可视化心理预警智慧照明系统的研究与应用

广东邮电职业技术学院 岳 帅

针对学生心理压力状况问题，提出了基于大数据分析的心理预警智慧照明系统，本项目旨在实现学生心理压力的测算，建立智能化物联网心理状况监测平台，实现对学生心理状况的实时监测，同时监测数据传输到后端的数据库，经过大数据分析当前学生的心理状况，同时通过智慧照明系统把当前自身的压力可视化显示出来，本项目也将研究和完善一种可视化智能检测系统，分析信号在异构网络的传输特性，设计相关数据呈现app，为物联网智能监测通用平台的推广打下坚实基础，为解决学生心理健康提供一种有效的模式。

随着现在生活节奏的不断加快，人们面对的压力也逐渐增加，而人们的压力主要来自于学习，工作等方面，而学生的压力主要来自于学习和就业压力。由于疫情的冲击，学生就业压力不断增加，竞争越来越激烈，这就要求掌握更多的基础知识。随着学业任务的加重，学生精神长期处于一种过度紧张的状态，随之而来的心理问题就不断凸显，长此以往，学生会出现不理智的行为，因此提前干预解决问题，为营造良好的学习环境奠定了基础。

如果人们的精神状态长期处于重压之下，并且得不到合理的释放，那么就会给人们的身心健康带来很大影响，不利于人们正常的生活，因此及时掌握人们的心理压力状况，并合理的缓解压力，是对促进社会发展很有意义的事情。目前国内心理压力的研究主要体现在被动干预，通过调查卷的方式进行测试，学生参与度低，通过测试结果对各个学生进行单独心理辅导；但是个别学生排斥心理非常强，不愿意让别人知道自己秘密，这就导致学生不配合教师的心理辅导，起不到提前干预消除隐患的目的。而本研究通过可视化的方式显示学生的心理状况，并且通过app把学生的心理状况信息发送到自己的手机，自己实时了解自己的心理状况，身体状况，实时调整心理，寻求帮助解除心理隐患，这为学生的学习，生活提供一种健康便捷的心理预警方式。

1 相关研究

首先以本校学生为主体，利用采集模块采集人体的心理变化信号，经过MCU解析译码处理后转化为相应的控制信号；通过NB-IOT模块将捕获的信号传递后端的数据中心，数据中心根据大数据分析当前人体的生理状态，显示不同颜色的照明灯，同时可以根据室外灯光的强度调节能灯的明暗，实现实时调节，可以起到节能减排的效果。同时用户可以根据数据中心的数据进行大数据分析，在web端显示当前用户的生理状态示意图，观察用户的心理状态，及时提醒用户及时调整心理，当人体的生理信号参数超出正常范围时，数据中心将发送警告信息发送到用户app，提醒用户及时调整状态。

本文通过数据测算的方式呈现人体所面对的心理压力值，建立人体压力测算模型，通过大数据分析方式测试学生的心理压力，通过可视化的方式进行显示；正常来说人体的平均心率值在75次/左右，而本研究设定的人体的心率阈值范围在60次/分——100次/分，当人紧张时心率波动范围过大有可能超出这个范围，报警灯就会打开，将人体当前的健康状况可视化显示出来，说明当前学生压力较大。

而人体的心理压力测试不确定因素很多，我们通过采集不同模式下不同个人的心电波形数据分析个人的心理压力状况，具体步骤如下：采用无线传感技术，对局域网范围内不同学生心理健康状况进行检测，实验采取三种模式：安静模式、运动5min模式、运动5km模式，实验中我们随机挑选100个学生当中两个学生A/B的数据进行分析，分别让A和B两个学生安置在安静模式、运动5min模式、运动5km模式等三种模式中一段时间，随机抽取期中5min的心电数据进行分析，同时对采集的数据通过无线传递到后端平台，通过建立的异构网络下的物联网平台，进行大数据分析，同时量化的值体现在应用软件上。

首先在安静模式，观察A/B两个同学的心电波形，可以发现A和B同学的数据心率变异性较低，无明显变异性（如图1所示），此种模式下人体波形整栋幅度平缓，表明人体心理压力较小；其次在运动5min模式下，观察A/B两个同学的心电波形，发现人体的心率变异性增加，人体心电波形幅度增大（如图2所示），表明人体当前的心理压力增加，要适当缓解；最后在运动5kg模式下，观察A/B两个同学的心电波形，发现人体心率变异性增加，人体心电波形幅度非常大，表明人体当前的压力值非常大，一定要对相关同学进行开导，否则会出现事故。

图1 安静状态下心电波形

图3 运动5km状态下心电波形

2 结论

由以上研究可知，基于大数据分析的心理预警智慧照明系统既能建立一种可视化的心理预警照明系统，又可以很好地应用到具体家庭照明场景中，同时节能减排，自动选择照明情景，健康预警，根据大数据分析人体生理信息，预测人体当前时的心理状况，为解决学生心理健康提供一种有效的模式。