本發(fā)明涉及智慧社區(qū)，尤其涉及一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智慧社區(qū)居民健康管理方法。

背景技術(shù)：

1、在構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)社區(qū)智能化監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，面臨著如何實(shí)現(xiàn)居民健康數(shù)據(jù)和環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的高效整合與關(guān)聯(lián)分析的技術(shù)難題。由于居民健康數(shù)據(jù)通過(guò)智能手環(huán)采集，而環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)自社區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，兩類(lèi)數(shù)據(jù)在采集頻率、數(shù)據(jù)格式、時(shí)間戳等方面存在差異。此外，不同居民的健康數(shù)據(jù)量和采集時(shí)間跨度也不盡相同，這進(jìn)一步增加了數(shù)據(jù)整合的難度。

2、在建立環(huán)境因素與健康指標(biāo)的關(guān)聯(lián)模型時(shí)，還需要考慮如何選擇合適的時(shí)間序列分析和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，以準(zhǔn)確刻畫(huà)環(huán)境因素對(duì)居民健康的影響。模型需要能夠處理多維度、非線(xiàn)性的復(fù)雜關(guān)系，同時(shí)要對(duì)數(shù)據(jù)的噪聲和缺失具有一定的魯棒性。此外，模型還需要具備一定的可解釋性，以便于向居民提供可信的健康建議。

3、在分析社區(qū)公共空間使用情況與居民健康指標(biāo)的關(guān)系時(shí)，如何準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)不同公共空間的使用情況也是一大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的人工統(tǒng)計(jì)方法難以實(shí)現(xiàn)全天候、全覆蓋的監(jiān)測(cè)，而基于物聯(lián)網(wǎng)的智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要解決傳感器布局優(yōu)化、數(shù)據(jù)傳輸與存儲(chǔ)、隱私保護(hù)等一系列技術(shù)問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)公共空間使用情況與居民健康指標(biāo)的精準(zhǔn)關(guān)聯(lián)分析。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服上述一種或多種現(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題，提供一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智慧社區(qū)居民健康管理方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智慧社區(qū)居民健康管理方法，包括：

3、基于智能手環(huán)采集居民的健康數(shù)據(jù)，從社區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站獲取環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，將這些異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、標(biāo)準(zhǔn)化處理，轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，存儲(chǔ)到時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫(kù)中；

4、基于時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫(kù)中的居民健康數(shù)據(jù)和環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用時(shí)間序列分析算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)分析和異常檢測(cè)，識(shí)別出居民健康指標(biāo)和環(huán)境因素的變化趨勢(shì)及異常情況；

5、根據(jù)時(shí)間序列分析結(jié)果，選擇機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立環(huán)境因素與居民健康指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)模型，并對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練和優(yōu)化；

6、利用建立的關(guān)聯(lián)模型，對(duì)新采集的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，判斷當(dāng)前環(huán)境條件下可能對(duì)居民健康產(chǎn)生的影響，根據(jù)居民的個(gè)人健康特征，生成個(gè)性化的戶(hù)外活動(dòng)建議；

7、收集居民的健康反饋數(shù)據(jù)，將其與先前的健康數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，更新和優(yōu)化關(guān)聯(lián)模型；

8、分析社區(qū)公共空間的使用情況與居民健康指標(biāo)之間的關(guān)系，識(shí)別出影響居民健康的關(guān)鍵公共設(shè)施和區(qū)域；

9、生成社區(qū)居民健康與環(huán)境狀況分析報(bào)告，可視化展示居民健康指標(biāo)變化趨勢(shì)和環(huán)境因素影響，使得社區(qū)管理者和居民依據(jù)分析報(bào)告進(jìn)行活動(dòng)決策。

10、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，利用智能手環(huán)中的傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并采集用戶(hù)的心率、血壓和睡眠質(zhì)量數(shù)據(jù)；

11、通過(guò)社區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，收集空氣中的污染物濃度和溫濕度以及紫外線(xiàn)強(qiáng)度信息；

12、對(duì)采集到的健康數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理步驟包括數(shù)據(jù)清洗和去噪；

13、將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使其具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式；

14、將標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)按照時(shí)間序列進(jìn)行組織，并存儲(chǔ)到時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫(kù)中；

15、利用數(shù)據(jù)挖掘算法，對(duì)時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，從而提取其中的信息；

16、根據(jù)挖掘結(jié)果，為用戶(hù)提供個(gè)性化的健康建議和環(huán)境保護(hù)措施。

17、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，根據(jù)時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫(kù)中的居民健康數(shù)據(jù)和環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用移動(dòng)平均算法，計(jì)算每個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)數(shù)據(jù)的平均值，得到平滑后的時(shí)間序列數(shù)據(jù)；

18、根據(jù)平滑后的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，采用指數(shù)平滑算法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)預(yù)測(cè)，得到未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)居民健康指標(biāo)和環(huán)境因素的變化趨勢(shì)；

