CN108989473A - 基于区块链的人体健康检测数据采集及管理系统 - Google Patents

基于区块链的人体健康检测数据采集及管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了基于区块链的人体健康检测数据采集及管理系统，包括：申请模块，用于接收用户所发送的申请信息，生成用户的账号和密码，并反馈给用户；区块链存储模块，用于存储区块链，区块链包括通信连接的多个存储节点；感知模块，用于采集病患的人体健康检测数据，并将人体健康检测数据存储到区块链上相应的存储节点中；权限管理模块，用于根据用户的申请信息，为该用户分配对区块链中的存储节点的访问权限；共享模块，用于根据接收到用户所输入的存储节点的识别信息，在区块链中将与该识别信息对应的人体健康检测数据调出。

Description

基于区块链的人体健康检测数据采集及管理系统
技术领域
本发明涉及医疗管理技术领域，具体涉及基于区块链的人体健康检测数据采集及管理系统。
背景技术
医疗机构始终面临着无法跨平台安全共享数据问题，一方面数据分散，不同医疗机构、不同的信息系统形成数据孤岛，难以实现以居民为中心的统一视图，同时，数据不完整，如对高血压、糖尿病等常见慢性病人和高危人群的合理膳食、行为习惯、健康心理等多方面管理和干预的日常健康数据都尚未被数字化，或是零散的分布在智能终端、可穿戴设备厂商的系统中；另一方面源于产业供应链较长，从上游到下游，数据信息经过的环节较多，难以做到每一个环节都投入足够的检查与管理力量。缺乏数据安全保障、隐私保护以及数据所有权等规范机制，个人和数据拥有者不愿主动开放共享。过去的十年里，医疗保健行业经历了数次重大的黑客攻击和数据泄露，损失了数百万消费者数据和敏感客户信息。
发明内容
针对上述问题，本发明提供基于区块链的人体健康检测数据采集及管理系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了基于区块链的人体健康检测数据采集及管理系统，包括：申请模块，用于接收用户所发送的申请信息，生成用户的账号和密码，并反馈给用户；区块链存储模块，用于存储区块链，区块链包括通信连接的多个存储节点；感知模块，用于采集病患的人体健康检测数据，并将人体健康检测数据存储到区块链上相应的存储节点中；权限管理模块，用于根据用户的申请信息，为该用户分配对区块链中的存储节点的访问权限；共享模块，用于根据接收到用户所输入的存储节点的识别信息，在区块链中将与该识别信息对应的人体健康检测数据调出。
优选地，所述申请模块，具体用于接收用户的申请信息，生成用户的账号和密码，并采用映射表的方式将用户的账号和密码进行存储，并反馈给用户。
优选地，所述共享模块，具体用于根据接收到用户所输入的存储节点的识别信息，通过透明数学算法，在区块链中将与该识别信息对应的人体健康检测数据调出。
本发明的有益效果为：本发明系统具有发起查询，获取病患就医记录以及查阅脱敏人体健康检测数据等功能，促进了医疗大数据的流通共享，有利于推进医疗大数据多方的互操作。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明一个示例性实施例的基于区块链的人体健康检测数据采集及管理系统的结构连接框图。
附图标记：
申请模块1、区块链存储模块2、感知模块3、权限管理模块4、共享模块5。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1，本实施例提供了基于区块链的人体健康检测数据采集及管理系统，包括：申请模块1，用于接收用户所发送的申请信息，生成用户的账号和密码，并反馈给用户；区块链存储模块2，用于存储区块链，区块链包括通信连接的多个存储节点；感知模块3，用于采集病患的人体健康检测数据，并将人体健康检测数据存储到区块链上相应的存储节点中；权限管理模块4，用于根据用户的申请信息，为该用户分配对区块链中的存储节点的访问权限；共享模块，用于根据接收到用户所输入的存储节点的识别信息，在区块链中将与该识别信息对应的人体健康检测数据调出。
优选地，每个所述存储节点还包括：自身的识别信息、与其连接的人体健康检测数据存储节点的识别信息和哈希值、时间戳。
优选地，所述申请模块1，具体用于接收用户的申请信息，生成用户的账号和密码，并采用映射表的方式将用户的账号和密码进行存储，并反馈给用户。
优选地，所述共享模块，具体用于根据接收到用户所输入的存储节点的识别信息，通过透明数学算法，在区块链中将与该识别信息对应的人体健康检测数据调出。
