CN105066359B - 一种基于脑电控制的空调遥控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于脑电控制的空调遥控方法，采用一种基于脑电控制的空调遥控系统，具体按照包括以下步骤：步骤1，开启Emotiv Epoc耳机脑电引擎，采集空调4使用者的脑电信号；步骤2，将步骤1采集到的脑电信号通过蓝牙发送给智能终端2，在智能终端2内对脑电信号进行分析，根据分析结果调用相应的空调指令；步骤3，将步骤2调用的空调指令通过无线网络发送给WIFI智能插座3，WIFI智能插座3通过红外信号控制空调4的运行状态。通过读取使用者的脑电波来获取其操作意图，然后将该意图通过脑机接口技术遥控普通空调，使用者能够在不用肢体动作的前提下，达到控制家用空调的目的，为老年人以及一些肢体功能障碍的人士提供了方便。

Description

一种基于脑电控制的空调遥控方法

技术领域

本发明属于空调控制系统技术领域，涉及一种基于脑电控制的空调遥控方法。

背景技术

目前，家用空调已经开始进入智能化阶段，各类智能空调层出不穷。但是目前市场上的智能空调多采用手机APP技术和红外遥控技术相结合的方式进行智能控制。

现有的普通空调以及智能空调遥控系统比较简单，通常是通过人按空调遥控器或者手机按键的方式将指令通过红外发送到空调中进行接收。现有的遥控系统不能满足不熟悉手机APP应用的老年人以及肢体功能障碍的人士的实际需求，就意味着他们不能实现对空调的控制。

现有的脑电控制装置主要由脑电检测装置、PC机以及下位机等三大部分组成，由于采用PC机作为脑电信号的接受与处理设备，因此系统整体体积较大，不便于携带，对于老年人以及肢体功能障碍人士而言，不方便应用，没有太大的实用价值；另外，由于PC机采用串口与下位机进行数据通信，操作不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于脑电控制的空调遥控方法，解决了现有空调遥控方式存在的使用不便的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于脑电控制的空调遥控方法，采用一种基于脑电控制的空调遥控系统，包括戴在空调使用者头上的耳机，耳机将采集到的脑电信号通过蓝牙传输给智能终端，智能终端通过无线网络与WIFI智能插座连接，WIFI智能插座通过红外信号控制空调；

其中无线网络为GPRS、3G、4G、WIFI中的一种；

其中耳机为Emotiv Epoc耳机，Emotiv Epoc耳机内设有具有16电极传感器的脑电信号采集模块；

其中传感器为非侵入式传感器；

其中脑电信号采集模块包括前置放大器，前置放大器依次连接有高通滤波器、低通滤波器、后置放大器、模/数转换器及蓝牙发射器；

其中智能终端为智能手机或平板电脑；

其中智能终端内包括蓝牙接收器，智能终端上还设有与WIFI智能插座匹配的客户端，客户端与蓝牙接收器连接，智能终端的内存或存储卡中储存有脑电信号特征图谱及与脑电信号特征图谱相对应的空调指令；

具体按照以下步骤实施：

步骤1，开启Emotiv Epoc耳机脑电引擎，采集空调4使用者的脑电信号；

步骤2，将步骤1采集到的脑电信号通过蓝牙发送给智能终端2，在智能终端2内对脑电信号进行分析，根据分析结果调用相应的空调指令；

步骤3，将步骤2调用的空调指令通过无线网络发送给WIFI智能插座3，WIFI智能插座3通过红外信号控制空调4的运行状态。

本发明的特点还在于，

其中步骤2的具体过程为：

步骤2.1，脑电信号采集模块将采集到的α波的信号数据通过前置放大器6、高通滤波器7、低通滤波器8、后置放大器9进行数据处理，将处理后的模拟信号经模/数转换器10转换为数字信号并传输至蓝牙发射器11，蓝牙发射器11将数字信号发送给智能终端2内部的蓝牙接收器；

步骤2.2，将步骤2.1中蓝牙接收器接收到的数字信号发送至与WIFI智能插座3匹配的客户端；

步骤2.3，在客户端内将接收到的数字信号与预先储存在智能终端2的内存或存储卡中储存有脑电信号特征图谱进行比对，提取特征图谱中特征点的数据信息，若连续五次匹配率大于90％，则比对成功，即表明预先存储的脑电信号特征图谱中存在与接收到的数字信号相匹配的信息，继续转步骤2.4；若预先存储的脑电信号图谱特征中不存在与接收到的数字信号相匹配的信息，则转步骤2.1，重新接受新的脑电信号；

步骤2.4，在客户端内调用预先输入的与脑电信号特征图谱相匹配的空调指令。

其中步骤2.1中的α波信号频率范围为8～13Hz。

其中步骤2.4中脑电特征图谱与空调指令为一一对应关系。

本发明的有益效果是，本发明通过读取使用者的脑电波来获取其操作意图，然后将该意图通过脑机接口技术遥控普通空调，使用者能够在不用肢体动作的前提下，达到控制家用空调的目的，为老年人以及一些肢体功能障碍的人士提供了方便。

