一种疫情防控的智能终端预警系统
技术领域
本发明涉及智能手环技术领域，尤其涉及一种疫情防控的智能终端预警系统。
背景技术
2019冠状病毒病属于呼吸道传染病，对传染病的防控需要做到切断传播途径、控制传染源、保护易感人群。结合流行病的时间、空间和人群分布，要在人群、地域中防止疾病的继续传播，安全有效地进行企业复工复产，对人员进行健康监控、轨迹追踪是可行的方法。
根据疫情的轻重程度划分为安全区、低风险区、中风险区与高风险区，各地采取的隔离、交通管制、封闭等防控措施不一,造成大量外地员工难以按期返岗。而外地人员返回后还需要在规定时间内的隔离,不能立即返岗，部分企业由于工作性质需要出差往返，存在一定的感染风险，同时企业所有人员到岗上班的疫情管控及生产安全压力非常巨大。因此，对返岗人员进行轨迹追踪，记录返岗之前的行程情况，针对从不同风险区而来的复工人员实施感染风险评估十分重要。企业复工正常生产的同时，对返岗人员进行实时健康监测，及时预警身体异常情况，同时对身体异常状况者的行程进行轨迹追踪，记录身体异常状况者的接触人群情况，及时隔离身体异常状况者和其接触人群，避免交叉感染的可能，对帮助企业复工和企业运营过程中疫情管控具有重大意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对上述现存问题，提供一种能够对企业员工进行健康监测、人员定位、轨迹追踪的手环系统及应用方法。
本发明装置的技术方案为一种疫情防控的智能终端预警装置，其特征在于，包括：智能终端、后台管控系统;
所述智能终端与所述后台管控系统通过无线方式连接;
所述智能终端由健康监测模块、人员定位模块、微处理器、触摸屏模块、紧急预警模块、无线网络模块构成;
所述健康监测模块与所述微处理器通过有线方式连接;所述人员定位模块与所述微处理器通过有线方式连接;所述微处理器分别与所述的触摸屏模块、紧急预警模块、无线网络模块通过有线方式依次连接;所述无线网络模块与所述后台管控系统通过无线方式连接;
作为优选，所述健康监测模块，佩戴于人员手腕，用于实时采集人员的心率、血压、呼吸、脉搏、体温，并将人员的心率、血压、呼吸、脉搏、体温传输至所述微处理器;
作为优选，所述微处理器将人员的心率、血压、呼吸、脉搏、体温通过所述触摸屏模块进行显示;
作为优选，所述触摸屏模块用于输入人员身份信息，并传输至所述微处理器;
作为优选，所述人员定位模块，用于实时采集人员位置信息，并将人员位置信息传输至所述微处理器;
作为优选，所述微处理器将人员的心率、血压、呼吸、脉搏、体温、人员身份信息、人员位置信息通过所述无线网络模块无线传输至所述后台管控系统;
作为优选，所述紧急预警模块包括：语音输出模块、振动电机和警示灯源;
所述后台管控系统包括：疫情数据收集模块、电子围栏模块、人员接触模块与数据储存模块;
作为优选，所述疫情数据收集模块，用于收集全国受疫情影响的安全区划分信息、全国受疫情影响的低风险区划分信息、全国受疫情影响的中风险区划分信息、全国受疫情影响的高风险区划分信息。
作为优选，所述疫情数据收集模块，还用于收集人员实时位置疫情信息，所述人员实时位置疫情信息，其特征在于，包括：当地疑似感染人数、当地确诊人数、当地新增确诊人数、当地新增疑似感染人数。
作为优选，所述电子围栏模块，用于划分疫情影响的安全区、低风险区、中风险区与高风险区，若手环佩戴者实时位置信息处于不同风险区时，紧急预警模块会发出不同的语音警示。
作为优选，所述人员接触模块，用于采集不同手环终端相对位置信息记录。
作为优选，所述数据储存模块，其特征在于，包括：人员行程轨迹储存、人员身份信息储存、人员健康监测信息储存、人员接触信息储存。
