基于脑电波的学习监测方法及系统与流程

1.本发明涉及电器技术领域，具体涉及一种基于脑电波的学习监测方法及系统。


背景技术：

[0002][0003]
市面上逐渐出现了一批批带闹钟定时提醒功能的台灯，虽然可以在设定的时间点对用户进行提醒，但是由于在工作学习期间，用户的专注度是影响工作效率和学习效率的最重要因素之一，若闹钟响起的时间点恰好位于用户专注度较高的时间段之内时，闹钟的突然响起会打乱用户在工作学习期间的思维，从而不仅会大大降低用户的工作学习效率，而且长期以后会无法培养出用户养成较高专注度的习惯，或学习者已经疲劳，而带闹钟提醒功能的台灯却没有及时提醒，造成学习者学习效率低下。
[0004]
研究表明，脑电波的状态反应人们的工作或学习状态，科学界公认的脑电波主要有四种状态，根据脑波的频率分成4个主要类别：β波，β波，θ波，δ波。学习和工作的“最佳状态”是脑电波处在θ波或β波状态。因此，需要提供一种基于脑电波的学习监测方法及系统，通过实时检测学习者的脑电波状态，当学习者的专注度较低并且处于下降趋势的时候利用台灯对用户进行疲劳提醒，同时，根据疲劳程度播报β波音乐，以诱导学习者脑电波进入高效学习或工作阶段，使其放松。


