# 蚕病智能防控平台规格说明书

**版本：V2.1**

**日期：2026年8月11日**

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## 1 引言

### 1.1 编写目的

本规格说明书定义"蚕病智能防控平台"的完整产品规格，作为系统设计、开发、测试和验收的依据。文档面向产品经理、开发团队、合作方技术对接人员及项目评审专家。

### 1.2 项目背景

在蚕桑养殖产业中，蚕病是造成经济损失的主要因素之一。当前蚕病防控面临三个核心矛盾：

- **矛盾一：早发现需求与检测手段的矛盾。** 核型多角体病（BmNPV）从感染到死亡仅3-5天，白僵病2-6天，处理窗口极窄。养殖户普遍反映"等看出蚕有病已经晚了"。但真正能在无症状期发现感染的分子检测法（qPCR/LAMP）尚未在蚕业基层推广，专家人工巡检同样只能在症状出现后识别。

- **矛盾二：专家经验价值与覆盖能力的矛盾。** 经验丰富的蚕病专家能综合视觉、触觉、听觉、嗅觉和环境因素做出诊断，但一个专家只能服务有限范围的蚕房，无法做到每村每户每天巡检。基层养蚕户在专家不在时缺乏任何辅助判断手段。

- **矛盾三：单一技术的局限性。** 拍照AI视觉识别只能做到"症状出现后"的识别，与专家肉眼同层面；分子检测能在无症状期发现感染但需要采样和操作门槛；专家诊断精度最高但无法高频覆盖。任何单一技术都无法独立解决蚕病早发现的问题。

- **矛盾四：发病后溯源能力缺失与连发性循环的矛盾。** 蚕病具有显著的连发性特征——核型多角体病毒多角体在环境中可存活2-3年，真菌孢子具有兼性腐生能力，导致不同批次间反复发病甚至跨年循环。发病后如果不能溯源到病原来源（内源残留还是外源侵入、环境遗留还是新引入），就只能"泛泛消毒"，难以定向清除传染源，陷入"消毒→残留→复发→再消毒"的循环。此外，微粒子病作为唯一法定检疫对象，其垂直传播特性要求种场必须追溯种源链条，但基层缺乏数字化溯源工具，追溯依赖人工台账，效率低且易中断。

**平台定位：** 不做一个"拍照识蚕病"的单一工具，而是构建一个"日常AI巡检筛查 → 分子检测精确确认 → 专家远程诊断兜底"的三层协同防控体系，同时纳入环境监测、风险预判与**疫病溯源**，形成覆盖"预防-预警-检测-诊断-决策-溯源"全链路的蚕病防控能力。

### 1.3 术语定义

| 术语          | 定义                                                               |
| ----------- | ---------------------------------------------------------------- |
| BmNPV       | 家蚕核型多角体病毒（Bombyx mori nucleopolyhedrovirus），引起核型多角体病（血液型脓病）      |
| LAMP        | 环介导等温扩增（Loop-mediated isothermal amplification），恒温60-65℃核酸扩增技术   |
| qPCR        | 荧光定量PCR（Quantitative real-time PCR），需要精密PCR仪的核酸定量检测              |
| SERS        | 表面增强拉曼光谱（Surface-Enhanced Raman Spectroscopy），利用金/银纳米颗粒增强拉曼信号百万倍 |
| 高光谱成像       | 获取数十至数百个连续窄波段光谱图像的技术，覆盖可见光至短波红外                                  |
| MobileNetV3 | 轻量级卷积神经网络模型，适用于移动端部署的图像分类                                        |
| ONNX        | 开放神经网络交换格式，支持跨平台模型推理                                             |
| HNB         | 羟基萘酚蓝（Hydroxynaphthol blue），LAMP反应的肉眼可视化显色剂                      |
| POCT        | 床旁检测（Point-of-care testing），在现场即可完成的快速检测                         |

### 1.4 读者对象

| 角色      | 关注重点                    |
| ------- | ----------------------- |
| 产品经理    | 产品定位、功能范围、用户流程、迭代规划     |
| 开发工程师   | 技术架构、接口定义、数据模型、部署方案     |
| AI算法工程师 | 模型选型、训练方案、部署方式、性能指标     |
| 合作方技术对接 | LAMP/SERS设备对接、数据接口、集成方案 |
| 项目评审专家  | 方案可行性、技术路线合理性、实施计划      |
| 蚕业领域专家  | 蚕病检测技术准确性、防控流程合理性       |

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## 2 总体设计

### 2.1 设计理念

平台以"三层协同防御"为核心设计理念，将蚕病防控分为三个层级，各层各司其职、互为补充：

| 层级       | 定位       | 核心能力                    | 覆盖频率   |
| -------- | -------- | ----------------------- | ------ |
| 第一层：AI巡检 | 哨兵——高频筛查 | 症状期识别 + 环境风险预判 + 群体异常检测 | 每天1-N次 |
| 第二层：分子检测 | 确诊——精确判别 | 无症状期病原检出 + 明确病原种类       | 按需触发   |
| 第三层：专家诊断 | 决策——综合研判 | 多模态信息综合诊断 + 防控策略制定      | 按需触发   |

**三层协同逻辑：**

AI巡检发现疑似异常 → 触发分子检测任务 → 分子检测确认病原 → 系统自动交叉验证 → 大面积暴发时升级到专家会诊 → 专家给出防控决策。

### 2.2 技术背景依据

平台设计基于以下经过充分调研验证的技术事实：

**关于各检测技术的能力边界：**

| 检测方式     | 能否无症状期检测    | 检测速度     | 需要采样 | 设备投入         |
| -------- | ----------- | -------- | ---- | ------------ |
| 拍照AI视觉   | 不能（与肉眼同层面）  | 秒级       | 否    | 手机/摄像头       |
| 高光谱成像    | 理论可行（待蚕体验证） | 秒级~分钟级   | 否    | 数万~十几万       |
| SERS拉曼光谱 | 能（需取样+纳米增强） | 约3分钟     | 需要   | 8-15万（国产手持式） |
| LAMP     | 能（有研究验证）    | 50-100分钟 | 需要   | <3000元       |
| qPCR     | 能（金标准）      | 2-3小时    | 需要   | 5-30万        |

**关于专家诊断能力边界：**

专家诊断手段为"看、摸、听"等感官观察，本质上依赖病原已导致蚕体产生可感知的变化。专家的优势在于：对微弱信号的敏感度、环境风险预判经验、多模态信息综合判断能力，而非"无症状期透视能力"。真正能在无症状期检测到感染的只有分子检测法。

**关于分子检测在蚕业领域的推广现状：**

- BmNPV的LAMP检测方法已于2013年建立研究基础，2017年完成可视化改进
- 2025年7月四川省农科院联合西南大学在宜宾部署"家蚕主要病原检测新技术"，专家组现场评价准确率98%、单次成本5元、总设备投入<2000元
- qPCR方向：2026年7月重庆市举办全市家蚕微粒子虫qPCR检测技术培训，已有商业公司（迅检生命科技）参与
- SERS方向：在新冠病毒检测、病原菌快速识别等领域已有成熟研究，但蚕病领域尚属空白

### 2.3 系统架构

```
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                      前端层（用户接触面）                      │
│                                                             │
│   微信小程序（农户）    Web后台（技术员/管理）                  │
│   APP/平板（专家）      数据大屏（管理部门）                   │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                      API网关层                                │
│              统一认证 / 权限控制 / 请求路由                    │
├──────────┬───────────┬───────────┬─────────────────────────┤
│  AI推理   │  业务服务   │  数据服务   │      消息服务            │
│  服务     │ 巡检管理   │ 分析报表   │ 推送通知                │
│          │ 检测管理   │ 趋势画像   │ 任务队列                │
│          │ 会诊管理   │ 区域统计   │ 文件处理                │
│          │ 蚕房管理   │            │                        │
├──────────┴───────────┴───────────┴─────────────────────────┤
│                      基础设施层                                │
│  AI模型服务(GPU) │ 对象存储(图片/MinIO)                         │
│  关系数据库(业务) │ 时序数据库(环境监测/巡检记录)               │
│  消息队列(异步)   │ CDN(静态资源/图片分发)                      │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
```

### 2.4 用户角色定义

| 角色     | 描述          | 主要终端        | 核心职能                    |
| ------ | ----------- | ----------- | ----------------------- |
| 养蚕农户   | 蚕房日常管理者     | 微信小程序       | 日常巡检拍照、环境数据录入、接收预警      |
| 蚕桑站技术员 | 乡镇/县蚕桑站技术人员 | Web后台 + 小程序 | LAMP/SERS检测执行、巡检复查、耗材管理 |
| 蚕病专家   | 蚕桑科研院所专家    | Web后台 + 小程序 | 远程会诊、防控方案制定、疑难病例诊断      |
| 管理部门   | 农业/商务部门管理者  | Web数据大屏     | 区域监管、资源配置、决策支持          |

