本发明涉及大数据技术领域，尤其涉及基于wifi探针的防疫溯源方法。
背景技术：
近年来，大量的互联网设备支持wifi接入的功能，比如手机，pad，笔记本等。移动设备接入互联网的方式一种是通过3g、4g网络，另一种是通过wifi功能，由于wifi高速、稳定、免费、便利的特点，很多用户喜欢通过wifi的方式接入互联网，并且手机的wifi功能经常处于开放状态。此外，本项目组通过对wifi认证协议的研究，在wifi通信过程的proberequest中包含了终端的mac地址信息和ssid重要信息。因此，如何有效利用wifi前端设备采集的探针数据，打造新型智慧化城市，构建信息化环境下的安全社会，成为城市相关管理者亟待解决的问题。
2020年，突如其来的新冠肺炎打乱了全国人民的生活节奏，使整个国家乃至世界陷入了严峻的形势中。疫情的爆发给我国带来了巨大的经济、人力、物力的损失，而对疫情人员的行动路径追踪、潜在感染者的人数与位置的统计以及对疫情的传染路径审查等工作量更是巨大。为了减轻这类问题产生的工作量，增加这些工作的效率以及准确率，我们通过wifi探针系统，利用网民手机设备中的wifi会周期性发送beacon帧的特点，收集在通信过程中产生的proberequest中包含的重要信息并利用这些重要信息，构建出疫情人员的行动轨迹，或者列出直接或间接接触病患的潜在感染者的信息。
目前，随着全国开始各个地区开始逐渐解封，但是随着人员急速流动的增加、人群开始大范围的聚集，密切接触也开始越来越多，疫情的反弹随时可能到来。此时，切断疫情传染路线以及防止疫情再次传染蔓延尤为重要。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术中统计工作量极大，存在潜在的可能病患或者对疫情人员的位置进行追踪、溯源不便的问题，而提出的基于wifi探针的防疫溯源方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
基于wifi探针的防疫溯源方法，包括以下步骤：
步骤s1：wifi探针采集设备采集智能设备发送的probe帧；
步骤s2：将采集到的探针数据上传至云平台服务器；
步骤s3：大数据处理平台进行数据分析，根据手机的信号强度及定位算法，进行人员活动的轨迹的分析和疫情接触人员的溯源分析；
步骤s4：在业务应用系统中进行数据呈现。
作为一种优选技术方案，在上述步骤s1中wifi探针接收到智能设备发送的probe帧，从而获得设备的数据，包括但不限于设备发送的wifi包的类型、接收到信号的时间、mac地址信息和rssi信息。
作为一种优选技术方案，在上述步骤s2中系统采用mysql数据库作为数据持久化的工具，同时使用redis对数据进行缓存，并且通过spring定时任务定时更新数据库数据到缓存。
作为一种优选技术方案，在上述步骤s3中大数据处理平台登录与权限模块采用spring集成shiro框架进行实现。
作为一种优选技术方案，在上述步骤s3中疫情接触人员的溯源分析中基于获取的探针信息，wifi探针可以根据检测到的手机mac信号强度和三边定位算法测算出人员位置：
(1)首选探针距离各个人的距离，可以根据信号强度rssi进行计算转换公式：di＝10((abs(rssi)-a)/(10*n))
其中：其中，rssi为接收信号的强度，a为发射端和接收端相隔1米的信号强度，n为环境衰减因子。
(2)其次，接触距离，可以通过三边定位算法计算出人员的具体位置：
假设wifi探针的坐标已知为(xi,yi)，例如某三个探针坐标分别为(x1,y1),(x2,y2)，(x3,y3)，运用三边定位算法可以计算出人员的具体坐标(xi,yi)，计算公式为(xi-xi)2+(yi-yi)2＝di2
(3)再次，估算两人接触距离：
假设某确诊患者的位置为(x1，y1)，接触者的位置为(x2，y2)，可以得出确诊患者与接触患者的距离：
