CN111785393A - 一种基于公共场所定位传感器的流行病调查方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于公共场所定位传感器的流行病调查方法和系统，该系统包括定位传感器、定位记录App、服务器、医院流调应用和主管部门流调应用，定位传感器安装在公共场所，定位记录App安装在个人手机中，扫描到定位传感器发出的广播并检查校验信息有效后，在手机本地保存定位记录信息，患者到医疗机构就诊时，医院可根据流行病防控规定，从患者个人手机中导出定位记录信息，通过患者位置关联性分析报告，发现早期未知传染病，流行病调查主管部门可使用流行病患者个人手机中导出定位记录信息，发布配合调查电子通知，所有手机本地定位信息在电子通知范围内的人员都会收到通知。

Description

一种基于公共场所定位传感器的流行病调查方法与系统

技术领域

本发明涉及流行病调查跟踪方法，特别是基于公共场所定位传感器和个人手机定位记录App的流行病调查跟踪方法。

背景技术

新冠病毒COVID-19 在全球范围内的大流行，对社会经济、生活习惯等带来非常大的冲击，可以预计未来几年，建立一个快速有效的公共卫生防疫体系，及时发现未知传染病，有效降低减少类似新冠病毒这样的传染病对社会经济和生活造成的大规模、持续性的冲击，将是一个非常重要任务，在这个防疫体系中，在流行病爆发初期，能做到及时发现，在疫情防控期间，能做精确、快速跟踪和快速阻断又是基础。

在这次抗击新冠病毒COVID-19的战斗中，也使用了一些科技手段，比如大数据、移动基站定位，但是其范围还是太大，并不是一个最优的方案。

从现有技术看，要做到在公共场所精确快速跟踪，理论上是可以的，但以下两个问题必须妥善解决，否则很难推广实施：

第一个问题：个人隐私问题，如果一个人的活动轨迹，随时都可被精确跟踪，不论跟踪者是谁，都是难以接受的；

第二个问题：性能问题，如果所有人的轨迹数据都保存到服务器，这个性能需求是非常巨大的，特别是在非疫情期间，为了极小概率事件投入却非常巨大，投入产出比严重不匹配。

如果将定位记录保存在个人手机而不是服务器上，不仅解决了隐私问题，同时也解决了性能问题，目前，个人手机基本上是人手至少一个，而且随身不离，如果能用个人手机记录本人在公共场所的活动轨迹，只有在法律规定，个人知晓的前提下，方可使用于流行病调查和跟踪，这将会产生巨大的社会效益。

发明内容

本发明所要解决的问题：

设计一个保护隐私的但可记录个人在公共场所活动轨迹的系统，用于及时发现未知传染病，并在需要时快速跟踪到所有去过传染源的个人，以及流行病患者在公共场所的密切接触者。

为解决上述问题，本发明采用的方案如下：

根据本发明的一种基于公共场所定位传感器的流行病调查方法，该方法涉及定位传感器、定位记录App、服务器、医院流调应用，主管部门流调应用，所述定位传感器安装在公共场所或人流密集处，所述定位记录App安装在个人手机中，连接到所述服务器，所述服务器部署在公网上, 所述医院流调应用部署在医院，连接到所述服务器，所述主管部门流调应用，部署在流行病学调查主管部门，连接到所述服务器，该方法包括以下步骤。

所述定位传感器，不需要联网，安装在公共场所或人员密集地，如：各种集市、火车站、汽车站、飞机场、公交车、火车、出租车、商超、餐厅、电影院等，定位传感器实际安装位置记录在所述主管部门流调应用中；所述定位传感器采用低功耗蓝牙方式，主要作用就是连续发出用于个人手机定位的蓝牙广播，广播中包括本定位器编号和校验信息。

进一步，在定位传感器附近的所述定位记录App，扫描到定位传感器发出的广播并检查校验信息有效后，在手机本地保存定位记录信息，内容是定位传感器编号和扫描时间，手机只保存最近一段时间的记录，过期记录自动删除。

进一步，患者到医院就诊时，医院可根据流行病防控规定，从该患者手机定位记录App中导出其最近定位记录信息，保存到所述医院流调应用软件中，导出定位记录信息的操作方法是使用所述定位记录App扫描所述医院流调应用软件生成的二维码，在检查二维码有效后，使用所述二维码中的医院公钥，加密定位记录信息，通过所述服务器转发到所述医院流调应用，以确保患者隐私信息的安全和患者对其隐私信息被使用时的知情权。

