CN103453931B - 一种带环境检测功能的智能视力保护仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带环境检测功能的智能视力保护仪，它包括：传感器、控制器和报警装置；所述传感器对周围环境因素进行采集测量；所述控制器接收来自所述传感器测得相应数据，所述控制器根据测量结果进行处理后与设定值相比较判断是否符合学习要求，如果在设定范围之外，则触发所述报警装置发出报警；所述报警装置根据所述控制器的控制命令进行报警。本发明的有益效果在于，通过摄像设备、分贝计、光谱检测模块、重力加速度传感器、陀螺仪等对用户的学习环境进行采集，进行计算后，得出结论，环境是否适合学习，可以提醒用户在良好的学习环境中学习，保证学习效率。

Description

一种带环境检测功能的智能视力保护仪

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种带环境检测功能的智能视力保护仪，用户可以通过在学习的过程中使用本产品，主动选择良好的环境进行学习，从而保证了学习效率，并且还可以通过使用本发明保持正确的学习姿势并养成习惯，有效的预防因为青少年在学习时因为不良坐姿、较差的光环境、过长学习时间而造成的近视问题。

背景技术

1、在当前的信息社会中，人类获得外界信息，有八成以上通过视觉来完成。数据显示：我国人群中近视眼的患病率约达33%，也就是说，4亿人是近视眼。更令人关注的是，国内约有3000万人是高于600度并伴有眼底改变的病理性近视眼患者。这样的近视眼可并发视网膜脱离、青光眼、核心白内障等。与此同时，青少年的斜视、弱视也成了视觉医学领域不可忽视的一大问题。

2、越来越多的中小学生因为过多的作业负担而学习时间过长不注意眼休息，不正确的坐姿学习也是近视发生的主要原因。

3、目前的一些发明只是单纯的从距离控制上对用眼的人进行提醒，如公开号CN201029140017一种视力保护仪，或者是CN200820051466.4一种预防近视的报警装置使用超声波探测距离，测量的精度不准确，并且环境温度和测量时间对其影响较大。

4、研究表明，波长在380～495nm附近的蓝光的能量较强，公认是引起视网膜功能衰退的原因，波长在780nm至2.5um的近红外线红外线照射的眼睛温度高的话，眼睛的水分就容易蒸发，这也是引发干眼症的原因所在。

5、据测定，学习环境的最佳温度为20℃，此时人脑加工处理信息和思考问题的能力紧强。当气温低于10℃时，人头脑虽然清醒，但解决问题能力较差；当气温高于35℃时，大脑能量消耗明增加，大脑功能也随之降低。

6、在室内栽上适当的花草，对提高学习效率也会有意料不到的效果。美国学者雷诺乐茨和斯鸽伏特等人把气味分成四大类：第一类是使人保持清醒和平静的气味；第二类是起积极刺激作用的气味；第三类是使人感觉迟钝，甚至麻木的气味；第四类是使人大脑极其兴奋的气味。

7、色彩。心理学家发现，各种色彩在人心理学上的反映是不尽相同的。使人心理活跃，产生热烈、兴奋的情绪；冷色，常会使人心理稳定，产生安定、怡静的感觉，进一步的研究发现，红色能使人心理活跃，绿色能使人心理缓和，紫外紫色会产生心理学上的压抑感，蓝色可镇静、压抑过分兴奋、激动的情绪，玫瑰色则能使消沉、抑郁的心情振奋起来。有的颜色，如棕色、褐色会引起智商下降；有的颜色，如浅黄色、草绿色则能提高学生的智商。另一些研究者发现，淡绿、淡蓝色可以使人平静，易于消除大脑疲劳，使人头脑清醒，精力充沛；而深红、深黄色可对人产生强烈刺激，使大脑兴奋，随后便抑制。如德国的中小学教室里，往往采用几种不同的颜色：教室内窗子一侧采用草绿色，以有助于消除学生的视力疲劳和增加舒适感；放黑板的一侧涂上白色，可把黑板突出出来；有助于学生注意力集中；天花板采用淡黄色，使教室四周的反光增强，并使光线柔和；地面是褐色的机织地毯，既能减少室内灰尘，又可增加安全感；书桌使用洁白的塑料贴面，可以增强反光度，使人产生清爽感。一些环境心理学家的研究认为，教室内四周墙壁的颜色不同，学生的学习效果也不尽相同。上述研究成果，在我们布置学习环境时，是值得借鉴的。