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## 3 功能模块详细设计

### 3.1 AI视觉巡检模块

#### 3.1.1 功能概述

为农户提供日常蚕体健康巡检工具，通过拍照进行AI辅助识别，输出风险分级和预警建议。AI的定位不是"确诊"，而是"风险筛查"——在症状出现后快速识别疑似个体，并触发后续精确检测流程。

#### 3.1.2 功能清单

| 功能项     | 描述                         | 优先级 |
| ------- | -------------------------- | --- |
| 拍照识别    | 对蚕体拍照，AI给出初步判断和风险评分        | P0  |
| 群体整齐度分析 | 拍蚕匾全景，AI分析蚕体大小分布均匀度        | P1  |
| 风险评分引擎  | 综合AI识别+环境数据+饲养阶段计算0-100风险分 | P0  |
| 巡检记录与趋势 | 历史照片对比，同一蚕匾健康趋势曲线          | P1  |
| 预警推送    | 风险分超阈值时推送通知到农户和技术员         | P0  |
| 个体追踪    | 标记可疑个体，辅助后续复查时定位           | P2  |

#### 3.1.3 AI识别模型设计

**模型架构（检测+分类两步走）：**

| 步骤       | 模型            | 输入        | 输出          | 部署方式                 |
| -------- | ------------- | --------- | ----------- | -------------------- |
| 第一步：蚕体定位 | SSD-MobileNet | 蚕匾照片      | 蚕体位置坐标（边界框） | 端侧（ONNX Runtime Web） |
| 第二步：病种分类 | MobileNetV3   | 裁剪后的单只蚕图像 | 病种概率分布      | 端侧或云侧                |

**分类目标（初始4类 + 扩展规划）：**

| 类别            | 描述      | 阶段   |
| ------------- | ------- | ---- |
| 健康            | 正常蚕体    | V1.0 |
| 核型多角体病（BmNPV） | 血液型脓病   | V1.0 |
| 白僵病           | 真菌感染    | V1.0 |
| 软化病           | 细菌性肠道病  | V1.0 |
| 微粒子病          | 原虫寄生    | V1.1 |
| 细菌性败血病        | 细菌感染    | V1.2 |
| 其它/未知         | 不确定但有异常 | V1.0 |

**端侧推理优先策略：**

蚕房网络条件不稳定，拍照后本地推理出结果，不需上传图片等服务器返回。图片可后台异步上传到云端积累训练数据。

#### 3.1.4 风险评分与分级机制

AI输出不是"确诊"，而是风险分级，直接决定后续动作：

| 风险等级 | 分值范围   | 含义       | 系统动作                | 用户动作引导      |
| ---- | ------ | -------- | ------------------- | ----------- |
| 绿    | 0-30   | 健康       | 正常巡检节奏              | 无需操作        |
| 黄    | 31-60  | 需观察      | 增加巡检频次建议，推送观察指引     | 人工复查，关注异常个体 |
| 橙    | 61-80  | 疑似异常     | **触发分子检测任务**，推送技术员  | 按系统指引取样送检   |
| 红    | 81-100 | 高度疑似/已发病 | **触发专家会诊**，推送专家+技术员 | 立即隔离病蚕，启动消毒 |

**风险评分计算逻辑（多维综合）：**

```
风险分 = w1 × AI识别置信度 + w2 × 环境风险系数 + w3 × 饲养阶段风险系数 + w4 × 群体整齐度偏离度

其中：
- w1 = 0.5（AI识别结果权重最高）
- w2 = 0.2（环境匹配高风险发病条件时提升）
- w3 = 0.15（5龄后期等高发阶段提升）
- w4 = 0.15（群体整齐度显著下降时提升）
```

### 3.2 环境监测与风险预判模块

#### 3.2.1 功能概述

将专家的"环境预判"能力数字化。专家到蚕房会说"最近连续阴雨天，要注意白僵病"，平台在专家不在时也能通过环境数据给出同样的预判。

#### 3.2.2 功能清单

| 功能项      | 描述                  | 优先级 |
| -------- | ------------------- | --- |
| 温湿度记录    | 蚕房温湿度数据采集（IoT或手动录入） | P0  |
| 高发病天气预警  | 接入气象数据，基于蚕病发病条件规则预警 | P0  |
| 饲养阶段风险提示 | 根据龄期自动提示当前阶段高发病种    | P1  |
| 区域蚕病情报   | 平台内其他蚕房发病情况脱敏共享     | P2  |

#### 3.2.3 蚕病环境风险规则

| 蚕病     | 高风险环境条件              | 触发条件                     |
| ------ | -------------------- | ------------------------ |
| 白僵病    | 温度25-30℃，湿度>80%，连续阴雨 | 气象数据匹配 + 蚕房湿度>80%持续3天    |
| 核型多角体病 | 5龄后期，温度突变（>30℃或<20℃） | 饲养阶段=5龄第5天以后 + 温度突变      |
| 软化病    | 蚕头密度过大，通风不良，桑叶潮湿     | 密度超标记录 + 湿度>75% + 通风记录=差 |
| 微粒子病   | 蚕种来源不明，消毒不彻底         | 蚕种来源标记 + 消毒记录缺失          |

### 3.3 分子检测管理模块

#### 3.3.1 功能概述

平台支持多种分子检测方式，根据设备条件和应用场景灵活配置。核心设计原则是"检测方式可插拔"——不同检测方式共享同一套任务管理、结果记录和交叉验证流程，只是检测操作步骤和结果判读方式不同。

#### 3.3.2 支持的检测方式

平台支持以下5种检测方式，按推荐优先级排列：

| 检测方式   | 检测原理               | 出结果时间    | 单次成本    | 设备投入   | 操作难度 | 无症状期检测    | 蚕病成熟度 |
| ------ | ------------------ | -------- | ------- | ------ | ---- | --------- | ----- |
| LAMP   | 恒温核酸扩增，HNB显色判读     | 50-100分钟 | 5-20元   | <3000元 | 中    | 能         | 有研究基础 |
| SERS拉曼 | 金/银纳米增强拉曼光谱，分子指纹识别 | 约3分钟     | 10-30元  | 8-15万  | 低    | 能（待验证）    | 空白    |
| qPCR   | 荧光定量PCR，Ct值判读      | 2-3小时    | 50-100元 | 5-30万  | 高    | 能（金标准）    | 正在推广  |
| 高光谱成像  | 可见光-近红外光谱分析，生化指纹   | 秒级~分钟级   | 0       | 数万-十几万 | 低    | 理论可行（待验证） | 空白    |
| 普通拉曼   | 分子振动散射，表面分子指纹      | 1-2分钟    | 0       | 5-10万  | 低    | 不能（仅表面）   | 空白    |

**各检测方式详细规格：**

##### 3.3.2.1 LAMP检测

**原理：** 利用4-6条特异性引物和Bst DNA聚合酶，在60-65℃恒温条件下扩增病原DNA特定片段，反应产物通过HNB显色剂实现肉眼可视化判读（天蓝色=阳性，紫罗兰色=阴性）。

**适用场景：** 乡镇蚕桑站、基层检测点。设备投入低、操作经过培训可掌握，是目前蚕业领域最务实的分子检测方案。

**操作流程规格：**

| 步骤     | 操作                            | 时间      | 关键点           |
| ------ | ----------------------------- | ------- | ------------- |
| 采样     | 针刺蚕腹脚取血5-10μL                 | 2分钟     | 标记对应蚕体编号      |
| DNA提取  | 碱裂解法：NaOH裂解→75℃加热5-10min→中和   | 10-30分钟 | 简化法无需离心       |
| 反应体系配制 | 加引物、酶、dNTP、缓冲液、HNB、模板DNA到PCR管 | 5分钟     | 冰上操作，或使用预混试剂盒 |
| 恒温反应   | 63-65℃恒温水浴                    | 30-60分钟 | 确保温度稳定        |
| 结果判读   | 观察管内颜色：天蓝=阳性，紫罗兰=阴性           | 即时      | 拍照上传系统辅助记录    |

**设备清单：**

| 设备              | 作用           | 参考价格        |
| --------------- | ------------ | ----------- |
| 恒温水浴锅/恒温金属浴     | 提供60-65℃恒温环境 | 500-2000元   |
| 微量移液器（1-1000μL） | 精确加样         | 300-1000元/套 |
| 小型离心机           | 短暂离心         | 300-800元    |

**已有蚕病LAMP研究基础：**

| 蚕病            | 靶标基因        | 研究状态                      |
| ------------- | ----------- | ------------------------- |
| 核型多角体病（BmNPV） | polh基因      | 2013年建立，2017年可视化改进，已有引物序列 |
| 白僵病           | 白僵菌特异性基因    | 需设计引物验证                   |
| 微粒子病          | 微孢子虫特异性基因   | 可参考文献设计                   |
| 软化病           | 致病菌16S rRNA | 需设计引物验证                   |