本发明上述实施例设计的系统具有发起查询，获取病患就医记录以及查阅脱敏人体健康检测数据等功能，促进了医疗大数据的流通共享，有利于推进医疗大数据多方的互操作。
在一个实施例中，感知模块3包括多个传感器节点，还包括汇聚节点，传感器节点用于采集病患的人体健康检测数据并发送至汇聚节点，汇聚节点汇聚接收的人体健康检测数据并发送至区块链存储模块2。
其中，网络初始化时，从传感器节点中选取多个簇头，并根据选取的簇头将各传感器节点划分为多个簇组；传感器节点采集所监测位置的人体健康检测数据，并将人体健康检测数据单跳发送至对应的簇头；簇头负责簇内人体健康检测数据的接收和处理，并将处理后的人体健康检测数据通过多跳的方式发送至汇聚节点。
在一个实施例中，传感器节点发送能耗采用自由空间损耗模型，而簇头与汇聚节点之间进行通信时采用多径衰减模型；所述的从传感器节点中选取多个簇头，并根据选取的簇头将各传感器节点划分为多个簇组，包括：
(1)设定簇头的数量G，将设定的监测区域平均划分为G个子区域；
(2)计算每个子区域的重心位置；
(3)对每个子区域，计算子区域内各传感器节点担任簇头的概率：
(4)从每个子区域中选择一个区域内担任簇头的概率最大的传感器节点作为簇头，其余传感器节点选择距离最近的簇头加入簇，从而形成多个簇组；
其中，重心位置的计算公式设定为：
式中，Ht表示第t个子区域的重心位置，t＝1,…,G，x(b)表示所述第t个子区域中第b个传感器节点所在位置的横坐标，y(b)为所述第b个传感器节点所在位置的纵坐标，其中以汇聚节点为坐标原点，nt为所述第t个子区域具有的传感器节点个数；
所述概率的公式设定为：
式中，Wtb为第t个子区域的第b个传感器节点担任簇头的概率，为所述第b个传感器节点与重心位置Ht的距离，为第t个子区域的第q个传感器节点与重心位置Ht的距离，nt为所述第t个子区域具有的传感器节点个数；Utb为所述第b个传感器节点的当前剩余能量，Utmin为第t个子区域内传感器节点的当前剩余能量的最小值，Utq为所述第q个传感器节点的当前剩余能量；L1、L2为预设的权重系数，且满足L1+L2＝1，L1＞1.2L2。
本实施例通过将监测区域平均划分为多个子区域，并计算每个子区域的重心位置。本实施例提出了子区域内各传感器节点担任簇头的概率的计算公式，该计算公式中，距离所在子区域重心位置更近、能量更足的传感器节点具有更大的概率担任簇头。本实施例从每个子区域中选择一个区域内担任簇头的概率最大的传感器节点作为簇头，能够保证簇头尽量均匀地分布在整个监测区域内，提升了分簇结果的全局最优性能，并且有利于均衡簇头的能量消耗，提高簇头进行人体健康检测数据收集工作的稳定性。
在一个实施例中，按照下列公式确定G：
式中，S1为基于自由空间损耗模型的功放能耗系数，S2为基于多径衰减模型的功放能耗系数，N为部署的传感器节点个数，V为所述监测区域的面积，CbS,o为传感器节点到汇聚节点的平均距离；int为取整函数；Cmax为部署的传感器节点到汇聚节点的最大距离，Cmin为部署的传感器节点到汇聚节点的最小距离，Cmax-1为部署的传感器节点到汇聚节点的次大距离，Cmin-1为部署的传感器节点到汇聚节点的次小距离；A为由专家设定的子区域长度。
本实施例基于监测区域的实际情况以及传感器节点的部署情况，设计了监测区域划分成子区域的数目的计算公式，根据该计算公式确定子区域的数目，相对于随机设定的方式，优化了簇组数，有利于节省网内传感器节点的能耗，进而降低人体健康检测数据的感知成本。
在一个实施例中，汇聚节点按预设周期获取每个传感器节点的当前剩余能量信息，并根据当前剩余能量信息对每个簇组进行能量检测，若检测出簇组A中所有传感器节点的能量均低于预设的最低能量阈值，则汇聚节点向该簇组A中的簇头发送重新分簇指令，簇头接收到重新分簇指令后，计算簇内各传感器节点的权值，选择权值最大的传感器节点作为另一个簇头，并向簇内其余传感器节点广播分簇消息，接收到分簇消息的传感器节点在簇组A中的两个簇头中选择距离最近的簇头加入，从而簇组A被划分为两个簇组。
本实施例在簇组内的传感器节点的能量皆较低时，创新性地通过增加簇头数量的方式来减少每个簇组内的传感器节点数量。本实施例能够在能量不足时有效降低每个簇头传输的人体健康检测数据量，从而有效降低簇头的能耗，保证系统通信的正常运行，有效延长人体健康检测数据传输工作的周期。
其中，设定权值的计算公式为：
