CN106251438A - 一种脑波锁系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种脑波锁系统和方法，包括数据服务器、语音模块、WiFi模块、蓝牙模块、电机锁模块、摄像头、脑波仪、数据库。通过脑波仪收集所有合法人员的脑波，经过数据服务器处理后存储在数据库内，通过脑波仪读取和摄像头获取的图像识别完成对合法用户脑波的匹配，通过WiFi模块、蓝牙模块连接数据服务器、脑波仪与电机锁模块，完成控制门锁开关操作。本发明一种脑波锁系统和方法，通过脑波仪获取人的脑波数据，通过脑波识别技术、图像识别技术和智能锁控制技术，安全性高，实现无钥匙(卡)开锁和无密码开锁，并实现分区域门锁分级和用户授权分级，实现“人锁分离”和远程开关锁，以及追踪和记录非法用户。

Description

一种脑波锁系统和方法
技术领域
本发明属于脑波控制和智能锁处理技术领域，具体是一种脑波锁系统和方法。
背景技术
门锁和门禁系统，作为出入口进行管制的系统，已成为现代生活必不可少的装置。门锁的分类很多，不同场合对门锁的要求也不尽相同，一般家庭用防盗门锁安全性较高且价格比较便宜，在一些保密要求较高的场所和机构还会用到密码锁、指纹锁等，安全性很高、价格昂贵。近年来出现的智能门锁包括密码锁、电机锁、电控锁、磁力锁、指纹锁等，是在传统门锁的基础上，借助现代计算机技术和网络通讯技术，实现门锁开闭的智能化，有的技术能够通过智能终端来控制门锁，从而实现无钥匙开关锁，以智能开关锁。
现有的智能门锁系统，在给大家带来方便的同时也带来一定问题。如密码锁必须借助于输入门锁密码完成开锁，此时密码很容易被观测到或泄露造成非法进入；门禁卡也很容易丢失、损坏，或者被非法用户获取，从而给门禁系统造成安全威胁；指纹锁精度不高，往往要多次输入，容易受手指干湿、空气环境、潜在指纹、传感器寿命等因素影响，经常造成合法用户开关锁失败；现有的密码锁、门禁卡等智能门锁难以实现远程控制的功能，缺乏对开锁人的人身安全保护，比如有权开锁的合法用户在远处，就难以给忘记带钥匙的用户或门前的访客开门，往往要与无开锁权限的用户一起站在门前开锁，在有些情形下这对开锁人的人身安全是危险的；现有的智能门锁难以追踪和记录非法用户，难以对不同区域和不同门禁进行分级，如要提高安全性，往往方案复杂、故障率高、成本昂贵；现有的智能门锁无法和视频监控网络整合，数据利用率低。
随着脑波控制技术和智能锁控制分析技术的进步，为智能门锁的进步提供了一个更加方便、同时也更加安全的解决方案，但是，目前市场还没有发现脑波锁的系统和方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种脑波锁系统和方法，通过脑波仪获取人的脑波数据，通过脑波分析技术和智能锁控制技术，能够精确、安全地打开门锁。
本发明所采取的技术方案为：
一种脑波锁系统和方法，包括数据服务器、语音模块、WiFi模块、蓝牙模块、电机锁模块、摄像头、脑波仪。通过脑波仪收集所有合法人员的脑波，存储在数据服务器内，通过脑波读取和图像识别完成对脑波的匹配，通过WiFi模块、蓝牙模块连接数据服务器、脑波仪与电机锁模块，完成控制门锁。
所述数据服务器用于对脑波仪所获取的脑波数据进行预处理、计算和整合，并做相应的标签，以及未完成开锁动作的服务请求并记录，并提醒用户和管理员。
所述语音模块用于访客与用户或者户主之间的通话。
所述WiFi模块用于对脑波仪、语音图像、视频和文本信息传输的一对多传输。通过将蓝牙和WiFi通讯技术组合运用到已有门锁上，能够构建基于蓝牙通信技术远程和近程门锁控制技术，或者基于手机APP和WiFi通信技术的远程控制门锁，
所述蓝牙模块用于连接数据服务器与门禁端的电机锁模块，实现一对一的无线数据传输，从而达到定点开关锁功能，并能够实现开锁人在远程开锁。
所述电机锁模块由电源、马达、齿轮以及其他锁部件构成，当接收到开锁信号，将自动开锁；具有手动/自动两种工作模式，在无电模式下能够手动开锁。
所述摄像头用于脑波仪区域，特别是开关锁动作的图像信息，减少误操作，并将图像传输至数据服务器，并通过WiFi模块传送至用户手机客户端。
所述数据库(107)用于脑波数据、视频数据、语音数据、门锁数据、用户权限数据等的存储，只有授权用户才能够访问，授权用户通过数据服务器可以向数据库查询、存储、匹配、修改、删除相应的数据信息，并能够根据匹配不成功信息自动将非法用户记录入黑名单数据。