##### 3.3.2.2 SERS拉曼光谱检测

**原理：** 将样本滴加到SERS芯片（表面有金/银纳米结构的基底）上，手持拉曼光谱仪发射激光照射，拉曼散射信号被纳米结构增强10\^6\^~10\^8\^倍，仪器自动采集光谱并与数据库比对，给出分子级别的识别结果。

**适用场景：** 有设备条件的县级蚕桑站或检测中心。操作最简便（点样→按键→读取），出结果最快（约3分钟），但设备投入较高，且蚕病领域无现成光谱数据库需从零建立。

**操作流程规格：**

| 步骤   | 操作                 | 时间    | 关键点            |
| ---- | ------------------ | ----- | -------------- |
| 采样   | 取蚕血5-10μL或体表棉签擦拭取样 | 30秒   | 无需DNA提取        |
| 点样   | 将样本滴到SERS芯片表面      | 10秒   | 芯片需密封保存，常温可用   |
| 检测   | 手持拉曼光谱仪对准芯片，按键采集光谱 | 1-2分钟 | 仪器自动采集，无需人工调节  |
| 结果判读 | 仪器屏幕/APP显示光谱匹配结果   | 即时    | 自动比对数据库，无需人工解读 |

**设备清单：**

| 设备                | 作用              | 参考价格     |
| ----------------- | --------------- | -------- |
| 手持式拉曼光谱仪（国产）      | 激光发射+光谱采集+数据库比对 | 8-15万元   |
| SERS芯片（预制金/银纳米基底） | 信号增强，一次性使用      | 10-30元/片 |

**SERS相比LAMP的核心优势：**

- 不需要DNA提取和扩增——直接测原始样本
- 不需要为每种病设计引物——增加病种只需更新光谱数据库
- 操作更简便——点样→按键，类似扫码枪
- 出结果更快——3分钟 vs 50-100分钟
- 信息维度更丰富——一次扫描可同时获取多种分子信息

**SERS相比LAMP的不足：**

- 设备投入高（8-15万 vs <3000元）
- 蚕病领域完全空白，需从零建立病原拉曼光谱数据库
- 检测灵敏度在复杂样本（蚕血）中待验证——LAMP通过扩增放大10\^9\^倍，SERS直接测原始样本
- 蚕血成分复杂（蛋白质、色素、酚氧化酶等），可能干扰拉曼信号

##### 3.3.2.3 qPCR荧光定量PCR检测

**原理：** 利用荧光标记探针或SYBR Green染料，在PCR仪中进行温度循环扩增，实时监测荧光信号强度，通过Ct值定量分析病原DNA含量。

**适用场景：** 省级蚕桑检测中心、科研院所。作为金标准方法，准确率最高，但设备投入大、操作门槛高，适合作为LAMP/SERS结果争议时的仲裁手段。

**操作流程规格：**

| 步骤     | 操作                             | 时间      | 关键点          |
| ------ | ------------------------------ | ------- | ------------ |
| 采样     | 取蚕体组织或血液                       | 2分钟     | 需保存于缓冲液中送检   |
| DNA提取  | DNA提取试剂盒（裂解→结合→洗涤→洗脱）          | 30-60分钟 | 需要标准的分子实验室条件 |
| 反应体系配制 | 引物/探针、Master Mix、模板DNA加到PCR反应板 | 10-15分钟 | 冰上操作，需防污染    |
| 上机运行   | PCR仪温度循环扩增，实时采集荧光              | 1-1.5小时 | 需专业PCR仪      |
| 结果分析   | 查看扩增曲线和Ct值，判断阳性/阴性             | 5-10分钟  | 需要专业判读经验     |

**设备清单：**

| 设备       | 作用          | 参考价格          |
| -------- | ----------- | ------------- |
| 荧光定量PCR仪 | 温度循环+实时荧光检测 | 5-30万元        |
| 高速离心机    | 样本离心处理      | 5,000-30,000元 |
| 微量移液器套装  | 精确加样        | 3,000-8,000元  |
| -20℃冰箱   | 试剂保存        | 3,000-8,000元  |

**蚕业推广现状：** 2026年7月重庆市联合西南大学、迅检生命科技举办全市家蚕微粒子虫qPCR检测技术培训，90余人参加，已有商业公司参与推广。

##### 3.3.2.4 高光谱成像检测

**原理：** 利用高光谱相机采集蚕体在400-2500nm（可见光+近红外+短波红外）范围内的数百个波段的光谱反射信息，通过分析蚕体生化成分变化引起的光谱特征改变，识别健康异常个体。理论上可早于肉眼可见症状发现感染（病原感染引起的生化变化先于形态变化）。

**适用场景：** 实验室研究阶段、有条件的大型蚕房试点。非接触、非破坏性检测，可整匾扫描，但蚕病领域无任何研究基础，需大量实验验证可行性。

**操作方式：**

| 方式        | 设备          | 适用场景     | 优缺点                 |
| --------- | ----------- | -------- | ------------------- |
| 固定式高光谱成像  | 高光谱相机+光源+支架 | 蚕匾上方固定安装 | 可整匾扫描，自动化程度高；安装调试复杂 |
| 手持式近红外光谱仪 | 便携NIR光谱仪    | 逐只抽检     | 设备成本较低；需逐只测量，效率低    |

**注意事项：**

- 蚕病高光谱检测目前为理论可行阶段，需通过实验验证
- 关键验证点：感染引起的体内生化变化能否透过体壁反映到表面光谱上
- 需要建立健康蚕光谱基线 + 不同蚕病不同阶段的光谱变化模式库
- 建议在阶段四开展专项可行性验证实验

##### 3.3.2.5 普通拉曼光谱检测（辅助参考）

**原理：** 对蚕体表面直接照射激光，收集拉曼散射光谱，获取表面分子的化学指纹信息。无需试剂、非破坏性，但信号弱、无法穿透体壁检测体内病原，只能获取表面成分信息，可与近红外光谱互为补充。

**适用场景：** 实验室研究辅助手段，不作为平台主力检测方式，但预留接口供未来探索。

#### 3.3.3 检测任务管理流程

无论使用哪种检测方式，任务管理流程统一：

```
AI预警触发（橙灯）/ 定期抽检计划 / 农户主动送检
    ↓
系统自动生成检测任务单
    ├── 关联蚕房/批次/蚕匾信息
    ├── 指定取样对象和检测病种
    ├── 推荐检测方式（根据设备条件自动推荐）
    └── 推送到技术员终端
    ↓
技术员执行检测（按对应方式操作流程引导）
    ↓
结果录入与判读
    ├── LAMP：拍照记录颜色 → AI辅助判读（天蓝/紫罗兰）
    ├── SERS：仪器自动出结果 → 数据自动回传
    ├── qPCR：录入Ct值 → 系统自动判断阳性/阴性
    ├── 高光谱：上传光谱数据 → 云端模型分析
    └── 普通拉曼：上传光谱数据 → 云端模型分析
    ↓
交叉验证
    ├── AI结果 vs 检测结果一致 → 确认诊断 → 下发处理建议
    ├── AI结果 vs 检测结果不一致 → 升级到专家会诊
    └── 检测结果为阴性但AI持续高风险 → 建议换另一种检测方式复核
```

#### 3.3.4 多检测方式智能推荐

系统根据以下因素自动推荐最适合的检测方式：

| 因素      | 倾向LAMP | 倾向SERS   | 倾向qPCR    | 倾向高光谱   |
| ------- | ------ | -------- | --------- | ------- |
| 设备条件    | 水浴锅可用  | 拉曼仪可用    | PCR仪可用    | 高光谱相机可用 |
| 紧急程度    | 一般     | **紧急**   | 不紧急       | 筛查性质    |
| 成本敏感度   | **高**  | 一般       | 低         | 一般      |
| 操作者水平   | 经培训    | 简单培训     | 专业        | 简单培训    |
| 是否需病原分型 | 已知病种   | 需快速判阳/阴性 | **需精确定量** | 仅需健康/异常 |

#### 3.3.5 检测耗材管理

| 功能        | 描述                         |
| --------- | -------------------------- |
| 试剂/芯片库存追踪 | LAMP试剂盒、SERS芯片、qPCR试剂等库存管理 |
| 低库存预警     | 低于安全库存时自动推送补货提醒            |
| 批次效期管理    | 试剂批号、生产日期、有效期记录            |
| 采购建议      | 根据检测任务量预测耗材需求              |

### 3.4 专家远程诊断模块

#### 3.4.1 功能概述

为专家提供远程会诊工具，将蚕房现场的完整信息（照片+AI分析+检测数据+环境数据+饲养记录）打包呈递，使专家不在现场也能做出接近现场水平的判断。

#### 3.4.2 功能清单

| 功能项    | 描述                   | 优先级 |
| ------ | -------------------- | --- |
| 病例打包上传 | 自动汇总多维度数据，一键呈递专家     | P0  |
| 专家在线会诊 | 图文/视频会诊，专家给出诊断意见     | P0  |
| 防控方案下发 | 专家建议生成任务清单，推送到农户/技术员 | P0  |
| 会诊记录归档 | 所有会诊记录进入知识库          | P1  |
| 相似病例推荐 | 基于历史会诊记录推荐相似案例参考     | P2  |

