通用電氣數(shù)字集團(tuán) 余思源

新冠肆虐已經(jīng)兩年多，世界上大部分國家已經(jīng)無奈躺平，只有中國仍然堅(jiān)持動(dòng)態(tài)清零的道路。但是，隨著病毒頻繁變異，傳播力日益增強(qiáng)，全國多個(gè)城市被迫采用封城等極端措施，嚴(yán)重影響群眾的日常生活和企業(yè)運(yùn)營，給國民經(jīng)濟(jì)帶來沖擊。

既然選擇了這條艱難的動(dòng)態(tài)清零之路，那么除了咬牙堅(jiān)持以外，如何減少這條路所帶來的次生傷害，則是我們必須考慮的問題。我們以其中一個(gè)“人員流調(diào)”問題作為用戶痛點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)它也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)重點(diǎn)關(guān)注的要素。

目前市面上已經(jīng)有一些相似的應(yīng)用，例如蘋果手機(jī)中的“暴露通知” ，日本的COCOA，新加坡的“合力追蹤”等。它們的基本原理是近距離接觸的雙方都啟用該功能后，兩部手機(jī)將通過藍(lán)牙交互記錄一條“接觸“事件，接觸時(shí)間和距離將加密保存在各自手機(jī)中。如果一段時(shí)間內(nèi)接觸雙方?jīng)]有感染新冠，數(shù)據(jù)將自動(dòng)清除；如果對方被診斷為新冠確診或疑似患者，在經(jīng)過對方同意后，他的加密標(biāo)志將上傳至服務(wù)端，然后所有他接觸過的用戶將收到提醒。

這種方案的優(yōu)點(diǎn)是僅記錄用戶之間的接觸“事件“，無地理信息，注重隱私保護(hù)，同時(shí)需要記錄的數(shù)據(jù)量也很少。但由于缺乏地理信息，無法了解確診人員訪問過哪些場所，而從無法判斷是否需要對某些場所進(jìn)行必要的消毒甚至管控處理。

以下筆者試著從數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，及時(shí)性，可行性，透明性，數(shù)據(jù)信任，異常處理，數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)這幾個(gè)方面來闡述如何引用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)來進(jìn)行疫情中的人員流調(diào)。

準(zhǔn)確性

錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)還不如沒有數(shù)據(jù)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)核心要素就是減少手工錄入的信息，直接從設(shè)備中采集準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。人可能會(huì)犯錯(cuò)，可靠運(yùn)行的設(shè)備只會(huì)按照要求上傳準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，不會(huì)抱怨，超時(shí)工作也不會(huì)要加班費(fèi)。

當(dāng)前發(fā)生疫情時(shí)的流調(diào)方法還是以通訊基站定位，場所碼記錄，人員訪談，人工查看監(jiān)控錄像等為主，其結(jié)果是費(fèi)時(shí)費(fèi)力，既可能會(huì)遺漏個(gè)別人員造成疫情擴(kuò)散，更大的可能則是擴(kuò)大影響范圍，例如整個(gè)小區(qū)或樓棟被迫封閉管理，帶來不必要的衍生問題。

如果有這樣一套基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的人員跟蹤系統(tǒng)，其邊緣側(cè)安裝在智能手機(jī)，手表，手環(huán)等可以隨身攜帶的設(shè)備上，無論在室內(nèi)或室外，定時(shí)將每個(gè)人的地理位置（經(jīng)緯度，海拔高度等）上傳到平臺(tái)上。突發(fā)疫情時(shí)系統(tǒng)可以精準(zhǔn)跟蹤到相關(guān)人員的歷史位置，再結(jié)合監(jiān)控視頻記錄的個(gè)人防護(hù)用品的佩戴情況，以此來自動(dòng)判定相關(guān)人員屬于密接或次密接，判定場所是高風(fēng)險(xiǎn)還是中風(fēng)險(xiǎn)。

用準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來進(jìn)行流調(diào)，才能真正做到精準(zhǔn)防控。

