KR101536671B1 - Remote monitoring service system for realtime management of respiratory infectious disease and a method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 바이러스의 경로를 추적하기 위하여 모든 도시를 순회 판매원 문제(TSP)로 모델링하고, 유전자 알고리즘(GA)을 결합함으로써, 최초 발생지로부터 어디로 확산되는 지를 신속하고 정확하게 알 수 있으며, 이러한 확산지역의 예측을 통해서 지역의 피해를 최소화시키고, 백신 투여를 효율적으로 할 수 있어, 최소의 비용으로 최대의 효과를 얻을 수 있다.The present invention relates to a remote monitoring integrated information service system and method thereof for real-time management of respiratory infectious diseases, which models all cities as traveling salesman problems (TSP) and tracks genetic algorithm (GA) It is possible to quickly and precisely know where it is diffused from the original source site. By predicting the spreading region, it is possible to minimize the damage to the region, to efficiently administer the vaccine, and to obtain the maximum effect at the minimum cost have.
Description
본 발명은 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 호흡기 감염 질환과 같은 전염병의 확산을 조기에 차단하기 위해서 감염지역을 사전에 예측하여 신속하게 발생지의 백신 투여와 방역으로 인류에 큰 피해를 효과적으로 막을 수 있도록 한 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a remote monitoring integrated information service system and method for real-time management of respiratory infectious diseases, and more particularly, The present invention relates to a remote monitoring integrated information service system and method for real-time management of a respiratory infectious disease,
세계적으로, 팬더믹(전세계 대유행) 신종 인플루엔자와 H5N1 고병원성 조류 인플루엔자와 같은 전파력 또는 병원성이 높은 신·변종 호흡기 감염 질환의 발생빈도가 크게 증가하고 있다.Globally, the incidence of pandemic (worldwide pandemic) swine flu and H5N1 highly pathogenic avian influenza, such as avian influenza, has increased significantly.
이러한 호흡기 감염 질환은 전염병이라 불리며, 간단히 요약하면 질병 중 전염의 가능성이 있는 질병들을 말한다. 특정 병원체나 병원체의 독성물질로 인하여 발생하는 질병으로 감염된 사람으로부터 감수성이 있는 숙주(사람)에게 감염되는 질환을 의미한다. 전파 방법은 사람간 접촉, 식품이나 식수, 곤충 매개, 동물에서 사람으로 전파 등에 의한다.These respiratory infectious diseases are called infectious diseases and, in short, diseases that may be transmitted during disease. Means a disease that is transmitted to a susceptible host (person) from a person infected with a disease caused by toxic substances of a specific pathogen or pathogen. The propagation method depends on human contact, food or drinking water, insect mediation, and propagation from animals to humans.
21세기 최초의 신종인플루엔자와 같은 전염병은 병원체인 인플루엔자 바이러스가 공기 중으로 퍼져나가 호흡과 함께 인체에 침투한다. 인플루엔자는 치사율이 높으면서 전염력도 높은 악성변종의 출현가능성이 있으며, 변이가 심하기 때문에 정확한 예측이 어렵다.Influenza viruses such as the first new influenza in the 21st century spread to the air, which is the pathogen, and infiltrate the human body with breathing. Influenza has a high mortality rate and a high possibility of malignant strains with high infectivity.
그러므로, 호흡기를 통한 감염성 질병의 조기진단에 대한 필요성이 더욱 강조되고 있다. 지금까지 인류는 1900년 이후 28회 정도의 인플루엔자 유행을 경험하였으나 범유행으로 기록될 수 있는 신종인플루엔자 대유행은 1918년 스페인 인플루엔자, 1957년 아시아 인플루엔자, 1968년 홍콩 인플루엔자였다.Therefore, the need for early diagnosis of infectious diseases through the respiratory tract is more emphasized. Until now, human beings have experienced about 28 influenza epidemics since 1900, but the new influenza pandemic that could be recorded as a pandemic was the 1918 Spanish Influenza, the 1957 Asian Influenza, and the 1968 Hong Kong Influenza.
이들 유행은 항원성 변이를 원인으로 하여 약 30∼40년을 주기로 발생하였으며 이 가운데 가장 독력이 강했던 유행은 1918년 스페인 인플루엔자로서 세계적으로 적게는 2천만명, 많게는 8천만명 정도가 사망한 것으로 추정된다.These epidemics were caused by antigenic mutations, occurring about 30 to 40 years. The most prevalent epidemic was the 1918 Spanish influenza, which is estimated to have killed some 20 million people, or 80 million people worldwide.
이 스페인 인플루엔자는 젊은 인구에서 치명률이 높았으며(약 1∼3％ 추정), 봄, 가을, 겨울에 걸친 3번의 유행으로 인류에게 많은 인명 피해를 주었다. 그리고, H5N1 고병원성 조류 인플루엔자 바이러스는 닭과 같은 조류에서 뇌를 포함하여 폐, 간, 심장, 비장 등 다양한 내부 장기들에 감염하며 48시간 이내에 약 90∼100％의 매우 높은 치사율을 보인다.This influenza has been deadly in the young population (estimated at about 1 to 3%), and three epidemics in spring, autumn and winter have caused many human casualties. The H5N1 highly pathogenic avian influenza virus infects various internal organs including the brain, including the brain, from birds such as chickens, and has a very high mortality rate of about 90-100% within 48 hours.
1997년 홍콩에서 인체감염이 처음 발생한 이후 현재까지 15개 국가에서 478명의 감염환자 중 286명이 사망하여 약 60％의 인체에 대한 높은 치사율을 보이고 있다. 조류 인플루엔자 바이러스에 의한 인체감염은 현재까지 H5, H7 및 H9 아형의 바이러스들로 보고되고 있으며 이러한 아형의 조류 인플루엔자 바이러스들은 돼지와 같은 중간 매개체 없이 조류에서 인체로의 직접 감염을 일으키기 때문에 대표적인 팬더믹 인플루엔자 바이러스 후보주로 지목되고 있다.Since the first human infection in Hong Kong in 1997, 286 out of 478 infected patients in 15 countries have died and have been shown to have a high mortality rate of about 60% in the human body. Human influenza viruses have been reported as H5, H7, and H9 subtypes, and since these subtypes of avian influenza viruses cause direct infection from birds to humans without intermediary mediators such as pigs, typical pandemic influenza Virus candidates.
이처럼 전염력이 높은 신종 인플루엔자 H1N1 바이러스와 치사율이 높은 H5N1 고병원성 조류 인플루엔자 바이러스 사이의 유전자 재조합 과정을 통해 전염력이 높으면서 병원성도 높은 새로운 악성 변종 바이러스의 출현 가능성이 높아지고 있어서 세계는 전염병으로부터 안심할 수 없다.The recombination process between the highly contagious H1N1 virus and the high-mortality H5N1 highly pathogenic avian influenza virus has raised the possibility of a new malignant variant virus with high virulence and high virulence, so the world can not be relieved from the epidemic.
한편, 기존에는 바이러스가 발생하게 되는 지역의 가까운 보건소에서 샘플을 채취해서, 이것을 분석할 수 있는 병원으로 보내며 분석하여 확진까지 몇 일이 걸리게 되었으며, 바이러스의 감염경로를 예측할 수 있는 시스템이 전혀 구축되지 않았다.
