一種智能寵物籠的設(shè)計與試驗

田崇峰 趙中營 劉慶新 戴有華

（江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學院，江蘇 句容 212400）

一種智能寵物籠的設(shè)計與試驗

田崇峰 趙中營 劉慶新 戴有華

（江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學院，江蘇 句容 212400）

通過對目前寵物寄養(yǎng)存在的現(xiàn)狀進行分析，針對傳統(tǒng)寵物籠的不足，本課題旨在研究與設(shè)計一種智能寵物籠，以智能控制裝置為核心，采用Wi F i無線通信方式，完成對各個智能設(shè)備進行控制，實現(xiàn)對智能寵物籠的全方面實時監(jiān)測控制，方便主人與寵物的互動。

智能寵物籠；Wi F i；無線通信

1 引言

隨著社會的發(fā)展，飼養(yǎng)寵物已經(jīng)成為人們生活消遣的新方式。寵物和工作、休閑不能兼得，這是大多數(shù)愛寵人士之痛。在有些寵物店，寵物寄養(yǎng)室會放置在沒有陽光的角落，放置幾個寵物籠，便可接收被寄養(yǎng)的寵物。寄養(yǎng)時根據(jù)寵物的大小，選擇籠子，被寄養(yǎng)的寵物不能自由轉(zhuǎn)身隨便玩耍，一旦被寄養(yǎng)就意味著要被主人領(lǐng)回才能獲得自由。

據(jù)了解，美國太平洋房地產(chǎn)公司在佛羅里達州、加利福利亞州等地的27個在建或在售房地產(chǎn)項目均為顧客配備優(yōu)質(zhì)的寵物生活設(shè)施，小巧便利的寵物盥洗室里配置了寵物專用的淋浴噴頭和吹風機[1]。王丹雪的調(diào)查顯示大部分寵物主人需要外出時，會請家人（45.76%）和朋友（23.73%）幫忙照看寵物，為了能讓寵物得到良好照料，18.64%的寵物主人會選擇盡量避免外出，只有11.86%的調(diào)查對象選擇寵物店的寄養(yǎng)服務(wù)[2]。張書瑜的調(diào)查顯示更多單身人士(占62.5%)更傾向?qū)櫸锼屯鶎櫸锏?因為他們白天要上班,無法照料寵物。寵物用品種類、外形、功能都會朝著智能化、科學化、人性化方向發(fā)展[3]。楊樂提出一種基于彩信的遠程控制寵物籠，飼主可以通過手機收發(fā)彩信觀察寵物當前狀態(tài)，遠程控制食物、飲水補給和清潔糞便的目的[4]。綜上所述，基于寵物寄養(yǎng)的智能寵物籠應(yīng)運而生，有效地解決了寵物主人不在家時和寵物互動的問題，寵物主人可以在任何時間使用智能手機、平板電腦等終端，實時觀看寵物的活動情況，包括寵物玩耍、喂食情況、糞便情況等，以便于寵物主人做出判斷，并進行遠程操控。

2 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

智能寵物籠的骨架是支撐整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，結(jié)合經(jīng)濟性、穩(wěn)定性、操作性等方面的因素，根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計方案，要求骨架必須具有容易加工、堅固穩(wěn)定、美觀大方等特點，所以材料的選擇將影響籠體使用的耐久性、穩(wěn)定性與美觀性。本設(shè)計中選用鋁型材，作為搭建系統(tǒng)骨架的材料。

智能寵物籠設(shè)有控制裝置倉、寵物活動倉和廢物容納倉，集成或控制各種智能設(shè)備，形成集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、管理于一體的智能系統(tǒng)?？刂蒲b置倉的通信平臺面向互聯(lián)網(wǎng)和移動通信網(wǎng)絡(luò)，建立高速訪問通道，從而實現(xiàn)豐富的遠程控制應(yīng)用和服務(wù)，如視頻監(jiān)控、遠程控制等。系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)有相應(yīng)的硬件和軟件來實現(xiàn)終端對智能設(shè)備以及籠體內(nèi)寵物的狀態(tài)監(jiān)測和監(jiān)控，以便于寵物主人及時進行相應(yīng)的操作。

智能寵物籠整體結(jié)構(gòu)分為：智能寵物籠控制裝置、網(wǎng)絡(luò)、遠程控制系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、控制器和智能設(shè)備。系統(tǒng)整體組成如圖1所示。

圖1 智能寵物籠系統(tǒng)組成

（1）智能寵物籠控制裝置：主要由處理器和通信模塊組成，是智能寵物籠的核心單元。通信模塊與控制單元通信，通信方式采用工業(yè)以太網(wǎng)、短距離無線通信技術(shù)（WiFi、紅外、藍牙、Zigbee），或幾種技術(shù)的組合。