#### 3.4.3 病例包内容规格

专家收到的每个会诊请求包含以下完整数据包：

| 数据类别   | 具体内容                        |
| ------ | --------------------------- |
| 蚕体照片   | 多角度照片、时序对比照片、AI标注结果图        |
| AI分析结果 | 风险等级、识别病种、置信度、趋势曲线          |
| 分子检测结果 | LAMP/SERS/qPCR/高光谱检测结果及原始数据 |
| 环境数据   | 近7天温湿度曲线、天气记录、通风情况          |
| 饲养记录   | 品种、龄期、上蔟时间、桑叶来源、消毒记录        |
| 历史趋势   | 该蚕房近30天健康评分变化曲线             |
| 关联信息   | 同区域其他蚕房发病情况                 |

### 3.5 蚕房管理模块

#### 3.5.1 功能清单

| 功能项        | 描述                   | 优先级 |
| ---------- | -------------------- | --- |
| 蚕房/蚕匾/批次管理 | 层级化组织，支持多蚕房多批次并行管理   | P0  |
| 饲养记录       | 品种、来源、龄期记录、桑叶来源、饲养密度 | P0  |
| 消毒记录       | 消毒日期、消毒剂、消毒范围        | P1  |
| 产量与发病统计    | 结茧率、健蛹率、发病率统计        | P1  |
| 蚕种来源管理     | 蚕种批次、供应商、检疫证明        | P2  |

### 3.6 知识库与培训模块

#### 3.6.1 功能清单

| 功能项      | 描述                     | 优先级 |
| -------- | ---------------------- | --- |
| 蚕病百科     | 4类+扩展病种的症状图谱、发病规律、防治指南 | P0  |
| LAMP操作教程 | 视频+图文的LAMP检测标准操作流程     | P0  |
| SERS操作教程 | 视频+图文的SERS检测操作流程       | P1  |
| AI识别结果解读 | 引导用户理解AI输出的风险等级含义      | P0  |
| 专家经验沉淀   | 历史会诊案例整理入库             | P1  |
| 季节性防控提醒  | 按季节/节气推送防控要点           | P2  |

### 3.7 数据分析与决策支持模块

#### 3.7.1 功能清单

| 功能项     | 描述             | 优先级 |
| ------- | -------------- | --- |
| 蚕房健康画像  | 单个蚕房的综合健康评估仪表盘 | P1  |
| 区域发病热力图 | 乡镇/县级发病情况空间可视化 | P1  |
| 防控效果评估  | 防控措施前后发病率对比分析  | P2  |
| 检测资源配置  | 检测任务分布与耗材消耗分析  | P2  |
| 年度发病规律  | 历年发病数据趋势分析     | P2  |

### 3.8 疫病溯源模块

#### 3.8.1 功能概述

蚕病具有群发性、连发性和混合感染等流行特征。核型多角体病毒多角体在环境中可存活2-3年，真菌孢子具有兼性腐生能力，病原库效应使蚕房并非封闭系统——桑叶和气流持续将外部病原带入。发病后如果仅做"泛泛消毒"而不溯源到病原来源和传播途径，容易陷入"消毒→残留→复发→再消毒"的循环。

本模块的设计目标是将溯源从依赖人工经验转化为**系统引导、分级执行、数据驱动**的标准化流程，根据病种传播特性自动匹配溯源策略，在有限成本下实现最大防控价值。

#### 3.8.2 分病种溯源策略

不同蚕病的传播途径、传染媒介和流行规律差异极大，溯源价值和技术路径各不相同。系统根据确诊病种自动匹配溯源策略：

| 病种          | 传播途径               | 传染媒介                   | 溯源必要性        | 溯源核心问题                     | 系统自动匹配策略                              |
| ----------- | ------------------ | ---------------------- | ------------ | -------------------------- | ------------------------------------- |
| **微粒子病**    | 胚种传染（垂直）+ 食下传染（水平） | 微孢子虫孢子，经卵传代            | **最高（法定要求）** | 种源带毒还是环境/野外昆虫交叉感染？         | 全链条追溯：母蛾镜检→蚕种批次→种场供种链；桑园昆虫采样检测        |
| **白僵病等真菌病** | 接触传染（体表）+ 气流扩散     | 分生孢子，兼性腐生              | **较高**       | 内源（蚕房尸体产孢）还是外源（气流/桑园昆虫带入）？ | 首发位置分布分析→内源/外源判断；蚕房密封性+通风口排查；桑园昆虫病害排查 |
| **核型多角体病**  | 食下传染为主 + 创伤传染      | 多角体（2-6μm包涵体），环境存活2-3年 | **有，侧重环境排查** | 环境遗留（连发性）还是本批次新引入？         | 环节排查：消毒记录、蚕种来源、蚕具共用、人员流动；历史发病关联分析     |
| **质型多角体病**  | 食下传染（经口）           | 多角体随粪便排出持续污染蚕座         | **有，侧重蚕座卫生** | 蚕座环境累积污染还是新引入？             | 蚕座卫生记录回溯；粪便异常时序分析；同区域其他蚕房发病关联         |
| **浓核病/软化病** | 食下传染               | 病毒来源于桑园害虫粪便污染桑叶        | **有，侧重桑叶来源** | 桑叶批次污染还是蚕房环境？              | 桑叶来源批次追溯；桑园害虫防治记录；混合感染识别              |
| **细菌性败血病**  | 创伤传染               | 环境细菌经蚕体伤口侵入            | **中等偏低**     | 蚕具刮伤/蚕相互抓伤+环境消毒不彻底         | 蚕具检查+操作环节排查；反复发作时升级溯源深度               |
| **猝倒病**     | 食下传染（细菌毒素）         | 桑叶被细菌污染                | **视情况**      | 桑叶储运环节污染还是蚕房环境？            | 桑叶批次追溯+储运条件检查                         |

#### 3.8.3 三级溯源架构

平台采用分级溯源设计，根据自动化程度和介入深度分为三级。一级溯源对每个发病事件自动执行（零额外成本），二级在平台引导下由技术员配合完成，三级仅在微粒子病等高价值场景才需要专业介入：

##### 一级：自动溯源（平台自动完成，每次发病均执行）

系统在确诊发病事件后自动运行，无需人工介入：

| 溯源动作           | 方法                                  | 输出                             |
| -------------- | ----------------------------------- | ------------------------------ |
| **首发病例位置分析**   | 提取AI巡检标记的首批异常蚕体在蚕房/蚕匾中的空间分布         | 内源扩散（某区域集中）or 外源侵入（均匀散布）判断     |
| **发病前72h环境回溯** | 自动提取发病前72小时IoT环境数据（温湿度突变、湿度持续>75%等） | 环境触发因素识别（如"湿度连续3天>75%→白僵病高风险"） |
| **历史发病关联分析**   | 关联该蚕房历史发病记录，比对病种、时间间隔、消毒记录          | 判断是否连发性（环境残留）or 新发（独立事件）       |
| **传播途径推断**     | 基于确诊病种的传播途径知识库 + 环境数据 + 位置分析        | 推断最可能来源（环境遗留/外源侵入/桑叶污染/种源带毒）   |
| **同区域疫情关联**    | 检索平台内同乡镇/同县其他蚕房近期发病情况               | 判断是否存在区域流行趋势                   |

**一级溯源输出物：** 自动生成《发病事件溯源初报》，包含首发位置热力图、环境触发因素、连发性判断、来源推断和建议处置方向。

##### 二级：辅助溯源（平台引导，技术员配合完成）

一级溯源完成后，系统根据病种和初步判断，自动生成针对性的排查清单，推送到技术员终端：

| 病种          | 系统自动生成的排查清单                                                                      |
| ----------- | -------------------------------------------------------------------------------- |
| **真菌病**     | ①蚕房周边是否有桑园昆虫白僵病死亡个体？②近期是否在蚕房附近堆放蚕沙或病蚕尸体？③蚕房通风口是否有过滤防虫措施？④近期是否有阴雨天+大通风操作？⑤蚕房密封性检查 |
| **核型多角体病**  | ①上批次是否发生过同种病？②上批次结束后消毒方案是什么（药剂、范围、是否含蚕具浸泡）？③蚕具是否跨批次共用？④桑叶来源是否变更？⑤近期人员进出/蚕具借用记录   |
| **质型多角体病**  | ①蚕座除沙频率是否达标？②蚕沙处理方式（是否堆积在蚕房附近）？③蚕座湿度是否持续偏高？④桑叶含水率是否偏高？                           |
| **浓核病/软化病** | ①桑叶来源批次追溯（哪个桑园、哪天采摘）？②桑园近期害虫防治记录？③桑叶储运条件是否达标？④是否存在多种病毒混合感染？                      |
| **细菌性败血病**  | ①蚕具是否有尖锐边缘/毛刺？②蚕头密度是否超标导致相互抓伤？③给桑操作是否粗暴？④反复发作时排查消毒盲区                             |
| **微粒子病**    | ①蚕种来源批次+供应商+检疫证明编号？②母蛾镜检结果？③桑园周边野外昆虫微孢子虫采样检测？④同批次蚕种在其他蚕房是否发病？                    |

