移动式生物危害评估模拟系统的研制

发布时间：2018-11-20 20:09

【摘要】： 目的:此研究的目的是满足突发生物威胁应急处置的需要,以在威胁发生之初辅助现场专业人员快速而有效地采取措施。为此,在研究病原微生物气溶胶施放后危害评估模型、河流中瞬时点源扩散的危害评估模型和通过邮政系统扩散的危害评估模型的基础上,研发了基于PDA的移动式生物危害评估模拟系统。内容:本研究内容分为病原微生物经气溶胶扩散后危害评估模拟系统的研制、河流中瞬时点源扩散的危害评估模拟系统的研制和通过邮政系统扩散的危害评估模拟系统的研制三部分内容。病原微生物经气溶胶扩散后危害评估模拟系统主要是针对炭疽芽孢杆菌、鼠疫耶尔森菌、土拉热弗朗西斯菌、布鲁氏杆菌、鼻疽伯克霍尔德菌类鼻疽伯克霍尔德菌六种病原微生物的施放扩散进行评估模拟。事件发生之初,卫勤人员现场利用快速侦检装备确定为何种病原微生物,同时GPS定位现场坐标,结合现场的情况,实现对危害的快速评估。本部分对于污染区的划定采用梯形法,根据施放方式的不同,分为点源施放和线源施放,进而划定不同的污染范围。同时结合GPS现场定位和全国行政区划、人口、交通网络等数字地图,利用可视化模拟技术,实现对生物事件发生后其危害的快速评估,并对污染范围进行直观动态的可视化模拟。河流中瞬时点源扩散的危害评估模拟系统主要是针对可能发生的水源毒物泄漏或水源恐怖袭击事件进行河流污染范围的计算,并结合GPS定位和全国河流数字地图实现河流污染范围的动态可视化模拟。通过邮政系统扩散的危害评估模拟系统主要针对炭疽邮件施放,假设邮件共经过5个转邮点,模拟邮件的污染数量;同时将收信人分为四个年龄段,根据每个年龄段人群收信的概率和接触孢子感染的概率不同,估计出感染人数的数量。方法:在收集整理与气溶胶大面积扩散、水源扩散和通过邮件扩散相关的生物危害评估数学模型基础上,与地理信息系统、可视化技术及计算机语言相结合,实现危害评估的可视化操作。结果:实现了模型相关功能,气溶胶施放危害评估系统中与全国行政区划、GPS和全国栅格人口结合,通过GPS定位现场,结合现场情况,确定相关参数值,将相关参数输入计算模块中,估算出最大危害时间、危害面积等;在可视化模块中,定位气溶胶施放点,结合全国行政区划图,在最大危害时间内模拟出最大危害范围,直观反映出危害范围,同时结合全国栅格人口数据,读取危害范围内的人口数据,将人口数据返回计算模块,估算出感染及死亡的人数,为防疫人员提供准确的决策支持。水源扩散危害评估模拟系统中,同样以数学模型为基础,结合现场参数,通过计算模块计算出最大危害时间,可视化模块与GPS和全国河流矢量图相结合,直观准确反映出河流污染的范围。邮件扩散危害评估模拟系统,确定初始邮件的数量,通过计算模块快速估算出污染邮件的数量及可能感染的人群。结论:本研究集成了计算机技术、GPS、网络技术、可视化模拟技术和地理信息技术;融合了流行病学、公共卫生学、数学、计算机和地理学等多学科知识。系统在利用移动设备,为应急处置人员提供现场、实时、可视化的危害评估,危害事件模拟,卫生资源配置决策等4个方面有所创新,并具有以下特点: 1.直观,将复杂的数学公式算法实现,防疫人员不懂数学模型的情况下,依然能在最短时间内做出评估; 2.便携,本系统以PDA为操作平台,易于携带,当得知发生威胁事件后,可携带深入现场进行操作; 3.可视化,气溶胶施放和水源施放可动态模拟出危害范围的变化过程; 4.更具真实性,本系统实现与全国地图的结合,同时加入全国实际栅格人口数据,所得出的结果更加真实; 5.简单易学,本系统操作简便,对于任何一名接触过电脑的人员都可在很短时间内掌握其操作。 6.稳定迅速,本系统以PDA为操作硬件平台,windows mobile 5.0以上软件为操作系统,Embeded Visual c++ 4.0和Visual Studio 2005+为开发语言,使系统更加稳定、运行速度更快。由于PDA具有携带方便和一定的数据处理能力,其曾在一些相关领域有所应用。但是,PDA在生物事件危害评估领域的应用国内外未见报道。本系统的研究,填补了国内在基于PDA的快速生物危害评估模拟系统方面研究的空白,研究表明,本系统将抽象的数学模型转换为直观的操作系统,大大增加了危害评估的效率,同时在模型基础上结合了大量的实际数据,模拟效果更加真实,为相关专业人员作出快速准确的反应提供了决策支持,并且此系统为今后类似的研究提供了一个好的思路。由于系统的开发是基于大量调研基础上,满足了防疫人员的需求,体现了专业特色,该系统既可以应用生物危害事件应急处置,又可以用于防疫人员的平时工作之中。本系统虽然在危害评估方面具有很高的价值,但系统中所使用模型比较抽象,由于没有实际实验数据,本课题只能是对危害效应进行理论估计,其实际效果尚不能得到证实,需要在今后的应用中不断的完善,一旦能够提供有关参数数据,可以证实本系统的评估效果,同时也可以进一步修正模型,以提高其模拟的准确度。
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【学位授予单位】：中国人民解放军军事医学科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：R184

【参考文献】