附图说明

图1是本发明所采用的一种基于脑电控制的空调遥控系统的结构示意图；

图2是本发明所采用的一种基于脑电控制的空调遥控系统中脑电信号采集模块的结构示意图；

图3是本发明一种基于脑电控制的空调遥控方法的流程框图。

图中，1.耳机，2.智能终端，3.WIFI智能插座，4.空调，5.传感器，6.前置放大器，7.高通滤波器，8.低通滤波器，9.后置放大器，10.模/数转换器，11.蓝牙发射器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种基于脑电控制的空调遥控方法，采用一种基于脑电控制的空调遥控系统，如图1所示，包括戴在空调使用者头上的耳机1，耳机1将采集到的脑电信号通过蓝牙传输给智能终端2，智能终端2通过无线网络与WIFI智能插座3连接，WIFI智能插座3通过红外信号控制空调4。

其中无线网络为GPRS、3G、4G、WIFI中的一种。

其中耳机1为Emotiv Epoc耳机，Emotiv Epoc耳机内设有具有16电极传感器5的脑电信号采集模块。

其中传感器5为非侵入式传感器，此传感器采用聚合物生物传感器系统，生物导电性强，不需要凝胶或者生理盐水来传导电流。

如图2所示，脑电信号采集模块包括前置放大器6，前置放大器6依次连接有高通滤波器7、低通滤波器8、后置放大器9、模/数转换器10及蓝牙发射器11。

其中智能终端2为智能手机或平板电脑。

其中智能终端2内包括蓝牙接收器，蓝牙接收器用于接收蓝牙发射器11发出的数字信号，智能终端2上还设有与WIFI智能插座3匹配的客户端，客户端与蓝牙接收器连接，智能终端2的内存或存储卡中储存有脑电信号特征图谱，智能终端2的内存或存储卡中还存储有与脑电信号特征图谱相对应的空调指令。

本发明一种基于脑电控制的空调遥控方法，如图3所示，具体步骤如下：

步骤1，开启Emotiv Epoc耳机脑电引擎，采集空调4使用者的脑电信号；

具体的脑电信号采集过程为：将脑电信号采集模块中具有16个电极的传感器5紧贴使用者的头皮，采集空调使用者脑电信号中的α波的信号数据。α波的信号频率范围为8～13Hz，即采集到的脑电信号α波的信号频率在8～13Hz内才确定是使用者发出的信息是有用的，此时才对此信号进行采集。

步骤2，将步骤1采集到的脑电信号通过蓝牙发送给智能终端2，在智能终端2内对脑电信号进行分析，根据分析结果判断是否调用相应的空调指令；

步骤2.1，Emotiv Epoc耳机中的脑电信号采集模块将采集到的α波的信号数据通过前置放大器6、高通滤波器7、低通滤波器8、后置放大器9进行数据处理，其中滤波的目的是去除肌电、眼电以及工频干扰等干扰信息，将处理后的模拟信号经模/数转换器10转换为数字信号并传输至蓝牙发射器11，蓝牙发射器11将数字信号发送给智能终端2内部的蓝牙接收器；

步骤2.2，将步骤2.1蓝牙接收器接收到的数字信号发送至与WIFI智能插座3匹配的客户端。

步骤2.3，在客户端内将接收到的数字信号与预先储存在智能终端2的内存或存储卡中储存有脑电信号特征图谱进行比对，提取特征图谱中特征点的数据信息，若连续五次匹配率大于90％(采集到的一次脑电信息重复比对五次)，则比对成功，即表明预先存储的脑电信号特征图谱中存在与接收到的数字信号相匹配的信息，转步骤2.4；若预先存储的脑电信号图谱特征中不存在与接收到的数字信号相匹配的信息，则转步骤2.2，重新接受新的脑电信号。

步骤2.4，在客户端内调用预先输入的与脑电信号特征图谱相匹配的空调指令，每一种空调控制指令都对应一种预先设定的脑电信号特征图谱，如使用者考虑“开空调”时，此时的脑电信号特征图谱对应的是“开空调”的控制指令。

步骤3，将步骤2调用的空调指令通过无线网络发送给WIFI智能插座3(智能终端2预先与WIFI智能插座3已建立网络连接)，WIFI智能插座3通过红外信号控制空调4的运行状态(空调4的电源与WIFI智能插座3接通)，此运行状态包括开空调(制冷或制热)、加大风量、减小风量，关空调等。

作为本发明的一种优选方案，第一次使用时需要对使用者的脑电信号进行信息采集，根据空调控制指令类型对使用者进行训练并采集相对应脑电信息。

信息采集与训练的步骤如下：

步骤a，使用者佩戴耳机1，客户端依次选择空调的控制指令，并指示使用进行冥想；

步骤b，耳机1通过传感器5采集使用者的脑电信息，并通过蓝牙发射器11发送到智能终端2；

步骤c，智能终端2将所接收到的脑电信息存储在内存卡或者存储卡，转步骤2继续采集使用者对同一控制指令脑电信息，每次训练同一指令的采集次数为至少为20次。

步骤d，智能终端2的客户端对步骤3采集的脑电信息进行特征信息提取(采集一次信息得到的特征信息点不止一个)，从中选取误差率低于10％的20个特征信息点作为本次采集控制指令的脑电信号特征图谱进行存储；