On the other hand, in the past, samples were taken from a nearby public health center where viruses were generated, sent to a hospital where the virus could be analyzed and analyzed, and it took several days for the virus to be confirmed. I did.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 호흡기 감염 질환과 같은 전염병의 확산을 조기에 차단하기 위해서 감염지역을 사전에 예측하여 신속하게 발생지의 백신 투여와 방역으로 인류에 큰 피해를 효과적으로 막을 수 있도록 한 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. It is an object of the present invention to provide a vaccine preparation method and a vaccine preparation method for preventing infectious diseases such as respiratory infections, The present invention provides a remote monitoring integrated information service system and a method thereof for real-time management of respiratory infectious diseases,
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 측면은, 호흡기 감염 질환을 일으키는 바이러스의 종류를 실시간으로 분석 및 확진하기 위해 현장에서 감염자의 검체를 획득하여 신속하게 해당 바이러스를 정성 및 정량적으로 분석할 수 있도록 구비된 호흡기 바이러스 검사장치; 및 상기 호흡기 바이러스 검사장치로부터 측정된 바이러스 데이터를 유/무선 통신망을 통해 전송 받아 해당 바이러스의 특징을 추출하고 패턴을 분석한 후, 미리 저장된 바이러스 데이터와 비교하여 바이러스의 종류와 양성/음성여부를 분석하며, TSP(순회 판매원 문제; Traveling Salesman Problem) 및 GA(유전자 알고리즘; Genetic Algorithm)을 이용하여 최초 바이러스 발생지로부터 바이러스의 감염경로를 정확하게 예측하기 위한 바이러스 모니터링 관리서버를 포함하는 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 시스템을 제공하는 것이다.In order to accomplish the above object, a first aspect of the present invention is to provide a method for analyzing and analyzing viruses causing respiratory infectious diseases in real time, A respiratory virus screening device provided for the user; And the virus data measured from the respiratory virus testing device is received through a wired / wireless communication network, and the characteristic of the virus is extracted and analyzed. Then, the virus data is compared with pre-stored virus data to analyze the type of virus and whether the virus is positive or negative And real-time management of respiratory infectious diseases including a virus monitoring management server for accurately predicting the path of virus infection from the first virus site using TSP (Traveling Salesman Problem) and GA (Genetic Algorithm) To provide a remote monitoring integrated information service system.
여기서, 상기 바이러스 모니터링 관리서버는, 바이러스의 경로를 추적하기 위하여 어느 한 나라의 모든 도시들을 순회 판매원 문제(TSP)로 모델링하고, 바이러스 확산 도시들의 경로 예측을 위해서 유전자 알고리즘(GA)을 이용하여 바이러스 감염경로의 추적 및 예측이 가능하도록 구비됨이 바람직하다.Here, the virus monitoring management server models all the cities of a certain country in the TSP to track the path of the virus, and uses the genetic algorithm (GA) It is desirable that the path of infection be traced and predicted.
바람직하게, 상기 순회 판매원 문제(TSP)는 환경변수들인 산, 강, 도시간의 거리, 그리고 도시와 도시사이에 연결된 고속도로 등을 고려하여 전국단위 맵 모델링을 구축할 수 있다.Preferably, the traveling salesman problem (TSP) can build nationwide unit map modeling considering the environment variables mountain, river, city distance, and highway connected between city and city.
바람직하게, 상기 유전자 알고리즘(GA)은, 선택 연산, 교배 연산 및 돌연변이 연산을 수행하여 도시와 도시들간에 새로운 도시들의 경로를 생성할 수 있다.Preferably, the genetic algorithm (GA) may perform a selection operation, a mating operation, and a mutation operation to generate a path of new cities between cities and cities.
바람직하게, 상기 유전자 알고리즘(GA)은, 바이러스의 감염경로 추적을 위해 순회 판매원 문제(TSP)를 다시 인코딩(encoding)함과 아울러 도시와 도시의 고속도로, 도시간의 거리, 산, 그리고 강의 환경변수를 고려하여 가중치가 설정되고, 설정된 가중치를 이용하여 도시 집단 내에서 최단/최장거리로 나타내어 각 도시 집합들의 적합도를 계산하며, 계산된 도시 집단에서 적합도와 기설정된 에러율을 이용하여 종결 조건을 평가한 후, 선택 연산, 교배 연산 및 돌연변이 연산을 반복 수행하여 바이러스가 확산될 최단 거리의 도시를 찾아 바이러스의 감염경로를 예측할 수 있다.Preferably, the genetic algorithm (GA) re-encodes the Travel Agent Problem (TSP) to track the infection path of the virus, as well as the distance between the city and the city's highway, city, mountains, And the fitness of each set of cities is calculated by expressing the weights as the shortest / longest distance in the urban population by using the set weights, and the termination condition is evaluated using the fitness and predetermined error rate in the calculated urban population , Selection operation, mating operation and mutation operation are repeated to find the shortest distance city where the virus will spread, and the infection route of the virus can be predicted.
바람직하게, 상기 바이러스 모니터링 관리서버를 통해 예측된 바이러스 감염경로 정보를 제공받아 관리자가 시각적으로 용이하게 알 수 있도록 화면에 디스플레이 해주는 관리자 단말이 더 구비될 수 있다.
Preferably, the administrator terminal further includes a manager terminal for receiving predicted virus infection path information through the virus monitoring management server and displaying the virus infection path information on a screen so that the administrator can visually recognize the path.
본 발명의 제2 측면은, 호흡기 감염 질환을 일으키는 바이러스의 종류를 실시간으로 분석 및 확진하기 위한 호흡기 바이러스 검사장치와 유/무선 통신망을 통해 연결된 바이러스 모니터링 관리서버를 포함하는 시스템을 이용하여 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 방법으로서, (a) 상기 호흡기 바이러스 검사장치를 통해 현장에서 감염자의 검체를 획득하여 신속하게 해당 바이러스를 정성 및 정량적으로 분석하는 단계; (b) 상기 호흡기 바이러스 검사장치로부터 측정된 바이러스 데이터를 상기 바이러스 모니터링 관리서버로 전송하는 단계; (c) 상기 바이러스 모니터링 관리서버를 통해 상기 단계(b)에서 전송된 바이러스의 특징을 추출하고 패턴을 분석하는 단계; (d) 상기 바이러스 모니터링 관리서버를 통해 상기 단계(c)에서 패턴 분석된 바이러스 데이터와 미리 저장된 바이러스 데이터와 비교하여 바이러스의 종류와 양성/음성여부를 분석하는 단계; 및 (e) 상기 바이러스 모니터링 관리서버를 통해 순회 판매원 문제(Traveling Salesman Problem, TSP) 및 유전자 알고리즘(Genetic Algorithm, GA)을 이용하여 최초 바이러스 발생지로부터 바이러스의 감염경로를 정확하게 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 방법을 제공하는 것이다.The second aspect of the present invention relates to a method for diagnosing a respiratory infectious disease using a system including a respiratory virus detection device for analyzing and confirming the type of virus causing respiratory infectious disease in real time and a virus monitoring management server connected via a wired / The method comprising the steps of: (a) acquiring a specimen of an infected person on site through the respiratory virus testing device and analyzing the virus rapidly and qualitatively; (b) transmitting virus data measured from the respiratory virus testing device to the virus monitoring management server; (c) extracting a characteristic of the virus transmitted in the step (b) through the virus monitoring management server and analyzing the pattern; (d) comparing virus data pattern-analyzed in step (c) with pre-stored virus data through the virus monitoring management server and analyzing whether the virus is positive or negative; And (e) accurately estimating an infection path of the virus from the first virus source using a traveling salesman problem (TSP) and a genetic algorithm (GA) through the virus monitoring management server And to provide a remote monitoring integrated information service method for real-time management of respiratory infectious diseases.