（2）網(wǎng)絡(luò)：通過標準網(wǎng)絡(luò)接口接到互聯(lián)網(wǎng)或移動通信網(wǎng)絡(luò)。在控制裝置和監(jiān)測系統(tǒng)中起通信作用，負責智能寵物籠各部分的數(shù)據(jù)傳輸。

（3）遠程控制系統(tǒng)：遠程控制系統(tǒng)負責實現(xiàn)寵物主人使用智能終端對設(shè)備的遠程控制。

（4）監(jiān)測系統(tǒng)：寵物主人通過pad、智能手機等多種移動終端，運行監(jiān)控應(yīng)用，可在本地或遠端實時觀察寵物狀態(tài)、監(jiān)測籠內(nèi)環(huán)境。

（5）控制器：與控制裝置電連接，負責將控制命令傳達給各個設(shè)備，使設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)動作。

（6）智能寵物籠布線系統(tǒng)及智能設(shè)備。

3 控制系統(tǒng)設(shè)計

3.1 硬件部分設(shè)計

本系統(tǒng)硬件部分包括籠體結(jié)構(gòu)、電源電路、WiFi通信模塊等。

籠體結(jié)構(gòu)采用鋁型材作為骨架，從上到下分為控制裝置倉、寵物活動倉和廢物容納倉。寵物活動倉采用有機玻璃和鋁型材格柵處理，保證倉內(nèi)通透性。最下方安裝3寸不銹鋼剎車萬向輪，方便籠體移動和固定。

電源電路用直流開關(guān)電源接220V電壓為整個系統(tǒng)供電。在籠體上設(shè)置應(yīng)急開關(guān)，防止發(fā)生突發(fā)情況時緊急斷電，保證安全。

WiFi通信模塊，負責在終端與各個智能設(shè)備之間進行通信，接收和發(fā)送信息。首先在控制裝置倉內(nèi)部設(shè)置路由器A，網(wǎng)線連接路由器A的LAN接口與籠體外側(cè)的RJ45接口，為接入外網(wǎng)做準備。接入外網(wǎng)采用兩種方案，方案一：通過網(wǎng)線連接家庭或單位網(wǎng)絡(luò)接口和籠體外側(cè)的RJ45接口，與路由器A相連，搭建籠體內(nèi)局域網(wǎng)；方案二：使用華為B315S-936路由器，支持LTE/3G/4G/Ethernet多種方式接入互聯(lián)網(wǎng)，通過網(wǎng)線連接路由器LAN接口和籠體外側(cè)的RJ45接口，與路由器A相連，搭建籠體內(nèi)局域網(wǎng)。第二種方案方便在周圍沒有局域網(wǎng)時使用。

3.2 軟件部分設(shè)計

智能寵物籠監(jiān)測系統(tǒng)由客戶端、網(wǎng)絡(luò)攝像機、web服務(wù)器和智能設(shè)備組成，其中web服務(wù)器、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)文件相連接構(gòu)成核心單元，并且通過網(wǎng)絡(luò)與客戶端連接，通過無線技術(shù)和智能設(shè)備連接，組成了整個系統(tǒng)。監(jiān)測系統(tǒng)的軟件架構(gòu)如圖2所示。

圖2 智能寵物籠監(jiān)測系統(tǒng)軟件整體架構(gòu)

客戶端一般為個人計算機或手機等終端，可以通過網(wǎng)絡(luò)與web服務(wù)器連接。用戶可以通過瀏覽器或APP進入監(jiān)測頁面，實現(xiàn)對智能寵物籠籠體的監(jiān)控。

數(shù)據(jù)文件中保存的是智能設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)和相關(guān)命令。

智能設(shè)備是監(jiān)測系統(tǒng)中的重要部分。智能設(shè)備通過無線技術(shù)與web服務(wù)器通信，并處理命令。

監(jiān)測系統(tǒng)部分功能設(shè)計流程圖如圖3所示。用戶登錄，如出現(xiàn)異常，則可能是需要修改密碼或注冊，否則進入監(jiān)測系統(tǒng)；若U ray=0，則打開紫外燈對籠體消毒，否則關(guān)閉；若light=0，則打開照明燈，否則關(guān)閉；若door=0，則打開門方便寵物進出，否則關(guān)閉。