所述后台管控系统将报警信号通过所述的无线网络模块传输至智能终端，所述智能终端根据报警信号控制紧急预警模块分别通过语音输出模块进行语音警示、通过振动电机进行振动警示、通过警示灯源进行灯光警示。
作为优选，所述后台管控系统实时采集疑似感染人员信息，结合人员位置信息将一定范围内人员身份信息与疑似感染人员信息进行匹配，若存在疑似感染人员则通过所述无线网络模块传输至所述微处理器;
作为优选，所述微处理器根据预警信号控制所述紧急预警模块进行声光预警;
本发明方法的技术方案为一种疫情防控的智能终端预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在一定区域范围内依次将人员携带智能终端，通过触摸屏将人员身份信息输入至微处理器，通过人员定位模块实时采集人员位置信息，通过健康检测模块收集人体健康信息，将人员身份信息、人员位置信息和人体健康信息通过无线网络模块无线传输至后台管控系统;
步骤2：后台管控系统结合人员位置信息，依次计算每个人员与剩余人员的欧式距离，并根据欧式距离、距离阈值构建密切接触人员身份数据集和进行接触人员信息记录。
步骤3：后台管控系统实时采集疑似感染人员信息，疑似感染人员信息中存在属于密切接触人员身份数据集的人员，将预警信号无线传输至所述无线网络模块，进一步传输至所述微处理器，所述微处理器根据预警信号控制所述紧急预警模块进行声光预警，后台管控系统还通过电子围栏模块划分不同感染风险区域。
作为优选，步骤1中所述人员身份信息为：
IDi，i∈[1,N]
其中，IDi为第i个智能终端对应的人员身份信息，N为智能终端的数量即人员的数量;
步骤1中所述人员位置信息为：
(xi,yi)，i∈[1,N]
其中，(xi,yi)为第i个智能终端对应的人员位置信息，xi为第i个智能终端对应的人员位置的经度，yi为第i个智能终端对应的人员位置的维度，N为智能终端的数量即人员的数量;
步骤1中所述健康监测模块还包括人员生理体征信息显示模块，所述生理体征信息显示模块与之智能终端相连，用于将人员的生理体征信息显示在手环终端上，每一个生命体征项目每一个时间动态监测有具体的数字显示在智能终端的屏幕上。
作为优选，步骤2所述依次计算每个人员与剩余人员的欧式距离的具体方法为欧式距离计算方法;
每个人员与剩余人员的欧式距离为：
其中，disi,j为第i个智能终端对应的人员与第j个智能终端对应的人员的位置信息，(xi,yi)为第i个智能终端对应的人员位置信息，xi为第i个智能终端对应的人员位置经度，yi为第i个智能终端对应的人员位置维度，(xj,yj)为第j个智能终端对应的人员位置信息，xj为第j个智能终端对应的人员位置的经度，yj为第j个智能终端对应的人员位置的维度，N为智能终端的数量即人员的数量;
步骤2构建密切接触人员身份数据集为：
将第i个智能终端对应的人员与剩余人员的欧式距离即disi,j依次与距离阈值比较，若disi,j小于距离阈值则将第j个智能终端对应的人员身份信息即IDj进行标记，j∈[1,N]，j≠i
针对第i个智能终端对应的人员即IDi，将所有标记的人员身份信息作为密切接触人员身份数据集为：
其中，datai为第i个智能终端对应的密切接触人员身份数据集，Ki为第i个智能终端对应的密切接触人员的数量，N为智能终端的数量即人员的数量;
