基于物联网和人工智能的校园健康防疫保障平台研究

许莉丽

(浙江经贸职业技术学院，浙江 杭州 310018)

1 研究背景

随着经济的发展与人民生活水平的提高，社会主义新中国的发展逐步迈向了绿色健康环保的可持续发展道路，其中一块则体现在对于突发公共卫生事件的应急处理与保障建设上。国家十分重视突发公共卫生事件应急机制的建设，从保护广大人民群众身体健康，落实以人为本和全面、协调、可持续的科学发展观出发，需要做到从各个层级各个单位加强突发公共卫生事件应急机制的建设，强化预防和应急准备，需要从细微处着手，开展网格化的实时数据采集、严密跟踪监控和大数据分析预警等工作，利用计算机前沿技术和互联网+手段提高卫生应急能力，开创这类卫生应急工作的新局面，是促进社会和谐发展的重要组成部分[1]。

社会主义新中国的教育事业蓬勃发展，各级学校承载着培养国家所需的各级各类人才的任务与作用，当前各类校园是人员密集与聚集工作学习甚至生活的地方。尤其近年来随着大学扩招，大学的人数与规模不断扩大，各类校园尤其是大学校园俨然成为突发公共卫生事件的多发场所：每年的秋冬季节，各类流感病毒在校园的教室与寝室大规模传播；春夏的肠道病菌也时常会光顾食堂和寝室。除了大学校园存在聚集性居住以外，很多高中也存在集体宿舍与集体食堂，这也将成为突发公共卫生事件的多发场所。而中小学低龄段学生个人自我管控和卫生管理的能力相对较弱，教室食堂聚集性学习和聚餐的时候不注意个人卫生习惯和个人卫生管理，也会造成这些校园场所成为突发公共卫生事件的多发场所。

基于上述国家可持续发展的战略思路与当前校园突发卫生公共事件的数据采集、监控管理与应急处理的现状需求，有效应用物联网、人工智能、大数据分析等计算机前沿技术手段，研究如何架构互联网+模式下的校园健康防疫保障平台将解决当前突发公共卫生事件多发场所的各级校园的健康防疫保障问题，从而为国家突发公共卫生事件应急处理与保障建设贡献一分力量。

2 研究思路

研究的思路在于应用物联网、人工智能与移动互联网等信息前沿技术手段实现互联网+模式下的校园健康防疫，解决校园这个突发公共卫生事件多发场所的健康数据实时采集、监管、大数据分析与监控预警的健康校园保障问题，构建健康绿色的新型校园工作学习生活环境，成为支撑国家突发公共卫生事件应急机制建设的强有力基石，核心思路包括以下3个方面：(1) 基于阿里物联网开发平台的树莓派数据实时采集技术的应用，实现网格化点对点健康体温数据的采集和基于人工智能技术的人脸识别信息匹配实现校园健康数据的网格化点对点健康数据实时收集与监控。(2) 基于阿里云服务器、Java SSM服务器架构和微信小程序开发技术的移动互联网健康状况报备、多层级监管与校医诊疗。(3) 基于阿里云服务器与大数据分析的校园健康全局监管与大数据展示，整个研究思路如图1所示。

图1 研究思路

3 研究内容与实施

研究校园健康防疫保障平台其应用于大中小学校的健康卫生防御保障的功能，主要包括实时监管活跃于校园内的各类群体人员包括教职工、师生和后勤保障人员的健康实时数据自动采集监控、校内员工师生的健康状况问题主动报备、师生互联网+校医诊疗、校内多层级人员数据监管预警和全校卫生健康数据全局监管大数据分析预警，研究内容根据研究思路包括以下3个方面。