一种脑波锁系统和方法门锁控制方法，脑波仪用于脑波数据采集和识别，用户通过脑波仪收集和发送脑波信息，同时摄像头将脑波仪工作区域的视频信息传输到数据服务器，确认成功后，数据服务器将对脑波信息进行匹配，匹配成功将开锁请求发送至电机锁模块，完成开锁/关锁动作；匹配不成功的脑波信息，也会被读取和记录，拒绝开锁/关锁，并且该脑波数据将会被列入黑名单，以便对非法用户进一步查找，从而增加了非法用户的破解成本。
本发明一种脑波锁系统和方法，具有以下效果：
首先，本发明的一种脑波锁系统和方法安全性高。由于脑波的独一无二性、难以观测、难以复制，能够让合法用户方便、安全地打开门锁，用户不需要携带任何钥匙、门禁卡，也不需要记忆任何密码，也不需要象指纹锁一样反复读取；同一台脑波仪可供多名合法用户使用进行开关锁操作，实现一机多用；不用担心钥匙、门禁卡丢失、损坏、被盗，不用担心密码泄露，甚至不用担心非法用户在附近观测。因为在现有技术下非法用户要观测或破解脑波数据是非常困难的，即使复制了脑波信号也很难再次让脑波仪重复读取到。
其次，本发明的一种脑波锁系统和方法能够追踪和记录非法用户。与传统的门锁系统中非法用户闯入成本太低不同，本发明将脑波仪与摄像头所获取的图像数据进行了数据整合，提高了数据价值和利用率。通过脑波识别技术和图像分析技术，大大减少了本系统被破解的几率，能够精准地完成合法用户的识别和开关锁操作。同时，非法用户在破解本系统的过程，其图像和脑波信息会被读取和记录下来，以便进一步对比和查找出该非法用户，非法用户闯入成本将大大提高。
再次，本发明的一种脑波锁系统和方法能够对门禁系统分级管理。本发明能够轻松完成不同区域、不同门禁系统的分级和不同合法用户的区域授权分级，通过给门锁匹配相应的脑波，可以轻易保护特定区域只被相应授权用户访问；本发明能够与其现有的视频监控网络融合，可适用于公司、银行、学校、机房、监狱、医院等需要分区域、分级的多人场合，充分利用现有系统的监控网络、数据库和服务器，成本较低；也可适合于个人笔记本电脑、手机、保险箱、行李箱等单人使用的场合，应用前景和应用价值较好。
最后，本发明的一种脑波锁系统和方法能够远程操作，实现“人锁分离”，从而保护了合法用户的人身安全。由于开锁不需要钥匙、门禁卡、输入密码或指纹，合法用户能够不出现在门禁现场给其他用户开关锁，通过视频、语音、脑波数据与门禁现场的其他用户进行远程识别和通讯；合法用户或授权用户完全不用与其他用户或非法用户同时出现在门前，只要戴好脑波仪静等门锁开关操作，从而实现远程开关门。
附图说明
图1是本发明的系统方案结构图。
图2是本发明的脑波识别方法流程图。
图3是本发明的开关锁方法流程图。
具体实施方式
一种脑波锁系统和方法，包括数据服务器100、语音模块101、WiFi模块102、蓝牙模块103、电机锁模块104、摄像头105、脑波仪106。通过脑波仪106收集所有合法人员的脑波，存储在数据库107内，通过脑波读取和图像识别完成对脑波的匹配，通过WiFi模块102、蓝牙模块103连接数据服务器100、脑波仪106与电机锁模块104，完成控制门锁。
所述数据服务器100用于对脑波仪106所获取的脑波数据进行预处理、计算和整合，并做相应的标签，以及未完成开锁动作的服务请求并记录，并提醒用户和管理员。
数据服务器100是网络环境中的高性能数据库服务器，安装于小区、宿舍区、楼栋等的安全监控室，用于将各脑波识别的数据和已有的视频监控数据整合，经过脑波仪106的预处理后，将脑波数据存储到数据服务器100中，并能够处理开锁关锁等指令信息，侦听网络上的其他计算机(客户机)提交的服务请求，并提供相应的服务。进一步地，能够对脑波进行算法优化、模型训练以及算法的测试比较，利用脑波分析技术分析和匹配开锁人员并提醒用户和管理员。数据服务器100只有安全监控人员才有访问权限。
所述语音模块101安装于智能锁内、室内、手机终端，用于语音数据传输。语音模块101方便访客与用户或者户主之间的通话，优选地，使用WiFi语音终端设备，利用现有的WLAN网络实现无线的VoIP语音通话，用户可以通过WiFi语音终端设备在WLAN网络的覆盖范围内随时进行语音通话，具有IP网络成本低，以及WLAN的方便性。
所述语音模块101采用的是STM-WiFi模块，用户可以利用WiFi模块建立局域网，通过手机APP进行语音通话，也可以实现访客与主人之间的对话。