8、噪音。研究发现，噪声超过85分贝，会使人感到心烦意乱，人们会感觉到吵闹，因而无法专心地工作，结果会导致工作效率降低。环境噪音在50分贝左右，比较适合学习。

9、震动。如果学习环境一直处于震动中，学习者的学习效率会变得低下。

发明内容

本发明目的是提供一种带环境检测功能的智能视力保护仪，可以采集学习环境中颜色、温度、气味、噪音、光谱、震动等因素并进行处理，并判断环境是否适合学习，这样可以保证用户在适合的环境中学习，提高学习效率，并且可以帮助用户在学习过程中保持正确的姿势并养成习惯，从而保护视力，提高学习效率。

本发明的技术方案如下：一种带环境检测功能的智能视力保护仪，包括：传感器、控制器和报警装置；所述传感器对周围环境因素进行采集测量；所述控制器接收来自所述传感器测得相应数据；所述控制器根据测量结果进行处理后与设定值相比较判断，如果超出设定范围，则触发所述报警装置发出报警；所述报警装置根据所述控制器的控制命令进行报警。

本发明包括距离测量电路、提示电路、光强检测、控制器、倾角检测、光谱测量、学习计时、人体接近探测、环境检测等模块。

所述环境因素为温度、气味、色彩、光谱、噪音和震动，所述传感器通过视频采集设备采集周围环境的色彩、通过分贝计采集周围环境的噪音、通过温度传感器采集周围环境的温度、通过光谱检测模块进行光谱分析、通过气味传感器采集周围环境的气味、通过重力加速度传感器或者陀螺仪采集震动，并通过模块处理变成数值。所述传感器把采集到的周围环境因素信息传至所述控制器的处理器或者后台服务器，进行处理，并根据处理结果进行判断，用户所处的环境是否符合学习要求。

本发明带环境检测功能的智能视力保护仪中的传感器还可以对距离、光强、或倾角进行测量，其中距离测量采用红外PSD或者激光测量技术，光强测量采用光敏传感器，倾角测量采用重力加速度传感器；传感器测得相应数据传输给控制器，控制器根据测量结果与设定值相比较，如果超出设定范围，则触发报警装置发出报警。本发明还可以采集大脑的脑电波，分析大脑是否处于α波状态，如果大脑不在α波状态则通过声、光、电、气味、超声波等外部刺激，诱导大脑进入α波状态。本发明同时提供远程报警功能，可以使报警信息通过网络、BT等传输媒介提醒使用者的监护者，并告知目前的设备的开关、使用状态和报警状态。

此外还包括计时装置，利用接近传感器感知人体后开始计时，在达到设定的时间时做出提醒。

红外PSD或者激光测量得到相应的距离值，传输给控制器。

重力加速度传感器、光敏传感器及检测模块采用I²C、UART、USB或SDIO接口和控制器相连。

本发明通过光谱检测模块对学习环境中的光谱进行分析，如果环境中某些容易引起视力疲劳的光线、红外线或者紫外线超出范围，则产生报警。

报警装置可根据控制器发出的不同信号，做出声音、振动及发光不同形式的或不同形式组合的报警。

本发明可以通过摄像设备、分贝计、气味传感器、光谱检测模块、重力加速度传感器、陀螺仪等采集周围环境因素，传至处理器或者后台服务器，进行处理，并根据处理结果进行判断，用户所处的环境是否符合学习要求。

本发明通过贴在头皮的电极可以监测脑部的脑电波类型，如果脑电波的类型是适合学习的类型，表明处于最佳记忆状态，适合学习，如果探测结果为不适合学习的类型，将通过声、光、电、气味、超声波等外部刺激，促使大脑的脑电波改变为符合学习的类型。