作为一种优选技术方案，在步骤s3中的大数据处理平台还包括病患数据的提取管理和人员出行应用场景规划。
作为一种优选技术方案，在步骤s3中还包括疑似人员的信息推送。
作为一种优选技术方案，本系统采用前后端分离的设计模式。
与现有技术相比，本发明提供了基于wifi探针的防疫溯源方法，具备以下有益效果：
1、该基于wifi探针的防疫溯源方法，通过本系统，可以可视化地在线查询，快速地找到潜在的可能病患或者对疫情人员的位置进行追踪、溯源。如果将追踪到的数据反馈给相关部门，制定有效的疫情管理方案，便可以做到早溯源、早追踪、早管控，从而减少疫情的扩散。此外，即使疫情过去，该系统同样可以用于公安追踪罪犯等情形中。
2、该基于wifi探针的防疫溯源方法，通过对前端wifi探针设备采集的手机mac数据的收集、传输、存储、计算分析等，搭建基于wifi探针的疫情溯源系统，可达到疫情溯源、人群拥堵预警、轨迹分析等功能，为城市公民出行安全管理供强有力的信息化支撑和保障。
3、该基于wifi探针的防疫溯源方法，利用wifi探针进行实时定位和监控，防疫防控人员可以通过网页端来直接掌握疑似病例以及确诊病例的位置，可以通过用户手机上的mac地址进行轨迹的溯源，这样可以达到实时监控以及在最短时间内找回疑似病例进行隔离。实时监控还可以管控人员可以实时地观察到应用场景的实际人员数，无需亲自去现场，就可以高精准地统计人员数，减少人力成本的同时更加高效且安全地进行人员的统计。
具体实施方式
本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
实施例：
基于wifi探针的防疫溯源方法，包括以下步骤：
步骤s1：wifi探针采集设备采集智能设备发送的probe帧；
步骤s2：将采集到的探针数据上传至云平台服务器；
步骤s3：大数据处理平台进行数据分析，根据手机的信号强度及定位算法，进行人员活动的轨迹的分析和疫情接触人员的溯源分析；
步骤s4：在业务应用系统中进行数据呈现。
在上述步骤s1中wifi探针接收到智能设备发送的probe帧，从而获得设备的数据，包括但不限于设备发送的wifi包的类型、接收到信号的时间、mac地址信息和rssi信息。
在上述步骤s2中系统采用mysql数据库作为数据持久化的工具，同时使用redis对数据进行缓存，并且通过spring定时任务定时更新数据库数据到缓存，增加性能的同时保证高可用。
在上述步骤s3中大数据处理平台登录与权限模块采用spring集成shiro框架进行实现。
在上述步骤s3中疫情接触人员的溯源分析中基于获取的探针信息，wifi探针可以根据检测到的手机mac信号强度和三边定位算法测算出人员位置：
(1)首选探针距离各个人的距离，可以根据信号强度rssi进行计算转换公式：di＝10((abs(rssi)-a)/(10*n))
其中：其中，rssi为接收信号的强度，a为发射端和接收端相隔1米的信号强度，n为环境衰减因子。
(2)其次，接触距离，可以通过三边定位算法计算出人员的具体位置：
假设wifi探针的坐标已知为(xi,yi)，例如某三个探针坐标分别为(x1,y1),(x2,y2)，(x3,y3)，运用三边定位算法可以计算出人员的具体坐标(xi,yi)，计算公式为(xi-xi)2+(yi-yi)2＝di2
(3)再次，估算两人接触距离：
假设某确诊患者的位置为(x1，y1)，接触者的位置为(x2，y2)，可以得出确诊患者与接触患者的距离：
wifi探针可以根据检测到的手机mac在指定位置的停留时间t。而感染概率与密切接触时间成正比，密切接触时间越长感染概率越高。而感染概率与密切接触距离成反比，接触距离越小感染概率越大。此外，感染概率还和个人体质有关因此，当接触距离d小于指定社交距离l或接触停留时t长大于指定时间k时，可以判定为密切接触者，即公式(d<l|t>k)∈p。