바람직하게, 상기 단계(e)에서, 상기 바이러스 모니터링 관리서버는, 바이러스의 경로를 추적하기 위하여 어느 한 나라의 모든 도시들을 순회 판매원 문제(TSP)로 모델링한 후, 바이러스 확산 도시들의 경로 예측을 위해서 유전자 알고리즘(GA)을 이용하여 바이러스 감염경로의 추적 및 예측할 수 있다.Preferably, in step (e), the virus monitoring management server models all the cities of a certain country as a traveling salesman problem (TSP) in order to track the route of the virus, Genetic algorithms (GA) can be used to track and predict virus infection pathways.
바람직하게, 상기 순회 판매원 문제(TSP)는 환경변수들인 산, 강, 도시간의 거리, 그리고 도시와 도시사이의 연결된 고속도로 등을 고려하여 전국단위 맵 모델링을 구축할 수 있다.Preferably, the traveling salesman problem (TSP) can build nationwide unit map modeling taking into account environmental variables such as mountains, rivers, distances between cities, and connected highways between cities and cities.
바람직하게, 상기 유전자 알고리즘(GA)은, 선택 연산, 교배 연산 및 돌연변이 연산을 수행하여 도시와 도시들간에 새로운 도시들의 경로를 생성할 수 있다.Preferably, the genetic algorithm (GA) may perform a selection operation, a mating operation, and a mutation operation to generate a path of new cities between cities and cities.
바람직하게, 상기 유전자 알고리즘(GA)은, 바이러스의 감염경로 추적을 위해 순회 판매원 문제(TSP)를 다시 인코딩(encoding)하는 단계; 도시와 도시를 연결하는 고속도로, 도시간의 거리, 산 그리고 강의 환경변수를 고려하여 가중치로 설정하는 단계; 상기 설정된 가중치를 이용하여 도시 집단 내에서 최단/최장거리로 나타내어 각 도시 집합들의 적합도를 계산하는 단계; 및 상기 계산된 도시 집단에서 적합도와 기설정된 에러율을 이용하여 종결 조건을 평가한 후, 선택 연산, 교배 연산 및 돌연변이 연산을 반복 수행하여 바이러스가 확산될 최단 거리의 도시를 찾아 바이러스의 감염경로를 예측하는 단계를 포함할 수 있다.Advantageously, the genetic algorithm (GA) comprises the steps of: encoding the traveling salesman problem (TSP) to track the infection path of the virus; Setting a weight value in consideration of environment variables of the highway connecting the city and the city, the distance between the cities, the mountain, and the river; Computing the fitness of each set of cities by representing the shortest / longest distance in the urban population using the set weights; And estimating the termination condition using the fitness and predetermined error rate in the calculated urban population and then performing the selection operation, mating operation and mutation operation repeatedly to find the shortest distance city where the virus will spread, .
바람직하게, 상기 단계(e) 이후에, 상기 바이러스 모니터링 관리서버를 통해 예측된 바이러스 감염경로 정보를 별도의 관리자 단말로 전송하여 관리자가 시각적으로 용이하게 알 수 있도록 화면에 디스플레이 해주는 단계를 더 포함할 수 있다.
Preferably, after step (e), the method further includes transmitting virus infection path information predicted through the virus monitoring management server to a separate administrator terminal and displaying the virus infection path information on a screen so that the administrator can visually recognize the path .
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 시스템 및 그 방법에 따르면, 호흡기 감염 질환과 같은 전염병의 확산을 조기에 차단하기 위해서 감염지역을 사전에 예측하여 신속하게 발생지의 백신 투여와 방역으로 인류에 큰 피해를 효과적으로 막을 수 있는 이점이 있다.According to the remote monitoring integrated information service system for real-time management of the respiratory infectious disease of the present invention as described above, the infected area can be predicted in advance in order to prevent the spread of infectious diseases such as respiratory infectious diseases at an early stage, It is advantageous to effectively prevent the great damage to mankind by the vaccine administration and the disinfection of the source.
또한, 본 발명에 따르면, 바이러스의 경로를 추적하기 위하여 모든 도시를 순회 판매원 문제(TSP)로 모델링(Modeling)하고, 유전자 알고리즘(GA)을 결합함으로써, 최초 발생지로부터 어디로 확산되는 지를 신속하고 정확하게 알 수 있으며, 이러한 확산지역의 예측을 통해서 지역의 피해를 최소화시키고, 백신 투여를 효율적으로 할 수 있어, 최소의 비용으로 최대의 효과를 얻을 수 있으며, 이는 수많은 환자와 사망자의 직접적인 치료비용뿐만 아니라 간접비용을 줄일 수 있어 경제적 비용이 천문학적으로 줄어들 수 있는 이점이 있다.
Further, according to the present invention, all cities are modeled as a traveling salesman problem (TSP) and a genetic algorithm (GA) is combined to track the route of the virus, thereby quickly and accurately know The prediction of these spreading regions minimizes the damage to the area, and the vaccine can be efficiently administered. Thus, it is possible to obtain the maximum effect at a minimum cost, which is not only a direct treatment cost of a large number of patients and deaths, There is an advantage that the cost can be reduced and the economic cost can be reduced astronomically.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 방법을 개략적으로 설명하기 위한 전체적인 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용된 호흡기 감염 질환 정보처리를 위한 전국단위 맵 모델링을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 적용된 유전자 알고리즘(GA)의 구체적인 흐름도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 방법을 이용하여 예측된 바이러스 감염경로 정보를 특정의 웹페이지에 디스플레이되는 화면을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a block diagram of an entire system for explaining a remote monitoring integrated information service system for real-time management of a respiratory infectious disease according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a general flowchart for explaining a remote monitoring integrated information service method for real-time management of a respiratory infectious disease according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a nationwide unit map modeling for respiratory infectious disease information processing applied to an embodiment of the present invention.
4 is a specific flowchart of a genetic algorithm (GA) applied to an embodiment of the present invention.
5A and 5B are views illustrating a screen for displaying predicted virus infection path information on a specific web page using a remote monitoring integrated information service method for real-time management of a respiratory infectious disease according to an embodiment of the present invention .
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention.