及時(shí)性

疫情防控要刻不容緩、以快制快。

數(shù)據(jù)的及時(shí)性包括兩個(gè)方面，其一是數(shù)據(jù)采集的頻率要足夠快。

依據(jù)《新型冠狀病毒肺炎防控方案（第九版）》規(guī)定的密接人員判定標(biāo)準(zhǔn)之一，密切接觸者指從疑似病例和確診病例癥狀出現(xiàn)前4天開始，或無癥狀感染者標(biāo)本采樣前4天開始，未采取有效防護(hù)與其有1米內(nèi)近距離接觸的人員。基于此規(guī)定，該人員跟蹤系統(tǒng)定位精度必須小于0.5米，再結(jié)合普通人的步行速度約每秒1米，則此系統(tǒng)的采集頻率需在500毫秒以內(nèi)。

另一方面，發(fā)生疫情時(shí)，系統(tǒng)需快速找出并判定所有的密接人員。通過對確診人員的精準(zhǔn)追溯，在三維空間生成一幅時(shí)間跨度為4天，直徑為1米的時(shí)空隧道。以此隧道為基準(zhǔn)，所有在特定時(shí)間曾經(jīng)進(jìn)入過該隧道的人員可被判定為潛在的密接人員（時(shí)空伴隨者）。然后再基于密接人員的時(shí)空隧道，判定次密接人員。經(jīng)過這一套系統(tǒng)的輔助，加快對密接和次密接人員的判定，及時(shí)限制這兩類風(fēng)險(xiǎn)人員的流動(dòng)，而從降低疫情擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)。

不能想象，此類系統(tǒng)一旦上線，必然承擔(dān)海量數(shù)據(jù)的接收，存儲(chǔ)，提取和管理的壓力，同時(shí)還需要考慮網(wǎng)絡(luò)延遲和中斷帶來的數(shù)據(jù)缺失。我們建議采用邊緣+代理+云的三合一方式來傳遞數(shù)據(jù)，邊緣側(cè)可以是智能手機(jī)，代理端可以架在通訊運(yùn)營商的機(jī)房或者小區(qū)/單位/物業(yè)的監(jiān)控中心，同時(shí)邊緣側(cè)和代理端都具備數(shù)據(jù)緩存和斷點(diǎn)續(xù)傳的能力，復(fù)雜場景下還可擴(kuò)展到多級代理的架構(gòu)，如下圖所示。

GE數(shù)字集團(tuán)的Proficy Historian非常適合這種架構(gòu)，Historian Linux版可以部署在邊緣側(cè)，它對資源消耗少，硬件適配性強(qiáng)，滿足邊緣側(cè)低功耗和型號(hào)復(fù)雜的要求；Historian Windows版則可以部署在代理端，支持最多99臺(tái)服務(wù)器的高可用架構(gòu)和一億個(gè)標(biāo)簽的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；而Historian for Cloud版是云原生部署，可根據(jù)數(shù)據(jù)量靈活擴(kuò)展，支持多節(jié)點(diǎn)和多時(shí)區(qū)數(shù)據(jù)復(fù)制，零停機(jī)更新升級，同時(shí)提供豐富的接口（例如REST，OPC UA）對外發(fā)布數(shù)據(jù)，以適應(yīng)發(fā)生疫情時(shí)需要的高效查詢和快速建模。

可行性

此系統(tǒng)從應(yīng)用的角度面臨兩大挑戰(zhàn)，定位精度是否足夠，海量數(shù)據(jù)如何傳輸和保存。

1 、定位精度問題

在室外環(huán)境下，全球定位系統(tǒng)（GPS）、北斗定位系統(tǒng)（BDS）等全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)已經(jīng)可以提供米級的位置服務(wù)，再結(jié)合智能手機(jī)提供的基站定位，WIFI，藍(lán)牙以及近來流行的超寬帶（UWB）定位技術(shù)，可以做到室內(nèi)10cm內(nèi)精準(zhǔn)定位。

對于老人和孩子這類無智能手機(jī)用戶，建議推廣一些智能手環(huán)，智能紐扣（參考蘋果Air Tag）。它們沒有GPS和通訊模塊，無法直接向平臺(tái)發(fā)送定位信息，但是其內(nèi)置UWB芯片，以周圍智能手機(jī)的位置為基準(zhǔn)來定位，然后通過藍(lán)牙模塊，以手機(jī)為中繼，借助它們的通訊模塊向平臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)人員和位置信息。

