CN113298411B - 用户防疫安全等级的监管方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用户防疫安全等级的监管方法和装置，具体为：处在同一公共场合的用户B和用户A通过感知模块建立非合作情况下端对端高频编码声波信号交流系统，用户B主动获取用户A的防疫安全等级、与用户A的接触距离、接触时刻和持续时间等信息；通过防疫安全等级评估模块主动更新用户B的防疫安全等级；通过服务器监测模块实时更新用户B的防疫安全等级大数据库，并对用户B的接触风险等级进行实时监测和及时告警。本发明能够对个人防疫安全进行有效评估。

Description

用户防疫安全等级的监管方法和装置

技术领域

本发明属于疫情防控领域。

背景技术

随着疫情防控工作的落实推进与积极控制，目前各大高校和公司等都陆续回归学习和工作的正轨，各大室内外公共场所的来往人群也愈发密集。而公共场所作为疫情防控的重点难点区域，对其疫情监控的压力也随人员密集程度的加深而越来越大。安排在室内公共场所门口等的工作人员负担逐渐加大，室外公共区域的疫情状况更是难以监管和把控。

目前基于大数据分析的宏观人员流动统计与个人行动轨迹数据，仍难以直接实现对密切接触人员的精准高效筛查。依赖北斗/GNSS及其衍生定位产品的防疫定位监控难以准确判断空间客观环境的影响，并且时间非精确同步，室内环境更是信号薄弱难以达到防疫的精细化需求。通过用户被动提供的诚信数据，能够一定程度上反应用户的大致踪迹范围，但也难以精准判断其接触史和潜在风险等细节信息，刻意隐瞒更有可能导致严重后果。因此，迫切需要一种能够实现对疫情的主动防控监管系统。

发明内容

发明目的：为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种用户防疫安全等级的监管方法和装置。

技术方案：本发明提供了一种用户防疫安全等级的监管方法，具体包括如下步骤：

步骤1：当用户A处在公共场合中，用户A接收公共场合中的所有用户发送的高频编码声波信号，也向公共场合中的所有用户发送高频编码声波信号；所述高频编码声波信号中包含有发送用户的防疫安全等级以及发送时刻；用户A的发送频率为f；

步骤2：当处在同一公共场合中的用户B接收到用户A发送的第k条高频编码声波信号时，计算用户B与用户A之间第k个的接触距离

步骤3：用户A和用户B在区间(0,M₁]内的接触持续时间t₁＝n₁/f，在区间(M₁,M₂] 内的接触持续时间t₂＝n₂/f；在区间(M₂，+∞)内接触持续时间t₃＝n₃/f；n₁为第1～k 个接触距离中距离值位于区间(0,M₁]的接触距离的个数，n₂为位于区间(M₁,M₂]的接触距离的个数，n₃为位于区间(M₂，+∞)的接触距离的个数；M₁和M₂均为预设的距离阈值，且0＜M₁＜M₂；

步骤4：预设紧密接触时间阈值T₁和较紧密接触时间阈值T₂；若t₁和t₂满足情况1：t₁＝0且0≤t₂＜T₂，则用户A和用户B之间的密切接触等级X^AB＝0，并转步骤5；若t₁和 t₂满足情况2：0＜t₁＜T₁且0≤t₂＜T₂，则X^AB＝1，并转步骤5；若t₁和t₂满足情况3： t₁≥T₁ or t₂≥T₂，则X^AB＝2，并转步骤5；当t₁和t₂存在除情况1，2，3以外的情况时或 n₃＝k时，不更新用户B的防疫安全等级，并转步骤7；

步骤5：计算用户A对用户B的防疫安全等级的影响为用户A发送的第k条高频编码声波信号中用户A的防疫安全等级；

步骤6：若用户B没有被确诊，根据E^AB更新用户B的防疫安全等级E_k ^B；否则将 E^B的值更新为3；

步骤7：用户B继续接收用户A发送的下一条高频编码声波信号。

进一步的，所述步骤6中根据E^AB更新用户B的防疫安全等级E_k ^B具体为：

为用户B在接收到用户A发送的第k-1条高频编码声波信号后的防疫安全等级。

进一步的，该方法还包括对更新的防疫安全等级的结果进行完好性评估，具体为：若用户B收到的高频编码声波信号的信噪比保护水平大于等于预设的信噪比阈值、用户B用于收发高频编码声波信号设备的钟差大于等于预设的中差阈值或者用户B接收用户 A发送的相邻两条高频编码声波信号之间的时间间隔大于等于预设的时间间隔阈值，则提醒用户B计算更新的防疫安全等级的完好性受到了信号源的影响。

