一种适于智能家居的脑机接口控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种适于智能家居的脑机接口控制系统，包括脑电波采集处理模块、数据生成模块、通讯模块以及智能家居系统；智能家居系统包括控制模块以及与控制模块遥控连接的多个家用电器；脑电波采集处理模块用于采集用户的原始脑电波信号并经处理后传输至数据生成模块，数据生成模块用于将处理后的识别脑电波信号转换为控制指令；通讯模块用于将控制指令发送至控制模块；多个家用电器分别设有与其工作状态无关的信号器，信号器均遥控连接至控制模块。本发明专利技术借助脑机接口技术来实现对智能家居的控制，帮助一些失能人群能够自主控制一些家用电器，具有极高的使用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种适于智能家居的脑机接口控制系统
本专利技术涉及脑机接口
，具体涉及一种适于智能家居的脑机接口控制系统。
技术介绍
智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。尽管目前市场上智能家居技术已越来越成熟，但是这些智能家居系统主要是以正常人为对象进行开发的。目前世界上有数以万计的失能患者，不仅丧失了运动能力，甚至不能操控常规的家用电器，生活不能自理，终生需有他人照顾，已经成为严重的社会问题。失能患者对于家用电器等的操控存在两方面障碍，一是不能通过传统的接口如遥控器等操控家电，二是不能通过正常的传递通道表达之间的思维或意图。脑机接口是一种不依赖于大脑正常输出通路，可以在大脑与外部设备之间实现直接通信的特殊通讯系统，是目前人机交互领域研究热点之一。因此，以脑机接口技术为基础脑控智能家居系统已逐渐引起了人们的关注。但是在家用电器控制方面脑机接口技术还面临诸多挑战：1）在进行运动意图提取时需要被试者注意力高度集中，长时间的工作会给被试产生较大的精神负担；2）脑电信号复杂多变，而且极其微弱，极大地降低了运动意图解码的正确率；3）家用电器控制指令繁多，目前利用脑机接口技术产生如此多的控制指令依然比较困难。因此，目前急需一种简单、高效、多指令输出的脑控智能家居系统。
技术实现思路
本专利技术针对失能患者在操控家用设备方面存在的问题，提供了一种适于智能家居的脑机接口控制系统，具体方案如下：一种适于智能家居的脑机接口控制系统，包括脑电波采集处理模块、数据生成模块、通讯模块以及智能家居系统；所述智能家居系统包括控制模块以及与所述控制模块遥控连接的多个家用电器；所述脑电波采集处理模块用于采集用户的原始脑电波信号并经处理后传输至数据生成模块，所述数据生成模块用于将处理后的识别脑电波信号转换为专注度值；所述通讯模块用于将所述专注度值发送至所述控制模块；每个所述家用电器分别设有与其工作状态无关的信号器，所述信号器均遥控连接至所述控制模块。基于上述，所述脑电波采集处理模块包括用于采集原始脑电波信号的检测电极和参考电极；所述识别脑电波信号为检测电极获得的原始脑电波信号减去参考电极获得的原始脑电波信号之差。基于上述，所述脑电波采集处理模块包括依次级联的脑电波检测器、前置放大器、带通滤波器、后置放大器和电压跟随器。基于上述，所述信号器为指示灯或语音播报器。基于上述，所述数据生成模块能够对眨眼或咬牙行为产生的原始脑电波信号进行识别。基于上述，所述通讯模块为射频传输模块，所述射频传输模块包括与所述数据生成模块相连的射频发送器以及与所述控制模块相连的射频接收器。基于上述，所述控制模块通过红外遥控分别控制所述多个家用电器启动、停止，控制所述多个信号器循环工作或停止。基于上述，所述家用电器类型和个数不限。本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本专利技术具有以下优点：本专利技术基于脑机接口技术，突破了经典脑控制智能家居对家用电器个数的限制，使得通过单通道脑电波信号就可以实现无限多个家用电器开关的控制。此外，本专利技术提供的适于智能家居脑机接口控制系统，仅仅需要确认该电器是否需要开启和关闭，极大地减少了被试的控制负荷。此结构设计为一些失能人群提供了一种特殊的家电控制系统，丰富了他们的生活方式，也节省了很多因照顾他们所需要的人力、财力，具有极高的使用价值。附图说明图1是本专利技术的使用场景模式图。图2是本专利技术的工作状态参考图。图3是本专利技术中脑机接口控制系统工作流程图。图中：1.用户；2.脑电波采集处理模块；3.数据生成模块；4.控制模块；5.家用电器；6.指示灯；7.参考电极。具体实施方式下面通过具体实施方式，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。实施例如图1-图3所示，本专利技术提供包括脑电波采集处理模块2、数据生成模块3、通讯模块以及智能家居系统。所述智能家居系统包括控制模块4以及与所述控制模块4遥控连接的多个家用电器5；所述脑电波采集处理模块2用于采集用户1的原始脑电波信号并经处理后传输至数据生成模块3，所述数据生成模块3用于将处理后的识别脑电波信号转换为专注度值；所述通讯模块用于将所述专注度值发送至所述控制模块4。所述脑电波采集处理模块2包括用于采集原始脑电波信号的检测电极和参考电极7；所述识别脑电波信号为检测电极获得的原始脑电波信号减去参考电极7获得的原始脑电波信号之差。考虑到脑电信号复杂多变，而且极其微弱，极大地降低了运动意图解码的正确率；故而所述脑电波采集处理模块包括依次级联的脑电波检测器、前置放大器、带通滤波器、后置放大器和电压跟随器。所述通讯模块为射频传输模块，所述射频传输模块包括与所述数据生成模块3相连的射频发送器以及与所述控制模块4相连的射频接收器。需要说明的是，所述数据生成模块3能够对眨眼或咬牙行为产生的原始脑电波信号进行识别。所述控制模块4通过红外遥控分别控制所述多个家用电器5启动、停止，控制所述多个信号器循环工作或停止。家用电器5种类繁多，目前利用脑机接口技术产生如此多的控制指令依然比较困难，故根据人类在使用某个家用电器5之前会对其进行观察这一特性，在每个家用电器5分别设有与其工作状态无关的信号器，所述信号器均遥控连接至所述控制模块4。此处信号器可以为指示灯6，也可以为语音播报器，本实施例中选用指示灯6作为信号器，多个指示灯6循环点亮或熄灭，通过观察指示灯6进而决定对某个家电进行启动或停止。本专利技术具体工作原理：首先，设置好射频发射器和射频接收器之间的通讯协议，通过数据生成模块3设定好原始脑电波信号所生成的专注度值的阈值，通过控制模块4设定好每个指示灯6单次点亮时间为1.5s。接着，打开电源给设备上电，脑电波采集处理模块2开始工作，数据生成模块3接收到脑电波信号后计算专注度值，如果专注度值大于阈值，数据生成模块3将开关控制指令通过通讯模块传输至控制模块4，控制模块4控制家用电器指示灯6挨个循环点亮。当某一个家电对应的指示灯6被点亮时，用户1根据是否需要决定是否去刻意眨眼，数据生成模块3检测到眨眼行为时，通过通讯模块向控制模块4发送家用电器控制指令，进而控制相应家用电器5的启动或停止。数据生成模块3向控制模块4发送的开关控制指令和家用电器控制指令是两个不同的指令，可以用数字量0和1区别，而且这两个控制指令都采用取反指令，比如如果该家用电器5处于开启状态就关闭该家用电器5，如果该家用电器5处于关闭状态就打开该家用电器5。最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本专利技术进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本专利技术的具体实施方式进行修改或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适于智能家居的脑机接口控制系统，其特征在于：包括脑电波采集处理模块（2）、数据生成模块（3）、通讯模块以及智能家居系统；所述智能家居系统包括控制模块（4）以及与所述控制模块（4）遥控连接的多个家用电器（5）；所述脑电波采集处理模块（2）用于采集用户（1）的原始脑电波信号并经处理后传输至数据生成模块（3），所述数据生成模块（3）用于将处理后的识别脑电波信号转换为专注度值；所述通讯模块用于将所述专注度值发送至所述控制模块（4）；每个所述家用电器（5）分别设有与其工作状态无关的信号器，所述信号器均遥控连接至所述控制模块（4）。/n

