一种病原微生物物联网实时监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种病原微生物物联网实时监测系统，涉及病原微生物监测技术领域。包括荧光检测模块，对样本进行PCR扩增，并检测每一PCR扩增循环的荧光均值；数据传输模块，将检测到的荧光均值传输至数据处理模块；数据处理模块，基于移动窗口计算，动态计算每一移动窗口内荧光均值的扩增指数；第一判断模块，当扩增指数满足预先设定的阈值时，则判断该样本的检测结果为阳性；预警模块，当检测出样本为阳性时，发出警报并将检测结果上传至疾控中心。本发明专利技术采用将病原微生物的检测与物联网相结合，既免去了人工记录数据的繁琐性，又保证了数据的及时性，可以在最快时间内实现预警和防控措施。

【技术实现步骤摘要】
一种病原微生物物联网实时监测系统
本专利技术涉及病原微生物监测
，尤其涉及一种病原微生物物联网实时监测系统。
技术介绍
病原微生物是引起感染甚至传染病的微生物，在传染病的防治体系中，监测病原微生物起着至关重要的作用。当前的病原微生物监测系统都是通过检测设备对样品进行检测后，得到实验数据再人工录入系统进行上报。检测设备多是无网络功能，而且检测操作复杂，对人员专业要求较高；检测完成后，设备只能本地生成检测报告，不能实时传输数据；实验员需要一个个实验收集报告，整理后再人工录入进行汇报，整个监测体系流程受人为因素影响太大，数据的真实性和时效性很难保证。当前的病原微生物监测系统过于复杂，从实验操作到结果汇报都很容易受人为因素影响，难以保证收集到的检测结果真实有效，大大增加了传染病的及时防控的难度。因此，如何在病原微生物检测后，实现准确的判断，及时有效地实现疫情的监控预警，便于后期指导疫情防控是亟待解决的难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种病原微生物物联网实时监测系统，基于物联网实现病原微生物的实时监测，实现及时预警，指导疫情防控的效果。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种病原微生物物联网实时监测系统，包括荧光检测模块、数据传输模块、数据处理模块、第一判断模块、预警模块；所述荧光检测模块，对样本进行PCR扩增，并检测每一PCR扩增循环的荧光均值；所述数据传输模块，将检测到的荧光均值传输至数据处理模块；所述数据处理模块，基于移动窗口计算，动态计算每一移动窗口内荧光均值的扩增指数；第一判断模块，当扩增指数满足预先设定的阈值时，则判断该样本的检测结果为阳性；预警模块，当检测出样本为阳性时，发出警报并将检测结果上传至疾控中心。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术采用将病原微生物的检测与物联网相结合，既免去了人工记录数据的繁琐性，又保证了数据的及时性；同时，本专利技术采用移动窗口的方式进行阳性判断，使得没输出一次荧光均值，便可以实现一次判断，可以在最快时间内实现预警和防控措施。进一步的，所述数据处理模块的具体处理步骤如下：CL1，取第i次荧光均值至第i+k次荧光均值作为第i组判断数据；CL2，计算第j次荧光均值相对于第i次荧光均值的增量ΔRij：ΔRij＝Ri+j-Ri其中，Ri为第i次荧光均值，1≤j≤k；CL3，另K＝[1,k]为横坐标，ln(ΔRij)为纵坐标作图；CL4，求解第i组判断数据的扩增指数，包括变异指数CVi、斜率slopei和相关性指数ρi：其中，Cov(K,ln(ΔRij))为K和ln(ΔRij)的协方差，Var[K]为K的方差，Var[ln(ΔRij)]为ln(ΔRij)的方差。进一步的，所述第一判断模块的判断标准为：当变异指数CVi、斜率slopei、相关性指数ρi同时大于相应的阈值时，则判断该样本为阳性。进一步的，变异指数CVi的阈值为0.044，斜率slopei的阈值为0.235，相关性指数ρi的阈值为0.963。进一步的，还包括定位模块，所述定位模块定时检测地理位置，并将所述地理位置随检测结果一同上传，实现阳性样本的定位统计。进一步的，所述疾控中心设置行政区域划分模块、地图标记模块、第二判断模块、第三判断模块；便于对不同级别的行政区域进行预警提示。所述行政区域划分模块，将电子地图按照不同级别的行政区域进行划分；所述地图标记模块，提取检测结果对应的地理位置，将其标记在电子地图上对应的行政区域内；所述第二判断模块，针对最低级别的行政区域，统计该行政区域内的阳性样本数量，若大于设定的最低级别阈值，则将该最低级别的行政区域标记为高风险区；所述第三判断模块，统计其他级别的行政区域，统计该行政区域内的阳性样本数量，若大于设定的对应级别阈值，则计算其下属的次一级行政区域中高风险区分布的均度，若均度大于设定的均度阈值，则将该其他级别的行政区域标记为高风险区。进一步的，所述均度的计算方法如下：TP1：统计当前级别的行政区域中下属被标记为高风险区的次一级行政区域；TP2：若存在相邻的两个或两个以上的次一级行政区域为高风险区，作其共同外接圆；TP3：计算均度ρ：其中，S0为当前级别的行政区域面积；Ssingle为单一被标记为高风险区的次一级行政区域的面积；Scommon为共同外接圆的面积；Σ为求和运算符，计算多个面积的并集。进一步的，还包括试剂瓶、与试剂瓶绑定的二维码、二维码识别模块；有效避免非专业操作人员设置试验参数的误操作。所述试剂瓶，装有用于荧光检测的试剂；所述二维码，作为所述试剂的唯一标识码，记录有该试剂的实验步骤、参数、检测病原类型和试剂的生产日期；所述二维码识别模块，用于识别二维码并显示该二维码的记录内容。进一步的，还包括模数转换模块，将荧光检测模块检测到的荧光均值的模拟信号转化为数字信号。附图说明图1为本专利技术一实施例的整体结构示意图。图2为本专利技术一实施例的均度计算示意图。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术提供一种病原微生物物联网实时监测系统，包括本地监测终端和疾控中心；所述本地监测终端实现本地的病原微生物检测并将检测结果传输至疾控中心，所述疾控中心对各个本地监测终端输送的检测结果进行汇总分析，实现及时的区域预警。所述本地监测终端包括荧光检测模块、模数转换模块、数据传输模块、数据处理模块、第一判断模块、预警模块和定位模块。所述荧光检测模块，对样本进行PCR扩增，并检测每一PCR扩增循环的荧光均值。荧光检测模块采用的光学传导及其检测方式是通过光纤系统传导，具有良好的导光性，使得在PCR扩增后，检测的荧光值更准确。并且在荧光检测环节，采用了日本滨松的硅光二极管。此传感器可靠性好，稳定性高等特点，可以提供给本专利技术性能上的一种保证。另外本硬件方案在性能控制上，主要是利用了主控芯片的控制温度算法以及荧光采集的转换算法，使得性能稳定，具体体现在孔间差控制在3％以内，稳定性CV控制在3％以内。温度控制精度高达到1度偏差范围，主要是采用了成熟的传感器PT100(A级偏差)，可提供给系统更好的控制温度。操作系统上选择的是安卓4.4系统，具有性能稳定，技术成熟等优点，可提供给用户优越的操作体验。本硬件方案所有模块单独具备控制芯片，模块间通过UART串口进行通信，使得系统稳定，连接线材数量少等优点。合计控制模块有3个，一个是温度控制模块，一个是LED灯激发光控制模块，一个是中控板模块，包括了荧光采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种病原微生物物联网实时监测系统，其特征在于，包括荧光检测模块、数据传输模块、数据处理模块、第一判断模块、预警模块；/n所述荧光检测模块，对样本进行PCR扩增，并检测每一PCR扩增循环的荧光均值；/n所述数据传输模块，将检测到的荧光均值传输至数据处理模块；/n所述数据处理模块，基于移动窗口计算，动态计算每一移动窗口内荧光均值的扩增指数；/n第一判断模块，当扩增指数满足预先设定的阈值时，则判断该样本的检测结果为阳性；/n预警模块，当检测出样本为阳性时，发出警报并将检测结果上传至疾控中心。/n