进一步的，所述步骤2中用户B与用户A之间的接触距离具体为：

其中，V_sound为声波在空气中的传播速度，为用户A发送第k条高频编码声波信号的时刻，/>为用户B接收到用A发送的第k条高频编码声波信号的时刻。

进一步的，用户B通过手机的麦克风接收用户A发送的高频编码声波信号，用户A通过手机的扬声器发送高频编码声波信号。

用户防疫安全等级的监管装置，包括：感知模块，防疫安全等级评估模块，服务器监测模块；用户B通过感知模块与处于同一公共场合的用户A进行非合作情况下端对端的高频编码声波信号交流，从而获得用户A的防疫安全等级、用户B与用户A的接触距离和接触时刻，并传送至防疫安全等级评估模块，所述防疫安全等级评估模块更新用户B的防疫安全等级并将更新结果上传至服务器监测模块，服务器监测模块实时更新用户B的防疫安全等级大数据库，若更新后用户B的防疫安全等级上升，则及时向用户B发出告警。

有益效果：

1、本发明构建了一套相对完备的疫情期间用户主动防疫安全等级评价体系，通过测距信息与对应的测时信息，建立了精细划分的用户密切接触等级评价模型和防疫安全等级评价更新模型，有效解决了现有技术中用户仅能凭借记忆和主动登记等方式获取大致可能的接触信息等不足，便于准确捕获个人的密切接触链信息，进而对个人防疫安全进行有效评估。

2、本发明方法借助手机建立端对端的高频编码声波信号交流系统，获取能够表征人与人之间密切接触程度的信息，利用手机高频声波测时测距原理与信息交互，和疫情接触的飞沫传播等过程直接耦合，解决了现有技术中对个体用户密切接触信息和历史接触链获取不足等问题，有利于面向个体对象的精细化主动防疫监控。

3、通过将疫情防控过程和完好性评估系统理论相结合，对数据来源的完备性、可靠性、实时性等进行分析与评估，对用户间密切接触等级评价结果进行完好性评估，确认结果的可用性和可靠性，便于降低漏检的密切接触人群概率，更易于规避疫情的潜在传播风险。

4、通过本地与服务器的信息实时更新，能快速掌握个体用户的疫情防控安全等级和密切接触链，同时根据用户密切接触情况的实时更新，及时警告与其密切接触人群的风险新状况，更易于疫情的及时控制和整体状况把握。

附图说明

图1为本发明对更新结果完好性检测的流程图；

图2位本发明的装置结构示意图。

具体实施方式

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

本发明提供了一种基于高频声学互测距通信的防疫完好性监管方法：具体包括如下步骤：

步骤1)建立基于测时交互的端对端高频声学通信，进行用户间的密切接触信息测量与交互，具体为：

步骤1.1)假设有两名用户A和B，当用户A处在公共场所中时，用户A以一定频率发送高频编码声波信号，本实施例中采用用户自身携带的自身智能手机的扬声器收发高频编码声波信号，所述的高频编码声波信号包含用户A的防疫安全等级以及该条信号的发送时刻。

步骤1.2)同一场所内的用户B通过麦克风检测并接收用户A的高频编码声波信号，同时记录接收到高频编码声波信号的时刻，设其中接收到第k条高频编码声波信号的时刻为然后对该条信号进行解码，获取用户A的防疫安全等级E^A和该条信号的发送时刻/>同理，用户B自身也通过扬声器发送高频编码声波信号被用户A接收记录，实现A和B间的信息交互；当用户AB均在同一个公共场合中，认为用户AB有接触。