步骤2中所述接触人员信息记录，其特征在于，包括：接触距离预设、接触次数记录、接触时间地点记录、接触时长记录。所述接触距离预设，根据疫情的传染性特征，在手环终端上预设不同手环终端的接触距离阈值，若不同手环终端的相对距离在小于接触据距离阈值，则增加一次与该手环接触次数记录。所述接触次数记录，用于记录不同手环终端在一段时间内相对距离小于接触距离阈值的次数。所述接触时间地点记录，用于记录不同手环终端在一段时间内相对距离小于接触距离阈值的发生的时间与地点信息。所述接触时长记录，用于记录不同手环终端在一段时间内相对距离小于接触距离阈值的持续时间。
作为优选，步骤3中所述电子围栏模块，用于划分疫情影响的安全区、低风险区、中风险区与高风险区。
步骤3中所述电子围栏模块，通过疫情数据收集模块自动更新全国疑似感染人数、当地确诊人数、当地新增确诊人数、当地新增疑似感染人数信息，预设当地疑似感染人数风险区间、当地确诊人数风险区间、当地新增确诊人数风险区间、当地新增疑似感染人数风险区间，进行安全区、低风险区、中风险区与高风险区的划分。
步骤3中所述紧急预警模块，其功能还包括区域变更预警和人体健康异常预警。所述区域变更预警，后台管控系统，将采集到的人员位置信息与电子围栏区域进行判断，若人员位置信息不在电子围栏区域内，则通过无线网络模块将报警信号传输至紧急预警模块进行语音警示、振动警示和灯光警示。
本发明有益效果在于：
能有效实时监测员工的身体健康情况，一旦出现身体健康状况出现异常，可迅速通过后台管控系统下发指令，对健康异常者及时进行警示和隔离处理，有效保障员工的身体健康。后台管控系统同时记录了其近期行程轨迹记录和接触人员信息，及时对相关接触人员进行隔离，有效避免交叉感染，防止疫情扩散。
附图说明
图1：系统结构图。
图2：系统功能示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，为本发明的系统结构框图和系统功能示意图。本发明系统的技术方案为一种疫情防控的智能终端预警装置，其特征在于，包括：
智能终端、后台管控系统;
所述智能终端与所述后台管控系统通过无线方式连接;
所述智能终端由健康监测模块、人员定位模块、微处理器、触摸屏模块、紧急预警模块、无线网络模块构成;
所述健康监测模块与所述微处理器通过有线方式连接;所述人员定位模块与所述微处理器通过有线方式连接;所述微处理器分别与所述的触摸屏模块、紧急预警模块、无线网络模块通过有线方式依次连接;所述无线网络模块与所述后台管控系统通过有线方式连接。
所述健康监测模块，佩戴于人员手腕，用于实时采集人员的心率、血压、呼吸、脉搏、体温，并将人员的心率、血压、呼吸、脉搏、体温传输至所述微处理器;
所述微处理器将人员的心率、血压、呼吸、脉搏、体温通过所述触摸屏模块进行显示;
所述触摸屏模块用于输入人员身份信息，并传输至所述微处理器;
所述人员定位模块，用于实时采集人员位置信息，并将人员位置信息传输至所述微处理器;
所述微处理器将人员的心率、血压、呼吸、脉搏、体温、人员身份信息、人员位置信息通过无线网络模块无线传输至所述后台管控系统;
所述紧急预警模块包括：语音输出模块、振动电机、警示灯源;
所述后台管控系统包括：疫情数据收集模块、电子围栏模块、人员接触模块与数据储存模块;
所述疫情数据收集模块，用于收集全国受疫情影响的安全区划分信息、全国受疫情影响的低风险区划分信息、全国受疫情影响的中风险区划分信息、全国受疫情影响的高风险区划分信息。
所述疫情数据收集模块，还用于收集人员实时位置疫情信息，所述人员实时位置疫情信息，其特征在于，包括：当地疑似感染人数、当地确诊人数、当地新增确诊人数、当地新增疑似感染人数。
所述电子围栏模块，用于划分疫情影响的安全区、低风险区、中风险区与高风险区，若手环佩戴者实时位置信息处于不同风险区时，紧急预警模块会发出不同的语音警示。