**二级溯源输出物：** 技术员填写排查清单后，系统综合一级+二级结果生成《溯源分析报告》，包含来源判定（置信度）、传播途径还原、定向处置建议。

##### 三级：专业溯源（人工介入，仅高价值场景）

仅对微粒子病等法定检疫对象、或反复发作无法控制的情况启动，需要实验室和专家支持：

| 溯源动作           | 方法                                          | 适用场景                 |
| -------------- | ------------------------------------------- | -------------------- |
| **病原株系分子分型**   | PCR扩增+测序比对，区分不同来源的病原株系                      | 微粒子病追溯种源/野外昆虫交叉感染    |
| **环境多点采样检测**   | 对蚕房不同位置（墙角、蚕具缝隙、排水沟、蚕沙堆、桑叶储藏区）采样做PCR/LAMP检测 | 病毒病/真菌病反复发作，精准定位残留位置 |
| **母蛾镜检全链追溯**   | 调取母蛾盒编号→蚕种批次→种场供种链→下游分发记录                   | 微粒子病法定检疫             |
| **专家现场流行病学调查** | 专家赴现场做系统性流行病学调查                             | 大面积暴发、跨区域流行          |

**三级溯源输出物：** 专家签名《专业溯源报告》，包含病原来源确证、传播链路还原、根除方案。

#### 3.8.4 功能清单

| 功能项         | 描述                            | 优先级 |
| ----------- | ----------------------------- | --- |
| 发病事件自动建档    | 确诊发病后系统自动创建溯源事件，关联蚕房/批次/时间/病种 | P0  |
| 首发位置热力图     | 在蚕房平面图上标注首批异常个体位置，可视化空间分布     | P1  |
| 环境数据时序回溯    | 自动提取发病前72h环境数据曲线，标注异常区间       | P0  |
| 历史发病关联分析    | 自动关联该蚕房历史发病记录，判断连发性           | P0  |
| 传播途径智能推断    | 基于病种知识库+环境数据+位置分析自动推断最可能来源    | P0  |
| 分病种排查清单生成   | 根据确诊病种自动生成二级排查清单推送技术员         | P1  |
| 溯源报告自动生成    | 汇总一级+二级结果生成结构化溯源报告            | P1  |
| 同区域疫情关联     | 检索同区域其他蚕房近期发病情况，判断区域流行        | P2  |
| 消毒记录关联审查    | 自动调取该蚕房消毒记录，审查完整性+针对性         | P1  |
| 蚕种来源追溯链     | 蚕种批次→供应商→检疫证明→分发记录的全链条追溯      | P2  |
| 桑叶批次追溯      | 桑叶来源桑园、采摘日期、储运条件的追溯记录         | P2  |
| 溯源数据积累与模型训练 | 历史溯源结果积累为训练数据，持续优化来源推断模型      | P2  |

#### 3.8.5 溯源与三预警层联动逻辑

溯源模块不是孤立功能，而是与三层协同防控体系紧密联动：

```
AI巡检层 ──→ 识别首发异常位置 ──→ 一级溯源：位置分析
分子检测层 ──→ 确诊病种+病原株系 ──→ 一级溯源：传播途径推断
环境监测层 ──→ 72h环境回溯 ──→ 一级溯源：触发因素识别
专家诊断层 ──→ 防控方案+流行病学调查 ──→ 三级溯源：专业报告
蚕房管理模块 ──→ 消毒/饲养/蚕种来源记录 ──→ 二级溯源：环节排查
                                    ↓
                            溯源报告生成
                                    ↓
                    ┌───────────────┼───────────────┐
                    ↓               ↓               ↓
              定向消毒建议      封堵侵入途径    预警模型更新
              （环境残留清除）  （外源侵入处置）  （数据反哺）
```

#### 3.8.6 内源/外源判定逻辑

一级溯源的核心判断之一是区分病原来源为蚕房内部（内源扩散）还是外部侵入（外源侵入），直接影响后续处置方向：

| 判断维度 | 内源扩散特征              | 外源侵入特征                   |
| ---- | ------------------- | ------------------------ |
| 首发位置 | 蚕房某区域集中出现，与历史发病位置重叠 | 均匀散布或靠近通风口/入口            |
| 时间关联 | 上批次曾发生同种病，消毒间隔不足    | 首次发生该病种，与近期天气/桑叶变更有关     |
| 传播速度 | 点发→面发渐近式扩散（有明确传播中心） | 多点同时出现（无明确传播中心）          |
| 环境触发 | 发病前环境数据平稳，无异常突变     | 发病前有环境突变（极端天气、大通风、新桑源引入） |
| 区域关联 | 同区域其他蚕房未发病          | 同区域其他蚕房同时段有类似发病          |

**处置方向差异：**

| 判定结果 | 处置重点     | 具体措施                                             |
| ---- | -------- | ------------------------------------------------ |
| 内源扩散 | 定向清除环境残留 | 针对首发区域及周边深度消毒；更换该区域蚕具；彻底清理蚕沙/残留物；升级消毒方案（如增加甲醛熏蒸） |
| 外源侵入 | 封堵外部侵入途径 | 检查并加装通风口过滤网；加强人员/蚕具进出管控；桑叶消毒处理；蚕房周边昆虫防治；桑园害虫治理   |

---

## 4 用户使用流程

### 4.1 养蚕农户日常使用流程

```
打开小程序 → 选择蚕房/蚕匾 → 拍照
    ↓
AI端侧推理（1-2秒） → 输出风险等级
    │
    ├─ 绿灯 → 正常养蚕，记录巡检
    │
    ├─ 黄灯 → 系统提示"关注这几只蚕，明天再拍"
    │         → 标记可疑个体
    │
    ├─ 橙灯 → 系统提示"请取蚕血送蚕桑站检测"
    │         → 生成取样指引（哪只蚕、怎么取、送到哪）
    │         → 同步通知技术员
    │
    └─ 红灯 → 系统提示"立即隔离病蚕，消毒蚕房"
             → 同步通知技术员和专家
             → 推送紧急处理指南
```

### 4.2 技术员检测执行流程

```
收到检测任务 → 查看任务详情（蚕房、病种、推荐检测方式）
    ↓
准备检测耗材 → 按APP引导逐步操作
    │
    ├─ LAMP：采样→提取→配制→恒温反应→拍照判读
    ├─ SERS：采样→点样→仪器检测→自动出结果
    ├─ qPCR：采样→提取→配制→上机→分析Ct值
    └─ 高光谱：设备扫描→数据上传→云端分析
    ↓
结果录入系统 → 自动关联蚕房/批次
    ↓
系统交叉验证AI结果与检测结果
    │
    ├─ 一致 → 确认诊断 → 下发处理建议
    └─ 不一致 → 升级专家会诊
```

### 4.3 专家远程会诊流程

```
收到会诊请求 → 查看完整病例包
    ↓
审阅多维度信息
    ├── 蚕体照片+AI标注
    ├── 分子检测结果
    ├── 环境数据曲线
    ├── 饲养记录
    └── 历史健康趋势
    ↓
给出诊断意见 → 生成防控方案
    ↓
方案下发到技术员和农户 → 跟踪执行情况
```

### 4.4 疫病溯源工作流程

```
发病事件确诊（AI检测+专家确认） → 系统自动创建溯源事件
    ↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│  一级溯源（系统自动执行，无需人工）                          │
│                                                          │
│  ① 首发位置空间分布分析 → 内源/外源初步判断                 │
│  ② 发病前72h环境数据回溯 → 触发因素识别                    │
│  ③ 历史发病关联 → 连发性判断                               │
│  ④ 传播途径推断（匹配病种知识库）→ 最可能来源               │
│  ⑤ 同区域疫情关联 → 区域流行判断                           │
│                                                          │
│  输出：《溯源初报》+ 建议处置方向                           │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
    ↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│  二级溯源（系统推送排查清单，技术员配合）                     │
│                                                          │
│  系统根据病种自动生成排查清单 → 推送技术员终端               │
│  技术员现场逐项排查并填写结果                               │
│  （真菌病：桑园昆虫/蚕沙堆放/通风口过滤…                    │
│   病毒病：消毒记录/蚕具共用/桑叶来源…                       │
│   微粒子病：蚕种来源/母蛾镜检/同批次其他蚕房…）              │
│                                                          │
│  系统综合一级+二级 → 生成《溯源分析报告》                   │
│  （含来源判定置信度、传播链路还原、定向处置建议）             │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
    ↓
    ├── 常规发病 → 处置建议下发，溯源闭环结束
    │
    └── 微粒子病 / 反复发作 / 大面积暴发
        ↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│  三级溯源（专家+实验室介入，仅高价值场景）                    │
│                                                          │
│  ① 病原株系分子分型（PCR测序比对）                         │
│  ② 环境多点采样检测（LAMP/PCR精准定位残留）                 │
│  ③ 母蛾镜检全链追溯（微粒子病法定检疫）                     │
│  ④ 专家现场流行病学调查                                    │
│                                                          │
│  输出：专家签名《专业溯源报告》→ 根除方案                    │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
    ↓
溯源数据归档 → 反哺预警模型（环境-病原-发病关联知识库更新）
```