本发明可以把报警信号通过无线以点对点的方式或者服务器中转的方式传输给相关的各类终端。

本发明可以采用一次性或者可充电池供电，并适时电池电压进行检测，如有需要及时通知用户充电或者更换电池。

本发明的有益效果在于，通过检测装置对用户的学习环境中的温度、气味、色彩、噪音、光谱或震动进行采集，通过计算后，得出结论，环境是否适合学习。通过探测器对学习环境中的光谱进行探测，并对探测结果进行分析，如果环境中某些容易引起视力疲劳的光线、红外线或者紫外线超出范围，则产生报警。同时还可以对当前的用眼环境中光强进行测量，当光的强度低于或者高于某一不利于用眼的值时，将提醒用户采用适宜的光源学习。用户在使用本发明过程中，通过红外或者激光检测眼睛和书本或者目标物体的距离，当这个距离低于某一距离，装置将提醒用户注意保持合适距离。当用户的头部偏离超过一个角度时，本发明会提醒用户端正头部姿势。当用户使用本发明超过一定的时间（例如：45分钟），将提醒用户休息一段时间。本发明可以把报警信号通过无线以点对点的方式或者服务器中转的方式传输给相关的终端，提醒监护人有效的督促用户改正学习姿势或者更换合适的学习环境。用户长期使用本发明，在学习中可以自然的形成规范的，正确的学习姿势，从而保护了视力。本发明还可以通过贴在大脑上的电极检测脑电波的类型，是否是适合学习的类型，如果不是还可以通过声、光、电、气味、超声波等外部刺激使脑电波类型变成适合学习的类型。

附图说明

附图1为本发明带环境检测功能的智能视力保护仪的工作流程图。

具体实施方式

下面结合工作流程图和实施例来说明本产品的具体工作方式。

本实施例的带环境检测功能的智能视力保护仪，包括：传感器、控制器和报警装置；所述传感器对周围环境因素进行采集测量；所述控制器接收来自所述传感器测得相应数据，所述控制器把测量结果与设定值相比较判断，如果超出设定范围，则触发所述报警装置发出报警，所述报警装置根据所述控制器的控制命令进行报警。

本实施例的带环境检测功能的智能视力保护仪通过一个视频采集设备采集周围的环境的颜色，通过分贝计采集环境噪声，通过光谱检测模块进行光谱分析，通过两个传感器分别采集环境的温度和环境的气味，通过重力加速度传感器或陀螺仪采集震动，并通过模块处理变成数值。

通过采集的数值与系统中颜色、温度、噪音、气味、光谱、震动的设定值进行比较，判断当前学习环境是否符合学习。

本实施例的传感器另外还可以对距离、光强、或者倾角进行测量，其中对距离进行测量的采用红外PSD或者激光测量单元，对光强进行测量的采用光敏传感器，对倾角进行测量的采用重力加速度传感器，传感器测得相应数据传输给控制器，控制器根据测量结果与设定值相比较，如果超出设定范围，则触发报警装置发出报警。另外，本发明的计时装置，利用接近传感器感知人体后开始计时，在达到设定的时间时做出提醒。所述红外PSD或者激光测量单元进行距离测量，并把测量结果传递给所述控制器；所述重力加速度传感器、光敏传感器和检测模块采用I²C、UART、USB、SDIO接口和所述控制器相连；所述报警装置可根据所述控制器发出的不同信号，做出声音、振动及发光不同形式的或不同形式组合的报警信息。

本实施例的带环境检测功能的智能视力保护仪，其保护方式在于（如图1所示）：

步骤101开机后进行程序初始化；

步骤102进行电池电量检测，计算是否处于低电量状态，如果是低电量，则提醒用户需要进行充电或者更换电池；

步骤103如果电量检测的结果是非低电量，则进行人体接近探测，此步骤的目的是检测本装置是否开始被使用，如果检测到无人体接近，则回到步骤102；

步骤104如果检测有人体接近，则表明本装置开始被使用,开始学习的时间计时；

步骤105在开始计时后，开始测量至前面目标物体的距离；

步骤106测量环境中光的强度；

步骤107测量头部的倾斜角度；

步骤108使用光谱检测模块进行光谱分析；

步骤109使用分贝计采集环境中的噪音；

步骤110使用重力加速度传感器或者陀螺仪采集环境中的震动；

步骤111使用温度传感器采集环境中的温度；

步骤112采用气味传感器采集环境中的气味；

步骤113根据步骤104、105、106、107、108、109、110、111、112的测量结果，当有不满足条件的测量结果时，系统判断是哪种类型的报警，并触发步骤114,115；

