[發明專利]一種基于人員聚集度的SEIQR傳染病模型的構建方法

在審

• 申請號: 202011064838.9
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112382403A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 金晶;程思瑤;劉旭東;萬家東
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G16H50/80
• 分類號: G16H50/80;G16H50/30
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

本發明公開了一種基于人員聚集度的SEIQR傳染病模型的構建方法，屬于傳染病模型領域。建立改進的SEIQR?I模型的微分方程，再對所述SEIQR?I模型進行改進，得到SEIQR?II模型。本發明的一種基于人員聚集度的SEIQR傳染病模型的構建方法，其構造的基于人員聚集度的SEIQR模型充分考慮了COVID?19疫情傳播的特點并結合了具體的防疫政策，實現了疫情在世界范圍、國內省、市范圍內的不同粒度分析，模型預測精度達到了90％以上；本發明根據疫情傳播特征分階段建模，模型架構更好地貼合了實際情況，通過可根據模型反演出在不同防疫措施下基本再生數R₀的變化情況，可據此判斷防疫政策的有效程度。

技術領域

本發明屬于傳染病模型領域，特別是涉及一種基于人員聚集度的SEIQR傳染病模型的構建方法。

背景技術

傳染病在人與人、人與動物和動物與動物之間能進行相互傳播，如果不能加以良好的控制，將對人類社會的正常運作產生嚴重的威脅。2400多年前的雅典瘟疫、公元14世紀遍及歐亞大陸和非洲北海岸的“黑死病”，還有肆虐近現代的肺結核、天花、非典等，這些傳染病的爆發對人類的發展和我們的日常生活都產生了極其巨大的影響。近段時間，如何防治新冠疫情的進一步發展成為了全世界亟待解決的重大課題。

傳染病的傳播是發生在人群之間的復雜擴散過程，病毒的傳染能力、傳染病的潛伏期、致死率等重要參數與傳染病的傳播能力高度相關。要想更好地理解傳染病的流行機制，切斷傳染病的傳播途徑，降低傳染病的傳播能力，需要構建相對精確的傳染病分析模型，從而對其進行精準有效的干預。目前針對傳染病的基本數學模型主要有SI模型、SIR模型、 SIRS模型和SEIR模型等，以考察較為全面的SEIR模型為例，考慮傳染病具有一定的潛伏期，接觸者首先成為病毒攜帶者再在一段時間后發病，建立各類人群間的微分關系，通過數值模擬獲得最終的影響人數R_∞。

只有理清新型冠狀病毒的傳播機理和傳染途徑，構建精確的傳播預測模型，充分分析各項預防措施的有效程度，才能進行更好的疫情防控。然而目前的傳染病數學模型都相對粗糙，和新型冠狀病毒疫情的傳播機制與控制方式都有較大出入，分析擬合結果將產生一定的偏差，為此，本發明提出了一種改進的SEIQR傳播模型，充分考慮了此次疫情的各項傳播特點。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于人員聚集度的SEIQR傳染病模型的構建方法，分階段提供了一種充分結合疫情傳播特點、改進的SEIQR模型，以解決現有模型與COVID-19疫情傳播過程不相匹配的問題。

本發明通過以下技術方案實現：一種基于人員聚集度的SEIQR傳染病模型的構建方法，所述構建方法包括以下步驟：

步驟一、將人群分為易感人群S、潛伏人群E、感染人群I、隔離人群Q、和康復人群R五類，建立改進的SEIQR-I模型的微分方程，計算公式如下：

其中，S_t表示第t天易感人群人數，E_t表示第t天被感染但在潛伏期總人數，I_t表示第 t天發病但未隔離的總人數，Q_t表示第t天被確診總人數，R_t表示第t天治愈總人數，D_t表示第t天死亡總人數，m_t表示第t天的人員聚集度，β表示傳染系數，Te表示病毒潛伏期，α_t第t天發病患者隔離比例，γ_t表示第t天的治愈率，k表示病毒潛伏期傳染能力與發病期傳染能力的比值；

步驟二、對所述SEIQR-I模型進行改進，得到SEIQR-II模型：