所述WiFi模块102，安装于楼栋(智能锁安装地)、脑波仪106和手机终端，用于无线数据传输。所述WiFi模块102为BL-8782模组，是一款高性能、低功耗、体积小的无线模组，符合IEEE802.11N标准，其极高的兼容性，能够快速、方便的与无线设备互相联通，支持最新的64/128位WEP数据加密，无线传输速率高达150M，是普通11B产品的10倍。所述WiFi模块102能够方便快捷的实现脑波仪106、手机与WiFi模块之间的信息交换，完成语音、图像视频信息和文本信息的实时传输处理。
所述蓝牙模块103用于连接数据服务器100与门禁端的电机锁模块104，实现一对一的无线数据传输，从而达到定点开关锁功能，并能够实现开锁人在远程开锁。蓝牙模块103包括无线射频传送接收器及微控制器，具有睡眠模式功率消耗及不同工作模式间短暂的转换时间。
所述一种脑波锁系统和方法，通过将蓝牙和WiFi通讯技术组合运用到已有门锁上，能够构建基于蓝牙通信技术远程和近程门锁控制技术，或者基于手机APP和WiFi通信技术的远程控制门锁。
蓝牙模块103安装于楼栋(智能锁安装地)和电机锁模块104，用于无线数据控制门锁，蓝牙模块103采用CC2540模块，该模块结合一个优异的无线射频传送接收器及一个工业标准的加强型8051微控制器，内建可程式的快闪记忆体，精确的无线射频讯号强度指示，内建AES-128加密引擎。CC2540具有很低的睡眠模式功率消耗及不同工作模式间短暂的转换时间，确保了整个系统的超低消耗功率。
所述电机锁模块104由电源、马达、齿轮以及其他锁部件构成，安装于门锁上。宽电压12V-18VDC，适应可视对讲的使用，可与任何门禁和楼宇对讲主机配套。所述电机锁模块104能够自动检测锁舌状态，在开锁后如不开门，延时15秒(可设定)后自动重新上锁；开门后如出现人为把锁舌伸出的情况，能自动回位，提升了安全性、防盗性、智能性。
电机锁模块104通过蓝牙模块103实现与脑波仪106和数据服务器100连接，数据服务器100根据脑波仪106读取的脑波信号与数据库107中存储的脑波数据进行识别和比对，确定是否合法用户。如匹配成功则确定为合法用户，数据服务器100向电机锁发送可以开关锁的信号，电机锁根据门锁的状态确定是否开并锁；如匹配不成功则确定为非法用户，电机锁不响应其开关锁请求。
电机锁模块104具有手动/自动两种工作模式，用于手动和自动完成门锁的开闭。另外，在无电模式下能够手动开锁。
电机锁模块104可以通过远程开闭门锁或在现场近程开闭门锁。
所述摄像头105用于监视脑波读取区域状态，包括配戴脑波仪106的人员状态以及所处区域的动态画面，特别是开关锁动作的图像信息，减少误操作，并将图像传输至数据服务器100，合法和非法用户开关锁的操作图像都会被记录在数据库107中，可选地，能够将开关锁操作通过WiFi模块102传送至用户手机客户端。
摄像头105安装于楼层、楼栋、苑区，主要是楼栋附近已有的摄像头网络，共同组成摄像头阵列，用于采集附近活动人群以及试图开门之人信息，将捕获到在摄像头前活动的人的图像/视频信息上传到服务器进行分析。楼层、楼栋、苑区的摄像头阵列由数据服务器100统一控制，以便楼管人员及时了解各脑波仪106工作区域的情况，减少非法用户破解的几率，脑波仪106发生故障时也可以及时排查。
所述脑波仪106安装于楼栋(智能锁安装地)，用于脑波数据采集和识别，用于控制开锁。脑波仪106是一个脑电波采集仪器，采用市面上所售的一般仪器，通过蓝牙模块103将所采集到的脑波信息发送至数据服务器100存储，脑波仪106将采集到的脑波与数据服务器100中所存储的脑波信息进行比对、检验，与电机锁模块104建立连接，从而实现脑波开并锁的操作。匹配不成功的脑波信息将拒绝开关锁，并记录在黑名单。
数据库107用于脑波数据、视频数据、语音数据、门锁数据、用户权限数据等的存储，只有授权用户才能够访问，授权用户通过数据服务器100可以向数据库107查询、存储、匹配、修改、删除相应的数据信息，并能够根据匹配不成功信息自动将非法用户记录入黑名单数据。
如图2所示，为本发明实例提供的脑波识别方法流程图，脑波识别与图像识别是结合使用的，通过脑波仪106录入有权限的合法用户脑波信息，通过蓝牙模块103传输到数据服务器100进行检索和匹配，需要开门时，用户通过脑波仪106发送脑波信息，数据服务器100将之与之前录入数据库107的脑波信息进行匹配，匹配成功将开并锁请求发送至电机锁模块104，完成开锁动作；同时，如果匹配不成功数据服务器100将脑波信息记录在，同时，摄像头105将发送请求者的图像信息与视频信息记录在数据库107，并自动列入黑名单。同时，通过WiFi模块102将访客信息与不匹配信息(包括图像、视频信息)发送至绑定的用户手机。
