一种基于VR技术的健康教育及管理平台的制作方法

一种基于vr技术的健康教育及管理平台
技术领域
1.本发明涉及vr以及区块链技术领域，具体涉及一种基于vr技术的健康教育及管理平台。


背景技术：

2.在医用吸入剂使用时吸入技术至关重要，但是吸入剂技术的教育效果常常因人而异，参差不齐，并且门诊就诊时间紧张，人为的一对一指导需要占据医护人员大量时间。对于内向的患者来说，人为的一对一学习容易紧张导致学习的效果进一步变差，因此构建一个以吸入剂技术教育的网络平台至关重要。
3.在现有技术中，网络教育平台能够通过信息技术手段，把网络或现实世界中发生的事件以数据形式记录下来，并根据一定的需求对数据进行处理将其以另外一种形式展示出来形成训练模型。在医用吸入剂的使用训练中能够根据系统管理模块的功能要求实现视频的实时指导以及患者信息实时录入，从而实时更新患者信息并构建直观的教育系统。但是现有的健康教育平台还存在以下缺陷：
4.首先，现有的基于vr的健康教育及管理平台存在易篡改以及单个区块存储空间小、难以存储大文件等痛点问题，对于医学教育平台来说，任何一个参数的修改均可能导致严重的后果，因此对于医学教育平台来说，特别是具备自主学习能力的平台来说，其参数的修改必须要有相应的限制和校正能力，才能保障整个平台的安全、有序运行；
5.其次，现有的基于vr的健康教育及管理平台是一个开放的环境，即所有的数据不是在一个闭环内运行，使得在教育过程中存在患者数据泄露的风险，而且整个教育过程没有不可更改的溯源能力，一旦出现差错，不仅无法溯源究其原因，更无法保证溯源数据的安全性和可靠性。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种基于vr技术的健康教育及管理平台，采用区块链技术构建去中心化的数据存储结构，扩展整体区块链存储空间，能够有效保证数据的完整性以及患者信息，以解决现有技术中难以保证存证信息的存储空间以及数据易篡改的技术问题。
7.为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
8.一种基于vr技术的健康教育及管理平台，包括面向用户层的系统管理模块以及教育存证平台，所述教育存证平台向上通过sdk/api接口对接所述系统管理模块，所述教育存证平台向下通过sdk/api接口对接低层由ipfs节点构成的文件存储层，所述文件存储层交互连接区块链层以及区块链监控模块，所述区块链层内部构建可拓展性优化指标通过所述区块链监控模块数据端对接数据库，所述区块链层可拓展性优化指标运行在docker集群中通过使用hyperledger
‑
fabric
‑
sdk与所述系统管理模块交互。
9.作为本发明的一种优选方案，所述可拓展性优化指标主要构建所述区块链内部存
储资源相应时长d
l
，在所述去中心化区块链网络中将d
l
定义为：
10.d
l
＝d
t
d
r
d
s
；
11.其中，d
t
、d
r
、d
s
分别为传输延时、排队延时以及服务器认证时延，根据所述相应时长d
l
构建平均相应时延函数f(r
p
,d
s
,b
w
,b
s
)，所述f(r
p
,d
s
,b
w
,b
s
)表达式如下所述：
[0012][0013]
其中，k1、k2、c1以d
s
均为常数，所述r
p
表示排队时延与用户节点的服务性能及用户请求数量的线性度，所述b
w
为分布式drm机制的时延开销，b
s
表示检索算法的平均时间复杂度。
[0014]
作为本发明的一种优选方案，所述教育存证平台采用restful格式接口对接hyperledger
‑
fabric区块链层网络以及ipfs节点获取数据信息。
[0015]
作为本发明的一种优选方案，依据所述教育存证平台获取的区块链层网络以及ipfs节点数据通过共识算法构建确认机制。
[0016]
作为本发明的一种优选方案，所述共识算法主要步骤为：
[0017]
