截至2020年3月9日,全国累计确诊新冠肺炎患者80904例,死亡3123例;全球累计确诊患者11.01万例,死亡3839例。疫情隔离期间,对密切接触者大多采用居家隔离方法控制传染源和切断传染传播途径。根据国家卫健委数据,累计接受居家隔离医学观察人数达到52.32万人,对这些隔离者进行观察需要花费大量人力物力,对疫情防控造成巨大负担。
华北电力大学和浙江大学附属第一医院的专家利用区块链和物联网信息技术设计了疫情智能监控系统。系统利用传感器记录隔离者身体状况及地理位置,体温迅速上升可及时通知医务人员,离开隔离区域会触发警报,实现对隔离者健康状况实时监控,防止进一步扩大感染。
1、智能监控系统总体设计
被远程监控的隔离者配备可穿戴物联网设备,如生理数据监测与地理位置探测设备。原始数据被发送到主“智能设备”,通常是智能手机或平板电脑,由应用程序进行整合和格式化。完成后,将格式化的信息联通定制的阈值一起发送到相关的智能合约进行全面分析。智能合约将评估所提供的数据,根据评估结果判断是否向主设备发出警报,在主设备收到警报后会将警报显示给隔离者和防疫中心。同时区块链会记录发生的警报,而隔离者的具体信息会存储在与区块链相连的电子健康记录中。
图片来源:郑玲,肖淳健,陈菲,肖永红.基于区块链和物联网技术的新冠病毒感染密切接触者隔离智能监控系统的设计[J/OL].中华医院感染学杂志:1-5
2、智能合约实现自动预警分析
智能合约本身将是模块化的,会根据每个患者和他们的设备进行定制。智能合约的结构是分层的。首先,所有主设备调用相同的初始智能合约,初始智能合约将依次调用特定隔离者和设备的相关子合约,每个单独的子合约将根据阈值分析数据,然后根据其结果发出任何必要的警报或处理命令。合约在部署后不能编辑。而是必须被“终止”并发布新的合约,因此这种模块化结构可以很容易地替换一台设备的合约,而不影响其他设备的操作。
在智能合约接收到格式化的信息后,会根据预先设定的阈值与数据进行比较,判断是否需要报警,当超出阈值限定范围后,智能合约会向主设备发送报警信息,形成新的事件,并打包形成新的区块保存在区块链中。主设备在收到报警信息后,会将报警信息通知防疫机构以及隔离者。
3、物联网实现疫情数据远程监控
使用物联网设备,包括WBAN和地理围栏,可以减少监控人员的数量,防疫中心和隔离者都可以实时看到自己的数据,并且,一旦超出阈值系统能够及时发出警报,人们可以对其做出响应。例如,当隔离者出现异常身体特征时,能对其进行及时的转移和治疗,挽救他们的生命。另外,地理围栏技术会预先画出隔离区域,当探测到隔离者离开隔离区时,监测人员也能立刻得知,减少将隔离者送回隔离区所花费的时间,防止疫情的进一步扩散。另外,系统的使用避免了派遣大量上门人员对隔离者进行排查的行为,减少了人力的消耗,并有效地避免了交叉感染。
4、区块链实现隐私保护与数据可信
研究使用了联盟链构建智能监控系统。联盟链集成了区块链的许多优势,例如分布式的架构,系统的整体稳定性相较于传统的中心式数据库有明显优势,不会因为中心节点故障而导致整个系统的崩溃,造成大量数据、资源损失。
区块链的另一个优势为不可篡改性,系统中所有节点都保存了一份完整的记录,任何人想要篡改数据都是不太现实的。与公有链相比,联盟链具有很高的隐私性,只有联盟链内部的授权用户才能访问区块链的信息或者验证新的区块。每个隔离者都有个人的匿名账户,这些账户只能被个人查看,在保护隐私性的同时,有助于提高对隔离者的透明度。
另外,联盟链内部会预先选取可信任的指定节点对新生成的事件进行验证并打包进区块,因此产生新区块的过程也会更加有效率,更加安全。再者,区块链上的智能合约,会根据预定义的条件触发器自动执行。系统利用这些合约来设定基于每个隔离者的阈值(通过物联网设备收集的健康数据和位置信息的自动分析),当超过阈值时,会触发异常活动的警报,能很好地实时监控隔离者。