步骤1.3)通过测时求解声波信号的传输距离，即用户A和B的接触距离，设声波在空气中的传播速度V_sound＝340m/s，计算公式如下：

其中表示时刻/>时用户B与用户A之间的接触距离/>(也既第k个接触距离)。

步骤1.4)设用户B接收到的来自用户A的第一条高频编码声波信号的时刻为第k条高频编码声波信号的时刻为/>两者的接触时间计算公式如下：

其中T^AB表示用户A与用户B的接触时间。

步骤2)通过用户手机端的防疫安全等级评估模块，对用户A与用户B的密切接触等级进行实时评价，进而确定并更新用户自身的防疫安全等级。若有疫情风险隐患，则及时警告用户的疫情安全防护。

步骤2.1)利用步骤1获取到的用户A和用户B之间的接触距离接触持续时间T^AB，根据密切接触等级评价模型，对两者的接触过程进行合理性评估。其中，设用户A和用户B的密切接触等级评价表示为X^AB。

步骤2.2)设定用户接触距离的两个阈值分别为M₁和M₂，且满足0＜M₁＜M₂，其中M₁表示紧密接触距离阈值，M₂为较紧密接触距离阈值，本实施例中取M₁＝5m， M₂＝10m。则S^AB中满足不同接触距离阈值区间的数据个数分别记为：

其中，n₁表示S^AB中符合紧密接触区间(0,M₁]的数据个数，n₂表示S^AB中符合较紧密接触区间(M₁,M₂]的数据个数，n₃表示S^AB中符合安全距离接触区间(M₂,∞)的数据个数， i＝1,2,…,k。

步骤2.4)设用户A发送高频编码声波信号发送频率为f，则用户和用户B在不同接触距离阈值区间内的接触持续时间计算公式如下：

其中，t₁表示用户A和用户B的接触距离在(0,M₁]内的紧密接触持续时间，t₂表示用户 A和用户B的接触距离在(M₁,M₂]内的较紧密接触持续时间，t₃表示用户A和用户B 的接触距离在(M₂,∞)内的安全距离接触持续时间。

步骤2.5)设定用户接触持续时间的两个阈值分别为T₁和T₂，其中T₁表示紧密接触时间阈值，T₂为较紧密接触时间阈值，本实施例取T₁＝10s，T₂＝30s。则用户A和用户B 的密切接触等级评价X^AB可表示为如下分段函数模型：

其中X^AB＝0表示用户A和用户B的密切接触等级低，表现为安全接触；X^AB＝1表示用户A和用户B的密切接触等级中等，表现为较紧密接触；X^AB＝2表示用户A和用户B 的密切接触等级高，表现为紧密接触。只有当t₁和t₂满足上述模型中的情况时才更新用户的安全防疫安全等级，否则用户的安全防疫安全等级不更新，用户B继续接收下一条编码声波信号。

步骤2.6)设防疫安全等级为E，所述的防疫安全等级指用户可以直观判断自身是否处于疫情防控安全范围内的标准，由自身疫情患病史、系统记录的接触史和对应的接触等级评估决定，其取值及含义表示如下：

其中E＝0表示用户的防疫情况良好，不存在危险；E＝1表示用户防疫过程中可能与中低风险人员存在过接触，但是患病风险较低，建议自我隔离观察；E＝2表示用户防疫过程中可能与高风险人员或确诊人员有过密切接触，或者用户来自中高风险地区(包括海外等)，建议尽快进行医学隔离和诊察；E＝3表示用户为疫情确诊人员，需要立刻进行医学隔离和治疗。

步骤2.7)首先求解用户A对用户B的防疫安全等级影响，也既用户A与拥户B 的接触等级，设为E^AB：

其中E_k ^A为用户A发送的第k条高频编码声波信号中用户A的安全防疫安全等级。

进而得到更新后的用户B的防疫安全等级E^B：

为用户B在接收到用户A发送的第k-1条高频编码声波信号后的防疫安全等级。

其中，若用户已经确诊，则防疫安全等级直接提升至3。

步骤3)如图1所示，对信息数据源的准确性、连续性、实时性以及完好性进行分析，进而对密切接触等级评价结果进行完好性评估。

其中，防疫完好性风险(Active Prevention Integrity Risk，APIR)是指疫情防控系统的信号源没有达到规定的精度，却没有被检测出来的概率(即潜在的风险)。它不是指疫情防控过程中信号数据源没有达到规定精度的概率，而是指信号超出了限定的差错，却没有被检测出来的概率。检验防疫完好性指标的过程，主要是将当前时刻系统的信号可用性水平，和理论设定的信号可用性限值进行比较，若在限值之内，则满足防疫完好性要求，无需向系统报警；反之则需要在规定的告警时间内向系统发出警报。