19、根據(jù)預(yù)測(cè)的變化趨勢(shì)，設(shè)定異常波動(dòng)的閾值，若實(shí)際數(shù)據(jù)超出閾值范圍，則判斷為異常情況，觸發(fā)預(yù)警機(jī)制；

20、獲取異常情況發(fā)生時(shí)的居民健康數(shù)據(jù)和環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析異常數(shù)據(jù)與正常數(shù)據(jù)的差異，確定導(dǎo)致異常的關(guān)鍵因素；

21、根據(jù)關(guān)鍵因素，采用相關(guān)性分析算法，計(jì)算居民健康指標(biāo)與環(huán)境因素之間的相關(guān)系數(shù)，得到兩者之間的量化關(guān)系；

22、根據(jù)量化關(guān)系，建立居民健康指標(biāo)與環(huán)境因素的預(yù)測(cè)模型，通過(guò)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)居民健康指標(biāo)的變化情況；

23、根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，制定針對(duì)性的健康干預(yù)措施，改善居民生活環(huán)境。

24、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，通過(guò)時(shí)間序列數(shù)據(jù)，獲取環(huán)境因素與居民健康指標(biāo)的歷史記錄，對(duì)歷史記錄進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗；

25、根據(jù)清洗后的數(shù)據(jù)，使用支持向量機(jī)算法建立環(huán)境因素與健康指標(biāo)的關(guān)聯(lián)模型，通過(guò)交叉驗(yàn)證方法確定模型的初始參數(shù)；

26、針對(duì)關(guān)聯(lián)模型的初步結(jié)果，基于隨機(jī)森林算法對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化和訓(xùn)練；

27、根據(jù)優(yōu)化后的關(guān)聯(lián)模型，通過(guò)誤差分析和性能評(píng)估進(jìn)行模型評(píng)估；

28、將優(yōu)化和訓(xùn)練好的模型應(yīng)用于實(shí)際環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)更新模型參數(shù)。

29、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，通過(guò)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)定期采集關(guān)鍵指標(biāo)，將關(guān)鍵指標(biāo)的數(shù)據(jù)傳輸至中央處理系統(tǒng)；

30、在中央處理系統(tǒng)中，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)采集的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)未來(lái)的空氣質(zhì)量和紫外線(xiàn)強(qiáng)度；

31、根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，評(píng)估當(dāng)前環(huán)境條件對(duì)特定健康特征居民的潛在健康影響；

32、若空氣質(zhì)量指數(shù)超過(guò)預(yù)設(shè)閾值，根據(jù)居民的健康檔案，生成個(gè)性化的防護(hù)措施建議，系統(tǒng)推送空氣質(zhì)量不佳的警告和戶(hù)外活動(dòng)限制建議至居民的移動(dòng)設(shè)備。

33、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，通過(guò)在居民戶(hù)外活動(dòng)區(qū)域部署環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)采集環(huán)境數(shù)據(jù)，包括溫度、濕度和空氣質(zhì)量，將采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中；

34、設(shè)計(jì)健康反饋問(wèn)卷，通過(guò)手機(jī)應(yīng)用程序向居民推送問(wèn)卷，引導(dǎo)居民在戶(hù)外活動(dòng)后填寫(xiě)身體狀況變化的健康反饋信息，將反饋數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器；

35、從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取居民的歷史健康數(shù)據(jù)，包括體檢報(bào)告和就醫(yī)記錄，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和標(biāo)準(zhǔn)化處理，將結(jié)構(gòu)化的健康數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中；

36、采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)，將環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、居民健康反饋數(shù)據(jù)和歷史健康數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，構(gòu)建多維度的數(shù)據(jù)集，作為關(guān)聯(lián)分析的輸入；

37、使用關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法對(duì)多維度數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)環(huán)境因素和戶(hù)外活動(dòng)與居民身體狀況變化之間的關(guān)聯(lián)模式，生成關(guān)聯(lián)規(guī)則庫(kù)；

38、根據(jù)關(guān)聯(lián)規(guī)則庫(kù)中的規(guī)則，結(jié)合當(dāng)前的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和居民戶(hù)外活動(dòng)情況，使用決策樹(shù)算法對(duì)居民的身體狀況變化進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到個(gè)性化的健康建議；

39、持續(xù)收集新的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和居民健康反饋數(shù)據(jù)，定期更新關(guān)聯(lián)規(guī)則庫(kù)和決策樹(shù)模型。

40、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，通過(guò)對(duì)社區(qū)公共空間的使用情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，獲取居民在不同公共設(shè)施和區(qū)域的使用頻率和停留時(shí)間等數(shù)據(jù)；

41、根據(jù)居民健康檔案數(shù)據(jù)，提取居民的各項(xiàng)健康指標(biāo)，包括體質(zhì)指數(shù)、心肺功能和慢性病發(fā)病率；