首先、将所述教育存证平台获取的代理节点在所述系统管理模块进行注册，利用所有利益所有者进行投票，取投票的前r位作为代理节点，然后由代理节点来负责信息的打包以及区块的共识过程；
[0018]
其次、将不同的代理节点轮流成为出块节点，然后将当前时间段内的交易、合约打包形成新区块，以广播形式提出新区块以及预准备提案后进行确认阶段。
[0019]
作为本发明的一种优选方案，在所述确认阶段配置所述教育存证平台内部的系统配置文件，设置网络节点组织信息，并定义区块链网络的组织结构及创世区块。
[0020]
作为本发明的一种优选方案，对所述区块链网络的组织结构及创世区块采用多orderer节点达成kafka共识，并设置超时阈值。
[0021]
作为本发明的一种优选方案，定义所述区块链网络组织的kpi加密结构，并选择rderer所在节点服务器进行网络初始化，并同步至所述文件存储层。
[0022]
作为本发明的一种优选方案，所述文件存储层创建区块bucketblockchain，设置哈希指针，通过哈希指针偏移查询区块位置。
[0023]
本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
[0024]
本发明采用hash算法提取所述教育存证平台存正文件的数据信息，使用公钥进行非对称加密，将加密结果存储至区块链，将电子文件存储至ipfs网络中避免了中心化存储数据易丢失、易复制、易篡改的风险，区块链及ipfs技术有效保证了患者存证信息、数据信息与用户信息的真实性与完整性，整个系统采用区块链技术构建去中心化的数据存储结构，扩展了整体区块链存储空间，能够有效保证数据的完整性和可溯源性，而且在整个过程中只要数据一旦产生将无法进行任何形式修改，从而实现数据的闭环管理，保障患者数据的隐私以及溯源的可靠性，优化了吸入剂教育平台，为患者提供了更直观的学习平台。
附图说明
[0025]
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅
仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
[0026]
图1为本发明实施例提供基于vr技术的吸入剂使用的健康教育及管理平台的结构示意图。
具体实施方式
[0027]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。
[0028]
如图1所示，本发明提供了一种基于vr技术的健康教育及管理平台，在所述系统管理模块采用hash算法提取所述教育存证平台存正文件的数据信息，使用公钥进行非对称加密，将加密结果存储至区块链，将电子文件数据使用ipfs进行去中心化存储，调用用户信息时，取出链上密文，解密后取得数字信息，根据数字信息从ipfs中获取用户信息，再次对用户信息进行hash计算，将计算结果与链上数据进行对比，获取用户数据信息，能有效保护用户隐私。
[0029]
包括面向用户层的系统管理模块以及教育存证平台，所述教育存证平台向上通过sdk/api接口对接所述系统管理模块，所述教育存证平台向下通过sdk/api接口对接低层由ipfs节点构成的文件存储层，所述文件存储层交互连接区块链层以及区块链监控模块，所述区块链层内部构建可拓展性优化指标通过所述区块链监控模块数据端对接数据库，所述区块链层节可拓展性优化指标运行在docker集群中通过使用hyperledger
‑
fabric
‑
sdk与所述系统管理模块交互。
[0030]
本实施例中，所述系统管理模块根据用户信息调用存证平台用户身份管理服务，生成用户的公钥与私钥，并向区块链网络的ca节点申请用户身份验证码，将用户信息存储至区块链中，然后将用户身份验证码及账号密码存储至数据库。
[0031]
本实施例中，通过所述教育存证平台对接用户身份信息数据库，利用系统管理模块获取所述教育存证平台内部的正确吸入操作，根据患者吸入药物时的状态，包括吸气动作、流速、时间等，通过所述可拓展性优化指标构建相关函数模拟药粉在肺中的前进轨迹动画，让患者实时看到自己的吸入操作是否正确。