먼저, 본 발명은 전염병의 확산을 조기에 차단하기 위해서 감염지역을 사전에 예측하여 피해를 줄이기 위한 감염전파 예측 모니터링 시스템에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 가장 인간의 생명에 영향을 미쳐 죽음에까지 이르게 할 수 있는 호흡기 감염 질환을 일으키는 바이러스(예컨대, H1, H3, H5, H7, H9 바이러스 등)에 관해 조사와 분석을 통하여, 현재의 바이러스가 어떻게 전파될지의 이동 경로 패턴을 찾아내는 시스템이다.First, the present invention relates to an infection propagation prediction monitoring system for predicting an infected area in advance to reduce the damage in order to prevent the spread of the infectious disease at an early stage. The present invention is based on the investigation and analysis of viruses (for example, H1, H3, H5, H7 and H9 viruses) causing respiratory infectious diseases that can lead to death and affect the human life most. It is a system that finds the route pattern of how to propagate.
그리고, 본 발명의 시스템은 사전에 바이러스 발생지 예측이 가능하며, 예측을 통해서 신속하게 발생지의 백신 투여와 방역으로 인류에 큰 피해를 막을 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 시스템은 바이러스의 경로를 추적하기 위하여 모든 도시를 순회 판매원 문제(TSP)로 모델링 하고 유전자 알고리즘(GA) 결합하여 구현된다.In addition, the system of the present invention is capable of predicting viral origins in advance, and is capable of rapidly preventing the human disease from being inflicted with the vaccine administration and prevention of the vaginal site through the prediction. In addition, the system of the present invention is implemented by modeling all cities in a traveling salesman problem (TSP) and combining genetic algorithms (GA) to track the path of the virus.
특히, 본 발명은 바이러스 확산 지역을 예측할 수 있는 시스템을 개발하여, 미래의 감염자 수를 통계적으로 예측하는 것이 아니라, 단지 최초 발생지로부터 어디로 확산될거라는 것을 예측하는 시스템이다. 그리고, 확산지역의 예측을 통해서 지역의 피해를 최소화시키고 백신 투여를 효율적으로 할 수 있어, 최소의 비용으로, 최대의 효과를 갖는다. 이는 수많은 환자와 사망자의 직접적인 치료비용뿐만 아니라 간접비용을 줄일 수 있어 경제적 비용이 천문학적으로 줄어들 것이다.In particular, the present invention develops a system capable of predicting a virus-spreading area, and predicts that the number of infected persons in the future will not be statistically predicted but will spread from the original site. In addition, the prediction of the spreading region minimizes the damage to the area, and the vaccine administration can be efficiently performed, thereby achieving the maximum effect at a minimum cost. This will reduce the indirect costs as well as the direct treatment costs of numerous patients and deaths, resulting in an astronomical reduction in economic costs.
미래에는 현재보다 더 많은 수백만의 사람들이 국가와 국가 간의 국경을 매일 넘나들고, 전염병 전파는 더욱더 복잡해지고 위험해지는 상황들을 줄일 수 있을 것이다. 또한, 이 바이러스 확산 정보들은 통합정보 시스템을 구축하여 일반 사람들이 활용할 수 있도록 할 수도 있다.In the future, more millions of people will cross the border between countries and countries than ever, and the spread of the epidemic will reduce the more complex and dangerous situations. In addition, the spread of the virus information can be made available to the general public by building an integrated information system.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.FIG. 1 is a block diagram of an entire system for explaining a remote monitoring integrated information service system for real-time management of a respiratory infectious disease according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 시스템은, 크게 적어도 하나의 호흡기 바이러스 검사장치(100), 바이러스의 특징 추출 및 패턴 분석이 이루어지는 GA가 결합된 TSP 모듈(200) 그리고 바이러스 모니터링 관리서버(300)를 포함하여 이루어진다.Referring to FIG. 1, a remote monitoring integrated information service system for real-time management of respiratory infections according to an embodiment of the present invention includes at least one respiratory
여기서, 호흡기 바이러스 검사장치(100)는 호흡기 감염 질환을 일으키는 바이러스(예컨대, H1, H3, H5, H7, H9 바이러스 등)의 종류를 실시간으로 모니터링(Monitoring), 분석 및 확진하기 위해 현장에서 감염자의 검체를 획득하여 신속하게 해당 바이러스를 정성 및 정량적으로 분석하는 기능을 수행한다.Herein, the respiratory
또한, 호흡기 바이러스 검사장치(100)는 현장에서 감염자의 검체를 획득하여 측정된 바이러스 데이터를 유/무선 통신망(10)을 통해 바이러스 모니터링 관리서버(300)로 전송하는 기능을 수행한다.In addition, the respiratory
이러한 호흡기 바이러스 검사장치(100)는 통상적으로 초소형 LED 기반 유체 역학적 형광바이오센서 장치를 이용하여 1차로 바이러스의 종류를 검사하고, 유전정보전달물질(RNA)로부터 초고속 초소형 실시간 RT-PCR(Reverse Transcriptase -Polymerase Chain Reaction)이 가능한 장치를 이용하여 2차로 바이러스를 확진할 수 있다.Such a respiratory
한편, 유/무선 통신망(10)은 예컨대, CDMA, 인터넷(Internet) 또는 랜(Local Area Network, LAN) 등으로 이루질 수 있다. 이때, 상기 인터넷은 TCP/IP 프로토콜 및 그 상위계층에 존재하는 여러 서비스 즉, HTTP(Hyper Text Transfer Protocol), Telnet, FTP(File Transfer Protocol), DNS(Domain Name System), SMTP(Simple Mail Transfer Protocol), SNMP(Simple Network Management Protocol), NFS(Network File Service), NIS(Network Information Service) 등을 제공하는 전 세계적인 개방형 컴퓨터 네트워크 구조를 의미한다. 한편, 상기 인터넷은 유선 또는 무선 인터넷일 수도 있고, 이외에도 유선 공중망, 무선 이동 통신망, 또는 휴대 인터넷 등과 통합된 코어망일 수도 있다.Meanwhile, the wired /
그리고, GA가 결합된 TSP 모듈(200)은 호흡기 바이러스 검사장치(100)로부터 측정된 바이러스 데이터를 유/무선 통신망(10)을 통해 바이러스 모니터링 관리서버(300)로 전송 받아 해당 바이러스의 특징을 추출하고 패턴을 분석하여 그 결과를 바이러스 모니터링 관리서버(300)로 전송하는 기능을 수행한다.The
또한, GA가 결합된 TSP 모듈(200)은 분석된 바이러스의 종류와 양성/음성여부를 바탕으로 순회 판매원 문제(Traveling Salesman Problem, TSP) 및 유전자 알고리즘(Genetic Algorithm, GA)을 이용하여 최초 바이러스 발생지로부터 바이러스의 감염경로를 정확하게 예측하는 기능을 수행한다.In addition, the
즉, GA가 결합된 TSP 모듈(200)은 바이러스의 경로를 추적하기 위하여 어느 한 나라의 모든 도시들을 순회 판매원 문제(TSP)로 모델링(Modeling)하고, 바이러스 확산 도시들의 경로 예측을 위해서 유전자 알고리즘(GA)을 이용하여 바이러스 감염경로의 추적 및 예측이 가능하도록 한다.That is, the
한편, 상기 순회 판매원 문제(TSP)의 환경변수들인 산, 강, 도시간의 거리, 그리고 도시와 도시를 연결하는 고속도로 등을 고려하여 전국단위 맵 모델링을 구축함이 바람직하다.On the other hand, it is preferable to construct the nationwide unit map modeling considering the environmental variables of the traveling salesman problem (TSP) such as mountains, rivers, distances between cities, and expressways connecting cities and cities.