式中，Pij表示簇头i对应簇内的传感器节点j的权值，i≠j，Uij为所述传感器节点j的当前剩余能量，Uimin为簇头i对应簇内传感器节点的当前剩余能量最小值，Uid为簇头i对应簇内第d个传感器节点的当前剩余能量，ni为簇头i对应簇内的传感器节点数量，Cij为簇头i与所述传感器节点j的距离，Cio为簇头i与汇聚节点的距离，Cjo为所述传感器节点j与汇聚节点的距离，Cid为簇头i与所述第d个传感器节点的距离，Cdo为所述第d个传感器节点与汇聚节点的距离，k1、k2、β为预设的权重系数，且k1+k2＝1，0.5≤β<1。
本实施例提出了另一簇头的选取机制，其中设定了权值的计算公式，由该计算公式可知，当前剩余能量越大、与汇聚节点距离越近、与簇头距离较远的传感器节点具有更大的概率当选为另一簇头。根据权值选择另一簇头，有利于尽量降低增加分簇造成的能量消耗，提高分簇后簇头进行人体健康检测数据收集工作的稳定性。
本发明上述实施例基于无线传感器网络技术采集人体健康检测数据，并基于区块链技术实现了人体健康监测数据的存储和共享，有利于促进医疗大数据的流通共享，推进医疗大数据多方的互操作。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.基于区块链的人体健康检测数据采集及管理系统，其特征是，包括：申请模块，用于接收用户所发送的申请信息，生成用户的账号和密码，并反馈给用户；区块链存储模块，用于存储区块链，区块链包括通信连接的多个存储节点；感知模块，用于采集病患的人体健康检测数据，并将人体健康检测数据存储到区块链上相应的存储节点中；权限管理模块，用于根据用户的申请信息，为该用户分配对区块链中的存储节点的访问权限；共享模块，用于根据接收到用户所输入的存储节点的识别信息，在区块链中将与该识别信息对应的人体健康检测数据调出。
2.根据权利要求1所述的基于区块链的人体健康检测数据采集及管理系统，其特征是，所述申请模块，具体用于接收用户的申请信息，生成用户的账号和密码，并采用映射表的方式将用户的账号和密码进行存储，并反馈给用户。
3.根据权利要求1所述的基于区块链的人体健康检测数据采集及管理系统，其特征是，所述共享模块，具体用于根据接收到用户所输入的存储节点的识别信息，通过透明数学算法，在区块链中将与该识别信息对应的人体健康检测数据调出。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于区块链的人体健康检测数据采集及管理系统，其特征是，感知模块包括多个传感器节点，还包括汇聚节点，传感器节点用于采集病患的人体健康检测数据并发送至汇聚节点，汇聚节点汇聚接收的人体健康检测数据并发送至区块链存储模块。
5.根据权利要求4所述的基于区块链的人体健康检测数据采集及管理系统，其特征是，网络初始化时，从传感器节点中选取多个簇头，并根据选取的簇头将各传感器节点划分为多个簇组；传感器节点采集所监测位置的人体健康检测数据，并将人体健康检测数据单跳发送至对应的簇头；簇头负责簇内人体健康检测数据的接收和处理，并将处理后的人体健康检测数据通过多跳的方式发送至汇聚节点。
6.根据权利要求5所述的基于区块链的人体健康检测数据采集及管理系统，其特征是，传感器节点发送能耗采用自由空间损耗模型，而簇头与汇聚节点之间进行通信时采用多径衰减模型；所述的从传感器节点中选取多个簇头，并根据选取的簇头将各传感器节点划分为多个簇组，包括：
(1)设定簇头的数量G，将设定的监测区域平均划分为G个子区域；
(2)计算每个子区域的重心位置；
(3)对每个子区域，计算子区域内各传感器节点担任簇头的概率：
(4)从每个子区域中选择一个区域内担任簇头的概率最大的传感器节点作为簇头，其余传感器节点选择距离最近的簇头加入簇，从而形成多个簇组；
其中，重心位置的计算公式设定为：
式中，Ht表示第t个子区域的重心位置，t＝1,…,G，x(b)表示所述第t个子区域中第b个传感器节点所在位置的横坐标，y(b)为所述第b个传感器节点所在位置的纵坐标，其中以汇聚节点为坐标原点，nt为所述第t个子区域具有的传感器节点个数；
所述概率的公式设定为：
式中，Wtb为第t个子区域的第b个传感器节点担任簇头的概率，为所述第b个传感器节点与重心位置Ht的距离，为第t个子区域的第q个传感器节点与重心位置Ht的距离，nt为所述第t个子区域具有的传感器节点个数；Utb为所述第b个传感器节点的当前剩余能量，Utmi％为第t个子区域内传感器节点的当前剩余能量的最小值，Utq为所述第q个传感器节点的当前剩余能量；L1、L2为预设的权重系数，且满足L1+L2＝1，L1＞1.2L2。
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