[0032]
所述可拓展性优化指标主要构建所述区块链内部存储资源相应时长d
l
，在所述去中心化区块链网络中将d
l
定义为：
[0033]
d
l
＝d
t
d
r
d
s
；
[0034]
其中，d
t
、d
r
、d
s
分别为传输延时、排队延时以及服务器认证时延，根据所述相应时长d
l
构建平均相应时延函数f(r
p
,d
s
,b
w
,b
s
)，所述f(r
p
,d
s
,b
w
,b
s
)表达式如下所述：
[0035][0036]
其中，k1、k2、c1以d
s
均为常数，所述r
p
表示排队时延与用户节点的服务性能及用户请求数量的线性度，所述b
w
为分布式drm机制的时延开销，b
s
表示检索算法的平均时间复杂度。
[0037]
本实施例中，采用所述基于分布式drm机制所实现的去中心化网络架构中d
l
中的传输时延与节点间传输带宽相关，信道的带宽越大，传输速率越高，传输延迟越小。
[0038]
本实施例中，在基于现有的内容分发架构导致大量用户需要从中心化的服务器下载同样的内容资源，服务器带宽资源需要反复支出，在增加中心服务器压力的同时，也造成大量的带宽资源浪费，而本发明构建延时机制，在服务器端存放资源数据，用户节点可利用自身缓存的资源内容为其他用户节点提供服务，内容的命中率与节点的缓存空间大小、系统中资源的热度分布、节点的缓存策略等因素有关，能够高效的缓存需求度更高的内容，提升内容的命中率，当内容热度分布集中时，也能相应地提高资源的缓存命中率。
[0039]
本实施例中，构建延时机制，在服务器端存放资源数据，将模拟用户吸入操作的动作信息与所述教育存证平台内部的视频信息做实时对比，在患者做吸入操作过程中，实时指导患者进行调整。
[0040]
所述教育存证平台采用restful格式接口对接hyperledger
‑
fabric区块链层网络以及ipfs节点获取数据信息。
[0041]
本实施例汇总，在数据传输过程中，hyperledger
‑
fabric使用基于rpc接口的gossip协议，并且在传输过程中数据包由数据明文 数字签名形式组成，节点接收到数据包后可根据数字签名对数据明文进行验证，以发到防篡改功能。
[0042]
本实施例中，在数据传输过程中采用基于rpc接口的gossip协议构建防篡改机制，并借助所述区块链分布式账本的特点录入不同患者的症状信息，根据模拟的患者吸入操作流程评估患者的吸入操作是否正确，并反馈相关建议。
[0043]
本实施例中，将数据信息存储至区块链网络，借助区块链分布式账本的特点，保证在一个节点发生故障后可以快速恢复数据，同时当少部分节点数据被篡改后，整个区块链网络不会对篡改后的交易达成共识，保证存证数据不被篡改，区块链交易数据中的merkle树可快速定位发生异常的信息，可以使用用户私钥进行数字签名，区块链内的时间戳可以真实记录存证时间，证明存证的真实性。
[0044]
本实施例中，将电子文件存储至ipfs网络中避免了中心化存储数据易丢失、易复制、易篡改的风险，区块链及ipfs技术有效保证了存证信息、数据信息与用户信息的真实性与完整性。
[0045]
依据所述教育存证平台获取的区块链层网络以及ipfs节点数据通过共识算法构建确认机制。
[0046]
所述共识算法主要步骤为：
[0047]
首先、将所述教育存证平台获取的代理节点在所述系统管理模块进行注册，利用所有利益所有者进行投票，取投票的前r位作为代理节点，然后由代理节点来负责信息的打包以及区块的共识过程；
[0048]
其次、将不同的代理节点轮流成为出块节点，然后将当前时间段内的交易、合约打包形成新区块，以广播形式提出新区块以及预准备提案后进行确认阶段。
[0049]
本实施例中，所述共识算法实现流程如下：
[0050]
首先、根据代理节点判断当前时期是否轮巡到自己打包区块，如果轮到自己，则转换为主节点身份，创建新区块；
[0051]
