基于物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的校園健康防疫保障平臺研究

許莉麗

(浙江經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學院，浙江 杭州 310018)

1 研究背景

隨著經(jīng)濟的發(fā)展與人民生活水平的提高，社會主義新中國的發(fā)展逐步邁向了綠色健康環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展道路，其中一塊則體現(xiàn)在對于突發(fā)公共衛(wèi)生事件的應急處理與保障建設(shè)上。國家十分重視突發(fā)公共衛(wèi)生事件應急機制的建設(shè)，從保護廣大人民群眾身體健康，落實以人為本和全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)的科學發(fā)展觀出發(fā)，需要做到從各個層級各個單位加強突發(fā)公共衛(wèi)生事件應急機制的建設(shè)，強化預防和應急準備，需要從細微處著手，開展網(wǎng)格化的實時數(shù)據(jù)采集、嚴密跟蹤監(jiān)控和大數(shù)據(jù)分析預警等工作，利用計算機前沿技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)+手段提高衛(wèi)生應急能力，開創(chuàng)這類衛(wèi)生應急工作的新局面，是促進社會和諧發(fā)展的重要組成部分[1]。

社會主義新中國的教育事業(yè)蓬勃發(fā)展，各級學校承載著培養(yǎng)國家所需的各級各類人才的任務與作用，當前各類校園是人員密集與聚集工作學習甚至生活的地方。尤其近年來隨著大學擴招，大學的人數(shù)與規(guī)模不斷擴大，各類校園尤其是大學校園儼然成為突發(fā)公共衛(wèi)生事件的多發(fā)場所：每年的秋冬季節(jié)，各類流感病毒在校園的教室與寢室大規(guī)模傳播；春夏的腸道病菌也時常會光顧食堂和寢室。除了大學校園存在聚集性居住以外，很多高中也存在集體宿舍與集體食堂，這也將成為突發(fā)公共衛(wèi)生事件的多發(fā)場所。而中小學低齡段學生個人自我管控和衛(wèi)生管理的能力相對較弱，教室食堂聚集性學習和聚餐的時候不注意個人衛(wèi)生習慣和個人衛(wèi)生管理，也會造成這些校園場所成為突發(fā)公共衛(wèi)生事件的多發(fā)場所。

基于上述國家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略思路與當前校園突發(fā)衛(wèi)生公共事件的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控管理與應急處理的現(xiàn)狀需求，有效應用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等計算機前沿技術(shù)手段，研究如何架構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)+模式下的校園健康防疫保障平臺將解決當前突發(fā)公共衛(wèi)生事件多發(fā)場所的各級校園的健康防疫保障問題，從而為國家突發(fā)公共衛(wèi)生事件應急處理與保障建設(shè)貢獻一分力量。

2 研究思路

研究的思路在于應用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能與移動互聯(lián)網(wǎng)等信息前沿技術(shù)手段實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)+模式下的校園健康防疫，解決校園這個突發(fā)公共衛(wèi)生事件多發(fā)場所的健康數(shù)據(jù)實時采集、監(jiān)管、大數(shù)據(jù)分析與監(jiān)控預警的健康校園保障問題，構(gòu)建健康綠色的新型校園工作學習生活環(huán)境，成為支撐國家突發(fā)公共衛(wèi)生事件應急機制建設(shè)的強有力基石，核心思路包括以下3個方面：(1) 基于阿里物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺的樹莓派數(shù)據(jù)實時采集技術(shù)的應用，實現(xiàn)網(wǎng)格化點對點健康體溫數(shù)據(jù)的采集和基于人工智能技術(shù)的人臉識別信息匹配實現(xiàn)校園健康數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化點對點健康數(shù)據(jù)實時收集與監(jiān)控。(2) 基于阿里云服務器、Java SSM服務器架構(gòu)和微信小程序開發(fā)技術(shù)的移動互聯(lián)網(wǎng)健康狀況報備、多層級監(jiān)管與校醫(yī)診療。(3) 基于阿里云服務器與大數(shù)據(jù)分析的校園健康全局監(jiān)管與大數(shù)據(jù)展示，整個研究思路如圖1所示。