步骤114根据步骤113的判断结果，如需报警，系统根据报警类型的不同，用声音、振动及发光等不同的形式或者不同形式的组合告知用户；

步骤115如需报警，则同时把报警信息通过无线以点对点或服务器中转的方式传送给其它终端；

步骤116通过传感器检测脑电波的状态,并把检测结果传递给处理器,判断是否是适合学习的类型,并可以通过声、光、电、气味、超声波方式促使脑电波处于适合学习的类型。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例和附图并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (7)

1.一种带环境检测功能的智能视力保护仪，包括：传感器、控制器和报警装置；其特征在于：它还包括距离测量电路、提示电路、倾角检测模块、光谱检测模块、环境检测模块；

所述传感器对周围环境因素进行采集测量；所述传感器把采集到的周围环境因素信息传至所述控制器的处理器或者后台服务器，进行处理，并根据处理结果进行判断，用户所处的环境是否符合学习要求；所述传感器还对距离、光谱、或者倾角进行测量，其中对距离进行测量的采用激光测量单元，对光谱进行测量的采用光敏传感器，对倾角进行测量的采用重力加速度传感器；所述测量单元通过测距模块进行距离测量，并把测量结果传递给所述控制器；所述重力加速度传感器、光敏传感器和检测模块采用接口和所述控制器相连；

所述传感器测得相应数据传输给控制器，控制器根据测量结果与设定值相比较，如果超出设定范围，则触发报警装置发出报警；所述激光测量单元进行距离测量，并把测量结果传递给所述控制器；所述重力加速度传感器、光敏传感器和检测模块采用I²C、UART、USB、SDIO接口和所述控制器相连；

所述控制器接收来自所述传感器测得相应数据，所述控制器根据测量结果进行处理后与设定值相比较，如果在设定范围之外，则触发所述报警装置发出报警；

所述报警装置根据所述控制器的控制命令进行报警；所述报警装置根据所述控制器发出的不同信号，做出声音、振动及发光不同形式的或不同形式组合的报警信息；还包括计时装置，利用接近传感器感知人体后开始计时，在达到设定的时间时做出提醒；所述报警信息通过无线以点对点的或者服务器中转的方式传送给其它各类终端；

通过电极采集大脑的脑电波，监测脑部的脑电波类型，分析大脑是否处于α波状态，如果大脑在α波状态，则表明处于最佳记忆状态，适合学习，如果大脑不在α波状态则通过声、光、电、气味、超声波外部刺激，诱导大脑进入α波状态；

通过光谱检测模块对学习环境中的光谱进行分析，如果环境中某些容易引起视力疲劳的光线、红外线或者紫外线超出范围，则产生报警。

2.根据权利要求1所述的带环境检测功能的智能视力保护仪，其特征在于：所述环境因素为温度，通过温度传感器采集周围环境的温度，并通过模块处理变成数值。

3.根据权利要求1所述的带环境检测功能的智能视力保护仪，其特征在于：所述环境因素为气味，通过气味传感器采集周围环境的气味，并通过模块处理变成数值。

4.根据权利要求1所述的带环境检测功能的智能视力保护仪，其特征在于：所述环境因素为色彩，所述传感器通过视频采集设备采集周围环境的色彩，并通过模块处理变成数值。

5.根据权利要求1所述的带环境检测功能的智能视力保护仪，其特征在于：所述环境因素为震动，通过重力加速度传感器或者陀螺仪采集环境中的震动，并通过模块处理变成数值。

6.根据权利要求1所述的带环境检测功能的智能视力保护仪，其特征在于：所述环境因素为噪音，通过分贝计采集周围环境的噪音，并通过模块处理变成数值。

7.根据权利要求1所述的带环境检测功能的智能视力保护仪，其特征在于：所述环境因素为光谱，通过光谱检测模块进行分析，经过处理变成数值。