其次、广播区块，并发送“预准备”提案，其他从节点在接受到区块和提案后，对区
块和共识提案进行验证，如果区块正确，然后也开始向其他节点发送共识提案；
[0052]
最后、当某个节点接受到2f 1个“预准备”提案，开始进入commit阶段，发送“确认”提案到其他节点，当某个节点收到2f 1个确认提案后，说明已经得到足够多的共识，便可以将新区块写入本地区块链，同时状态更新，等待下一轮的共识。
[0053]
本实施例中，能够将共识的范围缩小成固定个数的节点网络，保证了共识的高效性，同时能够提供错误节点容错性，实现患者信息的实时确认。
[0054]
本实施例中，设置六个peer节点，三个orderer节点的区块链网络，六个节点分为三个组织，根据fabric系统要求每个组织对应一个ca节点进行身份认证，三个orderer节点分布式部署在三台服务器，采用基于kafka的共识模式，搭建kafka与zookeeper集群。
[0055]
本实施例中，利用确认患者信息的节点网络构建的具有三个orderer节点的区块链网络，部署节点服务器连接不同的吸入教育装置，使得不同症状的患者可以在不同模式的教育存证平台上模拟吸入操作，拓展健康教育平台的使用范围。
[0056]
在所述确认阶段配置所述教育存证平台内部的系统配置文件，设置网络节点组织信息，并定义区块链网络的组织结构及创世区块。
[0057]
本实施例中，在所述区块链子系统中，创世区块的构建分为以下几步骤：
[0058]
首先、将内存池txmempool、contractmempool中的交易、文件合约取出；
[0059]
其次、构建区块奖励coinbase：计算新区块的产生机理以及相关coinbase交易信息；
[0060]
再者、以所有交易(包括coinbase)、所有合约构建merkletree，获得txmerkleroot、contractmerkleroot值，基于“l”查找最新的区块哈希，然后通过getblockheight、getblockhash获取前一个区块的高度以及哈希值，作为新区块的参数，同时补充时间戳信息，调用caculateblockhash计算整个区块的哈希值；
[0061]
最后、将新区块向周围节点广播，等待共识过程的完成，并将新区块增加到本地区块链数据blockchainbucket，更新“l”指向的哈希值，同时清空内存池中已经被打包的交易、合约。
[0062]
对所述区块链网络的组织结构及创世区块采用多orderer节点达成kafka共识，并设置超时阈值。
[0063]
定义所述区块链网络组织的kpi加密结构，并选择rderer所在节点服务器进行网络初始化，并同步至所述文件存储层。
[0064]
本实施例中，通过编写crypto
‑
config.yaml文件定义组织的kpi加密结构，被crytogen工具调用给节点服务器内部organization生成一个证书与私钥的集合，每一个organization被分配一个唯一的根证书，hyperledgerfabric的transaction与通信均被节点的私钥进行签名，被公钥进行验证。
[0065]
本实施例中，采用kpi加密结构将存储至区块链网络的电子文件数字摘要进行加密，加密存储后的数字摘要在查询时显示密文，可使用存证人用户私钥解密查看。
[0066]
所述文件存储层创建区块bucketblockchain，设置哈希指针，通过哈希指针偏移查询区块位置。
[0067]
因此，基于上述，对于现有的健康街教育平台来说，其主要的技术问题在于不能确保参数的正确性和数据的可靠性。在本实施方式中采用的加密方式为区块链，对于本领域
的技术人员来说，区块链可以具有数据分布和去中心的特点，因此其参数和数据一旦产生均无法修改，因此可以从本质上实现对参数和数据的可靠性。
[0068]
本实施例中，整个系统采用区块链技术构建去中心化的数据存储结构，扩展了整体区块链存储空间，能够有效保证数据的完整性以及患者信息，优化了吸入剂教育平台，为患者提供了更直观的学习平台。