利用主成分分析法分析步骤2中的高频声波信号传输过程对信号完好可用性的影响因素(如信噪比、信号连续性、用户钟差等)，设定各个影响因素对密切接触等级划分的完好可用性允许限值。

针对疫情防控完好性检测，设定用户B获取到的信号源信噪比保护水平为PL_SNR，当前用户B手机的钟差为PL_CR，设定信噪比限值为AL_SNR，用户B手机的钟差限值为AL_CR， PL_SNR和PL_CR应该满足如下所示的不等式组：

其中信号源信噪比保护水平为PL_SNR计算公式如下：

式中，SNR表示用户B收到的高频编码声波信号的信噪比，SNR₀表示预设的最低可用信噪比，在本示例中取SNR₀＝80dB，本实施例中AL_SNR般取1。手机时钟精度达毫秒级，设定钟差门限值AL_CR＝0.002s。

针对防疫信息源的连续性检测，因为连续性是指在一个时间段内连续不中断地提供用户所需防疫安全等级精度和完好性服务性能的能力，其设定检测时间段的长短与系统防疫监管性能有密切的关系。

设定防疫用户进行连续性检测的时间间隔为T_CONST，需要评估系统信号的时间间隔是否满足要求，当用户B接收到两个高频编码声波信号的时间间隔T_REAL超过了系统可以容忍的阈值T_CONST时，则认为两个高频编码声波信号的连续性不满足要求，需要向用户发出连续性警报。具体地，应该满足如下所示的不等式：

T_REAL≤T_CONST

其中，T_CONST在本实施例中可取0.5s。

对用户手机的实时数据进行完好性评估，若超过所允许的限值(如信噪比过大、时间连续性过差、用户钟差过大等，当PL_SNR＞AL_SNR，则认定信噪比过大)，则表示防疫系统的完好性和连续性不满足系统要求，即认为当前完好性监测系统不具有可用性，信号本身存在一定程度的失真，通过信号解算评估出来的结果可信度偏低，存在一定风险，需要及时提醒用户评估的结果可信度降低，有潜在风险，需要注意个人疫情的防护安全，从而有效提高个人的防疫安全，降低疫情传播隐患，降低漏检率，规避疫情的恶性传播。

当防疫系统的完好性和连续性均满足要求的时候，则认为当前完好性的可用性满足要求，则可以根据设定的实时性要求标准，每隔一段时间将根据步骤二所得出的防疫安全等级、个人密切接触等级链等信息上传至服务器端，实时更新用户防疫安全等级大数据。

如图2所示，本实施例还提供了高频声学通信的主动防疫完好性监测装置，包括，感知模块，防疫安全等级评估模块和服务器监测模块，本实施例中感知模块和防疫安全等级评估模块都设置在智能手机中；用户通过感知模块与接触对象(这里的用户可以看做用户B，而接触对象为与用户B同处于同一个公共场合的除用户B以外的其他用户，例如用户A)进行非合作情况下端对端的高频编码声波信号交流，从而主动获得接触对象的防疫安全等级、用户自身与接触对象的接触距离和接触时刻并传送至防疫安全等级评估模块，所述防疫安全等级评估模块用于更新用户自身的防疫安全等级，并将评估结果和更新结果上传至服务器监测模块。服务器监测模块实时更新用户的防疫安全等级大数据库，并对用户的防疫安全等级进行实时监测和及时告警更新后防疫安全等级上升的用户。利于疫情的及时控制和整体状况的把握。

同样的，本发明对于后疫情时期的主动防疫仍然有帮助，对于疫苗接种人群以及国际开放后人群的接触情况，仍可基于此方法进行模型的改进和增强。

Claims (6)

