王鸿磊 林波 张雪松 周文娅

摘要：以提高学生专注度，帮助注意力缺陷综合症的学生增强集中注意力的能力，提高学习效率为目标，提出一种基于TGAM脑波传感的随身题库系统。系统实现章节练习、AI图灵机器人智能学习、试题答题、精准错题推送等在线学习和考试功能，学生佩戴TGAM脑机接口设备通过蓝牙将采集的眨眼强度和注意力强度的脑电波信号传送给手机，手机App通过判断眨眼的行为完成下一步选题，通过注意力专注的强度完成确认，实现脑电波控制答题。

关键词：脑电波；Android；蓝牙；MySQL；SQLite

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）25-0100-02

Design and Implementation of Portable Examination System Based on TGAM Brain Wave Sensor

WANG Hong-lei 1，2* ，LIN Bo 1， ZHANG Xue-song 1 ， ZHOU Ya-wen 1

（1.School of Information and Electrical Engineering， Xuzhou College of Industrial Technology，Xuzhou 221140，China；2.School of Computer Science and Technology， China University of Mining Technology， Xuzhou 221116，China）

Abstract： Today， more and more inseparable from the mobile phone， a portable examination app is a way to use fast time to charge learning in the debris. The TGAM-based personal exam system design is the use of brainwaves to carry out personal exams， both to liberate normal hands， but also to help patients with cerebral infarction sequelae or disabled through the normal examination.

Key words： Brainwaves； Android； Bluetooth； MySQL；SQLite

本設计获得2017年淮海经济区大学生计算机设计联赛团体赛一等奖。项目采用C/S架构，服务器端租用阿里云服务器，数据库使用MySQL，采用Tomcat作为Web应用服务器，同时接入百度云推送服务实现精准推送，开通短信服务用于注册、找回密码的验证。客户端为Android平台APP，包含学习模块、测试模块和智能问答模块等，其中智能问答模块接入AI图灵机器人实现智能回复。该APP有两种触发模式，其一普通模式，采用手指按键触发；其二TGAM模式，佩戴含有TGAM模块的头戴设备通过采集脑电波信号实现非接触式触发。

TGAM模块是神念科技提供的脑电解决方案，它使用干电极读取人的大脑信号，可以过滤掉周围的噪音和电器的干扰，并将检测到的大脑信号转成数字信号。本设计在此基础上焊接了蓝牙模块使得能将数据发送给Android手机，APP在TGAM模式下会监听和解析蓝牙数据并执行相应的操作。

1 系统功能设计

基于TGAM模块随身题库系统由客户端、PC端和服务器端构成，主要功能如图1所示。

1.1 服务器端主要功能

1.1.1 用户登录、注册和找回密码

服务端接入阿里云短信服务，以实现客户端进行登录、注册和找回密码时能向用户发送生成的验证码。

1.1.2 消息推送

服务都按接入百度云推送，以实现服务都按根据用户的做题情况推送一些试题。

1.2 手机客户端主要功能

1.2.1 智能问答

客户端接入图灵机机器人，以实现当用户有疑问或想放松时能自动回答，例如：输入关键字返回预先设定内容。

1.2.2 试题学习

用户在获得到服务器中的试题后可进行顺序、随机和指定范围的查看试题进行学习，每个试题后包含了对本题的解析。

1.2.3 试题测试

用户可进行顺序、随机和指定返回对试题进行测试。在测试页面中含有定时功能，时间结束后自动进行评分，并跳转到测试结果页面。在测试结果页面中，用户可将测试情况上传到服务器中，服务器会根据用户上传的测试结果生成排行榜。

2 系统详细设计

该系统基于C/S通信模型并结合Servlet技术和JDBC数据库访问技术，使用Java语言编写，使用JDBC链接Mysql数据库。

2.1 数据库设计

系统数据库采用MySQL设计，根据系统功能分析，将分别出实体、实体的属性和实体之间的联系。数据库主要表格包括学科表、选择题表、判断题表和管理员表。将各实体、实体之间的联系转换为相应的关系模式，建立数据库中的数据表，关系模式如图3所示。

2.2 客户端TGAM模式系统设计

在本模式中因给双手不方便的人群使用，所以精简一些功能。整个TGAM模式中所有页面基于一个Activity通过监听并解析TGAM模块发送数据，利用Fragment组件实现不同功能。其中当检测到数据中Blink数值达到80时进行一次光标移动、Attention数值达到60时执行一次点击事件模拟，主界面运行流程图如图4所示。

3 系统实现

3.1 客户端普通模式

用户在未登录的情况也可下载服务器中的试题在学习模块中进行查看，如图5所示，学习中心界面中详细给出题目的内容并且每一题都包含题目的解析。但用户想要进行测试或同步用户测试数据时APP会提示需要登录，下图6为登录后的界面，显示了用户历史答题情况。

3.2 客户端TGAM模式

当APP进入第二种模式并在初始化完成后请求打开蓝牙，当蓝牙未开启时会在标题栏下方显示提示。蓝牙已开启会自动查找TGAM模块的蓝牙信号，连接成功后用户可通过眨眼移动光标，如图7所示，通过较高的专注度来进行模拟确认点击，如图8所示。

4 结束语

本设计通过租用阿里云服务器获得公共IP使得可以随时随地进行访问。接入百度云推送实现服务器端，根据用户测试情况向客户端推送试题。利用阿里云短信服务实现客户端请求发送短信验证码，服务端验证验证码正确性后方可进行注册、找回密码。客户端接入AI图灵机器人实现智能回复。虽然本系统设计还不完善但我相信随身考试与脑电波相结合这个方向会随着科技的进步和人们对知识的渴求会变得缤纷多彩。

参考文献：

[1] 李尤丰， 曾岳.“软件需求分析”实验教学研究与实践[J].实验室研究与探索，2016，35（4）：228-246.

[2] 伍亚舟，吴宝明，何庆华.基于脑电的脑-机接口系统研究现状[J].中国临床康复，2006，10（1）：147-150.

[3] 魏琳，沈模卫，张光强，等.EEG波形伪迹去除方法[J].应用心理学，2004，10（3）：47.

【通联编辑：唐一东】