[0069]
以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

技术特征：
1.一种基于vr技术的健康教育及管理平台，其特征在于：包括面向用户层的系统管理模块以及教育存证平台，所述教育存证平台向上通过sdk/api接口对接所述系统管理模块，所述教育存证平台向下通过sdk/api接口对接低层由ipfs节点构成的文件存储层，所述文件存储层交互连接区块链层以及区块链监控模块，所述区块链层内部构建可拓展性优化指标通过所述区块链监控模块数据端对接数据库，所述区块链层可拓展性优化指标运行在docker集群中通过使用hyperledger
‑
fabric
‑
sdk与所述系统管理模块交互。2.根据权利要求1所述的一种基于vr技术的健康教育及管理平台，其特征在于，所述可拓展性优化指标主要构建所述区块链内部存储资源相应时长d
l
，在所述去中心化区块链网络中将d
l
定义为：d
l
＝d
t
d
r
d
s
；其中，d
t
、d
r
、d
s
分别为传输延时、排队延时以及服务器认证时延，根据所述相应时长d
l
构建平均相应时延函数f(r
p
,d
s
,b
w
,b
s
)，所述f(r
p
,d
s
,b
w
,b
s
)表达式如下所述：其中，k1、k2、c1以d
s
均为常数，所述r
p
表示排队时延与用户节点的服务性能及用户请求数量的线性度，所述b
w
为分布式drm机制的时延开销，b
s
表示检索算法的平均时间复杂度。3.根据权利要求1所述的一种基于vr技术的健康教育及管理平台，其特征在于，所述教育存证平台采用restful格式接口对接hyperledger
‑
fabric区块链层网络以及ipfs节点获取数据信息。4.根据权利要求2所述的一种基于vr技术的健康教育及管理平台，其特征在于，依据所述教育存证平台获取的区块链层网络以及ipfs节点数据通过共识算法构建确认机制。5.根据权利要求3所述的一种基于vr技术的健康教育及管理平台，其特征在于，所述共识算法主要步骤为：首先、将所述教育存证平台获取的代理节点在所述系统管理模块进行注册，利用所有利益所有者进行投票，取投票的前r位作为代理节点，然后由代理节点来负责信息的打包以及区块的共识过程；其次、将不同的代理节点轮流成为出块节点，然后将当前时间段内的交易、合约打包形成新区块，以广播形式提出新区块以及预准备提案后进行确认阶段。6.根据权利要求4所述的一种基于vr技术的健康教育及管理平台，其特征在于，在所述确认阶段配置所述教育存证平台内部的系统配置文件，设置网络节点组织信息，并定义区块链网络的组织结构及创世区块。7.根据权利要求5所述的一种基于vr技术的健康教育及管理平台，其特征在于，对所述区块链网络的组织结构及创世区块采用多orderer节点达成kafka共识，并设置超时阈值。8.根据权利要求5所述的一种基于vr技术的健康教育及管理平台，其特征在于，定义所述区块链网络组织的kpi加密结构，并选择rderer所在节点服务器进行网络初始化，并同步至所述文件存储层。9.根据权利要求1所述的一种基于vr技术的健康教育及管理平台，其特征在于，所述文件存储层创建区块bucketblockchain，设置哈希指针，通过哈希指针偏移查询区块位置。
技术总结
本发明公开了一种基于VR技术的健康教育及管理平台，包括面向用户层的系统管理模块以及教育存证平台，所述教育存证平台向上通过SDK/API接口对接所述系统管理模块，所述教育存证平台向下通过SDK/API接口对接低层由IPFS节点构成的文件存储层，所述文件存储层交互连接区块链层以及区块链监控模块，所述区块链层以及区块链监控模块数据端对接数据库，所述区块链层节点运行在Docker集群中通过使用Hyperledger


技术研发人员：程梦 张练
受保护的技术使用者：华中科技大学同济医学院附属协和医院
技术研发日：2021.03.25
技术公布日：2021/6/29