2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

每人需要保存三個(gè)字段，分別是經(jīng)度，緯度和海拔高度，均為浮點(diǎn)型。上文說到采樣頻率為500毫秒，那么一天的數(shù)據(jù)量為3*2*60*60*24 = 518,400條?？赡苡腥藭?huì)擔(dān)心數(shù)據(jù)量太大，但是這種情況在工業(yè)領(lǐng)域早已有成熟的應(yīng)用，那就是Historian中的“逢變則存”數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，如果一個(gè)人在原地沒有移動(dòng)（例如上床睡覺），我們只保存其“靜止期”開始和結(jié)束的兩條記錄即可，而且該壓縮技術(shù)可以部署在邊緣側(cè)，這意味著不僅是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量，連數(shù)據(jù)傳輸量也可以大幅下降。

從另一個(gè)角度來考慮，根據(jù)《2020年中國人健康狀況報(bào)告》，2020年中國人每日人均步行5927步，我們再保留一些余量，那需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量約每天3*10,000=30,000條，僅僅是原有計(jì)算方式的5.8%。

如果考慮到大多數(shù)情況下我們都在走直線，其坐標(biāo)的經(jīng)度和緯度呈線性變化，我們可以應(yīng)用Historian中的螺旋門算法，對每一段直線行程僅需要記錄其開始和結(jié)束的兩條記錄，則該數(shù)據(jù)量還可以大幅度壓縮，我們暫估僅保留原有的20%的記錄，則每天數(shù)據(jù)量為30,000*0.2=6,000條。

目前流調(diào)是要求調(diào)查發(fā)病的前4天內(nèi)的行程軌跡，再考慮一些特殊情況，系統(tǒng)僅需要保存8天內(nèi)的數(shù)據(jù)即可，即8*6,000=48,000條。數(shù)據(jù)過期即銷毀，減低系統(tǒng)存儲(chǔ)量，提高查詢效率，也減少泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。

透明性

數(shù)據(jù)透明就是建立信任。

在尊重?cái)?shù)據(jù)所有權(quán)以及相關(guān)法律法規(guī)的前提下，及時(shí)向相關(guān)人員共享數(shù)據(jù)。一旦發(fā)生疫情，流調(diào)人員可以隨時(shí)訪問這類數(shù)據(jù)，方便地創(chuàng)建時(shí)空隧道，快速生成密接和次密接人員關(guān)系圖。同時(shí)也需要及時(shí)將判定結(jié)果和判定依據(jù)（發(fā)生時(shí)空伴隨的時(shí)間和地點(diǎn)）發(fā)送給受影響人員，適當(dāng)?shù)男畔⑴队兄诖蠹业睦斫夂团浜?。同時(shí)，結(jié)合多人的時(shí)空隧道交錯(cuò)情況，綜合判定中高風(fēng)險(xiǎn)場所，及時(shí)推送給相關(guān)管理方，作為其后續(xù)管控措施的依據(jù)。

同時(shí)，對于可能存在風(fēng)險(xiǎn)的地點(diǎn)應(yīng)向公眾或第三方地圖公開，以便普通人群及時(shí)調(diào)整其出行路線，降低后續(xù)感染的風(fēng)險(xiǎn)。

部署在公有云上的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，能夠根據(jù)用戶訪問量動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，兼顧常態(tài)化管理下的輕量級訪問，以及疫情發(fā)生時(shí)短期內(nèi)涌入的高并發(fā)訪問的需求，為所有人提供及時(shí)的信息。

數(shù)據(jù)信任

信任本質(zhì)上是一種安全感。

目前各地自行制定標(biāo)準(zhǔn)，其中涉及跨地區(qū)人員的管理差異很大。即使在甲地被賦綠碼的人員，進(jìn)入乙地后會(huì)被當(dāng)?shù)氐氖校瑓^(qū)甚至街道層層加碼，讓大家無所適從。

我們認(rèn)為造成這種現(xiàn)象的本質(zhì)是信任問題，乙地管理方對甲地發(fā)布的數(shù)據(jù)不信任，認(rèn)為其可能有缺失，于是對甲地的數(shù)據(jù)增加額外條件，為兩地來往交流帶來不便。