所述人员接触模块，用于采集不同手环终端相对位置信息记录。
所述数据储存模块，其特征在于，包括：人员行程轨迹储存、人员身份信息储存、人员健康监测信息储存、人员接触信息储存。
所述后台管控系统将报警信号无线传输至所述无线网络模块，进一步传输至智能终端，所述智能终端根据报警信号控制紧急预警模块分别通过语音输出模块进行语音警示、通过振动电机进行振动警示、通过警示灯源进行灯光警示。
所述后台管控系统实时采集疑似感染人员信息，结合人员位置信息将一定范围内人员身份信息与疑似感染人员信息进行匹配，若存在疑似感染人员则将预警信号通无线传输至所述无线网络模块，进一步传输至所述微处理器;
所述微处理器根据预警信号控制所述紧急预警模块进行声光预警。
所述健康监测模块选型为S3Pro;所述人员定位模块选型为GIS MG20S;所述微处理器选型为STM32F302CCT6;所述触摸屏模块选型为GP2400;所述无线网络模块选型为WM409;所述语音输出模块选型为CX800-16S;所述振动电机选型为ZWBMD028028-144;所述警示灯源选型为TY160301;所述后台管控系统选型为HITM3G6;
下面结合图1以及图2介绍本发明的具体实施方式为：一种疫情防控的智能终端预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在一定区域范围内依次将人员携带智能终端，通过触摸屏将人员身份信息输入至微处理器，通过人员定位模块实时采集人员位置信息，通过健康检测模块收集人体健康信息，将人员身份信息、人员位置信息和人体健康信息通过无线网络模块进一步无线传输至后台管控系统;
步骤1中所述人员身份信息为：
IDi，i∈[1,N]
其中，IDi为第i个智能终端对应的人员身份信息，N为智能终端的数量即人员的数量;
步骤1中所述人员位置信息为：
(xi,yi)，i∈[1,N]
其中，(xi,yi)为第i个智能终端对应的人员位置信息，xi为第i个智能终端对应的人员位置的经度，yi为第i个智能终端对应的人员位置的维度，N为智能终端的数量即人员的数量;
步骤1中所述健康监测模块还包括人员生理体征信息显示模块，所述生理体征信息显示模块与之智能终端相连，用于将人员的生理体征信息显示在手环终端上，每一个生命体征项目每一个时间动态监测有具体的数字显示在智能终端的屏幕上，比如，某个人员在中午12时的手环终端屏幕上显示是心率：170次/分，呼吸：50次/分，血压:：106/56mmHg，血氧饱和度：93%，体温：36.8度。
步骤2：后台管控系统结合人员位置信息，依次计算每个人员与剩余人员的欧式距离，并根据欧式距离、距离阈值构建密切接触人员身份数据集和进行接触人员信息记录。
步骤2所述依次计算每个人员与剩余人员的欧式距离的具体方法为欧式距离计算方法;
每个人员与剩余人员的欧式距离为：
其中，disi,j为第i个智能终端对应的人员与第j个智能终端对应的人员的位置信息，(xi,yi)为第i个智能终端对应的人员位置信息，xi为第i个智能终端对应的人员位置经度，yi为第i个智能终端对应的人员位置维度，(xj,yj)为第j个智能终端对应的人员位置信息，xj为第j个智能终端对应的人员位置的经度，yj为第j个智能终端对应的人员位置的维度，N为智能终端的数量即人员的数量;
步骤2构建密切接触人员身份数据集为：
将第i个智能终端对应的人员与剩余人员的欧式距离即disi,j依次与距离阈值比较，若disi,j小于距离阈值则将第j个智能终端对应的人员身份信息即IDj进行标记，j∈[1,N]，j≠i
针对第i个智能终端对应的人员即IDi，将所有标记的人员身份信息作为密切接触人员身份数据集为：