그리고, 상기 유전자 알고리즘(GA)은, 선택(Select) 연산, 교배(Crossover) 연산 및 돌연변이(Mutation) 연산을 수행하여 도시와 도시들간에 새로운 도시들의 경로를 생성할 수 있다.The genetic algorithm (GA) can generate a path of new cities between cities and cities by performing a Select operation, a crossover operation, and a mutation operation.
즉, 상기 유전자 알고리즘(GA)은, 바이러스의 감염경로 추적을 위해 순회 판매원 문제(TSP)를 다시 인코딩(encoding)함과 아울러 도시와 도시를 연결하는 고속도로, 도시간의 거리, 산, 그리고 강의 환경변수를 고려하여 가중치로 설정하고, 설정된 가중치를 이용하여 도시 집단 내에서 가장 최단/최장거리로 나타내어 각 도시 집합들의 적합도를 계산하며, 계산된 도시 집단에서 적합도와 기설정된 에러율을 이용하여 종결 조건을 평가한 후, 선택 연산, 교배 연산 및 돌연변이 연산을 반복 수행하여 바이러스가 확산될 최단 거리의 도시를 찾아 바이러스의 감염경로를 예측함이 바람직하다.That is, the genetic algorithm (GA) re-encodes the traveling salesman problem (TSP) in order to track the infection path of the virus, as well as a highway connecting the city and the city, a distance between the cities, And calculates the fitness of each set of cities by expressing them as the shortest / longest distance in the urban population using the set weights, and evaluates the termination condition using the fitness and predetermined error rate in the calculated urban population It is desirable to perform a selection operation, a mating operation, and a mutation operation repeatedly to find the shortest distance where the virus will spread and to predict the infection path of the virus.
한편, GA가 결합된 TSP 모듈(200)의 모든 기능은 후술하는 바이러스 모니터링 관리서버(300)에서 수행할 수도 있다.All functions of the
그리고, 바이러스 모니터링 관리서버(300)는 패턴 분석된 바이러스 데이터와 미리 구축된 데이터베이스(DB)에 저장된 바이러스 데이터를 비교하여 바이러스의 종류와 양성/음성여부를 분석하는 기능을 수행한다.Then, the virus
추가적으로, 바이러스 모니터링 관리서버(300)를 통해 예측된 바이러스 감염경로 정보를 제공받아 관리자가 시각적으로 용이하게 알 수 있도록 화면에 디스플레이 해주는 관리자 단말(400)이 더 구비될 수 있다.In addition, the
한편, 관리자 단말(400)은 예컨대, 데스크탑 PC, 노트북 PC 등 컴퓨터인 것이 일반적이지만, 이에 한정되는 것은 아니며 유/무선 통신망(10)을 통하여 바이러스 모니터링 서버(300)에 접속하여 양방향성 서비스를 이용할 수 있는 모든 종류의 유무선 통신 장치일 수 있다.Meanwhile, the
예를 들어, 관리자 단말(400)은 무선 인터넷 또는 휴대 인터넷을 통하여 통신하는 셀룰러폰(Cellular phone), 피씨에스폰(PCS phone: Personal Communications Services phone), 동기식/비동기식 IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000) 등 이동 단말을 포함하고, 이외에도 팜 PC(Palm Personal Computer), 개인용 디지털 보조기(PDA: Personal Digital Assistant), 스마트폰(Smart phone), 왑폰(WAP phone: Wireless application protocol phone), 모바일 게임기(mobile play-station), 태블릿PC(Tablet PC), 랩탑, 데스크탑 PC 등 바이러스 모니터링 서버(300)에 접속하기 위한 사용자 인터페이스를 갖는 모든 유/무선 가전/통신 장치를 포괄적으로 의미할 수 있다.For example, the
더욱이, 바이러스 모니터링 관리서버(300)는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 별도의 웹서버(Web Server)를 구비하여 예측된 바이러스 감염경로 정보를 일반 사용자가 관리자 단말(400)과 같은 별도의 사용자 단말의 웹브라우저를 통해 접속하여 통상의 웹페이지 형태로 볼 수 있도록 웹 서비스를 수행함으로써, 일반 사용자들도 쉽게 현재의 바이러스 진행 상황을 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 앞으로 예상되는 바이러스의 진행 경로에 대한 정보도 볼 수 있다.5A and 5B, the virus
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 방법을 개략적으로 설명하기 위한 전체적인 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용된 호흡기 감염 질환 정보처리를 위한 전국단위 맵 모델링을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 적용된 유전자 알고리즘(GA)의 구체적인 흐름도이다.FIG. 2 is a general flowchart for explaining a remote monitoring integrated information service method for real-time management of a respiratory infectious disease according to an embodiment of the present invention. FIG. FIG. 4 is a specific flowchart of a genetic algorithm (GA) applied to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 먼저, 호흡기 바이러스 검사장치(100)를 통해 최초 바이러스 발생지 현장에서 감염자의 검체를 획득하여 신속하게 해당 바이러스를 정성 및 정량적으로 분석한다(S100).Referring to FIGS. 1 to 4, first, a specimen of an infected person is obtained at a site of an initial virus site through a
이후에, 호흡기 바이러스 검사장치(100)로부터 측정된 바이러스 데이터를 유/무선 통신망(10)을 통해 바이러스 모니터링 관리서버(300)로 전송한 후(S200), GA가 결합된 TSP 모듈(200)에서는 상기 단계S200에서 전송된 바이러스의 특징을 추출하고 바이러스 패턴을 분석하여 최초 바이러스 발생지로부터 바이러스의 감염경로를 예측한다(S300).Thereafter, the virus data measured from the respiratory
이때, 상기 단계S300에서, GA가 결합된 TSP 모듈(200)은, 바이러스의 경로를 추적하기 위하여 어느 한 나라의 모든 도시들을 순회 판매원 문제(TSP)로 모델링한 후, 바이러스 확산 도시들의 경로 예측을 위해서 유전자 알고리즘(GA)을 이용하여 바이러스의 감염경로를 신속하고 정확하게 추적 및 예측할 수 있다.At this time, in step S300, the
이후에, 바이러스 모니터링 관리서버(300)에서는 상기 단계S300에서 바이러스 패턴 분석된 바이러스 데이터와 미리 구축된 데이터베이스(DB)에 저장된 바이러스 데이터와 비교하여 바이러스의 종류와 양성/음성여부를 분석한다(S400).Thereafter, the virus
한편, 상기 순회 판매원 문제(TSP)의 사용 시 도시와 도시를 연결하는 고속도로, 도시간의 거리, 산, 그리고 강의 환경변수를 고려하여 도 3에 도시된 바와 같이, 전국단위 맵 모델링을 구축할 수 있다.Meanwhile, when using the traveling salesman problem (TSP), nationwide unit map modeling can be constructed as shown in FIG. 3, taking into consideration the environment variables of the highway, city distance, mountain, and river connecting the city and the city .