步骤e，转步骤1，继续采集其他控制指令的脑电信息，所有控制指令脑电信息采集完毕以后，结束本次信息采集。

实施例1

步骤a，使用者佩戴耳机1，客户端选择空调4中的“开空调”指令，指示使用者进行冥想；

步骤b，耳机1通过传感器5采集使用者的脑电信息，该信息通过蓝牙发射器11发送到智能终端2；

步骤c，智能终端2将所接收到脑电信息存储在内存或存储卡中，继续执行步骤2操作，采集使用者对“开空调”指令的脑电信息，重复此步骤20次，即对“开空调”指令循环训练20次；

步骤d，智能终端2的客户端对步骤3采集到的20次“开空调”的脑电信息进行提取，从中选取误差率低于10％的20个特征信息点作为“开空调”控制指令的脑电信号特征图谱进行存储；

步骤e，转步骤1，继续采集“制冷、制热、加大风量、减小风量”空调指令，重复执行步骤a～d，直至将上述所需的空调指令采集完成后，信息采集过程结束。

本实施例中所涉及的空调指令指示本方法中的一部分，日常生活中所用到的空调指令都可以通过本实施例中提出的方法存在在智能终端2的内存或存储卡中，从而与空调使用者的脑电信号进行一一映射配对。

本发明提供的一种基于脑电控制的空调遥控方法的特点为，将空调的控制技术提高到更高的层次，使空调使用者尤其是行动不便的人使用空调尤为方便。

Claims (1)

1.一种基于脑电控制的空调遥控方法，其特征在于：采用一种基于脑电控制的空调遥控系统，包括戴在空调使用者头上的耳机(1)，耳机(1)将采集到的脑电信号通过蓝牙传输给智能终端(2)，智能终端(2)通过无线网络与WIFI智能插座(3)连接，WIFI智能插座(3)通过红外信号控制空调(4)；

所述无线网络为GPRS、3G、4G、WIFI中的一种；

所述耳机(1)为Emotiv Epoc耳机，Emotiv Epoc耳机内设有具有16电极传感器(5)的脑电信号采集模块；

所述传感器(5)为非侵入式传感器；

所述脑电信号采集模块包括前置放大器(6)，前置放大器(6)依次连接有高通滤波器(7)、低通滤波器(8)、后置放大器(9)、模/数转换器(10)及蓝牙发射器(11)；

所述智能终端(2)为智能手机或平板电脑；

所述智能终端(2)内包括蓝牙接收器，智能终端(2)上还设有与所述WIFI智能插座(3)匹配的客户端，客户端与所述蓝牙接收器连接，所述智能终端(2)的内存或存储卡中储存有脑电信号特征图谱及与所述脑电信号特征图谱相对应的空调指令；

具体按照以下步骤实施：

步骤1，开启Emotiv Epoc耳机脑电引擎，采集空调( 4)使用者的脑电信号；

步骤2，将步骤1采集到的脑电信号通过蓝牙发送给智能终端( 2)，在智能终端( 2)内对脑电信号进行分析，根据分析结果调用相应的空调指令；

步骤3，将步骤2调用的空调指令通过无线网络发送给WIFI智能插座( 3)，WIFI智能插座( 3)通过红外信号控制空调( 4)的运行状态；

所述步骤2的具体过程为：

步骤2.1，脑电信号采集模块将采集到的α波的信号数据通过前置放大器( 6)、高通滤波器( 7)、低通滤波器( 8)、后置放大器( 9)进行数据处理，将处理后的模拟信号经模/数转换器( 10)转换为数字信号并传输至蓝牙发射器( 11)，蓝牙发射器( 11)将数字信号发送给智能终端( 2)内部的蓝牙接收器；

步骤2.2，将步骤2.1蓝牙接收器接收到的数字信号发送至与WIFI智能插座( 3)匹配的客户端；

步骤2.3，在客户端内将接收到的数字信号与预先储存在智能终端( 2)的内存或存储卡中储存有脑电信号特征图谱进行比对，提取特征图谱中特征点的数据信息，若连续五次匹配率大于90％，则比对成功，即表明预先存储的脑电信号特征图谱中存在与接收到的数字信号相匹配的信息，继续转步骤2.4；若预先存储的脑电信号图谱特征中不存在与接收到的数字信号相匹配的信息，则转步骤2.1，重新接受新的脑电信号；

步骤2.4，在客户端内调用预先输入的与脑电信号特征图谱相匹配的空调指令；

所述步骤2.1中的α波信号频率范围为8～13Hz；所述步骤2.4中脑电特征图谱与空调指令为一一对应关系。