[发明专利]基于高斯扩散的传染病气溶胶传播建模仿真方法及系统在审

专利信息
申请号: 202210213144.X 申请日: 2022-03-04
公开(公告)号: CN114582522A 公开(公告)日: 2022-06-03
发明(设计)人: 方立群;刘玮;徐强;陈津津;陈浩荣;吕辰龙;蒋宝贵 申请(专利权)人: 中国人民解放军军事科学院军事医学研究院
主分类号: G16H50/80 分类号: G16H50/80;G16H50/50
代理公司: 北京纪凯知识产权代理有限公司 11245 代理人: 孙楠
地址: 100850 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 基于 扩散 传染病 气溶胶 传播 建模 仿真 方法 系统
【说明书】:

发明涉及一种基于高斯扩散的传染病气溶胶传播建模仿真方法及系统,其包括:创建人工人口,以所述人工人口的地理信息为依据构建接触网络;对所述接触网络中的目标区域进行网格化,计算携带病原体的气溶胶扩散,并匹配人口和网格;基于气溶胶扩散结果以及人员在网格中的分布,计算各个人工人口的感染状况,进行人与人之间的疾病传播仿真。本发明能满足针对气溶胶传播扩散的传染病的防控需求,可以广泛在突发公共卫生事件应急处理技术领域中应用。

技术领域

本发明涉及一种突发公共卫生事件应急处理技术领域,特别是关于一种基于高斯扩散的传染病气溶胶传播建模仿真方法及系统。

背景技术

传染性疾病的暴发给人类的健康社会的稳定发展带来了巨大的威胁。为保障全体人类的健康和社会的正常发展,研究传染性疾病的传播模式具有重要的意义。通过气溶胶扩散进行传播是传染性疾病病原体的一种普遍传播模式。比如:新冠肺炎、流感等都可以通过气溶胶进行传播。但是目前缺乏针对大范围气溶胶传播的传染病建模仿真方法的研究。

气溶胶在科学上的广义概念是指悬浮在气体(如空气)中所有固体和液体颗粒(直径0.001~100微米)。其液态粒子称为雾,小于1微米的粒子称尘。自然界中,人类赖以生存的空气中微粒无处不在,构成一个宏大的“气溶胶世界”。气溶胶传播是指飞沫混合在空气中,形成气溶胶,吸入后导致感染。致病病原体通过气溶胶的形式在城市中的传播极具危害。人体吸入空气中悬浮的足量病原体后,具有感染疾病的风险。一旦人感染了疾病,就会进入疾病的病程,从感染到发病,再到死亡或者康复。在这期间,传染性疾病还具有人传人的传播模式。在城市范围中,这通过气溶胶传播的传染性疾病具有重大的危害。针对上述传染性疾病的防控需求,急需构建一种针对气溶胶传播的传染病仿真模拟系统。通过这个系统可以开展基于气溶胶传播的传染病扩散传播实验,从而研究传染病特点并研究相应的处置决策方案。

然而,目前传染性疾病仿真中,主要通过人与人的接触网络实现传染病的传播。人与人之间的疾病传播主要基于疾病传播模型,比如经典的SI模型、SIS模型和SIR模型等。这些模型其中主要的思想是基于马尔科夫随机过程。在SIR模型中,每个人员任意时刻处于三种状态之一:易感状态、感染状态、免疫状态。SEIR模型在SIR模型的基础上新增了潜伏者。

发明内容

针对上述如何对大范围气溶胶扩散的传染性疾病进行建模仿真问题,本发明的目的是提供一种基于高斯扩散的传染病气溶胶传播建模仿真方法及系统,以满足针对气溶胶传播扩散的传染病的防控需求。

为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:一种基于高斯扩散的传染病气溶胶传播建模仿真方法,其包括:创建人工人口,以所述人工人口的地理信息为依据构建接触网络;对所述接触网络中的目标区域进行网格化,计算携带病原体的气溶胶扩散,并匹配人口和网格;基于气溶胶扩散结果以及人员在网格中的分布,计算各个人工人口的感染状况,进行人与人之间的疾病传播仿真。

进一步,所述创建人工人口包括:

依靠人口普查数据和官方统计的年度数据定义每个人在家庭中的角色;

根据真实的人口统计信息生成虚拟Agent,每个Agent包含多个属性,每个人口Agent具有异质性。

进一步,所述构建接触网络包括:

以所述人工人口的地理信息为依据,以复杂网络建模为基础,建立人员的接触网络;

接触网络中,节点代表人员Agent,连边代表人员的接触关系。

进一步,所述对所述接触网络中的目标区域进行网格化,包括:

基于所在地区的经纬度,按照预先设定的网格化尺度,对目标区域进行网格化;

网格化的区域需要完全覆盖目标区域。

进一步,所述计算携带病原体的气溶胶扩散,包括:

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