【摘要】： 目的:此研究的目的是滿足突發(fā)生物威脅應急處置的需要,以在威脅發(fā)生之初輔助現(xiàn)場專業(yè)人員快速而有效地采取措施。為此,在研究病原微生物氣溶膠施放后危害評估模型、河流中瞬時點源擴散的危害評估模型和通過郵政系統(tǒng)擴散的危害評估模型的基礎上,研發(fā)了基于PDA的移動式生物危害評估模擬系統(tǒng)。 內(nèi)容:本研究內(nèi)容分為病原微生物經(jīng)氣溶膠擴散后危害評估模擬系統(tǒng)的研制、河流中瞬時點源擴散的危害評估模擬系統(tǒng)的研制和通過郵政系統(tǒng)擴散的危害評估模擬系統(tǒng)的研制三部分內(nèi)容。病原微生物經(jīng)氣溶膠擴散后危害評估模擬系統(tǒng)主要是針對炭疽芽孢桿菌、鼠疫耶爾森菌、土拉熱弗朗西斯菌、布魯氏桿菌、鼻疽伯克霍爾德菌類鼻疽伯克霍爾德菌六種病原微生物的施放擴散進行評估模擬。事件發(fā)生之初,衛(wèi)勤人員現(xiàn)場利用快速偵檢裝備確定為何種病原微生物,同時GPS定位現(xiàn)場坐標,結合現(xiàn)場的情況,實現(xiàn)對危害的快速評估。本部分對于污染區(qū)的劃定采用梯形法,根據(jù)施放方式的不同,分為點源施放和線源施放,進而劃定不同的污染范圍。同時結合GPS現(xiàn)場定位和全國行政區(qū)劃、人口、交通網(wǎng)絡等數(shù)字地圖,利用可視化模擬技術,實現(xiàn)對生物事件發(fā)生后其危害的快速評估,并對污染范圍進行直觀動態(tài)的可視化模擬。河流中瞬時點源擴散的危害評估模擬系統(tǒng)主要是針對可能發(fā)生的水源毒物泄漏或水源恐怖襲擊事件進行河流污染范圍的計算,并結合GPS定位和全國河流數(shù)字地圖實現(xiàn)河流污染范圍的動態(tài)可視化模擬。通過郵政系統(tǒng)擴散的危害評估模擬系統(tǒng)主要針對炭疽郵件施放,假設郵件共經(jīng)過5個轉(zhuǎn)郵點,模擬郵件的污染數(shù)量;同時將收信人分為四個年齡段,根據(jù)每個年齡段人群收信的概率和接觸孢子感染的概率不同,估計出感染人數(shù)的數(shù)量。 方法:在收集整理與氣溶膠大面積擴散、水源擴散和通過郵件擴散相關的生物危害評估數(shù)學模型基礎上,與地理信息系統(tǒng)、可視化技術及計算機語言相結合,實現(xiàn)危害評估的可視化操作。 結果:實現(xiàn)了模型相關功能,氣溶膠施放危害評估系統(tǒng)中與全國行政區(qū)劃、GPS和全國柵格人口結合,通過GPS定位現(xiàn)場,結合現(xiàn)場情況,確定相關參數(shù)值,將相關參數(shù)輸入計算模塊中,估算出最大危害時間、危害面積等;在可視化模塊中,定位氣溶膠施放點,結合全國行政區(qū)劃圖,在最大危害時間內(nèi)模擬出最大危害范圍,直觀反映出危害范圍,同時結合全國柵格人口數(shù)據(jù),讀取危害范圍內(nèi)的人口數(shù)據(jù),將人口數(shù)據(jù)返回計算模塊,估算出感染及死亡的人數(shù),為防疫人員提供準確的決策支持。水源擴散危害評估模擬系統(tǒng)中,同樣以數(shù)學模型為基礎,結合現(xiàn)場參數(shù),通過計算模塊計算出最大危害時間,可視化模塊與GPS和全國河流矢量圖相結合,直觀準確反映出河流污染的范圍。郵件擴散危害評估模擬系統(tǒng),確定初始郵件的數(shù)量,通過計算模塊快速估算出污染郵件的數(shù)量及可能感染的人群。 結論:本研究集成了計算機技術、GPS、網(wǎng)絡技術、可視化模擬技術和地理信息技術;融合了流行病學、公共衛(wèi)生學、數(shù)學、計算機和地理學等多學科知識。系統(tǒng)在利用移動設備,為應急處置人員提供現(xiàn)場、實時、可視化的危害評估,危害事件模擬,衛(wèi)生資源配置決策等4個方面有所創(chuàng)新,并具有以下特點: 1.直觀,將復雜的數(shù)學公式算法實現(xiàn),防疫人員不懂數(shù)學模型的情況下,依然能在最短時間內(nèi)做出評估; 2.便攜,本系統(tǒng)以PDA為操作平臺,易于攜帶,當?shù)弥l(fā)生威脅事件后,可攜帶深入現(xiàn)場進行操作; 3.可視化,氣溶膠施放和水源施放可動態(tài)模擬出危害范圍的變化過程; 4.更具真實性,本系統(tǒng)實現(xiàn)與全國地圖的結合,同時加入全國實際柵格人口數(shù)據(jù),所得出的結果更加真實; 5.簡單易學,本系統(tǒng)操作簡便,對于任何一名接觸過電腦的人員都可在很短時間內(nèi)掌握其操作。 6.穩(wěn)定迅速,本系統(tǒng)以PDA為操作硬件平臺,windows mobile 5.0以上軟件為操作系統(tǒng),Embeded Visual c++ 4.0和Visual Studio 2005+為開發(fā)語言,使系統(tǒng)更加穩(wěn)定、運行速度更快。 由于PDA具有攜帶方便和一定的數(shù)據(jù)處理能力,其曾在一些相關領域有所應用。但是,PDA在生物事件危害評估領域的應用國內(nèi)外未見報道。本系統(tǒng)的研究,填補了國內(nèi)在基于PDA的快速生物危害評估模擬系統(tǒng)方面研究的空白,研究表明,本系統(tǒng)將抽象的數(shù)學模型轉(zhuǎn)換為直觀的操作系統(tǒng),大大增加了危害評估的效率,同時在模型基礎上結合了大量的實際數(shù)據(jù),模擬效果更加真實,為相關專業(yè)人員作出快速準確的反應提供了決策支持,并且此系統(tǒng)為今后類似的研究提供了一個好的思路。由于系統(tǒng)的開發(fā)是基于大量調(diào)研基礎上,滿足了防疫人員的需求,體現(xiàn)了專業(yè)特色,該系統(tǒng)既可以應用生物危害事件應急處置,又可以用于防疫人員的平時工作之中。本系統(tǒng)雖然在危害評估方面具有很高的價值,但系統(tǒng)中所使用模型比較抽象,由于沒有實際實驗數(shù)據(jù),本課題只能是對危害效應進行理論估計,其實際效果尚不能得到證實,需要在今后的應用中不斷的完善,一旦能夠提供有關參數(shù)數(shù)據(jù),可以證實本系統(tǒng)的評估效果,同時也可以進一步修正模型,以提高其模擬的準確度。
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【學位授予單位】：中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：R184

【參考文獻】

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1 中國工程院院士 陳冀勝;[N];科技日報;2000年

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本文編號：2345877