圖1 研究思路

3 研究內(nèi)容與實施

研究校園健康防疫保障平臺其應用于大中小學校的健康衛(wèi)生防御保障的功能，主要包括實時監(jiān)管活躍于校園內(nèi)的各類群體人員包括教職工、師生和后勤保障人員的健康實時數(shù)據(jù)自動采集監(jiān)控、校內(nèi)員工師生的健康狀況問題主動報備、師生互聯(lián)網(wǎng)+校醫(yī)診療、校內(nèi)多層級人員數(shù)據(jù)監(jiān)管預警和全校衛(wèi)生健康數(shù)據(jù)全局監(jiān)管大數(shù)據(jù)分析預警，研究內(nèi)容根據(jù)研究思路包括以下3個方面。

(1) 研究基于物聯(lián)網(wǎng)與人工智能技術(shù)的網(wǎng)格化點對點健康數(shù)據(jù)實時自動采集信息匹配與監(jiān)控。研究物聯(lián)網(wǎng)與人工智能應用模式下的健康數(shù)據(jù)自動實時采集，人員到達校園內(nèi)部各類場所入口處(如：教學樓、宿舍和食堂等)通過物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備自動采集體溫等健康數(shù)據(jù)，繼而通過人臉監(jiān)測技術(shù)精準采集人臉數(shù)據(jù)，主要包括人臉監(jiān)測模塊和體溫監(jiān)測模塊。人臉監(jiān)測模塊通過物聯(lián)網(wǎng)攝像頭設(shè)備感應到有人接近后進行人臉檢測，會自動將人臉保存至樹莓派設(shè)備中。體溫檢測模塊紅外體溫檢測設(shè)備將會同時進行體溫的自動檢測，多次采集體溫，通過特定算法取得最接近真實體溫的數(shù)據(jù)，保存至樹莓派設(shè)備中信息匹配；研究校園常規(guī)用戶通過微信小程序端在平臺注冊賬號上傳個人照片和填寫相關(guān)信息保存在云端的Web服務器上，Web服務器上聚集了相關(guān)的用戶的人臉庫，通過人工智能對人臉庫進行機器學習，并生成與用戶信息匹配的人臉I(yè)D。樹莓派將存儲的人臉照片上傳到人臉庫服務器，人臉庫服務器將通過人臉搜索算法進行人臉搜索，最后將搜索的結(jié)果(人臉的唯一ID)返回至設(shè)備。最后通過樹莓派對返回的人臉信息、體溫信息進行預處理以及封裝，將數(shù)據(jù)返回到阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺，存儲到云端。云端將數(shù)據(jù)發(fā)送至Web服務器，與云端的Web服務器內(nèi)用戶信息進行匹配精準定位健康數(shù)據(jù)的人員信息，方便做好實時數(shù)據(jù)的精準定位與異常數(shù)據(jù)的排查預警[2]。

(2) 研究基于移動互聯(lián)網(wǎng)的健康狀況報備、多層級監(jiān)管預警和校醫(yī)診療。研究通過微信小程序端提供主動健康狀況報備、平臺用戶不同角色的多層監(jiān)管預警和互聯(lián)網(wǎng)+模式的校醫(yī)診療的各項功能，包括健康狀況報備功能，當學生察覺身體不舒服時，通過微信小程序主動上報自身身體狀況信息給班主任后再聯(lián)系校醫(yī)，經(jīng)過校醫(yī)的判斷安排線上或線下診療。診療結(jié)束后，無論該學生身體狀況如何，校醫(yī)發(fā)送消息與班主任確認，記錄后臺數(shù)據(jù)庫；多層級監(jiān)管預警功能，由于校園中層(班主任、系主任、輔導員等)較多，學生或者老師生病的信息難以很快地傳遞到上層，因此“校康寶”微信小程序，根據(jù)不同用戶的身份，展現(xiàn)出不同的監(jiān)管權(quán)限。全校擁有最高權(quán)限的人(校長、書記等)可以監(jiān)管下一級用戶的身體健康信息，就這樣一級監(jiān)管一級，直到每一個普通用戶(學生)都被監(jiān)管到。若是某一層級中的某個成員身體狀況信息顯示“異常”，管理者則可以非常直觀地看見該層處于警戒狀態(tài)；互聯(lián)網(wǎng)+校醫(yī)診療功能，校醫(yī)通過對學生的病情判斷(是否復診、是否為慢性病、病情是否嚴重等)，選擇線上診療與線下診療這兩種模式。線上診療即為互聯(lián)網(wǎng)線上面對面答疑解惑，線下診療即為學生預約校醫(yī)診療[3]。