【技术特征摘要】
1.一种适于智能家居的脑机接口控制系统，其特征在于：包括脑电波采集处理模块（2）、数据生成模块（3）、通讯模块以及智能家居系统；所述智能家居系统包括控制模块（4）以及与所述控制模块（4）遥控连接的多个家用电器（5）；所述脑电波采集处理模块（2）用于采集用户（1）的原始脑电波信号并经处理后传输至数据生成模块（3），所述数据生成模块（3）用于将处理后的识别脑电波信号转换为专注度值；所述通讯模块用于将所述专注度值发送至所述控制模块（4）；每个所述家用电器（5）分别设有与其工作状态无关的信号器，所述信号器均遥控连接至所述控制模块（4）。


2.根据权利要求1所述的适于智能家居的脑机接口控制系统，其特征在于：所述脑电波采集处理模块（2）包括用于采集原始脑电波信号的检测电极和参考电极（7）；所述识别脑电波信号为检测电极获得的原始脑电波信号减去参考电极（7）获得的原始脑电波信号之差。


3.根据权利要求1所述的适于智能家居的脑机接口控制系统，其特征在于：所述脑电波采集处理模块（2...

【专利技术属性】
技术研发人员：平燕娜，刘新玉，马梅方，黄安穴，黄玉立，桑帅，李凌菁，
申请(专利权)人：黄淮学院，
类型：发明
国别省市：河南;41