阅读说明：本技术 一种适于脑控的智能家居仿真实验系统 (Intelligent home simulation experiment system suitable for brain control ) 是由 刘新玉 谢行 程璐璐 杨扬 桑帅 高峰 胡明静 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种适于脑控的智能家居仿真实验系统,包括用于产生脑控数据信号的脑机接口装置、智能家居系统以及基于无线通讯协议的通讯设备,脑机接口装置借助通讯设备向智能家居系统传输脑控数据信号进行指令控制；智能家居系统包括用于接收脑控数据信号的控制模块以及与控制模块遥控连接的多个家用电器,每个家用电器均设有信号器,控制模块上设有针对每个家用电器的按键；指令控制包含单指令控制和多指令控制两种模式。本发明通过脑机接口装置、通讯设备对简易智能家居系统进行控制,克服了目前在实验室环境下进行脑控智能家居技术研究的局限性,并且具有价格低廉、易于实现的特点,同时也具有较高实验价值。(The invention provides an intelligent home simulation experiment system suitable for brain control, which comprises a brain-computer interface device used for generating brain control data signals, an intelligent home system and communication equipment based on a wireless communication protocol, wherein the brain-computer interface device transmits the brain control data signals to the intelligent home system by means of the communication equipment for command control; the intelligent home system comprises a control module for receiving brain control data signals and a plurality of household appliances remotely connected with the control module, wherein each household appliance is provided with a annunciator, and the control module is provided with a key for each household appliance; the instruction control comprises two modes of single instruction control and multi-instruction control. The simple intelligent home system is controlled through the computer interface device and the communication equipment, the limitation of the technical research of the computer-controlled intelligent home under the laboratory environment at present is overcome, and the computer-controlled intelligent home system has the characteristics of low price and easiness in realization and also has higher experimental value.)

一种适于脑控的智能家居仿真实验系统

技术领域

本发明涉及智能家居技术领域，具体涉及一种适于脑控的智能家居仿真实验系统。

背景技术

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。因此，提高失能患者的家用设备操控能力具有重大的社会意义。脑机接口是目前人机交互领域研究热点之一，也是提高失能患者家用设备操控能力的潜在技术之一。利用脑机接口实现对家用设备的控制通常包含三部分内容：信号采集，特征模式识别和终端控制。即从脑电信号中提出被试者的控制意图，通过特定的模式识别算法将其意图转换为控制指令，并将控制指令传输给外部设备，以实现对外部设备的操控。但目前智能家居环境的搭建十分昂贵，不利于在仿真实验室环境中进行脑控制智能家居系统的技术研究，因此急需一种适于脑控的智能家居仿真仿真实验装置，以促进脑控智能家居技术的研究。

发明内容

本发明针对失能患者在操控家用设备方面存在的问题，提供了一种适于脑控的智能家居仿真实验系统，克服了目前在仿真实验室环境下进行脑控智能家居技术研究的局限性，具体方案如下：

一种适于脑控的智能家居仿真实验系统，包括用于产生脑控数据信号的脑机接口装置、智能家居系统以及基于无线通讯协议的通讯设备，所述脑机接口装置借助所述通讯设备向所述智能家居系统传输脑控数据信号进行指令控制；所述智能家居系统包括用于接收脑控数据信号的控制模块以及与所述控制模块遥控连接的多个家用电器，每个所述家用电器均设有信号器，控制模块上设有针对每个家用电器的按键；所述指令控制包含单指令控制和多指令控制两种模式，所述单指令控制、多指令控制通过设置在控制模块上的按钮进行循环切换。

基于上述，当实验装置处于单指令控制模式时，所有家用电器的开关由同一指令控制，家用电器上的指示灯循环点亮，当家用电器的指示灯处于点亮状态时，发送控制指令可控制其打开或关闭；当实验装置处于多指令控制模式时，所有家用电器的启、闭由不同指令刺激相应的按键进行控制，家用电器上的指示灯随家用电器的启、闭被点亮或熄灭。

基于上述，所述脑控数据信号为十六进制数据，当指令控制为单指令控制模式时，每个家用电器通过同一十六进制数据开启和关闭；当指令控制为多指令控制模式时，每个家用电器通过不同的十六进制数据开启，通过同一十六进制数据关闭。

基于上述，所述信号器为与家用电器工作状态无关的指示灯。

基于上述，所述通讯设备为蓝牙模块，所述蓝牙模块包括设置在所述脑机接口装置上的数据信号发射器以及设置在所述控制模块上的数据信号接收器。

本发明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，本发明具有以下优点：

本发明基于脑机接口技术，通过脑机接口装置、通讯设备对简易智能家居系统进行控制，克服了目前在实验室环境下进行脑控智能家居技术研究的局限性，并且具有价格低廉、易于实现的特点，同时也具有较高实验价值。