42、采用相關(guān)性分析算法，計(jì)算社區(qū)公共空間使用情況與居民健康指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)矩陣，判斷各公共設(shè)施和區(qū)域與健康指標(biāo)的相關(guān)性；

43、根據(jù)相關(guān)性分析結(jié)果，確定影響居民健康的關(guān)鍵公共設(shè)施和區(qū)域，并對(duì)其進(jìn)行重要性排序；

44、針對(duì)影響居民健康的關(guān)鍵公共設(shè)施和區(qū)域，采用聚類(lèi)算法對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)，得到不同類(lèi)型的公共空間，包括運(yùn)動(dòng)型、休閑型和社交型；

45、結(jié)合社區(qū)實(shí)際情況和居民需求，對(duì)不同類(lèi)型的關(guān)鍵公共空間提出針對(duì)性的規(guī)劃和改造方案；

46、將關(guān)鍵公共空間的規(guī)劃和改造方案形成決策報(bào)告，為社區(qū)管理部門(mén)提供數(shù)據(jù)支持和決策依據(jù)。

47、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，獲取社區(qū)居民的健康數(shù)據(jù)和環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)清洗、缺失值處理和異常值處理；

48、針對(duì)預(yù)處理后的健康數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，采用相關(guān)性分析算法分析居民健康指標(biāo)與環(huán)境因素之間的相關(guān)性，判斷各個(gè)健康指標(biāo)與環(huán)境因素之間的相關(guān)強(qiáng)度，若相關(guān)系數(shù)大于預(yù)設(shè)閾值，則確定該健康指標(biāo)與環(huán)境因素存在顯著相關(guān)關(guān)系；

49、針對(duì)存在顯著相關(guān)關(guān)系的健康指標(biāo)和環(huán)境因素，采用時(shí)間序列分析算法建立健康指標(biāo)變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)模型；

50、根據(jù)健康指標(biāo)變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)結(jié)果和相關(guān)性分析結(jié)果，生成社區(qū)居民健康與環(huán)境狀況分析報(bào)告，報(bào)告包括各項(xiàng)健康指標(biāo)的當(dāng)前水平、變化趨勢(shì)和與環(huán)境因素的相關(guān)性；

51、采用數(shù)據(jù)可視化方法將分析報(bào)告中的關(guān)鍵信息進(jìn)行可視化展示。

52、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智慧社區(qū)居民健康管理系統(tǒng)，包括：

53、數(shù)據(jù)采集模塊：基于智能手環(huán)采集居民的健康數(shù)據(jù)，從社區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站獲取環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，將這些異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、標(biāo)準(zhǔn)化處理，轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，存儲(chǔ)到時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫(kù)中；

54、數(shù)據(jù)分析模塊：基于時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫(kù)中的居民健康數(shù)據(jù)和環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用時(shí)間序列分析算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)分析和異常檢測(cè)，識(shí)別出居民健康指標(biāo)和環(huán)境因素的變化趨勢(shì)及異常情況；

55、模型訓(xùn)練模塊：根據(jù)時(shí)間序列分析結(jié)果，選擇機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立環(huán)境因素與居民健康指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)模型，并對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練和優(yōu)化；

56、活動(dòng)建議生成模塊：利用建立的關(guān)聯(lián)模型，對(duì)新采集的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，判斷當(dāng)前環(huán)境條件下可能對(duì)居民健康產(chǎn)生的影響，根據(jù)居民的個(gè)人健康特征，生成個(gè)性化的戶(hù)外活動(dòng)建議；

57、模型優(yōu)化模塊：收集居民的健康反饋數(shù)據(jù)，將其與先前的健康數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，更新和優(yōu)化關(guān)聯(lián)模型；

58、健康區(qū)域識(shí)別模塊：分析社區(qū)公共空間的使用情況與居民健康指標(biāo)之間的關(guān)系，識(shí)別出影響居民健康的關(guān)鍵公共設(shè)施和區(qū)域；

59、社區(qū)管理可視化模塊：生成社區(qū)居民健康與環(huán)境狀況分析報(bào)告，可視化展示居民健康指標(biāo)變化趨勢(shì)和環(huán)境因素影響，使得社區(qū)管理者和居民依據(jù)分析報(bào)告進(jìn)行活動(dòng)決策。

60、基于此，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明可預(yù)測(cè)環(huán)境條件對(duì)居民健康的影響，生成個(gè)性化戶(hù)外活動(dòng)建議，通過(guò)持續(xù)收集反饋數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)優(yōu)化模型精度，通過(guò)分析社區(qū)公共空間使用與居民健康的關(guān)系，為社區(qū)規(guī)劃提供決策依據(jù)，定期生成分析報(bào)告，可視化展示健康指標(biāo)和環(huán)境影響，提高社區(qū)健康管理水平和居民健康意識(shí)，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了環(huán)境、健康數(shù)據(jù)的智能分析與應(yīng)用，為打造健康社區(qū)提供了技術(shù)支撐。