---

## 5 数据架构

### 5.1 核心数据实体

```
蚕房 (FarmHouse)
├── 蚕匾 (Tray)
│   └── 饲养批次 (Batch)
│       ├── 品种、龄期、来源
│       ├── 巡检记录 (InspectionRecord)
│       │   ├── 照片、AI结果、风险评分
│       │   └── 环境1记录（温湿度等）
│       ├── 检测记录 (DetectionRecord)
│       │   ├── 检测方式、检测结果、原始数据
│       │   └── 交叉验证结果
│       └── 发病记录 (DiseaseRecord)
│           ├── 确诊病种、发病时间、处理措施
│           ├── 发病范围、损失统计
│           └── 溯源记录 (TraceRecord)
│               ├── 溯源事件ID、关联发病记录
│               ├── 一级溯源结果（自动）
│               │   ├── 首发位置分布数据
│               │   ├── 72h环境回溯数据
│               │   ├── 历史关联分析
│               │   ├── 传播途径推断
│               │   └── 内源/外源判定
│               ├── 二级溯源结果（技术员填写）
│               │   ├── 排查清单回答
│               │   └── 现场补充信息
│               ├── 三级溯源结果（专家填写，可选）
│               │   ├── 分子分型结果
│               │   ├── 环境采样检测数据
│               │   └── 专家溯源报告
│               ├── 溯源结论（来源判定+置信度）
│               └── 处置建议（定向消毒/封堵侵入途径/根除方案）
```

### 5.2 数据存储方案

| 数据类型            | 存储方案               | 理由           |
| --------------- | ------------------ | ------------ |
| 业务数据（蚕房/批次/任务等） | PostgreSQL         | 关系型，事务性强     |
| 巡检/环境时序数据       | TDengine           | 时序数据库，高写入    |
| 图片文件            | MinIO（本地部署）        | 对象存储，与已有项目一致 |
| AI模型文件          | CDN + 端侧缓存         | 小程序端侧推理需要    |
| 检测原始数据（光谱/Ct值等） | PostgreSQL (JSONB) | 结构灵活，支持复杂查询  |

### 5.3 AI模型数据流

```
端侧（小程序/APP）
    ├── 推理模型（MobileNetV3, SSD-MobileNet）
    ├── 推理结果展示
    └── 图片异步上传 → 云端
                        ↓
云端（模型训练服务）
    ├── 接收新标注数据
    ├── 增量训练/微调
    ├── 模型评估
    └── 发布新版本模型 → CDN → 端侧更新
```

---

## 6 技术选型

### 6.1 前端技术

| 组件      | 技术选型                      | 理由                    |
| ------- | ------------------------- | --------------------- |
| 农户端     | 微信小程序 + ONNX Runtime Web  | 蚕农不需装新APP，微信打开即用，端侧推理 |
| 技术员/管理端 | Vue3 + Element Plus Web后台 | 功能复杂，需大屏操作            |
| 专家端     | Web后台优先 + 小程序辅助           | 需要大图浏览和数据分析           |
| 数据大屏    | Vue3 + ECharts            | 区域监管可视化               |
| 端侧AI推理  | ONNX Runtime Web          | 跨平台，小程序可用             |

### 6.2 后端技术

| 组件     | 技术选型                   | 理由                 |
| ------ | ---------------------- | ------------------ |
| 后端框架   | Python + FastAPI       | 与AI模型生态一致，异步性能好    |
| AI模型服务 | PyTorch + ONNX Runtime | 训练用PyTorch，推理用ONNX |
| 数据库    | PostgreSQL + TDengine  | 业务数据 + 时序数据        |
| 对象存储   | MinIO（本地部署）            | 图片存储，已有项目经验        |
| 消息队列   | Redis + Celery         | 轻量异步任务处理           |
| 消息推送   | 微信订阅消息                 | 无需额外开发             |

### 6.3 AI模型规格

| 项目         | 规格                                 |
| ---------- | ---------------------------------- |
| 蚕体定位模型     | SSD-MobileNet，输入640×640，输出边界框坐标    |
| 病种分类模型     | MobileNetV3-Large，输入224×224，输出7类概率 |
| 模型大小       | 分类模型<10MB，定位模型<20MB                |
| 推理速度       | 端侧<2秒/张（中端手机）                      |
| 训练框架       | PyTorch 2.x                        |
| 部署格式       | ONNX                               |
| LAMP结果判读模型 | 轻量图像分类，输入224×224，输出3类（阳性/阴性/无效）    |

---

## 7 分阶段实施计划

### 7.1 阶段一：AI视觉巡检闭环（MVP，1-2个月）

**目标：** 跑通"拍照→AI识别→风险预警→记录追踪"核心闭环

| 任务                  | 交付物                  |
| ------------------- | -------------------- |
| MobileNetV3蚕病分类模型训练 | 4类病种+健康的分类模型（ONNX格式） |
| SSD-MobileNet蚕体定位模型 | 蚕体检测模型（ONNX格式）       |
| 微信小程序开发             | 拍照→端侧推理→风险分级→预警→记录   |
| 蚕房/批次管理             | 基础 CRUD + 层级管理       |
| 巡检记录与趋势             | 历史照片对比、健康曲线          |
| 知识库初始版              | 4类蚕病症状图谱和防治指南        |

**阶段验收标准：**

- AI识别准确率≥80%（4类病种+健康，测试集）
- 端侧推理速度<2秒/张
- 农户可独立完成拍照→查看结果→理解风险等级全流程
- 系统稳定运行7天无故障

### 7.2 阶段二：环境监测 + LAMP检测对接（2-3个月）

**目标：** 把专家"环境预判"能力数字化，打通LAMP分子检测闭环

| 任务         | 交付物                  |
| ---------- | -------------------- |
| 环境数据采集模块   | 温湿度录入/IoT对接、高风险天气预警  |
| LAMP检测流程管理 | 任务下发→流程引导→结果录入→交叉验证  |
| 多维风险评分升级   | 综合AI+环境+饲养阶段的0-100评分 |
| 技术员Web后台   | 区域蚕房管理、检测任务处理、耗材管理   |
| LAMP操作教程   | 视频+图文的标准操作流程         |

**阶段验收标准：**

- 环境预警规则准确触发率≥90%
- LAMP检测流程技术员可独立完成（培训后）
- AI橙灯触发LAMP检测的阳性命中率≥50%
- 交叉验证逻辑正确执行率100%

### 7.3 阶段三：专家远程诊断 + 多检测方式扩展（2-3个月）

**目标：** 打通三层闭环，扩展qPCR/SERS/高光谱检测方式接入

| 任务         | 交付物                                      |
| ---------- | ---------------------------------------- |
| 专家会诊模块     | 病例打包→在线会诊→方案下发                           |
| SERS检测流程接入 | 拉曼仪数据接口→结果回传→光谱数据库框架                     |
| qPCR检测结果录入 | Ct值录入→自动判读→结果关联                          |
| 高光谱检测接口预留  | 数据上传接口+云端分析框架（不含模型）                      |
| 多检测方式推荐引擎  | 基于设备/场景/成本的智能推荐                          |
| 区域发病热力图    | 乡镇/县级发病情况可视化                             |
| 溯源模块一级+二级  | 发病事件自动建档、环境回溯、历史关联、传播途径推断、分病种排查清单、溯源报告生成 |

**阶段验收标准：**

- 专家会诊响应时间<24小时
- 多检测方式可正确录入和交叉验证
- 病例包数据完整性100%
- 区域热力图数据更新延迟<1小时
- 一级溯源在发病确诊后5分钟内自动生成溯源初报
- 二级溯源排查清单按病种正确匹配率100%

### 7.4 阶段四：持续迭代优化（持续）

| 方向        | 具体内容                                   |
| --------- | -------------------------------------- |
| 模型优化      | 采集实拍数据再训练，准确率目标≥90%；扩展病种至7+            |
| LAMP产品化   | 对接预制试剂盒供应商，推动成品试剂盒采购渠道                 |
| SERS蚕病数据库 | 与科研院所合作建立蚕病病原拉曼光谱数据库                   |
| 高光谱验证实验   | 人工感染实验验证蚕体高光谱早期检测可行性                   |
| 蚕房摄像头方案   | 评估固定摄像头自动巡检的可行性                        |
| 跨区域推广     | 多省/多区域部署，验证平台可扩展性                      |
| 溯源模型优化    | 积累历史溯源数据训练来源推断模型；三级溯源（分子分型、环境采样）与实验室对接 |
| 预警模型反哺    | 基于溯源结果更新"环境-病原-发病"关联知识库，提升环境预警精度       |