顯然，如同現(xiàn)在百家齊放的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)一樣，如此復(fù)雜且龐大的系統(tǒng)很難全國共用一套平臺(tái)，各地獨(dú)立實(shí)施各自的人員跟蹤系統(tǒng)。此處我們呼吁建立一套人員跟蹤系統(tǒng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，上文提出的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，及時(shí)性和透明性等都是標(biāo)準(zhǔn)涉及的范疇。任何系統(tǒng)只要滿足該標(biāo)準(zhǔn)，都可以得到第三方（其它地區(qū)的疫情主管部門）的信任并作為其對人員管理的依據(jù)。

我們欣喜地看到各地已經(jīng)開始共享核酸檢測信息，也殷切地期待大家能以同一套標(biāo)準(zhǔn)來判定受影響人員和場所，并以安全可靠的方式向外部發(fā)布數(shù)據(jù)。

異常處理

出現(xiàn)問題不可怕，怕的是視而不見。

任何系統(tǒng)都不可能是完美的，一旦發(fā)生系統(tǒng)的誤判，系統(tǒng)必須考慮異常流程的處理。

受影響的時(shí)空伴隨者可以提交其相關(guān)證據(jù)，證明其本人與相關(guān)時(shí)空隧道無交集，再結(jié)合最新的核酸檢測結(jié)果，經(jīng)人工復(fù)核后，及時(shí)解除對其管控，允許回歸正常生活。

同樣，在設(shè)計(jì)這樣的一套工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)時(shí)，與其花大量的精力，將數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性提高百分之一，還不如考慮當(dāng)發(fā)生數(shù)據(jù)異常時(shí)，如何參考第三方的可信數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行修正和完善。

數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)

保障數(shù)據(jù)安全是國家戰(zhàn)略。

有人會(huì)擔(dān)心這樣的系統(tǒng)會(huì)泄露個(gè)人隱私。首先風(fēng)險(xiǎn)肯定是存在的，這是我們在享受便利的同時(shí)帶來的負(fù)面影響，就像大家在網(wǎng)購時(shí)提供的收貨地址和聯(lián)系方式一樣，是否值得？其次，通過嚴(yán)格的法律法規(guī)，高等級的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪問控制，及時(shí)徹底且不可逆地刪除過期數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)安全是可控的。目前，工信部已指導(dǎo)出臺(tái)《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全標(biāo)準(zhǔn)體系》，正在推動(dòng)《互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)規(guī)范》國家標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)，加快研制平臺(tái)安全防護(hù)、測試評估、能力評價(jià)等10多項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，我們很有信心做好這方面的工作。

其次，該系統(tǒng)應(yīng)僅在用戶處于公共區(qū)域（例如寫字樓，工廠，商場，醫(yī)院等）時(shí)上傳數(shù)據(jù)，而對于私有區(qū)域（例如家，辦公室等）則禁止發(fā)布任何信息，保護(hù)隱私的同時(shí)也降低了數(shù)據(jù)量。

不同用戶的現(xiàn)狀不同，對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的需求也不盡一致。這套人員跟蹤系統(tǒng)也是如此，系統(tǒng)早期可能會(huì)面臨只有部分人參與并上傳數(shù)據(jù)的情況。對此系統(tǒng)管理上也要一分為二，對于參與的人員，按照防控方案中一米線的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定，而非參與人員則延用當(dāng)前的判定規(guī)則。

退一步講，即使常態(tài)化管理時(shí)無需如此嚴(yán)格的人員定位和跟蹤，對于那些已經(jīng)發(fā)生局部疫情爆發(fā)的城市或地區(qū)，則不妨考慮該系統(tǒng)作為應(yīng)急管理的一部分。

后 記

本文從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的角度嘗試進(jìn)行人員流調(diào)，為實(shí)現(xiàn)“精準(zhǔn)防控”盡一份力。當(dāng)然，我們也知道任何信息化系統(tǒng)都只是輔助，真正戰(zhàn)勝疫情的方法是積極開發(fā)疫苗和特效藥，以及人人養(yǎng)成良好的衛(wèi)生習(xí)慣。

希望這套系統(tǒng)永遠(yuǎn)待命！