(1) 研究基于物联网与人工智能技术的网格化点对点健康数据实时自动采集信息匹配与监控。研究物联网与人工智能应用模式下的健康数据自动实时采集，人员到达校园内部各类场所入口处(如：教学楼、宿舍和食堂等)通过物联网设备自动采集体温等健康数据，继而通过人脸监测技术精准采集人脸数据，主要包括人脸监测模块和体温监测模块。人脸监测模块通过物联网摄像头设备感应到有人接近后进行人脸检测，会自动将人脸保存至树莓派设备中。体温检测模块红外体温检测设备将会同时进行体温的自动检测，多次采集体温，通过特定算法取得最接近真实体温的数据，保存至树莓派设备中信息匹配；研究校园常规用户通过微信小程序端在平台注册账号上传个人照片和填写相关信息保存在云端的Web服务器上，Web服务器上聚集了相关的用户的人脸库，通过人工智能对人脸库进行机器学习，并生成与用户信息匹配的人脸ID。树莓派将存储的人脸照片上传到人脸库服务器，人脸库服务器将通过人脸搜索算法进行人脸搜索，最后将搜索的结果(人脸的唯一ID)返回至设备。最后通过树莓派对返回的人脸信息、体温信息进行预处理以及封装，将数据返回到阿里云物联网平台，存储到云端。云端将数据发送至Web服务器，与云端的Web服务器内用户信息进行匹配精准定位健康数据的人员信息，方便做好实时数据的精准定位与异常数据的排查预警[2]。

(2) 研究基于移动互联网的健康状况报备、多层级监管预警和校医诊疗。研究通过微信小程序端提供主动健康状况报备、平台用户不同角色的多层监管预警和互联网+模式的校医诊疗的各项功能，包括健康状况报备功能，当学生察觉身体不舒服时，通过微信小程序主动上报自身身体状况信息给班主任后再联系校医，经过校医的判断安排线上或线下诊疗。诊疗结束后，无论该学生身体状况如何，校医发送消息与班主任确认，记录后台数据库；多层级监管预警功能，由于校园中层(班主任、系主任、辅导员等)较多，学生或者老师生病的信息难以很快地传递到上层，因此“校康宝”微信小程序，根据不同用户的身份，展现出不同的监管权限。全校拥有最高权限的人(校长、书记等)可以监管下一级用户的身体健康信息，就这样一级监管一级，直到每一个普通用户(学生)都被监管到。若是某一层级中的某个成员身体状况信息显示“异常”，管理者则可以非常直观地看见该层处于警戒状态；互联网+校医诊疗功能，校医通过对学生的病情判断(是否复诊、是否为慢性病、病情是否严重等)，选择线上诊疗与线下诊疗这两种模式。线上诊疗即为互联网线上面对面答疑解惑，线下诊疗即为学生预约校医诊疗[3]。

(3) 研究基于大数据分析与Java SSM框架技术的全校监管与预警。研究平台如何充分考虑用户的需求，采用时下流行的Java SSM框架(Spring MVC，Spring，Mybatis)搭建后台服务器，拥有IOC，AOP等特性，为后台开发提供了更高的生产力与易维护性，包括通过对物联网设备提供的数据采集与阿里云物联网开发平台的上收云端数据进行总合，结合大数据分析，通过后台SSM服务器以网页的形式展现，实现全校学生健康状况的可视化，数值化，使管理者对全校学生健康状况一目了然，通过对健康危险的阈值与对应阈值对应的应急预案预先设置，对数据智能分析，实现全校学生健康状况出现问题进行主动预警，并自动启用应急预案。整个平台的研究内容如图2所示。

图2 研究内容

4 研究总结

平台研究实现了校园内网格化的点对点数据自动采集与精准匹配，应用当前最先进的人工智能人脸识别算法，对采集到的人脸图像数据与云端已有的信息进行精准匹配，并有效筛选异常数据的人员，继而进行全局控制端的通报和个人预警。平台研究互联网+校医诊疗功能实现校园内尤其是大学校园内将医务室校医院的诊疗场景从线下诊疗室模式到线上移动互联网+模式，大学生可以通过平台微信小程序实现预约校医、急症移动端设备面对面视频校医沟通诊疗和慢症复诊平台留言校医异步诊疗各类基于移动互联网+的校医诊疗模式，跨越了时间和空间的局限性和弊端，进一步让整个校园健康安全防范更加缜密和实时；平台研究能够精准定位校园内不同角色类型管理人员对所管辖的人员或学生的自动采集数据与健康报备数据的监管与预警，使全校建立自下而上的报告制度，实现从上往下的层层监管，不出现断层；平台研究搭载实时数据分析系统，通过对采集的数据分析，做到以准确、实时、全面地数据处理与分析统计当前概况，以报表，图表的形式呈现给监管者，让监管者可以一目了然地了解到自己下属班级的当前健康情况，为管理层的工作提供有效的数据支撑，并通过大数据分析对信息统计进行相关算法的匹配和对应的公共卫生应急预案的启动，保证了健康防疫的实时性和保障性。