (二)系統工程預警理論

 

      工程是指產品的整個實現過程，其構成要素是工藝(方法和手段)、工藝流程(過程)、工裝設備(人、財物)和輔助支撐(管理水平)。工藝流程由必要的各種工藝組成，工藝也就是工序，工藝的實現由裝備承擔。從原料到產品的過程，就是選擇工藝、設計工藝流程、在選定的裝備上由操作者加工完、成的過程，中間包括必要的檢測。系統工程理論則是利用系統工程學的思想分析系統、設計系統、控制系統。食品安全預警的系統工程理論是按照工程的理念設計預警流程，以工程的工序分解系統，以工裝設備對應為系統功能，從而實現對食品安全的保障所進行的預防和控制。

 

      系統工程的工藝流程是實現預警的系統結構，對于同樣的輸人情況，不同的流程所消耗的能量不一一樣，需要的工裝設備不樣，完成的產品即預警輸出也不一樣。因此，設計一個優秀的工藝流程是至關重要的。工藝是實現預警輸出所采取的手段、方法，預警系統的工藝實質是研究適用的數據分析方法，規定具體的監測檢測方法，制定有關的制度、方案等。例如，為了預警所制定的報告制度、通報制度、責任制度等。不同的方法、手段所解決的問題不樣，研究的效果差異也大。工裝設備是實現工藝的具體載體，預警的工裝設備涉及監測網點、檢測儀器與設備、數據庫、技術人員、管理者，以及出臺有關的法律法規文本、規定的報告文本格式等，主要體現預警的技術水平、加工能力、輸出精度和成本效益。預警系統工程的輔助支撐通常可以視作系統運行需要的外部環境，如國家食品安全管理戰略、有關的發展規劃等。

 

      工程的概念便于理解，方法簡單方便，利用系統工程學的流程、工藝的概念和理論研究復雜的食品安全預警問題，能使系統內部的關聯變得簡捷，系統與外部的關聯變得清晰。因此，系統工程學的思想對構建預警系統具有借鑒價值和指導意義。

 

      (三)耗散預警理論

 

      托收取初的概念源于物理的熱學研究。當個遠離平衡態的開放系統，由

 

于許多復會因素的影響而出現非對稱的課落現象，在達到非線性區時，因為不斷與外界進行物質和能量交換，系系統可能會發生突變，由原來的無序混沌狀態自政地轉賣為一種在時密或功施上的新的有序結構，這新的穩定有序的幼構軟稱為收轉構。開放系統在遠高平衡態時能夠自發地形成有序的耗展情構，描述這種特性的規律就爾為耗散結構理論。如果系統自發運行具有的方向性類他這種托收結構的運行特性，那么從這個意義上說，供用托放思想保計系統運行方向，則是系統研究的種新的理念。

 

      食品安全預警實際上就是要研究風險的產生和變化，要預防和警示風險的產生和積累，保障食品的安全。食品本身見一個開放系統，食品開放體將自發地由無序混沌狀態向食品完全不安全的耗散結構方向發展，風險自然積聚。但是，如果受到外界適當的控制和干擾的話，食品開放體的自發過程就娶受到限制或阻礙，食品的不安全性就會降低白發的過程，而啟動白發過程井維持這個過程的能量就是警源的強度。保持食品處于相對安全的狀態，也就居避免食品開放系統成為耗散結構，產生食品安全問題的風險其實就是產生了耗散，控制風險其實也就是減小耗散。因此，可以用耗散對應風險，用耗散的增加來表示風險的增大，用耗散結構表示開放體自發運行的趨勢、方向。那么，食品安全預警就是利用外加能量來抵抗系統的自發過程，控制食品安全問題就是大力補償自發過程，以改變過程的運行方向，防止耗散結構出現，保障食品安全。

 

      食品安全問題可以借用“耗散”的概念，食品的不安全程度或風險以耗散度對應表征，食品系統的自然運行趨勢就是自發向耗散結構運行的方向，基于耗散的食品安全預警理論，就是研究系統自發向耗散結構運行的規律。

 

      (四)協同預警理論

協同理論認為自然界是由許多

 

小系統，這個統一體就是大系統。在系統組織起來的統 體，這許多系統就稱為

 

律。協同理論研究的就是這個規律。又壓制約它們的平街結構以 及由日的結構轉變為武成相一程的用在某個大系統中的許多小系統既相互作用，

 

      食品安全預警系統強調系統總體最優，那么，系統內所有子系統如何實現相互最恰當的影響，如何考量它們之間影響的優劣，以及影響的疊加效果，或者說，不利的影響經過疊加后減弱或互相抵消，有利的影響疊加后更強，協同理論的思想將有利于解決這樣的問題。另外，系統還受環境制約，協同理論還可以探討外界對系統產生的作用效果問題，這些探討對于判別系統運行的穩定性和有效性是必要的。例如，對于食品污染問題，如果食品受到農藥、微生物的不利影響，食品污染的風險就主要來自于農藥和微生物，當兩者都使食品污染程度加劇，影響效果的簡單度量可以用農藥的影響加上微生物的影響來表示。但是，兩者具有協同作用的效果時，食品污染的程度將會加劇。對于食品 安全預警這類復雜問題的研究，協同作用及其規律是必須考慮的。探尋有利的研究必須遵循的基本協同作用規律，避免不利的風險疊加，是食品安全預警原則。

 

信號預警理論 現狀、控制現狀和預警。同樣，信號在自動控制中指揮儀器僅道路、車輛和行人這樣的復雜系統有序地組合在一起，信號是工程中常用的一種表示信息的手段，例如交通信號傳遞的信息，使利用信號的變換來改變表的動作和控制   相度。實現工程在極大或極小空間以及超常或超短時域的調控。信號的指揮、控制和預防的功能，也正是預警的基本功能，因此，信號學原理也是食品安全預督的基本理論。         1.信號的顏色表征         用不同顏色來區別警情的嚴重程度，就是信號的顏色預警，它也是預警研究的方法和手段。實際上，信號的顏色表征適用于劃分不同類型的問題。         2.信號的開關控制         信號的“有”和“無"可以起到調節作用，也就是開關作用。有信號說明系統是“開”的狀態，無信號說明系統是“關”的狀態。利用開關作用來判斷警情問題和警源狀態，反映出預警控制的思想。         3.信號的傳遞特性         信號的轉移和傳遞正是信息需要具有的特性。可以利用信號傳感來表達食品的安全狀態，用信號的傳遞、轉移和轉換反映食品安全狀態的變化、發展趨勢的演變，從而進行警情的預測預報。

 

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