한편, 바이러스는 갑자기 예측을 벗어나서 퍼지기도 한다. 그리고, 발생했던 지역에서 다시 발생하기도 한다. 이러한 부분을 해결하기 위해 본 발명에서는 변형된 유전자 알고리즘(GA)을 사용한다. 이러한 유전자 알고리즘(GA)은 선택, 교차와 돌연변이를 일으켜, 도시와 도시들간에 새로운 경로를 생성하고, 갑자기 예측 불허인 경우를 해결할 수 있다.On the other hand, viruses suddenly spread out beyond predictions. It also occurs again in the area where it occurred. To solve this problem, a modified genetic algorithm (GA) is used in the present invention. These genetic algorithms (GA) can cause selection, intersection and mutation, creating new paths between cities and cities, and suddenly unpredictable cases.
우리나라의 경우, 환경변수는 한국의 주요 4대강(한강, 금강, 낙동강, 영산강)과 교통 통행량이 많은 7개의 고속도로(서해안 고속도로, 호남 고속도로, 영동고속도로, 중앙 고속도로, 경부 고속도로, 88올림픽 고속도로, 남해 고속도로)의 거리를 적용할 수 있다. 그리고, 도시간의 거리, 1400m 이상의 산을 변수로 사용할 수 있다.In the case of Korea, the environmental variables are seven major rivers (Han River, Geum River, Nakdong River, Youngsan River) and seven highways (Southwest Highway, Honam Highway, Youngdong Highway, Central Highway, Gyeongbu Highway, 88 Olympic Highway, Highway) can be applied. And, the distance between cities, mountains over 1400m can be used as variables.
그리고, 도시는 29개의 서울특별시, 인천광역시, 안산시, 원주시, 강릉시, 이천시, 부산광역시, 대구광역시, 안동시, 제천시, 춘천시, 울산광역시, 천안시, 대전광역시, 남원시, 군산시, 보령시, 평택시, 김해시, 광주광역시, 익산시, 논산시, 순천시의 23개의 시와 7개의 고속도로가 서로 교차되는 곳의 도시인 신갈, 함양군, 고령군, 무안군, 고서JC, 담양군의 6개 도시를 적용할 수 있다. 상기와 같은 4가지의 환경변수를 각각 측정하여 교통량의 가중치로 사용할 수 있으며, 변수에 따라서 바이러스 전파의 속도가 느려지거나 빨라지게 설정할 수 있다.There are 29 cities in Seoul, including Incheon, Ansan, Wonju, Gangneung, Icheon, Busan, Daegu, Andong, Jecheon, Chuncheon, Ulsan, Cheonan, Daejeon, Namwon, Gunsan, Boryeong, Pyeongtaek, It is possible to apply six cities: Shingal, Hamyang, Goryong, Muan, Goseo, and Damyang, which are the cities where Gwangju, Iksan, Nonsan and Suncheon are located. Each of the above four environmental variables can be measured and used as a weight of traffic volume, and the speed of virus propagation can be set to be slow or fast according to the variable.
상기와 같이 본 발명에서 적용된 유전자 알고리즘(GA)은, 선택 연산, 교배 연산 및 돌연변이 연산을 수행하여 도시와 도시들간에 새로운 경로를 생성할 수 있다.As described above, the genetic algorithm (GA) applied in the present invention can generate a new path between cities and cities by performing a selection operation, a mating operation, and a mutation operation.
도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 먼저, 바이러스의 감염경로 추적을 위해 순회 판매원 문제(TSP)를 다시 인코딩(encoding)한다. 즉, n!의 가능한 모든 연결도시의 생성은 거대한 네트워크 형성과 계산 자원의 용량을 초과하는 계산 복잡도의 문제이다. 그러므로, 표본(sample)은 풀 사이즈(Pool size)로 제한하여 랜덤(Random)하게 생성한다.More specifically, referring to FIG. 4, first, the tracing agent problem (TSP) is re-encoded to track the infection path of the virus. That is, the creation of all possible connection cities of n! Is a matter of huge network formation and computational complexity exceeding the capacity of computational resources. Therefore, the sample is limited to a pool size and is randomly generated.
이후에, 도시와 도시를 연결하는 고속도로, 도시간의 거리, 산, 그리고 강의 환경변수를 고려하여 가중치로 설정한다. 이때, 도시 사이의 거리는 도로의 거리를 사용할 수 있다.Then, the weight is set in consideration of the environmental variables of the highway connecting the city and the city, the distance between the cities, the mountain, and the river. At this time, the distance between the cities can be the distance of the road.
다음으로, 상기 설정된 가중치를 이용하여 도시 집단 내에서 가장 최단/최장거리로 나타내어 각 도시 집합들의 적합도를 계산한다. 그리고, 적합도의 값은 0에서 1사이로 적합도 스케일링(Scaling)한다.Next, using the set weights, the fitness of each set of cities is calculated as the shortest / longest distance in the urban population. Then, the fitness value is scaled from 0 to 1.
이후에, 상기 계산된 도시 집단에서 적합도와 기설정된 에러율을 이용하여 종결 조건을 평가한다. 만약, 선택된 도시가 종결 조건을 만족한다면 그 도시는 감염이 가장 빨리 확산될 도시이다. 선택된 도시는 알고리즘의 종료에 의해, 데이터베이스(DB)에 저장한다. 그렇지 않고, 종결 조건을 만족하지 않는다면 알고리즘의 다음단계를 거쳐 새롭게 조합된 도시를 생성시킨다.Thereafter, the termination condition is evaluated using the fitness and predetermined error rate in the calculated urban population. If the selected city satisfies the termination condition, the city is the city where the infection will spread the fastest. The selected city is stored in the database (DB) by the termination of the algorithm. Otherwise, if the termination condition is not satisfied, a new combined city is created through the next step of the algorithm.
그리고, 종결조건에 적합도 뿐만 아니라 에러율의 조건을 넣는 이유는 바이러스가 전염되었던 도시에서 다시 발병할 수 있기 때문이다. 그러므로, 실세계에서와 동일한 조건을 주기 위해 에러율을 미리 설정한다.The reason for putting the condition of the error rate as well as the fitness for the termination condition is that the virus can recur in the city where the virus has been transmitted. Therefore, the error rate is set in advance to give the same conditions as in the real world.
다음으로, 선택(Select) 연산을 수행한다. 이후에, 교배 연산 및 돌연변이 연산을 수행하는 바, 상기 교배(Crossover) 연산은 유전자 알고리즘(GA)의 대표적인 연산자이며 연산자들 중 가장 많은 대안을 갖고 있다. 교배 연산을 전염병 감염경로 추적에서 사용하는 이유는 랜덤(Random)하게 Pt 시간(세대)에서 생성된 도시 집단을 시간이 지남에 따라 가중치가 적은 짧은 도시로의 감염경로를 찾기 생성하기 위해서이다. 원리는 Pt 시간(세대)에서 두 개의 Xi, Xj 집단을 선택하여 도시들을 교환하면서 Pt+1 시간(세대)의 새로운 도시 집단을 형성한다.Next, a Select operation is performed. Thereafter, a mating operation and a mutation operation are performed, and the crossover operation is a representative operator of the genetic algorithm (GA) and has the most number of alternatives among the operators. The reason for using mating operations in epidemic infectious route tracking is to randomly generate city groups generated at P t time (generation) to find the infection route to a short city with a small weight over time. The principle is to form the new group shown in the two X i, X j, select the group by exchanging the illustrated P t + 1 time (generation) from the time t P (family).