进一步，医疗机构应用软件提供患者位置关联性分析报告，用于发现早期未知传染病，需要说明的是，患者手机定位记录中，只有定位传感器编号，没有具体位置，从技术上可以保证医院流调应用软件无法取得患者隐私信息。

进一步，医疗机构将所有需要执行流调患者最近定位记录信息，报送到流行病学调查主管部门，流行病学调查主管部门通过所述主管部门流调应用，将流调范围内涉及的所述定位传感器编号、定位时间范围，发布到所述服务器上，作为公共场所流行病配合调查电子通知，个人活动轨迹在通知定位传感器范围和时间范围内的人员，需要配合流行病学调查。

进一步，所述定位记录App会定时去所属服务器下载最新发布的所述流行病配合调查电子通知，将通知中的定位传感器编号、定位时间范围，和手机本地的定位记录比较，如果发现本手机在流调范围内，将在所述服务器登记定位记录App预留的电话号码，同时会提示用户尽快联系当地流行病主管部门，配合主管部门的流调；同时，该手机定位记录App将被标记为不安全状态，直到该不安全状态被流调主管部门解除。

本发明的技术效果如下：

1、如果出现未知传染病，最快可在0号病人出现后一周内得到未知传染病患者位置关联性分析报告；

2、流行病学调查在公共场所的精度，范围上可以控制到20米以内，时间范围可以精确到分钟级，在效率上，最慢1小时内，配合调查电子通知送达所有需要配合调查的人；

3、疫情初步控制后，可以使用定位记录App上的健康通行码出入公共场所，健康通行码的安全级别，可以根据个人活动轨迹离传染链路的距离计算；

4、服务器只需要记录配合流调的相关数据，性能需求很容易满足；智能手机已经非常普及，不需要额外的投入，定位传感器单个成本不高，仅在公共场所和人流密集处安装，投入可控；

5、非常完善的个人隐私保护技术，记录个人在公共场所活动轨迹的定位记录信息，保存在个人手机上，不是保存在服务器，如果没有疫情，永远不会被使用，在疫情期间，也只是患病或在流行病学调查范围内的人员才会使用，但这本就是一个公民应尽的法律义务，不存在隐私被侵的问题。

附图说明

图1是本发明系统的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明：

如图1所示，本发明一种基于公共场所定位传感器的流行病调查系统，包括定位传感器100 、定位记录App 200 、医院流调应用 300、主管部门流调应用 400 和服务器 500；定位传感器 100 安装在公共场所或人流密集处，定位记录App 200 安装在个人手机中，连接到服务器 500 ，服务器 500 部署在公网上, 医院流调应用 300 部署在医院，连接到服务器500 ，主管部门流调应用 400，部署在流行病学调查主管部门，连接到服务器 500。

定位传感器 100 设计与实现：

定位传感器 100 硬件重要部件就是一个低功耗蓝牙模块，为了使定位传感器100在不联网状态下有防仿冒功能，本发明给定位传感器硬件增加一个时钟模块，固件方面，主要是发出定位广播，本发明中，定位广播中的定位传感器编号，使用蓝牙设备名称标记，前3个字符为厂商编码，定位信息中的校验信息，可以使用对称加密方法计算，被加密数据为定位传感器编号和当前时间变换后数据的拼接数据，密钥为厂商预置密钥；当前时间变换方法为当前时间计时到分钟的数值，除以广播变化间隔分钟数的整数值，如当前时间为2020年7月3时15点24分，广播变化间隔为5分钟，当前时间变化后的值为202007031524除以5，取整数部分，定位广播每5分钟变化一次。

定位传感器100安装：定位传感器100安装在难以进行流行病调查和跟踪的公共场所：各种集市如农贸海鲜市场；各种交通枢纽如火车站、机场、码头；公共交通工具如客车、火车、飞机、轮船、出租车，以及商超、餐厅等，定位传感器 100 实际安装位置记录在主管部门流调应用软件中，可以根据定位需要，调整定位传感器100 广播发射功率，以调整定位广播覆盖范围，一般控制在直线距离20米以内。

定位记录App 200 设计与实现：

定位记录App 200 内置主管部门证书公钥以及定位记录App 200 自己的证书，主管部门的证书公钥，用于检查从服务器下载信息的有效性，如：配合流调电子通知、定位传感器厂商预置密钥等；定位记录App自己的安全证书用于解密下载的信息；定位记录App没有传统的用户注册登录概念，只有一个预留手机号需要设置并保留在手机本地，用于检测到本手机在电子流调通知范围内时，上报给服务器登记，方便流调部门联系；定位记录App 200没有显示本地记录的定位信息的功能，以确保本地定位记录安全。