技术实现要素：

[0005]
本方案的目的在于提供一种基于脑电波的学习监测系统，根据学习者的疲劳状态，调节台灯的亮度，并根据疲劳程度播报β波音乐，以诱导学习者脑电波进入高效学习或工作阶段，使其放松。
[0006]
为了达到上述目的，本方案提供一种基于脑电波的学习监测系统，包括：采集单元，用于采集学习者的脑电波状态数据和脑部温度；控制单元，用于接受采集单元产生的脑电波状态数据和脑部温度，并根据脑电波状态数据和脑部温度判断是否超出学习者注意力低下的阈值，若判断结果为学习者注意力低下，所述控制单元生成第一控制指令；光照单元，用于调节台灯的光照强度，所述光照强度为强光和弱光；播报单元，用于播报β波音乐，所述播报单元为微型广播；所述光照单元收到第一控制指令后调节台灯光照强度为强光，所述播报单元收到第一控制指令后控制微型广播播报β波音乐。
[0007]
本方案的有益效果：播报单元、光照单元、控制单元和采集单元的相互配合使得台灯可以根据学习者的疲劳状态，调节台灯的光色和亮度，并且播报β波音乐，以诱导学习者脑电波进入高效学习或工作阶段，使其放松。
[0008]
进一步，所述采集单元为脑电波头盔。采用脑电波头盔可以采集脑电波的状态。
[0009]
进一步，所述采集单元还用于采集桌面范围内的二氧化碳浓度数据，所述采集单
元还包括二氧化碳浓度检测仪，所述控制单元还用于接受采集单元产生的桌面范围内的二氧化碳浓度数据，并根据桌面范围内的二氧化碳浓度数据判断桌面范围内的二氧化碳浓度是否高于发生缺氧的阈值，若判断结果为发生缺氧，所述控制单元生成第二控制指令；所述播报单元用于提醒学习者注意通风，所述播报单元接收到第二控制指令后控制微型广播提醒学习者注意通风。通过播报单元、控制单元和采集单元的相互配合，通过检测二氧化碳的浓度，在二氧化碳浓度高的时候提醒学习者注意开窗通风，保证桌面空气流动和学习者的学习安全，为学习者学习提供良好的环境。
[0010]
进一步，学习者采集单元，用于采集学习者的体温数据，所述学习者采集单元为温度传感器和摄像头；所述控制单元还用于接受学习者的体温数据，并根据学习者的体温数据判断学习者是否离开，若判断结果为学习者离开，所述控制单元生成第三控制指令；还包括关闭单元，用于关闭台灯，所述关闭单元接收第三控制指令后控制台灯关闭。学习者离开自动关灯，更为智能且节约电力。
[0011]
本发明还公开了一种基于脑电波的学习监测方法及系统，包括如下步骤：s1：脑电波头盔采集学习者脑电波状态和脑部温度，并根据学习者脑电波状态和脑部温度判断是否发生学习者注意力低下，若判断为学习者注意力低下，台灯变为强光，微型广播播报β波音乐；s2：二氧化碳浓度检测仪采集桌面范围内的二氧化碳浓度数据，并根据二氧化碳浓度数据判断是否发生缺氧，若判断为发生缺氧，控制广播提醒学习者注意通风；s3：温度传感器和摄像头采集学习者的温度数据，并根据学习者的温度数据判断学习者是否离开，若判断学习者离开，则关闭单元控制台灯关闭。
附图说明
[0012]
图1为本发明实施例1的流程示意图。
具体实施方式
[0013]
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：实施例1基本如附图1所示：采集单元是用于采集学习者的脑电波状态数据和脑部温度的，采集单元具体包括脑电波头盔，脑电波头盔可以采集学习者的脑电波状态数据，具体为可事先提取疲劳状态下的脑电波数据作为样本，再与脑电波头盔采集到的学习者脑电波状态数据进行对比，比如采集到的脑电波与事先疲劳的样本波一致；或者发现学习者一分钟内频繁出现δ波，学习者即为疲劳；脑部温度一分钟内急剧上升，一分钟内从20℃上升到23℃或以上（温度差距3℃及以上）即为学习者疲劳；控制单元，用于接受采集单元产生的脑电波状态数据和脑部温度，并根据脑电波状态数据和脑部温度判断是否超出学习者注意力低下的阈值，若判断结果为学习者注意力低下，控制单元生成第一控制指令；光照单元，用于调节台灯的光照强度，所述光照强度为强光和弱光；播报单元，用于播报β波音乐，所述播报单元为设在桌面上的微型广播；所述光照单元收到第一控制指令后调节台灯光照强度为强光，所述播报单元收到第一控制指令后控制微型广播播报β波音乐，以诱导学习者脑电波进入高效学习或工作阶段，使其放松。
[0014]
判断结果为学习者注意力低下，控制单元生成第一控制指令，当光照单元收到第一控制指令后调节台灯光照强度为强光，播报单元收到第一控制指令后控制微型广播播报音乐。学习和工作的“最佳状态”是脑电波处在β波状态，播报单元播报β波音乐，诱导学习者进入高效学习或工作阶段。播报单元、光照单元、控制单元和采集单元的相互配合使得台灯在学习者疲劳时，自动调整光照强度，并播报音乐，提醒学习者注意休息，根据脑电波的状态数据和脑部温度，在学习者注意力集中的时候不提醒，不会干扰学习者的最佳学习状态，在学习者注意力低下的时候提醒，以提醒学习者注意休息，并诱导学习者进入良好的学习状态。
[0015]