이때, 두 도시 집단의 부분적으로 짧은 경로(가중치가 적은)의 도시들을 적당히 조합하여 시간이 지남에 따라 짧은 경로를 갖는 도시들을 전승시키는 것이다. 따라서, 시간이 지남에 따라 새로 생성된 도시 집단에는 짧은 경로로만 이루어진 도시들의 수가 증가하여 발생지에 감염 경로가 짧은 도시로의 확산을 만들어 낼 수 있는 기반이 된다.At this time, it is necessary to appropriately combine the cities of the shortest paths (weighted) of the two urban groups to transfer the cities having the shortest paths over time. Therefore, as time goes on, the number of cities with short routes only increases in the newly created urban population, which is the base on which the spread of the infection route to the source city can be generated.
다음으로, 새로 생성된 도시집단들은 다시 적합도를 평가하기 위해 전술한 각 도시 집합들의 적합도를 계산하는 과정부터 돌연변이 연산하는 과정까지를 반복한 후, 바이러스가 확산될 최단 거리의 도시(최적의 해)를 찾는다. 즉, 시작 도시로부터 감염이 빨리 진행될 도시 집단을 1위부터 3 순위까지 찾아 바이러스의 감염경로를 예측한다.Next, the newly created urban populations repeat the process of calculating the fitness of each city set described above to the mutation calculation process to evaluate the fitness, and then the city of the shortest distance (optimal solution) . That is, from the first city to the third, the virus infection route is predicted from the city group in which the infection is to proceed fast from the start city.
추가적으로, 상기 단계S400 이후에, 바이러스 모니터링 관리서버(300)를 통해 예측된 바이러스 감염경로 정보를 별도의 관리자 단말(400)로 전송하여 관리자가 시각적으로 용이하게 알 수 있도록 화면에 디스플레이 해주는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, after step S400, the virus infection path information predicted through the virus
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 방법을 이용하여 예측된 바이러스 감염경로 정보를 특정의 웹페이지에 디스플레이되는 화면을 나타낸 도면이다.5A and 5B are views illustrating a screen for displaying predicted virus infection path information on a specific web page using a remote monitoring integrated information service method for real-time management of a respiratory infectious disease according to an embodiment of the present invention .
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 별도의 웹서버(Web Server)를 구비하여 예측된 바이러스 감염경로 정보를 일반 사용자가 관리자 단말(400)과 같은 별도의 사용자 단말의 웹브라우저를 통해 접속하여 통상의 웹페이지 형태로 볼 수 있도록 웹 서비스를 수행함으로써, 일반 사용자들도 한눈에 현재의 바이러스 현황과 과거, 예측을 비롯하여 바이러스의 통계, 바이러스에 관한 지식과 건강 등 풍부한 자료들을 볼 수 있다.5A and 5B, a separate Web server is provided to allow a general user to access the predicted virus infection path information through a web browser of a separate user terminal such as the
전술한 본 발명에 따른 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 시스템 및 그 방법에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
Although the preferred embodiments of the remote monitoring integrated information service system and the method for real-time management of the respiratory infectious disease according to the present invention have been described, the present invention is not limited thereto, It is to be understood that the invention is not limited thereto and that various changes and modifications can be made within the scope of the appended drawings.
100 : 호흡기 바이러스 검사장치,
200 : GA가 결합된 TSP 모듈,
300 : 바이러스 모니터링 관리서버,
400 : 관리자 단말100: respiratory virus screening device,
200: GA combined TSP module,
300: Virus monitoring management server,
400: administrator terminal
Claims (12)
상기 호흡기 바이러스 검사장치로부터 측정된 바이러스 데이터를 유/무선 통신망을 통해 전송 받아 해당 바이러스의 특징을 추출하고 패턴을 분석한 후, 미리 저장된 바이러스 데이터와 비교하여 바이러스의 종류와 양성/음성여부를 분석하며, 순회 판매원 문제(Traveling Salesman Problem, TSP) 및 유전자 알고리즘(Genetic Algorithm, GA)을 이용하여 최초 바이러스 발생지로부터 바이러스의 감염경로를 예측하기 위한 바이러스 모니터링 관리서버를 포함하되,
상기 순회 판매원 문제(TSP)는, 환경변수들인 산, 강, 도시간의 거리, 그리고 도시와 도시사이의 연결된 고속도로를 고려하여 전국단위 맵 모델링을 구축하는 것을 특징으로 하는 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 시스템.
A respiratory virus analyzer equipped with a means for qualitatively and quantitatively analyzing a virus by acquiring a specimen of an infected person in the field in order to analyze and confirm the kind of virus causing respiratory infectious disease in real time; And
The virus data measured from the respiratory virus testing device is received through a wired / wireless communication network, and the characteristics of the virus are extracted and analyzed. Then, the pattern is compared with pre-stored virus data to analyze the type of virus and whether the virus is positive or negative A virus monitoring management server for predicting a virus infection path from a first virus source using a Traveling Salesman Problem (TSP) and a Genetic Algorithm (GA)
The traveling salesman problem (TSP) establishes national unit map modeling considering the environment variables mountain, river, urban distance, and connected highway between city and city, and for real-time management of respiratory infectious disease Remote monitoring integrated information service system.
상기 바이러스 모니터링 관리서버는, 바이러스의 경로를 추적하기 위하여 어느 한 나라의 모든 도시들을 순회 판매원 문제(TSP)로 모델링하고, 바이러스 확산 도시들의 경로 예측을 위해서 유전자 알고리즘(GA)을 이용하여 바이러스 감염경로의 추적 및 예측이 가능하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 시스템.
The method according to claim 1,
The virus monitoring management server models all the cities of a country in the TSP to track the path of the virus, and uses the genetic algorithm (GA) And a remote monitoring integrated information service system for real-time management of respiratory infectious diseases.
상기 유전자 알고리즘(GA)은, 선택 연산, 교배 연산 및 돌연변이 연산을 수행하여 도시와 도시들간에 새로운 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 시스템.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the genetic algorithm (GA) generates a new path between cities and cities by performing a selection operation, a mating operation, and a mutation operation, and a remote monitoring integrated information service system for real-time management of a respiratory infectious disease.
상기 유전자 알고리즘(GA)은,
바이러스의 감염경로 추적을 위해 순회 판매원 문제(TSP)를 다시 인코딩(encoding)함과 아울러 도시와 도시를 연결하는 고속도로, 도시간의 거리, 산, 그리고 강의 환경변수를 고려하여 가중치로 설정하고, 설정된 가중치를 이용하여 도시 집단 내에서 가장 최단/최장거리로 나타내어 각 도시 집합들의 적합도를 계산하며, 계산된 도시 집단에서 적합도와 기설정된 에러율을 이용하여 종결 조건을 평가한 후, 선택 연산, 교배 연산 및 돌연변이 연산을 반복 수행하여 바이러스가 확산될 최단 거리의 도시를 찾아 바이러스의 감염경로를 예측하는 것을 특징으로 하는 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 시스템.