【技术特征摘要】
1.一种病原微生物物联网实时监测系统，其特征在于，包括荧光检测模块、数据传输模块、数据处理模块、第一判断模块、预警模块；
所述荧光检测模块，对样本进行PCR扩增，并检测每一PCR扩增循环的荧光均值；
所述数据传输模块，将检测到的荧光均值传输至数据处理模块；
所述数据处理模块，基于移动窗口计算，动态计算每一移动窗口内荧光均值的扩增指数；
第一判断模块，当扩增指数满足预先设定的阈值时，则判断该样本的检测结果为阳性；
预警模块，当检测出样本为阳性时，发出警报并将检测结果上传至疾控中心。


2.根据权利要求1所述的病原微生物物联网实时监测系统，其特征在于，所述数据处理模块的具体处理步骤如下：
CL1，取第i次荧光均值至第i+k次荧光均值作为第i组判断数据；
CL2，计算第j次荧光均值相对于第i次荧光均值的增量ΔRij：
ΔRij＝Ri+j-Ri
其中，Ri为第i次荧光均值，1≤j≤k；
CL3，另K＝[1,k]为横坐标，ln(ΔRij)为纵坐标作图；
CL4，求解第i组判断数据的扩增指数，包括变异指数CVi、斜率slopei和相关性指数ρi：









其中，Cov(K,ln(ΔRij))为K和ln(ΔRij)的协方差，Var[K]为K的方差，Var[ln(ΔRij)]为ln(ΔRij)的方差。


3.根据权利要求2所述的病原微生物物联网实时监测系统，其特征在于，所述第一判断模块的判断标准为：当变异指数CVi、斜率slopei、相关性指数ρi同时大于相应的阈值时，则判断该样本为阳性。


4.根据权利要求3所述的病原微生物物联网实时监测系统，其特征在于，变异指数CVi的阈值为0.044，斜率slopei的阈值为0.235，相关性指数ρi的阈值为0.963。


5.根据权利要求1所述的病原微生物物联网实时监测系统，其特征在于，还包括定位模块，所述定位模块定...

【专利技术属性】
技术研发人员：束浩然，黄维河，周铭豪，蒋华，詹太平，杨荣，
申请(专利权)人：方舟生物安全科技广州有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44