定位记录App 200 启动蓝牙扫描，需要一个省电策略，消耗的电量不能影响个人手机正常使用，本发明中，使用手机自身的振动传感器触发方式，即：人体走步引发振动的开始或停止点是蓝牙扫描启动点，如果在连续走步中，采用定时扫描策略，两次扫描间隔不小于1分钟，单次蓝牙扫描持续时间不超过5秒。

定位记录App 200 扫描到定位广播信息时，从定位传感器编号中，取得厂商ID，然后用厂商对应的预置密钥，用和定位传感器中同样的算法计算校验信息，然后和扫描到的检验信息进行比较，如果通过则保存定位记录；如果扫描到的定位传感器编号和上一次相同，间隔时间太短时不会记录，比如：10分钟以内不会记录。

定位记录App 200 和服务器 500 之间，定时通讯间隔时间一般在1小时，以减轻服务器压力；从服务器上下载的任何信息，都会使用主管部门证书的公钥检查签名，以确保信息不会被篡改或伪造；信息下载后，将标记最新的下载时间，作为下次下载的参数，以防止重复下载；定位记录App 200 下载到配合流调电子通知后，将本地定位记录和电子通知书的定位传感器编号和时间范围进行比对，如果发现需要配合流调，首先将本手机App状态标记为不安全状态，然后是向服务器登记预留手机号，同时提示用户需要配合流调，提示信息会采用定时方式，直到确认手机用户看到并手工关闭提示；定位记录App 200下载到解除本手机App不安全状态通知后，将手机App从不安全状态修改为普通状态。

定位记录App 200和医院流调应用 300之间，没有直接连接，当需要导出手机App200 中的定位记录信息时，使用定位记录App 200扫描医院流调应用 300 生成的二维码，二维码中有该医院ID、传输公钥以及主管部门对该传输公钥的签名，定位记录App 200 用主管部门公钥验证签名确认传输目的地有效性后，使用二维码中的传输公钥加密定位信息，上传到服务器，上传信息中，包括二维码中的目标医院ID。

服务器 500 设计与实现：

在本发明中，服务器 500 的功能主要是中转作用，比如作为主管部门发布配合流调电子通知的中转站，转发定位记录App 200中的定位信息到医院流调应用 300 ，转发配合流调电子通知范围内的手机号到主管部门流调应用 400 。

医院流调应用 300 设计与实现：

在本发明中，医院流调应用 300的功能之一是导入疑似传染病患者定位记录App 200中记录个人在公共场所活动轨迹的定位信息，通过位置关联性分析及早发现未知传染病，如果出现人传人，也能通过位置关联性分析及时确认，所述位置关联性分析，即同一位置出现多个患者，患者在时间上可以没有交集，或都在同一位置出现两个以上患者，他们在时间上有交集。

医院流调应用 300的功能之二是导入传染病确诊患者定位记录App中记录个人在公共场所活动轨迹的定位信息，报送到主管部门流调应用 400 ，主管部门用于确定配合流调电子通知发布范围；导入患者定位记录App上定位信息的实现过程，首先是医疗机构应用软件生成一个二维码，二维码中包括本医院ID、公钥以及主管部门对公钥的签名，然后以轮询方式从服务器下载定位记录App 200 通过服务器转发的定位信息，下载成功后，使用本医疗机构私钥解密，将解密后的定位信息保存到医院流调应用 300的数据库中。

主管部门流调应用 400 设计与实现：

本发明中，主管部门流调应用 400 的主要功能之一是定位传感器实际安装位置管理，包括定位传感器分组管理，比如：一个农贸市场的传感器需要记录楼层、房间或摊位；

主要功能之二是发布配合流调电子通知，电子通知的内容主要是定位传感器编号及路过时间范围，电子通知需要使用主管部门私钥签名，发布到服务器上；

主要功能之三是从服务器下载电子流调范围内需要配合调查的人员手机号；

主要功能之四是发布解除定位记录App不安全状态通知，用于确诊患者治愈、解除医学观察、解除居家隔离等情况，发布到服务器上，定位记录App收到解除通知后会将不安全状态修改为正常状态。