附图说明

图1是本发明的使用场景模式图。

图2是本发明中智能家居系统的结构示意图。

图3是本发明中智能家居系统在单指令控制模式下的工作状态示意图。

图4是本发明中智能家居系统在多指令控制模式下的工作状态示意图。

图5是本发明实施例中智能家居系统的控制流程框图。

图6是本发明实施例中智能家居系统的电路图。

图中：1.脑机接口装置；2.智能家居系统；3.控制模块；4.家用电器；5.指示灯；6.按键。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例

如图1-图6所示，本发明提供一种适于脑控的智能家居仿真实验系统，包括用于产生脑控数据信号的脑机接口装置1、智能家居系统2以及基于无线通讯协议的通讯设备，所述脑机接口装置1借助所述通讯设备向所述智能家居系统2传输脑控数据信号进行指令控制。

其中，智能家居系统2包括用于接收脑控数据信号的控制模块3以及与所述控制模块3遥控连接的多个家用电器4，每个所述家用电器4均设有信号器，控制模块3上设有针对每个家用电器4的按键6。

指令控制包含单指令控制和多指令控制两种模式，所述单指令控制、多指令控制通过设置在控制模块3上的按钮进行循环切换。

当实验装置处于单指令控制模式时，所有家用电器4的开关由同一指令控制，家用电器4上的指示灯5循环点亮，当家用电器4的指示灯5处于点亮状态时，发送控制指令可控制其打开或关闭；当实验装置处于多指令控制模式时，所有家用电器4的启、闭由不同指令刺激相应的按键6进行控制，家用电器4上的指示灯5随家用电器4的启、闭被点亮或熄灭。

上述脑控数据信号采用十六进制数据，当指令控制为单指令控制模式时，每个家用电器4通过同一十六进制数据开启和关闭；当指令控制为多指令控制模式时，每个家用电器4通过不同的十六进制数据开启，通过同一十六进制数据关闭。

信号器采用与家用电器4工作状态无关的指示灯5。

所述通讯设备为蓝牙模块，所述蓝牙模块包括设置在所述脑机接口装置1上的数据信号发射器以及设置在所述控制模块3上的数据信号接收器。

需要说明的是，本发明中智能家居系统2由控制模块3、电灯、电扇、电视、音箱、自动门、自动窗帘组成。上述电灯由LED灯模拟，LED灯通过三极管驱动电路与控制模块3进行连接；电扇由电机驱动仿真叶片进行模拟，电机与控制模块3进行连接；电视由TFT液晶屏进行模拟，电视通过三极管开关电路与控制模块3相连；音箱由蜂鸣器进行模拟，音箱通过三极管驱动电路与控制模块3相连；自动门由舵机驱动仿真门进行模拟，舵机与控制模块3相连；自动窗帘由伺服电机驱动仿真百叶窗进行模拟，伺服电机与控制模块3相连。

本发明工作原理为：

当实验系统处于单指令控制模式：

在使用前设置好脑机接口与控制模块3之间的蓝牙通讯协议，比如控制指令为01。假设家用电器4的控制指令由用户通过眨眼行为进行控制。脑机接口装置1采集用户的眨眼强度，并设置一阈值，当用户的眨眼强度大于设定阈值时，脑机接口装置1会发出01指令，否则不发出任何指令。

打开电源开关，不同家用电器4的指示灯5开始循环点亮。用户欲控制哪个家用电器4，只需当该家用电器4指示灯5点亮时，进行眨眼操作，脑机接口装置1发出01指令，当智能家居接收到01指令时，如果该家用电器4处于工作状态就关闭该家用电器4，当该家用电器4处于关闭状态就打开该家用电器4。

当实验装置处于多指令控制模式：

在使用前设置好脑机接口装置1与控制模块3之间的蓝牙通讯协议，比如十六进制数据01代表电灯的开启，02代表电扇的开启，03代表电视的开启，04代表音箱的开启，05代表自动门的开启，06代表自动窗帘的开启，07代表智能家居的关闭。

假设采用稳态视觉诱发电位刺激，刺激屏幕上不同按键6以不同的频率进行闪烁，当用户注视不同按键6时就会在大脑中记录到对应频率的视觉诱发信号，根据采集到的视觉诱发信号频率的不同可以确定用户在注视哪个按键6，从而产生对应的控制指令。

即对于电灯，当接收到控制指令01时点亮，接收到07时熄灭；对于电扇，当接收02时开启，接收到07时停止；对于电视，当接收到03时打开，接收到07时关闭；对于音响，当接收到04时打开，接收到07时关闭；对于自动门，当接收到05时打开，接收到07时关闭；对于自动窗帘，当接收到06时打开，接收到07时关闭。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。