[发明专利]一种基于大数据的流行病预测防控系统

权利要求书

1.一种基于大数据的流行病预测防控系统，其特征在于，包括：

大数据模块，与人口普查数据库、公交信息卡系统以及医院信息采集系统连接，用于获取人口普查数据、公交信息卡数据以及医院中的人群接触数据；

人口接触网络构建模块，用于根据大数据模块中的所述人口普查数据、公交信息卡数据以及医院中的人群接触数据构建人口接触网络；

传播模型构建模块，用于基于所述人口接触模型建立针对不同流行病的传播模型；

预测防控模块，用于基于流行病传播模型预测流行病的传播爆发趋势，并根据预测结果制定流行病防控策略。

2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的流行病预测防控系统，其特征在于，所述人口接触网络构建模块进一步包括：将待确定的动态人口接触网络表示为张量M∈R^G×G×T的形式，其中动态人口接触网络的空间模式表示为空间R^G×G×T的基底动态人口接触网络的时间模式表示为基底的组合系数W＝(w₁，...，w_R)；

基于所述人口普查数据、公交信息卡数据以及医院中的人群接触数据构建包含多个场景的虚拟社会，并基于所述虚拟场景计算各个场景中各虚拟个体之间的接触概率，构成所述动态人口接触网络的空间模式

根据流行病监控数据以及相关的病理学参数获取动态接触网络时间模式的优化目标函数，并对该优化目标函数进行拟合参数优化，估计出所述动态人口接触网络的时间模式W＝(w₁，...，w_R)；

基于获取的所述动态人口接触网络的空间模式和时间模式建模最终动态人口接触网络。

3.根据权利要求2所述的一种基于大数据的流行病预测防控系统，其特征在于，所述人口接触网络构建模块进一步包括：基于所述人口普查数据、公交信息卡数据以及医院中的人群接触数据构建包含多个虚拟场景的虚拟社会，其中所述虚拟社会包含家庭、学校、工作、通勤、医院、公共场所的虚拟场景；

其中，虚拟场景的构建包括：

虚拟行政区：根据人口普查数据中的行政区域划分和各个行政区内的人口统计数据，建立虚拟行政区，为每个虚拟行政区分配相应数量的虚拟个体；根据各个行政区性别比例和年龄分布数据，为各虚拟行政区中的虚拟个体指定性别和年龄；

虚拟家庭：根据各行政区家庭户数统计数量为每个虚拟行政区分配相应数量的家庭；根据户主年龄分布、家庭成员数量和家庭组成结构等统计数量将每个虚拟个体分配到不同的虚拟家庭中；

虚拟校园：根据各行政区包含学校数量和种类的统计数据，为每个虚拟行政区分配相应数量和种类的学校；根据学校类型、人数、位置及就读率等统计数据为每个适龄虚拟个体分配就读学校；

虚拟工作场所：依据各行政区的就业率数据将适龄虚拟个体指定为就业或赋闲状态；根据工作区域与生活区域的联合分布数据为就业个体分配虚拟工作区域，根据行业类型和个体年龄的联合分布数据为就业个体指定虚拟工作类型；

虚拟通勤轨迹：根据交通信息卡数据，从中得到每张交通信息卡的移动路线，进而根据交通信息卡的注册资料，为每个虚拟个体构造出相应的虚拟通勤轨迹；

虚拟社区医院：根据各行政区社区医院和诊所基本统计信息，将各虚拟行政区中的个体分配到不同的虚拟医院和诊所中。

4.根据权利要求3所述的一种基于大数据的流行病预测防控系统，其特征在于，所述人口接触网络构建模块进一步包括：

采用复合人口模型表示不同场景下的接触结构，依据虚拟社会中虚拟个体的年龄，每5岁一组，将0到85岁的个体划分为17个年龄组中，将85岁以上的个体划分到第18个年龄组中，将每个虚拟场景的群体接触结构建模为一个18×18的二维矩阵，以描述不同年龄组之间的接触概率；其中不同场景内各年龄组之间的接触概率由以下函数获得：

式中，表示r场景下年龄组i和年龄组j之间的接触概率，n_u，n_v分别表示场景r中年龄组u和年龄组v中的人数，对于年龄组u中的个体i，表示i所在的场景r中的总人数，表示i所在场景r中年龄组v中的人数。