[發(fā)明專利]基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的兒童呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)病率預(yù)測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010529519.4
• 申請(qǐng)日: 2020-06-11
• 公開（公告）號(hào): CN111681764A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈敬偉;趙東喆;張弘弢;馬明國(guó);黃揚(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南大學(xué);自然資源部四川基礎(chǔ)地理信息中心（自然資源部四川測(cè)繪資料檔案館）
• 主分類號(hào): G16H50/50
• 分類號(hào): G16H50/50;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 成都華復(fù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51298
• 代理人: 任麗娜

本發(fā)明公開了一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的兒童呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)病率預(yù)測(cè)方法，使用兒童呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)病率數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、濕度數(shù)據(jù)和六種空氣污染物濃度數(shù)據(jù)，建立了一種BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，通過空氣污染物濃度和溫度、濕度對(duì)兒童呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病率進(jìn)行預(yù)測(cè)。本方法包括將兒童呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)病率數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、濕度數(shù)據(jù)和空氣污染物濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，將相關(guān)數(shù)據(jù)整合成為一個(gè)關(guān)系模式。對(duì)兒童呼吸系統(tǒng)疾病數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，去除空缺數(shù)據(jù)和異常值數(shù)據(jù)。對(duì)兒童呼吸系統(tǒng)疾病數(shù)據(jù)進(jìn)行滯后性分析，對(duì)每一天的空氣污染物濃度、溫度、濕度數(shù)據(jù)采用前三天內(nèi)的平均值進(jìn)行替代，從而更好地反映空氣污染物、溫度、濕度數(shù)據(jù)的滯后性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種深層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，尤其涉及一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的兒童呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)病率預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

呼吸系統(tǒng)疾病是一種常見的疾病，主要包含肺炎、肺結(jié)核、感冒、鼻炎、支氣管炎、氣管炎、肺心病、哮喘等，癥狀主要表現(xiàn)為咳嗽、咳痰、咯血、胸痛、呼吸困難等。國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的2019年中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒報(bào)告指出，呼吸系統(tǒng)疾病在城市居民、部分地區(qū)農(nóng)村居民主要疾病死亡率中均占第4位。相對(duì)于成年人，兒童的肺代謝功能并未發(fā)育完全，自我防御能力弱，極易受到外界不利因素的影響，肌體通常難以適應(yīng)。

兒童體內(nèi)病毒的產(chǎn)生不僅與自身免疫力有關(guān)，居住環(huán)境對(duì)其也會(huì)造成一定的影響。因此，越來越多的研究開始關(guān)注空氣污染物對(duì)兒童呼吸系統(tǒng)疾病產(chǎn)生的影響，主要空氣污染物包括CO、NO₂、O₃、PM₁₀、PM_2.5、SO₂。另外，相關(guān)研究表明，溫度、濕度也對(duì)兒童呼吸系統(tǒng)疾病的產(chǎn)生具有一定的影響。

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，大氣污染的狀況越來越嚴(yán)重，霧霾現(xiàn)象頻發(fā)，與此同時(shí)，我國(guó)人民，特別是兒童所患的呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)病率也在逐年上升。因此，設(shè)計(jì)出一個(gè)兒童呼吸系統(tǒng)疾病預(yù)測(cè)模型，使得人們，特別是兒童能夠根據(jù)當(dāng)?shù)孛咳盏目諝馕廴疚锾崆白龊妙A(yù)防措施，是十分有必要的。

在此背景下，我們希望通過某地區(qū)主要的空氣污染物濃度(CO、NO₂、O₃、PM₁₀、PM_2.5、SO₂)、溫度和濕度，預(yù)測(cè)出該地區(qū)兒童呼吸系統(tǒng)疾病患病率，并根據(jù)所預(yù)測(cè)的患病率，更好的指導(dǎo)以兒童為主要人群的群眾合理出行。

通過查閱文獻(xiàn)所知，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)用于許多領(lǐng)域，如計(jì)算機(jī)視覺、自然語言處理。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于醫(yī)學(xué)方面主要是依據(jù)X光影像、CT影像等判斷患者病情，而用于預(yù)測(cè)疾病發(fā)病率，特別是呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)病率的案例則較少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的兒童呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)病率預(yù)測(cè)方法。該方法使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建兒童呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)病率的預(yù)測(cè)模型；考慮空氣污染物、溫度、濕度的滯后性影響，以提高預(yù)測(cè)精度；BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建完成后通過不斷加入新的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，反復(fù)訓(xùn)練模型，以達(dá)到更好的預(yù)測(cè)效果。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：

本發(fā)明包括以下步驟：

步驟1：將兒童呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)病率數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、濕度數(shù)據(jù)和空氣污染物濃度數(shù)據(jù)整合為一個(gè)關(guān)系模式。

步驟2：進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，將數(shù)據(jù)中的空缺值去掉，同時(shí)將字段名進(jìn)行統(tǒng)一，對(duì)于數(shù)據(jù)中有可能為錯(cuò)誤的極大和極小值進(jìn)行去除。

步驟3：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行滯后性分析和處理，對(duì)每一天的空氣污染物濃度采用前三天內(nèi)的平均值進(jìn)行替代。