(3) 研究基于大數(shù)據(jù)分析與Java SSM框架技術(shù)的全校監(jiān)管與預警。研究平臺如何充分考慮用戶的需求，采用時下流行的Java SSM框架(Spring MVC，Spring，Mybatis)搭建后臺服務器，擁有IOC，AOP等特性，為后臺開發(fā)提供了更高的生產(chǎn)力與易維護性，包括通過對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供的數(shù)據(jù)采集與阿里云物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺的上收云端數(shù)據(jù)進行總合，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析，通過后臺SSM服務器以網(wǎng)頁的形式展現(xiàn)，實現(xiàn)全校學生健康狀況的可視化，數(shù)值化，使管理者對全校學生健康狀況一目了然，通過對健康危險的閾值與對應閾值對應的應急預案預先設(shè)置，對數(shù)據(jù)智能分析，實現(xiàn)全校學生健康狀況出現(xiàn)問題進行主動預警，并自動啟用應急預案。整個平臺的研究內(nèi)容如圖2所示。

圖2 研究內(nèi)容

4 研究總結(jié)

平臺研究實現(xiàn)了校園內(nèi)網(wǎng)格化的點對點數(shù)據(jù)自動采集與精準匹配，應用當前最先進的人工智能人臉識別算法，對采集到的人臉圖像數(shù)據(jù)與云端已有的信息進行精準匹配，并有效篩選異常數(shù)據(jù)的人員，繼而進行全局控制端的通報和個人預警。平臺研究互聯(lián)網(wǎng)+校醫(yī)診療功能實現(xiàn)校園內(nèi)尤其是大學校園內(nèi)將醫(yī)務室校醫(yī)院的診療場景從線下診療室模式到線上移動互聯(lián)網(wǎng)+模式，大學生可以通過平臺微信小程序?qū)崿F(xiàn)預約校醫(yī)、急癥移動端設(shè)備面對面視頻校醫(yī)溝通診療和慢癥復診平臺留言校醫(yī)異步診療各類基于移動互聯(lián)網(wǎng)+的校醫(yī)診療模式，跨越了時間和空間的局限性和弊端，進一步讓整個校園健康安全防范更加縝密和實時；平臺研究能夠精準定位校園內(nèi)不同角色類型管理人員對所管轄的人員或?qū)W生的自動采集數(shù)據(jù)與健康報備數(shù)據(jù)的監(jiān)管與預警，使全校建立自下而上的報告制度，實現(xiàn)從上往下的層層監(jiān)管，不出現(xiàn)斷層；平臺研究搭載實時數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，通過對采集的數(shù)據(jù)分析，做到以準確、實時、全面地數(shù)據(jù)處理與分析統(tǒng)計當前概況，以報表，圖表的形式呈現(xiàn)給監(jiān)管者，讓監(jiān)管者可以一目了然地了解到自己下屬班級的當前健康情況，為管理層的工作提供有效的數(shù)據(jù)支撐，并通過大數(shù)據(jù)分析對信息統(tǒng)計進行相關(guān)算法的匹配和對應的公共衛(wèi)生應急預案的啟動，保證了健康防疫的實時性和保障性。