采集单元还用于采集桌面范围（以台灯为圆心，半径为1m的圆面积）内的二氧化碳浓度数据，采集单元还包括二氧化碳浓度检测仪，控制单元还用于接受采集单元产生的桌面范围内的二氧化碳浓度数据，并根据桌面范围内的二氧化碳浓度数据判断桌面范围内的二氧化碳浓度是否高于发生缺氧的阈值（二氧化碳浓度为1000pm），若判断结果为发生缺氧，控制单元生成第二控制指令；播报单元用于提醒学习者注意通风，播报单元接收到第二控制指令后控制微型广播提醒学习者注意通风。通过播报单元、控制单元和采集单元的相互配合，通过检测二氧化碳的浓度，在二氧化碳浓度高的时候提醒学习者注意开窗通风，保证桌面空气流动和学习者的学习安全，为学习者学习提供良好的环境。还包括负离子释放单元，用于释放负离子，接收到第一控制指令释放负离子。
[0016]
还包括用于降低台灯的频闪频率的调节频闪单元，从而保护人眼，调节频闪单元为与台灯组成电路的开关和恒定镇流器，调节频闪单元接收到第一控制指令后控制开关闭合，恒定镇流器与台灯组成闭合回路。台灯频闪肉眼可见，对人眼伤害较大，通过设置调节频闪单元稳定台灯的频闪频率，保证学习者疲劳时，稳定台灯的频闪，免于学习者受到频闪的刺激。采集单元还可以采集桌面范围内的负离子（负离子传感器），控制单元还用于接受采集单元产生的负离子浓度，并根据负离子的浓度判断是否需要增加负离子，负离子浓度低于空气中的30%，若判断结果为需要增加负离子，生成执行指令，负离子释放单元（负离子发生器），接收到执行指令后释放负离子。
[0017]
还包括用于采集学习者的体温数据的学习者采集单元，具体为，学习者采集单元为设在桌面上的温度传感器，温度传感器的尺寸大小可以根据台灯的实际范围进行选择，控制单元还用于接受学习者的体温数据，并根据学习者的体温数据判断学习者是否离开（温度传感器和摄像头电性连接且搭配使用，摄像头和温度传感器采集台灯范围内是否有学习者），若判断结果为学习者离开（以台灯为圆心，半径为1m的圆面积的范围内温度低于人体恒定体温且摄像头未拍到学习者数据），控制单元生成第三控制指令；还包括用于关闭台灯的关闭单元，关闭单元接收第三控制指令后控制台灯关闭。学习者离开自动关灯，更为智能且节约电力。
[0018]
本发明还公开了一种基于脑电波的学习监测方法及系统，包括如下步骤：s1：脑电波头盔采集学习者脑电波状态和脑部温度，并根据学习者脑电波状态和脑部温度判断是否发生学习者注意力低下，若判断为学习者注意力低下，台灯变为强光，微型广播播报β波音乐；s2：二氧化碳浓度检测仪采集桌面范围内的二氧化碳浓度数据，并根据二氧化碳浓度数据判断是否发生缺氧，若判断为发生缺氧，控制广播提醒学习者注意通风；
s3：温度传感器和摄像头采集学习者的温度数据，并根据学习者的温度数据判断学习者是否离开，若判断学习者离开，则关闭单元控制台灯关闭。
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实施例2与实施例1不同的是，采集单元还用于采集人员一段时间内的姿势数据（5分钟内的姿势数据），采集单元通过摄像头采集人员姿势数据；（人员姿势数据为头部倾斜、手部支撑头部等动作，具体指的人的行为动作遮挡了光源到桌面上的光线，比如人手支撑头部，人手遮挡住了光源）；控制单元还用于接受采集单元产生的人员一段时间内的姿势数据，并根据姿势数据判断是否需要辅助补光，若判断为需要辅助补光，生成执行指令；反之，不生成执行指令；执行单元，用于接受执行指令后，并控制台灯补光；执行单元包括设在台灯光源处的两面镜子、第一舵机和第二舵机，分别为第一镜子和第二镜子，第一舵机用于控制第一镜子转向，第二舵机用于控制第二镜子转向；执行单元接受到执行指令的信号后，第一舵机和第二舵机控制第一镜子和第二镜子转向，对学习者辅助补光。直接调节台灯亮度的方法，会造成需要辅助补光的地方亮度提高，其他地方的亮度也提高，这样会损伤眼睛，而头部倾斜的学习方式，光源的方向固定，待学习的资料会由于人员的倾斜形成阴影，这种明暗相间会损伤眼睛。
[0020]
还包括，用于朗读学习者资料的朗读单元，朗读单元为设在桌面上的扬声器；朗读单元还用于接受到学习者点击朗读单元的信号后，提醒学习者指出开始朗读的地方，具体为，请指出开始朗读的地方；采集单元还用于采集学习者资料的位置信息（摄像头）、人手在学习者资料上的指向信息和学习者资料的文本信息；朗读单元还用于接受采集单元完成的信号后，根据学习者资料的文本信息朗读学习者资料；执行单元，用于接受采集单元产生的学习者资料的位置信号和人手在学习者资料上的指向信息的信号后，控制两个舵机，根据学习者资料的位置信息，使得第一镜子和第二镜子转向，在学习者资料上汇聚成线；采集单元、执行单元和朗读单元的相互配合使得学习者在学习者需要朗读时，镜子汇聚成线，辅助学习者跟着线的位置进行观看和倾听朗读。
[0021]
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术学习者来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。