1.用户防疫安全等级的监管方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤1：当用户A处在公共场合中，用户A接收公共场合中的所有用户发送的高频编码声波信号，也向公共场合中的所有用户发送高频编码声波信号；所述高频编码声波信号中包含有发送用户的防疫安全等级以及发送时刻；用户A的发送频率为f；

步骤2：当处在同一公共场合中的用户B接收到用户A发送的第k条高频编码声波信号时，计算用户B与用户A之间第k个的接触距离

步骤3：用户A和用户B在区间(0,M₁]内的接触持续时间t₁＝n₁/f，在区间(M₁,M₂]内的接触持续时间t₂＝n₂/f；在区间(M₂，+∞)内接触持续时间t₃＝n₃/f；n₁为第1～k个接触距离中距离值位于区间(0,M₁]的接触距离的个数，n₂为位于区间(M₁,M₂]的接触距离的个数，n₃为位于区间(M₂，+∞)的接触距离的个数；M₁和M₂均为预设的距离阈值，且0＜M₁＜M₂；

步骤4：预设紧密接触时间阈值T₁和较紧密接触时间阈值T₂；若t₁和t₂满足情况1：t₁＝0且0≤t₂＜T₂，则用户A和用户B之间的密切接触等级X^AB＝0，并转步骤5；若t₁和t₂满足情况2：0＜t₁＜T₁且0≤t₂＜T₂，则X^AB＝1，并转步骤5；若t₁和t₂满足情况3：t₁≥T₁ or t₂≥T₂，则X^AB＝2，并转步骤5；当t₁和t₂存在除情况1，2，3以外的情况时或n₃＝k时，不更新用户B的防疫安全等级，并转步骤7；

步骤5：计算用户A对用户B的防疫安全等级的影响为用户A发送的第k条高频编码声波信号中用户A的防疫安全等级；

步骤6：若用户B没有被确诊，根据E^AB更新用户B的防疫安全等级E_k ^B；否则将E^B的值更新为3；

步骤7：用户B继续接收用户A发送的下一条高频编码声波信号。

2.根据权利要求1所述的用户防疫安全等级的监管方法，其特征在于，所述步骤6中根据E^AB更新用户B的防疫安全等级E_k ^B具体为：

为用户B在接收到用户A发送的第k-1条高频编码声波信号后的防疫安全等级。

3.根据权利要求1所述的用户防疫安全等级的监管方法，其特征在于，该方法还包括对更新的防疫安全等级的结果进行完好性评估，具体为：若用户B收到的高频编码声波信号的信噪比保护水平大于等于预设的信噪比阈值、用户B用于收发高频编码声波信号设备的钟差大于等于预设的中差阈值或者用户B接收用户A发送的相邻两条高频编码声波信号之间的时间间隔大于等于预设的时间间隔阈值，则提醒用户B计算更新的防疫安全等级的完好性受到了信号源的影响。

4.根据权利要求1所述的用户防疫安全等级的监管方法，其特征在于，所述步骤2中用户B与用户A之间的接触距离具体为：

其中，V_sound为声波在空气中的传播速度，为用户A发送第k条高频编码声波信号的时刻，/>为用户B接收到用A发送的第k条高频编码声波信号的时刻。

5.根据权利要求1所述的用户防疫安全等级的监管方法，其特征在于，用户B通过手机的麦克风接收用户A发送的高频编码声波信号，用户A通过手机的扬声器发送高频编码声波信号。

6.用户防疫安全等级的监管装置，其特征在于，包括：感知模块，防疫安全等级评估模块，服务器监测模块；用户B通过感知模块与处于同一公共场合的用户A进行非合作情况下端对端的高频编码声波信号交流，从而获得用户A的防疫安全等级、用户B与用户A的接触距离和接触时刻，并传送至防疫安全等级评估模块，所述防疫安全等级评估模块基于权利要求1～5中的任一监管方法更新用户B的防疫安全等级并将更新结果上传至服务器监测模块，服务器监测模块实时更新用户B的防疫安全等级大数据库，若更新后用户B的防疫安全等级上升，则及时向用户B发出告警。