基于区块链的医疗数据采集及管理系统的制作方法

本发明涉及医疗管理技术领域，具体涉及基于区块链的医疗数据采集及管理系统。

背景技术：

医疗机构始终面临着无法跨平台安全共享数据问题，一方面数据分散，不同医疗机构、不同的信息系统形成数据孤岛，难以实现以居民为中心的统一视图，同时，数据不完整，如对高血压、糖尿病等常见慢性病人和高危人群的合理膳食、行为习惯、健康心理等多方面管理和干预的日常健康数据都尚未被数字化，或是零散的分布在智能终端、可穿戴设备厂商的系统中；另一方面源于产业供应链较长，从上游到下游，数据信息经过的环节较多，难以做到每一个环节都投入足够的检查与管理力量。缺乏数据安全保障、隐私保护以及数据所有权等规范机制，个人和数据拥有者不愿主动开放共享。过去的十年里，医疗保健行业经历了数次重大的黑客攻击和数据泄露，损失了数百万消费者数据和敏感客户信息。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供基于区块链的医疗数据采集及管理系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了基于区块链的医疗数据采集及管理系统，包括：用户账号管理模块，用于接收用户所发送的申请信息，生成用户的账号和密码，并反馈给用户；区块链存储模块，用于存储区块链，区块链包括通信连接的多个存储节点；无线传感器网络模块，用于采集病患的医疗数据，并将医疗数据存储到区块链上相应的存储节点中；访问权限分配模块，用于根据用户的申请信息，为该用户分配对区块链中的存储节点的访问权限；数据管理模块，用于根据接收到用户所输入的存储节点的识别信息，在区块链中将与该识别信息对应的医疗数据调出。

优选地，所述用户账号管理模块，具体用于接收用户的申请信息，生成用户的账号和密码，并采用映射表的方式将用户的账号和密码进行存储，并反馈给用户。

优选地，所述数据管理模块，具体用于根据接收到用户所输入的存储节点的识别信息，通过透明数学算法，在区块链中将与该识别信息对应的医疗数据调出。

本发明的有益效果为：本发明系统具有发起查询，获取病患就医记录以及查阅脱敏医疗数据等功能，促进了医疗大数据的流通共享，有利于推进医疗大数据多方的互操作。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明一个示例性实施例的基于区块链的医疗数据采集及管理系统的结构连接框图。

附图标记：

用户账号管理模块1、区块链存储模块2、无线传感器网络模块3、访问权限分配模块4、数据管理模块5。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本实施例提供了基于区块链的医疗数据采集及管理系统，包括：用户账号管理模块1，用于接收用户所发送的申请信息，生成用户的账号和密码，并反馈给用户；区块链存储模块2，用于存储区块链，区块链包括通信连接的多个存储节点；无线传感器网络模块3，用于采集病患的医疗数据，并将医疗数据存储到区块链上相应的存储节点中；访问权限分配模块4，用于根据用户的申请信息，为该用户分配对区块链中的存储节点的访问权限；数据管理模块，用于根据接收到用户所输入的存储节点的识别信息，在区块链中将与该识别信息对应的医疗数据调出。

优选地，每个所述存储节点还包括：自身的识别信息、与其连接的医疗数据存储节点的识别信息和哈希值、时间戳。

优选地，所述用户账号管理模块1，具体用于接收用户的申请信息，生成用户的账号和密码，并采用映射表的方式将用户的账号和密码进行存储，并反馈给用户。

优选地，所述数据管理模块，具体用于根据接收到用户所输入的存储节点的识别信息，通过透明数学算法，在区块链中将与该识别信息对应的医疗数据调出。

本发明上述实施例设计的系统具有发起查询，获取病患就医记录以及查阅脱敏医疗数据等功能，促进了医疗大数据的流通共享，有利于推进医疗大数据多方的互操作。

在一个实施例中，无线传感器网络模块3包括单个汇聚节点、四个中继节点和多个传感器节点，所述汇聚节点部署于设定的监测区域的中心位置，四个中继节点设置于监测区域中的不同位置，且四个中继节点与汇聚节点之间的距离相同，所述多个传感器节点按照实际监测需要部署于所述监测区域内；将监测区域划分m个虚拟网格区域，且使得各中继节点在不同的虚拟网格区域内；网络初始化时，在中继节点所在的虚拟网格区域中选取中继节点作为簇头，并从每个不包含中继节点的虚拟网格区域中选取一个传感器节点作为簇头，各传感器节点选择距离最近的簇头加入簇；传感器节点负责采集医疗数据，并将采集的医疗数据发送至对应的簇头，非中继节点的簇头所接收的医疗数据最终发送至其中一个中继节点；中继节点与汇聚节点直接通信，以将接收的医疗数据单跳发送至汇聚节点，汇聚节点汇聚接收的医疗数据并发送至区块链存储模块2。