如图3所示，为本发明实例提供的开关锁方法流程图，将用户的脑波特征作为密码，来保障用户使用的安全，通过记录用户的脑波特征数据和授权门锁一一匹配，在任意客户端登入时，只需扫描脑波信息，其特征与注册时匹配即可登入。其方法还包括：当有人按门铃时，合法用户可以利用手机APP模块与访客进行语音和视频对话，进一步确认其身份。
以上实施方式仅适用于说明本公开，而并非对公开的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本公开的精度和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本公开的范畴，本公开的专利保护范畴应自权利要求限定。

Claims (10)

1.一种脑波锁系统和方法，包括数据服务器(100)、语音模块(101)、WiFi模块(102)、蓝牙模块(103)、电机锁模块(104)、摄像头(105)、脑波仪(106)、数据库(107)；其特征在于：通过脑波仪(106)收集所有合法人员的脑波，存储在数据服务器(100)内，通过脑波读取和图像识别完成对脑波的匹配，通过WiFi模块(102)、蓝牙模块(103)连接数据服务器(100)、脑波仪(106)与电机锁模块(104)，完成控制门锁。
2.根据权利要求1所述一种脑波锁系统和方法，其特征在于：所述数据服务器(100)用于对脑波仪(106)所获取的脑波数据进行预处理、计算和整合，并做相应的标签，以及未完成开锁动作的服务请求并记录，并提醒用户和管理员。
3.根据权利要求1所述一种脑波锁系统和方法，其特征在于：所述语音模块(101)用于访客与用户或者户主之间的通话。
4.根据权利要求1所述一种脑波锁系统和方法，其特征在于：所述WiFi模块(102)用于对脑波仪(106)、语音图像、视频和文本信息传输的一对多传输。
5.根据权利要求1所述一种脑波锁系统和方法，其特征在于：所述蓝牙模块(103)用于连接数据服务器(100)与门禁端的电机锁模块(104)，实现一对一的无线数据传输。
6.根据权利要求1所述一种脑波锁系统和方法，其特征在于：所述电机锁模块(104)由电源、马达、齿轮以及其他锁部件构成，当接收到开锁信号，将自动开锁；具有手动/自动两种工作模式，在无电模式下能够手动开锁。
7.根据权利要求1所述一种脑波锁系统和方法，其特征在于：所述摄像头(105)用于脑波仪(106)区域，特别是开关锁动作的图像信息，减少误操作，并将图像传输至数据服务器(100)，并通过WiFi模块(102)传送至用户手机客户端。
8.采用如权利要求1～7任意一种脑波锁系统和方法的门锁控制方法，其特征在于：脑波仪(106)用于脑波数据采集和识别，用户通过脑波仪(106)发送脑波信息，同时摄像头(105)将脑波仪(106)工作区域的视频信息传输到数据服务器(100)，确认成功后，数据服务器(100)将对脑波信息进行匹配，匹配成功将开锁请求发送至电机锁模块(104)，完成开锁/关锁动作；匹配不成功的脑波信息，拒绝开锁/关锁，并记录在黑名单。
9.采用如权利要求1～7任意一种脑波锁系统和方法的门锁控制方法，其特征在于：数据库(107)用于脑波数据、视频数据、语音数据、门锁数据、用户权限数据等的存储，只有授权用户才能够访问，授权用户通过数据服务器(100)可以向数据库(107)查询、存储、匹配、修改、删除相应的数据信息，并能够根据匹配不成功信息自动将非法用户记录入黑名单数据。
10.采用如权利要求1～7任意一种脑波锁系统和方法的脑波识别方法，其特征在于：将用户的脑波特征作为密码，来保障用户开关锁操作的安全，通过记录合法用户的脑波特征数据并与其门锁一一匹配，当用户在客户端登入时，只需扫描脑波信息，如其特征与注册时记录的脑波数据匹配即可登入，完成门锁的开关操作；匹配不成功的脑波信息，也会被读取和记录，拒绝开锁/关锁，并且该脑波数据将会被列入黑名单，以便对非法用户进一步查找，从而增加了非法用户的破解成本。
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