---

## 8 接口设计（概要）

### 8.1 内部接口

| 接口        | 方向  | 协议            | 说明            |
| --------- | --- | ------------- | ------------- |
| 小程序 ↔ 后端  | 双向  | HTTPS/RESTful | 巡检、管理、检测等业务接口 |
| 后端 ↔ AI推理 | 双向  | gRPC/HTTP     | 模型推理请求和结果返回   |
| 后端 ↔ 消息推送 | 单向  | 微信订阅消息API     | 预警通知推送        |
| 端侧 ↔ CDN  | 单向  | HTTPS         | 模型文件下载更新      |

### 8.2 外部接口

| 接口               | 对接方   | 协议                 | 说明              |
| ---------------- | ----- | ------------------ | --------------- |
| 气象数据             | 天气API | HTTPS/RESTful      | 获取区域气象数据用于环境预警  |
| LAMP/SERS/qPCR设备 | 设备厂商  | Bluetooth/WiFi/USB | 检测设备数据回传（可选，后期） |
| IoT环境传感器         | 传感器厂商 | MQTT/HTTP          | 温湿度等环境数据自动采集    |
| 蚕种溯源系统           | 第三方   | HTTPS/RESTful      | 蚕种来源信息查询（可选）    |

---

## 9 非功能性需求

### 9.1 性能需求

| 指标        | 要求                      |
| --------- | ----------------------- |
| AI端侧推理延迟  | <2秒/张（中端手机，4G网络环境）      |
| 后端API响应时间 | <500ms（95th percentile） |
| 图片上传完成时间  | <10秒/张（4G网络，压缩后<500KB）  |
| 系统并发支持    | 同时在线500用户，峰值1000        |
| 数据库查询响应   | <200ms（常规查询）            |

### 9.2 可用性需求

| 指标     | 要求                      |
| ------ | ----------------------- |
| 系统可用性  | ≥99.5%（每月停机<3.6小时）      |
| 离线工作能力 | 小程序拍照+端侧推理可离线工作，联网后自动同步 |
| 数据可靠性  | 图片和检测数据不丢失，异步上传重试机制     |

### 9.3 安全性需求

| 项目   | 要求              |
| ---- | --------------- |
| 用户认证 | 微信授权登录 + 角色权限控制 |
| 数据传输 | 全链路HTTPS加密      |
| 敏感数据 | 蚕农个人信息脱敏存储      |
| 数据备份 | 每日全量备份 + 实时增量备份 |

---

## 10 风险与对策

| 风险            | 影响                   | 对策                                |
| ------------- | -------------------- | --------------------------------- |
| AI识别准确率不达标    | 用户信任度下降，预警误报多        | 端侧模型持续优化+云端重训练；风险分级机制降低误报影响       |
| 农户使用意愿低       | 平台覆盖率不足              | 小程序降低使用门槛；风险等级可视化直观易懂             |
| LAMP检测技术员培训困难 | 检测闭环无法打通             | 视频教程+流程引导+简化试剂盒方案                 |
| SERS设备成本过高    | 无法推广到基层              | 作为县级检测中心配置，非每站必备；等待设备成本下降         |
| 高光谱蚕体检测不可行    | 阶段四验证失败              | 该方向为探索性投入，失败不影响核心三层闭环             |
| 蚕病光谱/DNA数据库缺失 | SERS/高光谱无法投入使用       | 与科研院所合作共建；先上LAMP保底，SERS/高光谱作为升级路径 |
| 蚕房网络条件差       | 端侧推理不影响，但图片上传和预警推送延迟 | 离线缓存+网络恢复后自动同步                    |

---

## 11 附录

### 11.1 蚕病参考信息

#### 核型多角体病（BmNPV，血液型脓病）

| 项目     | 内容                                                            |
| ------ | ------------------------------------------------------------- |
| 病原     | 家蚕核型多角体病毒（杆状病毒科，双链DNA病毒）                                      |
| 传播途径   | 食下传染为主，创伤传染次之                                                 |
| 传染媒介   | 多角体（2-6μm包涵体，存在于病蚕血液、脓汁、粪便中，污染蚕座、桑叶、蚕具）                       |
| 环境存活   | 多角体在自然环境中可存活**2-3年以上**，极难根除                                   |
| 潜伏期    | 3-6天                                                          |
| 主要症状   | 体色乳白、环节肿胀如竹节、体壁紧张发亮、狂躁爬行、体壁易破流乳白色脓汁                           |
| 高发阶段   | 5龄后期至蛹期，春蚕期较多发                                                |
| 致死时间   | 感染后3-5天                                                       |
| 传播趋势   | 病蚕体壁破裂流脓→脓汁污染蚕座桑叶→健康蚕食下感染→群体内快速扩散。环境应激（温度突变、密集饲养）可诱发潜伏感染转急性发病 |
| 连发性特征  | 多角体环境存活2-3年，不彻底消毒则跨批次跨年度反复发病                                  |
| LAMP靶标 | polh基因（已有引物序列）                                                |

#### 质型多角体病（BmCPV，中肠型脓病）

| 项目   | 内容                                                    |
| ---- | ----------------------------------------------------- |
| 病原   | 家蚕质型多角体病毒（呼肠孤病毒科，双链RNA病毒）                             |
| 传播途径 | 食下传染（经口），侵入中肠上皮细胞                                     |
| 传染媒介 | 多角体随病蚕**粪便排出**，持续污染蚕座和桑叶                              |
| 潜伏期  | 病程较缓慢                                                 |
| 主要症状 | 发育缓慢、体躯瘦小、呆滞、体色略带乳白、排出带乳白色的软粪                         |
| 高发阶段 | **夏秋蚕期多发**（与核型多角体病的春蚕期形成对比）                           |
| 传播趋势 | 病蚕排毒（粪便含病毒）→蚕座环境污染→同群体经口反复感染。病程缓慢但粪便持续污染使群体发病率呈累积上升趋势 |
| 特殊性  | 可通过卵传递给下一代，在种群中形成病毒流行病                                |

#### 浓核病（BmDNV）/ 传染性软化病（BmIFV）

| 项目   | 内容                                                  |
| ---- | --------------------------------------------------- |
| 病原   | 浓核病毒（BmDNV）、二分浓核病毒（BmBDV）、传染性软化病毒（BmIFV）            |
| 传播途径 | 食下感染                                                |
| 传染媒介 | 病毒侵染中肠柱状细胞或杯状细胞，引起消化吸收障碍。传染源主要来自**桑园害虫粪便污染桑叶**      |
| 特点   | 裸露病毒，**不形成包涵体（多角体）**，普通显微镜无法观察，诊断难度大                |
| 主要症状 | 空头、下痢、吐液（与质型多角体病肉眼难以区分）                             |
| 传播趋势 | 桑园害虫粪便污染桑叶→食下感染→慢性消耗死亡或继发细菌感染。常存在**混合感染**（多种病毒同时感染） |

#### 白僵病（真菌病）

| 项目    | 内容                                                                         |
| ----- | -------------------------------------------------------------------------- |
| 病原    | 白僵菌（丛梗孢科，兼性寄生菌——既有寄生能力又能腐生）                                                |
| 传播途径  | **接触传染为主**（分生孢子接触蚕体壁→发芽侵入→体腔内繁殖），创伤传染次之，一般不能食下传染                           |
| 传染媒介  | **分生孢子**——通过**气流扩散**，是真菌病传播的核心媒介                                           |
| 传播链   | 桑园/野外昆虫感染白僵菌死亡→产生大量分生孢子→气流带入蚕房→孢子接触蚕体壁→发芽侵入体腔→病蚕死亡后尸体表面长满菌丝和白色分生孢子粉→继续产孢扩散 |
| 潜伏期   | 2-6天                                                                       |
| 主要症状  | 体色暗淡、油渍斑、行动呆滞、死蚕僵硬覆白粉                                                      |
| 高发环境  | 温度25-30℃，**湿度>75%**是孢子萌发关键条件，连续阴雨                                          |
| 致死时间  | 小蚕2-3天，大蚕5-6天                                                              |
| 传播趋势  | 点发→面发→暴发。初期零星个别蚕发病，因尸体持续产孢，在适宜湿度下**指数级扩散**                                 |
| 病原库效应 | 白僵菌广泛寄生于桑园害虫和野外昆虫，即使没有蚕也可在自然界腐生存活，极难彻底清除                                   |

#### 其他真菌病

| 病种  | 病原     | 孢子颜色 | 特点       |
| --- | ------ | ---- | -------- |
| 绿僵病 | 金龟子绿僵菌 | 绿色   | 野外昆虫交叉感染 |
| 黄僵病 | —      | 黄色   | 较少见      |
| 曲霉病 | 曲霉菌    | 黄褐色  | 多发于小蚕期   |