在步骤s3中的大数据处理平台还包括病患数据的提取管理和人员出行应用场景规划。
在步骤s3中还包括疑似人员的信息推送，在确诊了一个病患以后，本系统可以根据现有信息计算出与患者接触(或相距较短距离)的人。搭配上短信服务，可以及时提醒接触患者的人配合防疫工作。
本系统采用前后端分离的设计模式，开发模式的优点是，前后端可以同时开发，前端的开发不需要像传统的开发模式那样，等待着后台开发完成才能进行开发，提高了开发效率，使系统的结构更加清晰，可读性更高。但是，使用前后端开发模式，系统会视为前后端不在同一平台下，为了安全，前后端的通信将被阻隔。所以，系统要进行跨域处理。跨域可以在前端通过jsonp来解决，然而jsonp只能够发送get请求，没有办法发送其他种类的请求，在restful风格的应用中，就表显得十分不便，所以本系统在后台程序通过在controller上增加一个@crossorigin注解来处理跨域问题。
本系统用户用管理员账号登陆后台管理系统后，可以查询进行患者的信息，和所有患者的数据和设备信息，并且可以查看到所有患者最后一次出现的具体位置，以及他们的完整行踪。同时，后台管理系统可以管制和查询所有管理人员的个人信息，包括账号密码、工号，手机，姓名等等，了解每个管理人员的情况。
本系统基于wifi探针而算法生成的模拟数据，此算法模拟wifi探针获取到客人身上随身携带的智能手机中的mac地址和rssi等数据，然后后台进行数据处理，持久性框架mybatis把数据传输到mysql数据库存储，由于jdbc程序会对数据库进行高频率地连接打开、关闭，导致数据库性能浪费，也会影响数据库性能，所以使用了mybatis持久性框架代替原生态jdbc程序，在框架存储前更新redis缓存，减少对末端硬盘的io压力，当前端页面需要展示数据时，通过vue框架向后台发送post请求，后台程序接收到前端的请求和json对象后，则会向原路返回前端页面需要的数据，数据获取和传输部分框架图，用户手机无需连接wifi路由设备，只要打开手机设备wifi，本系统即可识别任何wifi移动终端，实现前端数据的采集。利用wifi探针进行实时定位和监控，防疫防控人员可以通过网页端来直接掌握疑似病例以及确诊病例的位置，可以通过用户手机上的mac地址进行轨迹的溯源，这样可以达到实时监控以及在最短时间内找回疑似病例进行隔离；
若出现疑似病例以及确诊病例，前端页面可以展示根据患者的mac地址查询到密切接触患者的姓名，手机号，具体住址。同时，可以根据具体住址地址信息查询到当地的感染人数。紧接着，根据算法将获取的wifi探针数据进行比对，可以得出以患者为中心约10m为半径里的人流量，同时也可以查看曾经到访过这里的人流量的历史数据，方便后台对历史数据进行对比，前端页面把要展示的患者信息以及地点发送到后台程序，后台程序就会返回已经处理好的数据给前端页面进行展示，根据具体坐标地点中所绑定的wifi探针设备收集到的信息，通过获取的mac、进入时间cometime和离开时间leavetime以及天线编号direction和rssi等值，可以进行人员行踪时；
在确诊了一个病患以后针对接触人员的搜寻中，判断人员与wifi探针位置，可以将人员简化成以下获取到的手机终端mac点，人员间距离计算便可以通过三边定位及质心算法进行计算每个mac的信号强度rss。因此，基于获取的探针信息，通过received-signal-strength(rss)运用三边定位及质心算法，或者通过无线指纹库可以估计人员位置信息。简单来说，用户只要打开手机wifi，在wifi探针的覆盖范围内就能进行该手机人员的定位，本系统可以根据现有信息计算出与患者接触(或相距较短距离)的人。搭配上短信服务，可以及时提醒接触患者的人配合防疫工作。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。