其中，datai为第i个智能终端对应的密切接触人员身份数据集，Ki为第i个智能终端对应的密切接触人员的数量，N为智能终端的数量即人员的数量;
步骤2中所述接触人员信息记录，其特征在于，包括：接触距离预设、接触次数记录、接触时间地点记录、接触时长记录。所述接触距离预设，根据疫情的传染性特征，在手环终端上预设不同手环终端的接触距离阈值，若不同手环终端的相对距离在小于接触据距离阈值，则增加一次与该手环接触次数记录。所述接触次数记录，用于记录不同手环终端在一段时间内相对距离小于接触距离阈值的次数。所述接触时间地点记录，用于记录不同手环终端在一段时间内相对距离小于接触距离阈值的发生的时间与地点信息。所述接触时长记录，用于记录不同手环终端在一段时间内相对距离小于接触距离阈值的持续时间。比如，A手环佩戴者有发热情况，手环终端预设接触距离阈值为1米，手环系统记录了近期与之接触过的人员，系统数据显示B手环佩戴者在2020年5月1日于万达广场与A手环佩戴者相对距离处于0.5米且持续时间为20分钟，系统评估为密切接触，当A手环佩戴者已经确诊感染时，根据系统记录信息及时锁定B手环佩戴者信息以及其他与A手环佩戴者接触过的人群，做好隔离与防护工作。
步骤3：后台管控系统实时采集疑似感染人员信息，疑似感染人员信息中存在属于密切接触人员身份数据集的人员，将预警信号无线传输至所述无线网络模块，进一步传输至所述微处理器，所述微处理器根据预警信号控制所述紧急预警模块进行声光预警，后台管控系统还通过电子围栏模块划分不同感染风险区域。
步骤3中所述电子围栏模块，用于划分疫情影响的安全区、低风险区、中风险区与高风险区，若手环佩戴者实时位置信息处于不同风险区时，紧急预警模块会发出不同的语音警示。
步骤3中所述电子围栏模块，通过疫情数据收集模块自动更新全国疑似感染人数、当地确诊人数、当地新增确诊人数、当地新增疑似感染人数信息，预设当地疑似感染人数风险区间、当地确诊人数风险区间、当地新增确诊人数风险区间、当地新增疑似感染人数风险区间，进行安全区、低风险区、中风险区与高风险区的划分。比如，广东省于2020年5月1日数据更新疑似感染人数为200人、当地确诊人数150人、当地新增确诊人数20人、当地新增疑似感染人数15人，预设当地确诊人数风险区间小于200为安全区，则电子围栏模块显示广东省为安全区。
步骤3中所述紧急预警模块，其功能还包括区域变更预警和人体健康异常预警。所述区域变更预警，后台管控系统，将采集到的人员位置信息与电子围栏区域进行判断，若人员位置信息不在电子围栏区域内，则通过无线网络模块将报警信号传输至紧急预警模块进行语音警示、振动警示和灯光警示，比如，后台管控系统将电子围栏把本省份设置为安全区时，某个员工去别的高风险区域省份出差时，紧急预警模块会语音提示并振动提醒：您已进入高风险区域，请您做好防护工作。所述人体健康异常预警，后台管控系统分别将收集的生命体征数据和预设的预警区间进行比较，若生命体征数据不在预警区间内，则后台管控系统将报警信号通过第二通讯模块，发送至手环终端，紧急预警模块则进行语音警示、振动警示和灯光警示。比如，后台管控系统可设置的报警上下限制。比如，心率的报警上下限为：心率低于100次～高于160次，呼吸低于20次，高于35次会报警，体温高于36.7会报警。
尽管本文较多地使用了健康监测模块、人员定位模块、微处理器、触摸屏模块、紧急预警模块、无线网络模块、疫情数据收集模块、电子围栏模块、人员接触模块与数据储存模块等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。