在一种能够实现的方式中，从每个不包含中继节点的虚拟网格区域中选取一个传感器节点作为簇头，包括：

(1)计算虚拟网格区域的重心位置：

式中，ve表示虚拟网格区域e的重心位置，x(b)表示所述虚拟网格区域e中第b个传感器节点所在位置的x向坐标，y(b)为所述第b个传感器节点所在位置的y向坐标，z(b)为所述第b个传感器节点所在位置的z向坐标，其中以汇聚节点为坐标原点，ne为所述虚拟网格区域e具有的传感器节点个数；

(2)计算虚拟网格区域内各传感器节点的权值，并选取权值最大的传感器节点作为该虚拟网格区域的簇头；所述权值的计算公式为：

式中，rea为虚拟网格区域e中第b个传感器节点的权重，为所述第b个传感器节点与重心位置ve的距离，为虚拟网格区域e中第a个传感器节点与重心位置ve的距离；wb,o为所述第b个传感器节点与汇聚节点的距离，wa,o为所述第a个传感器节点与汇聚节点的距离，ne为虚拟网格区域e中传感器节点个数，h1、h2为设定的权重系数。

本实施例提出了虚拟网格区域内各传感器节点权重的计算公式，该计算公式中，距离所在虚拟网格区域重心位置以及汇聚节点更近的传感器节点具有更大的概率担任该虚拟网格区域的簇头。本实施例从每个虚拟网格区域中选择概率最大的传感器节点作为簇头，一方面能够保证簇头尽量均匀地分布在整个监测区域内，另一方面能够提升分簇结果的全局最优性能，节省簇头收集和传输医疗数据的能量消耗，提高簇头进行医疗数据收集工作的稳定性。

在一个实施例中，所述中继节点可移动，设与中继节点直接通信的簇头集合为q，中继节点定期对集合q中的簇头进行能量监测，按照下列公式计算集合q中的簇头的能量势力：

式中，fd为集合q中的簇头d的能量势力，gd为簇头d的当前剩余能量，gdp为簇头d对应簇内第p个传感器节点的当前剩余能量，md为簇头d对应簇内的传感器节点数量，cd为簇头d的通信距离，gl为集合q中的第l个簇头的当前剩余能量，co为中继节点的通信距离；

若集合q中存在能量势力大于0的簇头，汇聚节点在能量势力大于0的簇头中，选择最大能量势力、次大能量势力的传感器节点作为目标节点，设该两个目标节点的坐标分别为(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)，则中继节点向点的方向移动移动设定的距离；其中中继节点移动的总距离不能超过预设的距离上限。

靠近中继节点的簇头不仅需要接收和转发其簇内的医疗数据，还需要中继转发其他簇头的医疗数据，因此相对于其他簇头，需要消耗更多的能量，所以无线传感器网络在中继节点附近容易产生能量空洞。

基于此问题，本实施例设置中继节点可移动，并创新性地定义了能量势力的计算公式，本实施例在中继节点的附近簇头的能量势力大于0时，使中继节点向能量势力较大的簇头确定的基准点方向移动设定的距离，从而促使能量较低的簇头由于与移动后的中继节点过远而不再承担中继转发的任务。本实施例有益于平衡各簇头的能量，减少能量空洞现象，进而有效延长网络生存时间，提高医疗数据收集的稳定性。

在一个实施例中，非中继节点的簇头定期设置通信距离阈值，当非中继节点的簇头到距离最近的中继节点的距离未超过所设置的通信距离阈值时，其直接将接收的医疗数据发送至该距离最近的中继节点；当非中继节点的簇头到距离最近的中继节点的距离超过所设置的通信距离阈值时，其在更靠近该距离最近的中继节点的其余簇头中选择一个最近的作为下一跳节点，将接收的医疗数据发送至该下一跳节点；

所述通信距离阈值的设定公式为：

式中，ci(t)为簇头i在第t个周期设定的通信距离阈值，为簇头i可调节的最大通信距离，为簇头i可调节的最小通信距离，gi为簇头i的当前剩余能量，gi0为簇头i的初始能量，gmin为预设的最小能量值，δ为预设的调节因子，δ的取值范围为[0.6,0.8]。

本实施例中，非中继节点的簇头设置通信距离阈值，将其与距离最近的中继节点的距离和该通信距离阈值进行比较，以根据比较结果选择合适的路由形式将医疗数据发送至该距离最近的中继节点，有利于较优化地节省簇头向中继节点传输医疗数据的能量成本。其中，本实施例根据簇头的当前剩余能量设定了距离阈值的公式，通过该公式计算出的距离阈值来调节簇头的路由方式，有利于降低簇头能量消耗的速率，避免簇头快速失效，有效地延长了簇头的工作周期，进而在整体上提高了医疗数据传输的可靠性。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。