可視化心理預(yù)警智慧照明系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

廣東郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 岳 帥

針對學(xué)生心理壓力狀況問題，提出了基于大數(shù)據(jù)分析的心理預(yù)警智慧照明系統(tǒng)，本項目旨在實現(xiàn)學(xué)生心理壓力的測算，建立智能化物聯(lián)網(wǎng)心理狀況監(jiān)測平臺，實現(xiàn)對學(xué)生心理狀況的實時監(jiān)測，同時監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶蠖说臄?shù)據(jù)庫，經(jīng)過大數(shù)據(jù)分析當(dāng)前學(xué)生的心理狀況，同時通過智慧照明系統(tǒng)把當(dāng)前自身的壓力可視化顯示出來，本項目也將研究和完善一種可視化智能檢測系統(tǒng)，分析信號在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性，設(shè)計相關(guān)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)app，為物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)測通用平臺的推廣打下堅實基礎(chǔ)，為解決學(xué)生心理健康提供一種有效的模式。

隨著現(xiàn)在生活節(jié)奏的不斷加快，人們面對的壓力也逐漸增加，而人們的壓力主要來自于學(xué)習(xí)，工作等方面，而學(xué)生的壓力主要來自于學(xué)習(xí)和就業(yè)壓力。由于疫情的沖擊，學(xué)生就業(yè)壓力不斷增加，競爭越來越激烈，這就要求掌握更多的基礎(chǔ)知識。隨著學(xué)業(yè)任務(wù)的加重，學(xué)生精神長期處于一種過度緊張的狀態(tài)，隨之而來的心理問題就不斷凸顯，長此以往，學(xué)生會出現(xiàn)不理智的行為，因此提前干預(yù)解決問題，為營造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境奠定了基礎(chǔ)。

如果人們的精神狀態(tài)長期處于重壓之下，并且得不到合理的釋放，那么就會給人們的身心健康帶來很大影響，不利于人們正常的生活，因此及時掌握人們的心理壓力狀況，并合理的緩解壓力，是對促進社會發(fā)展很有意義的事情。目前國內(nèi)心理壓力的研究主要體現(xiàn)在被動干預(yù)，通過調(diào)查卷的方式進行測試，學(xué)生參與度低，通過測試結(jié)果對各個學(xué)生進行單獨心理輔導(dǎo)；但是個別學(xué)生排斥心理非常強，不愿意讓別人知道自己秘密，這就導(dǎo)致學(xué)生不配合教師的心理輔導(dǎo)，起不到提前干預(yù)消除隱患的目的。而本研究通過可視化的方式顯示學(xué)生的心理狀況，并且通過app把學(xué)生的心理狀況信息發(fā)送到自己的手機，自己實時了解自己的心理狀況，身體狀況，實時調(diào)整心理，尋求幫助解除心理隱患，這為學(xué)生的學(xué)習(xí)，生活提供一種健康便捷的心理預(yù)警方式。

1 相關(guān)研究

首先以本校學(xué)生為主體，利用采集模塊采集人體的心理變化信號，經(jīng)過MCU解析譯碼處理后轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的控制信號；通過NB-IOT模塊將捕獲的信號傳遞后端的數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心根據(jù)大數(shù)據(jù)分析當(dāng)前人體的生理狀態(tài)，顯示不同顏色的照明燈，同時可以根據(jù)室外燈光的強度調(diào)節(jié)能燈的明暗，實現(xiàn)實時調(diào)節(jié)，可以起到節(jié)能減排的效果。同時用戶可以根據(jù)數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析，在web端顯示當(dāng)前用戶的生理狀態(tài)示意圖，觀察用戶的心理狀態(tài)，及時提醒用戶及時調(diào)整心理，當(dāng)人體的生理信號參數(shù)超出正常范圍時，數(shù)據(jù)中心將發(fā)送警告信息發(fā)送到用戶app，提醒用戶及時調(diào)整狀態(tài)。

本文通過數(shù)據(jù)測算的方式呈現(xiàn)人體所面對的心理壓力值，建立人體壓力測算模型，通過大數(shù)據(jù)分析方式測試學(xué)生的心理壓力，通過可視化的方式進行顯示；正常來說人體的平均心率值在75次/左右，而本研究設(shè)定的人體的心率閾值范圍在60次/分——100次/分，當(dāng)人緊張時心率波動范圍過大有可能超出這個范圍，報警燈就會打開，將人體當(dāng)前的健康狀況可視化顯示出來，說明當(dāng)前學(xué)生壓力較大。

而人體的心理壓力測試不確定因素很多，我們通過采集不同模式下不同個人的心電波形數(shù)據(jù)分析個人的心理壓力狀況，具體步驟如下：采用無線傳感技術(shù)，對局域網(wǎng)范圍內(nèi)不同學(xué)生心理健康狀況進行檢測，實驗采取三種模式：安靜模式、運動5min模式、運動5km模式，實驗中我們隨機挑選100個學(xué)生當(dāng)中兩個學(xué)生A/B的數(shù)據(jù)進行分析，分別讓A和B兩個學(xué)生安置在安靜模式、運動5min模式、運動5km模式等三種模式中一段時間，隨機抽取期中5min的心電數(shù)據(jù)進行分析，同時對采集的數(shù)據(jù)通過無線傳遞到后端平臺，通過建立的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下的物聯(lián)網(wǎng)平臺，進行大數(shù)據(jù)分析，同時量化的值體現(xiàn)在應(yīng)用軟件上。

首先在安靜模式，觀察A/B兩個同學(xué)的心電波形，可以發(fā)現(xiàn)A和B同學(xué)的數(shù)據(jù)心率變異性較低，無明顯變異性（如圖1所示），此種模式下人體波形整棟幅度平緩，表明人體心理壓力較??；其次在運動5min模式下，觀察A/B兩個同學(xué)的心電波形，發(fā)現(xiàn)人體的心率變異性增加，人體心電波形幅度增大（如圖2所示），表明人體當(dāng)前的心理壓力增加，要適當(dāng)緩解；最后在運動5kg模式下，觀察A/B兩個同學(xué)的心電波形，發(fā)現(xiàn)人體心率變異性增加，人體心電波形幅度非常大，表明人體當(dāng)前的壓力值非常大，一定要對相關(guān)同學(xué)進行開導(dǎo)，否則會出現(xiàn)事故。

圖1 安靜狀態(tài)下心電波形

圖3 運動5km狀態(tài)下心電波形

2 結(jié)論

由以上研究可知，基于大數(shù)據(jù)分析的心理預(yù)警智慧照明系統(tǒng)既能建立一種可視化的心理預(yù)警照明系統(tǒng)，又可以很好地應(yīng)用到具體家庭照明場景中，同時節(jié)能減排，自動選擇照明情景，健康預(yù)警，根據(jù)大數(shù)據(jù)分析人體生理信息，預(yù)測人體當(dāng)前時的心理狀況，為解決學(xué)生心理健康提供一種有效的模式。