3. The method according to claim 1 or 2,
The genetic algorithm (GA)
In order to track the infection path of the virus, the TSP is re-encoded and the weight is set in consideration of the environment variables of the highway, city, mountain, and lecture connecting the city and the city, The fitness of each set of cities is calculated using the shortest / longest distance in the urban population, and the termination condition is evaluated using the fitness and predetermined error rate in the calculated urban population. Then, the selection operation, mating operation and mutation Wherein the virus infection route is predicted by repeating the operation to find the city with the shortest distance at which the virus will spread, thereby to provide a remote monitoring integrated information service system for real time management of respiratory infectious diseases.
상기 바이러스 모니터링 관리서버를 통해 예측된 바이러스 감염경로 정보를 제공받아 관리자가 시각적으로 용이하게 알 수 있도록 화면에 디스플레이 해주는 관리자 단말이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising an administrator terminal for receiving virus infection path information predicted through the virus monitoring management server and displaying the virus infection path information on a screen so that the administrator can visually recognize the virus infection path information. Information service system.
(a) 상기 호흡기 바이러스 검사장치를 통해 현장에서 감염자의 검체를 획득하여 해당 바이러스를 정성 및 정량적으로 분석하는 단계;
(b) 상기 호흡기 바이러스 검사장치로부터 측정된 바이러스 데이터를 상기 바이러스 모니터링 관리서버로 전송하는 단계;
(c) 상기 바이러스 모니터링 관리서버를 통해 상기 단계(b)에서 전송된 바이러스의 특징을 추출하고 패턴을 분석하는 단계;
(d) 상기 바이러스 모니터링 관리서버를 통해 상기 단계(c)에서 패턴 분석된 바이러스 데이터와 미리 저장된 바이러스 데이터와 비교하여 바이러스의 종류와 양성/음성여부를 분석하는 단계; 및
(e) 상기 바이러스 모니터링 관리서버를 통해 순회 판매원 문제(Traveling Salesman Problem, TSP) 및 유전자 알고리즘(Genetic Algorithm, GA)을 이용하여 최초 바이러스 발생지로부터 바이러스의 감염경로를 예측하는 단계를 포함하되,
상기 순회 판매원 문제(TSP)의 사용 시 도시와 도시를 연결하는 고속도로, 도시간의 거리, 산, 그리고 강의 환경변수를 가중치로 고려하여 전국단위 맵 모델링을 구축하는 것을 특징으로 하는 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 방법.
Remote monitoring integration for real-time management of respiratory infections using a system including a respiratory virus detection device for analyzing and confirming the kinds of viruses causing respiratory infectious diseases in real time and a virus monitoring management server connected through wired / wireless communication network As an information service method,
(a) qualitatively and quantitatively analyzing the virus by obtaining a specimen of an infected person on the spot through the respiratory virus analyzer;
(b) transmitting virus data measured from the respiratory virus testing device to the virus monitoring management server;
(c) extracting a characteristic of the virus transmitted in the step (b) through the virus monitoring management server and analyzing the pattern;
(d) comparing virus data pattern-analyzed in step (c) with pre-stored virus data through the virus monitoring management server and analyzing whether the virus is positive or negative; And
(e) predicting a virus infection path from an original virus source using a traveling salesman problem (TSP) and a genetic algorithm (GA) through the virus monitoring management server,
The method of claim 1, wherein the unit map modeling is implemented by taking into consideration the environmental variables of the highway, the distance between the cities, the mountains, and the lecture connecting the city and the city when using the traveling salesman problem (TSP) A method for remote monitoring integrated information services.
상기 단계(e)에서, 상기 바이러스 모니터링 관리서버는, 바이러스의 경로를 추적하기 위하여 어느 한 나라의 모든 도시들을 순회 판매원 문제(TSP)로 모델링한 후, 바이러스 확산 도시들의 경로 예측을 위해서 유전자 알고리즘(GA)을 이용하여 바이러스 감염경로의 추적 및 예측하는 것을 특징으로 하는 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 방법.
8. The method of claim 7,
In step (e), the virus monitoring management server models all the cities of a certain country as a traveling salesman problem (TSP) in order to track the route of a virus, GA) to track and predict virus infectious pathways, and to provide a remote monitoring integrated information service method for real-time management of respiratory infectious diseases.
상기 유전자 알고리즘(GA)은, 선택 연산, 교배 연산 및 돌연변이 연산을 수행하여 도시와 도시들간에 새로운 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 방법.
9. The method according to claim 7 or 8,
Wherein the genetic algorithm (GA) performs a selection operation, a mating operation, and a mutation operation to generate a new path between cities and cities.
상기 유전자 알고리즘(GA)은,
바이러스의 감염경로 추적을 위해 순회 판매원 문제(TSP)를 다시 인코딩(encoding)하는 단계;
도시와 도시를 연결하는 고속도로, 도시간의 거리, 산, 그리고 강의 환경변수를 고려하여 가중치로 설정하는 단계;
상기 설정된 가중치를 이용하여 도시 집단 내에서 최단/최장거리로 나타내어 각 도시 집합들의 적합도를 계산하는 단계; 및
상기 계산된 도시 집단에서 적합도와 기설정된 에러율을 이용하여 종결 조건을 평가한 후, 선택 연산, 교배 연산 및 돌연변이 연산을 반복 수행하여 바이러스가 확산될 최단 거리의 도시를 찾아 바이러스의 감염경로를 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 방법.
9. The method according to claim 7 or 8,
The genetic algorithm (GA)
Encoding the trafficking agent problem (TSP) to track the infection path of the virus;
Setting a weight value in consideration of environment variables of the highway connecting the city and the city, the distance between the cities, the mountain, and the river;
Computing the fitness of each set of cities by representing the shortest / longest distance in the urban population using the set weights; And
After calculating the termination condition using the fitness and the predetermined error rate in the calculated urban population, the selection operation, the mating operation and the mutation operation are repeated to find the shortest distance city where the virus will spread, The method comprising the steps of: (a) providing a remote monitoring integrated information service for real-time management of a respiratory infectious disease.
상기 단계(e) 이후에, 상기 바이러스 모니터링 관리서버를 통해 예측된 바이러스 감염경로 정보를 별도의 관리자 단말로 전송하여 관리자가 시각적으로 용이하게 알 수 있도록 화면에 디스플레이 해주는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡기 감염 질환의 실시간 관리를 위한 원격 모니터링 통합정보 서비스 방법.8. The method of claim 7,
The method of claim 1, further comprising, after the step (e), transmitting virus infection path information predicted through the virus monitoring management server to a separate administrator terminal and displaying the virus infection path information on a screen so that the administrator can visually recognize the path. A method of remote monitoring integrated information service for real - time management of respiratory infectious diseases.
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