需要说明的是，医院流调应用 300 、主管部门流调应用 400 以及服务器 500，只是一个系统中功能逻辑上的划分，本领域工程师理解，这些应用，可以设计成一个软件系统的几个模块，也可以设计成独立运行的应用。

主要工作过程，定位记录App 200 ：

P1：定位记录App 100 根据启动策略，扫描定位传感器 100发出的定位广播，如果扫描到有效的定位广播，在本地记录广播中的定位传感器编号和扫描时间，作为个人在公共场所的活动轨迹；

P2：定位记录App 100 定时去服务器 500 下载最新发布的所述流行病配合调查电子通知，如果有通知且本手机定位信息在通知范围内，同时会提示用户尽快联系当地流行病主管部门，配合主管部门的流调；同时，该手机定位记录App将标被标记为不安全状态；

P3：定位记录App 100 定时从服务器下载到解除本手机App不安全状态的通知，将本App状态修改为普通状态；

主要工作过程，医院流调应用 300 ：

H1：如果患者是未知病且有传染可能时，让患者用个人手机上的定位记录App扫描医疗机构应用软件生成的二维码，导入患者个人手机定位记录App 100 中的定位记录信息；

H2：生成位置关联性分析报告，结合专业判断，用于发现早期未知传染病；

H3：如果患者是确诊传染病，用同样的方法导入患者定位记录App的定位信息，在导入同时，上报给流行病调查主管部门；

H4：将已康复流行病患者手机号报送流行病调查主管部门；

主要工作过程，主管部门流调应用 400 ：

G1：流调主管部门将流调范围内涉及的所述定位传感器编号、定位时间范围，发布到服务器 500 上，作为公共场所流行病配合调查电子通知；

G2：从服务器 500 下载，在电子通知范围内的人员手机号；

G3：通过服务器 500 ，发布可以解除定位记录App不安全状态的电子通知。

Claims (3)

1. 一种基于公共场所定位传感器的流行病调查方法，其特征在于，该方法涉及定位传感器、定位记录App、服务器、医院流调应用，主管部门流调应用，所述定位传感器安装在公共场所或人流密集处，所述定位记录App安装在个人手机中，连接到所述服务器，所述服务器部署在公网上, 所述医院流调应用部署在医院，连接到所述服务器，所述主管部门流调应用，部署在流行病学调查主管部门，连接到所述服务器，该方法包括以下步骤：

S1：所述定位传感器采用低功耗蓝牙方式，主要作用就是连续发出用于个人手机定位的蓝牙广播，定位广播中包括定位传感器编号和校验信息；

S2：在所述定位传感器附近的所述定位记录App，扫描到定位传感器发出的广播并检查校验信息有效后，在手机本地保存定位记录信息，内容是定位传感器编号和扫描时间；

S3：患者到医院就诊时，医院可根据流行病防控规定，从患者个人手机中导出所述定位记录App最近定位记录信息，导入到所述医院流调应用系统中，所述医院流调应用会根据导入的定位记录，给出患者位置关联性分析报告，用于发现早期未知传染病；

S4：医院将所有需要执行流调患者的定位记录信息，报送到流行病调查主管部门，流行病调查主管部门通过所述主管部门流调应用，将流调范围内涉及的所述定位传感器编号、定位时间范围，发布到所述服务器上，作为公共场所流行病配合调查电子通知；

S5：所述定位记录App会定时去所属服务器下载最新发布的所述流行病学配合调查电子通知，将通知中的传感器编号、定位时间范围，和手机本地的定位记录比较，如果发现本手机在配合范围内，将在服务器登记定位记录App预留的电话号码，同时提示用户尽快联系当地流行病学调查主管部门，配合主管部门的流调工作；所述定位记录App将标被标记为不安全状态，直到该不安全状态被主管部门解除。

2.如权利要求1所述的一种基于公共场所定位传感器的流行病调查方法，其特征在于，定位传感器安装在集市、商场、餐厅、公共交通工具等公众场所，使用低功耗蓝牙广播发出定位广播，定位记录App扫描到广播后，在手机本地记录定位传感器编号和时间。

3.如权利要求1所述的一种基于公共场所定位传感器的流行病学调查方法，其特征在于，医疗机构导入所述定位记录App中的定位记录信息时，使用所述定位记录App扫描所述医疗机构应用软件生成的二维码的方式，在检查二维码有效后，使用所述二维码中的医疗机构公钥，加密定位记录信息，通过所述服务器转发到所述医疗机构流调应用。

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