#### 细菌性败血病

| 项目   | 内容                                     |
| ---- | -------------------------------------- |
| 病原   | 苏云金杆菌等多种细菌                             |
| 传播途径 | **创伤传染**——细菌通过蚕体表伤口侵入血腔                |
| 传染媒介 | 环境中广泛存在的细菌，通过蚕具刮伤、蚕互相抓伤等创口侵入           |
| 传播趋势 | 密集饲养下蚕体互相抓伤概率增大→个体发病死亡→尸体腐烂细菌扩散→接触传染加重 |
| 溯源提示 | 反复发作时需排查蚕具毛刺/操作粗暴/消毒盲区                 |

#### 猝倒病

| 项目   | 内容                   |
| ---- | -------------------- |
| 传播途径 | **食下传染**——蚕食入细菌产生的毒素 |
| 传染媒介 | 桑叶被细菌污染（如苏云金杆菌毒素）    |
| 特点   | 急性中毒，发病快、死亡快         |

#### 软化病（细菌性肠道病）

| 项目   | 内容                           |
| ---- | ---------------------------- |
| 病原   | 肠道致病菌（多种细菌）                  |
| 传播途径 | 环境恶化引发肠道菌群失调，与饲养管理密切相关       |
| 潜伏期  | 病程缓慢，5龄集中暴发                  |
| 主要症状 | 食桑减少、排念珠状粪、胸部半透明（空头蚕）、群体发育不齐 |
| 高发条件 | 蚕头密度大、通风不良、桑叶潮湿              |
| 传播趋势 | 往往群体性发生，同批次扩散                |

#### 微粒子病（"蚕的艾滋病"）

| 项目     | 内容                                                                   |
| ------ | -------------------------------------------------------------------- |
| 病原     | 家蚕微粒子虫（*Nosema bombycis*），细胞内专性寄生的微孢子虫                               |
| 传播途径   | **双重传播**：①食下传染（水平传播，食入孢子）②**胚种传染（垂直传播，经卵传给下一代）**                     |
| 传染媒介   | 孢子——通过粪便、蚕蜕、尸体污染环境；通过卵细胞侵入子代                                         |
| 垂直传播机制 | 病原在蛹期侵染卵巢管→劫持家蚕卵黄原蛋白作为载体→进入卵母细胞→子代孵化即先天带毒（西南大学2023年揭示该机制）            |
| 潜伏期    | 慢性，可整个幼虫期无明显外观异常                                                     |
| 主要症状   | 发育不齐、群体陆续死亡、蚕体瘦小                                                     |
| 传播趋势   | ①水平传播：病蚕排出孢子污染环境→健康蚕食下感染。②垂直传播：带毒母蛾产卵→子代先天感染→继续产孢传给下一代→**跨代累积，越种越弱** |
| 流行病学特点 | 种蚕生产中发病率可达50-60%；19世纪法国大流行导致欧洲蚕业衰退；巴斯德1865年发明母蛾镜检法沿用至今               |
| 特殊性    | 蚕病中**唯一法定检疫对象**，种场必须逐批检测。野外昆虫微孢子虫可交叉感染家蚕                             |
| 治疗突破   | 广东"防微灵"（国内唯一获兽药批文的治疗药物），喷施桑叶后饲蚕                                      |
| qPCR推广 | 2026年7月重庆市已开展全市培训                                                    |

#### 蚕病传播途径汇总

| 传播途径       | 含义            | 主要涉及病种             |
| ---------- | ------------- | ------------------ |
| 食下传染（经口）   | 病原污染桑叶或蚕座被蚕食入 | 病毒病（主要途径）、微粒子病、猝倒病 |
| 创伤传染       | 病原通过蚕体表伤口侵入   | 细菌性败血病、核型多角体病（次要）  |
| 接触传染（体表）   | 病原接触蚕体壁后直接侵入  | 真菌病（白僵病等）          |
| 胚种传染（垂直传播） | 病原经过卵传给下一代    | 微粒子病（唯一）           |
| 气流传播       | 孢子通过空气扩散      | 真菌病分生孢子            |

#### 蚕病流行趋势总体规律

| 规律        | 说明                                                                                             |
| --------- | ---------------------------------------------------------------------------------------------- |
| **群发性**   | 家蚕密集群体饲养（5龄期每平方米可达数百头），个体间距极小、环境相同、种质抗性接近，一旦有传染源，群体内快速扩散                                       |
| **连发性**   | 多角体环境存活2-3年，真菌孢子兼性腐生，导致不同批次间连续发病甚至跨年循环。蚕房蚕具一旦被污染，不彻底消毒就反复发病                                    |
| **混合感染**  | 同一批次可同时发生两种以上蚕病。浓核病常与质型多角体病混合感染，病毒病后期常继发细菌感染，诊断困难                                              |
| **季节性**   | 春蚕期：核型多角体病较多发；夏秋蚕期：质型多角体病、浓核病/软化病多发（高温闷热）；高温高湿季：真菌病暴发（白僵病等，湿度>75%）；温湿度波动剧烈：诱发潜伏感染转急性           |
| **病原库效应** | 桑园害虫和野外昆虫是重要病原库（白僵菌等真菌野生寄主、浓核病病毒来源于桑园害虫粪便、野外昆虫微孢子虫交叉感染）。蚕房并非封闭系统，桑叶和气流持续将外部病原带入，是蚕病难以彻底根除的根本原因 |

### 11.2 各检测方式技术参数对比

| 参数       | LAMP          | SERS       | qPCR               | 高光谱        | 普通拉曼      |
| -------- | ------------- | ---------- | ------------------ | ---------- | --------- |
| 检测对象     | 病原DNA         | 病原分子指纹     | 病原DNA              | 宿主生化变化     | 表面分子指纹    |
| 采样需求     | 取血+DNA提取      | 取血/体液，直接点样 | 取组织+DNA提取          | 非接触，无需采样   | 非接触，无需采样  |
| 检测时间     | 50-100分钟      | 约3分钟       | 2-3小时              | 秒级~分钟级     | 1-2分钟     |
| 设备投入     | <3,000元       | 8-15万元     | 5-30万元             | 数万-十几万     | 5-10万元    |
| 单次耗材成本   | 5-20元         | 10-30元     | 50-100元            | 0          | 0         |
| 操作难度     | 中（需配液移液）      | 低（点样+按键）   | 高（专业实验员）           | 低（按键扫描）    | 低（按键扫描）   |
| 无症状期检测   | 能             | 能（待验证）     | 能（金标准）             | 理论可行（待验证）  | 不能（仅表面信息） |
| 能否区分病原种类 | 能（引物特异性）      | 能（光谱数据库）   | 能（引物/探针）           | 不能（仅异常/正常） | 不能        |
| 需要试剂     | 是（引物/酶/dNIP等） | 是（SERS芯片）  | 是（引物/探针/MasterMix） | 否          | 否         |
| 试剂保存     | -20℃冷链        | 常温密封       | -20℃冷链             | N/A        | N/A       |
| 蚕病成熟度    | 有研究基础         | 空白         | 正在推广               | 空白         | 空白        |
| 新增病种成本   | 设计合成新引物       | 更新光谱数据库    | 设计合成新引物/探针         | N/A        | N/A       |

### 11.3 平台与现有蚕业检测技术的关系

平台不是替代现有的蚕病检测技术研究和技术推广体系，而是为其提供数字化载体和协同工具：

- **与四川省农科院"家蚕主要病原检测新技术"的关系：** 平台的LAMP检测模块可直接承载其技术规程，将其从"院所→示范基地"推广模式扩展为"平台→基层蚕桑站→农户"的数字化推广模式。

- **与重庆市qPCR培训推广的关系：** 平台的qPCR检测结果录入模块可作为其培训体系的配套工具，让受训技术员有标准化的结果记录和上报渠道。

- **与华南农大刘吉平团队桑树LAMP/SERS检测的关系：** 其在桑树病害检测方面的试剂盒和引物设计经验可移植到家蚕病害检测，平台的SERS模块可承载其技术成果。

- **与西南大学家蚕基因组生物学国家重点实验室的关系：** 平台积累的蚕病检测数据和光谱/图像数据可反哺科研，形成"科研→平台→农户→数据→科研"的闭环。

### 11.4 修订记录

| 版本   | 日期         | 修订内容                                                                                                                                                         | 修订人 |
| ---- | ---------- | ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ | --- |
| V1.0 | 2026-08-09 | 初版，定义MobileNetV3蚕病分类方案                                                                                                                                       | -   |
| V2.0 | 2026-08-10 | 基于蚕病检测技术深度调研，重构为三层协同防控平台；新增LAMP/SERS/qPCR/高光谱/普通拉曼5种检测方式规格；新增环境监测、专家远程诊断、数据分析模块                                                                              | -   |
| V2.1 | 2026-08-11 | 新增3.8疫病溯源模块（三级溯源架构、分病种溯源策略、内源/外源判定逻辑）；新增4.4溯源工作流程；更新5.1数据实体增加TraceRecord；阶段三增加溯源模块交付物，阶段四增加溯源模型优化；扩展附录11.1补充传染媒介/传播途径/传播趋势/流行规律，补全质型多角体病、浓核病、细菌性败血病、猝倒病等病种信息 | -   |