圖3 監(jiān)測系統(tǒng)部分功能設(shè)計流程圖

監(jiān)測系統(tǒng)還包括對廢物容納倉、喂食機等裝置進行監(jiān)測。用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)攝像機，與寵物進行語音交流，也根據(jù)情況對籠體內(nèi)狀態(tài)錄像，以便于對寵物不在身邊的情況進行回看。

4 智能寵物籠系統(tǒng)調(diào)試與試用

系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試是智能寵物籠開發(fā)的最后環(huán)節(jié)。該工作不僅完成對整個系統(tǒng)設(shè)計正確性的驗證，同時也測試了系統(tǒng)的性能和可靠性。調(diào)試工作主要分為硬件系統(tǒng)的調(diào)試以及軟硬件聯(lián)合測試兩個部分。

硬件系統(tǒng)的調(diào)試平臺主要包括：萬用表、穩(wěn)壓電源、PC機、激光測距儀、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測儀、無線通信測試儀等，主要功能是提供一個智能寵物籠控制系統(tǒng)運行和測試的硬件環(huán)境，包括籠體結(jié)構(gòu)的平衡性、各控制開關(guān)控制系統(tǒng)運行的狀態(tài)及網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)等。

軟件系統(tǒng)的調(diào)試環(huán)境主要包括：PC機，運行環(huán)境：Micro-soft SQL Sever 2008、ASP.NET等，以及智能手機等終端。主要功能是測試遠程監(jiān)控系統(tǒng)和攝像頭的運行狀態(tài)。

通過手機終端連入智能寵物籠中路由器A的WiFi信號后，打開操作頁面控制智能寵物籠中的攝像頭、燈光、風扇、門和喂食機。通過測試，網(wǎng)絡(luò)攝像機能進行360°旋轉(zhuǎn)，并能錄像和捕捉畫面，同時能進行語音交流。在點擊“開燈”和“關(guān)燈”按鈕后，燈能立即打開和關(guān)閉；點擊“打開風扇”和“關(guān)閉風扇”按鈕后，能立即打開和關(guān)閉風扇；點擊“開門”和“關(guān)門”按鈕后，能立即開門和關(guān)門；點擊“添加食物”按鈕后，喂食機能立即添加食物。說明整個系統(tǒng)能夠完成智能寵物籠的無線控制。

智能寵物籠在某職業(yè)技術(shù)學院寵物醫(yī)院試用期間，能夠滿足犬類、貓類等寵物使用，工作人員、寵物主人均可實現(xiàn)遠程操控。在第十一屆全國高職高?！鞍l(fā)明杯”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽（發(fā)明制作類）獲得一等獎，獲得現(xiàn)場評委的一致好評。

5 結(jié)束語

智能寵物籠是利用計算機和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將各種設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)連接到一起，從而為寵物醫(yī)院工作人員和寵物主人提供更為便利的飼養(yǎng)寵物方式。傳統(tǒng)寵物籠在智能化方面有所欠缺，為了實現(xiàn)寵物籠的自動化、智能化，本文設(shè)計開發(fā)與試驗了一種智能寵物籠，研究了智能寵物籠的主要構(gòu)成，設(shè)計了智能寵物籠內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通信方式，構(gòu)建了軟/硬件測試平臺，在寵物籠行業(yè)的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用方面的研究具有前沿性和實用性。

[1]美房產(chǎn)開發(fā)商推出寵物專用房[J]．光彩，2015(3)．

[2]王丹雪．寵物短期寄養(yǎng)在線服務(wù)平臺創(chuàng)業(yè)計劃書[Z]．廈門：廈門大學，2014．

[3]張書瑜．寵物用品市場調(diào)查及前景預(yù)測[J]．江蘇商論，2016(8)：9-10．

[4]楊樂，高超．基于彩信的遠程控制寵物籠系統(tǒng)的研制[J]．信息技術(shù)，2012(10)：40-41．

Design and Experiment of an Intelligent Pet Cage

Tian Chongfeng Zhao Zhongying Liu Qingxin Dai Youhua
（Jiangsu Polytechnic College ofAgriculture and Forestry,Jurong 212400,Jiangsu）

Through the analysis of current situation of pet fosterage,aiming at the disadvantages of traditional pet cage,this paper is to research and design an intelligent pet cage.With the intelligent control device as the core,WiFi as the communication mode,all devices of the intelligent pet cage are monitored and controlled in real time,facilitating the interaction between owner and pet.

intelligent pet cage;WiFi;wireless communication

TP273.5

A

1008-6609(2017)03-0028-03

田崇峰（1982-），男，江蘇淮安人，碩士，講師，研究方向為計算機網(wǎng)絡(luò)。

江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學院校內(nèi)科技項目＂智能寵物籠的設(shè)計與開發(fā)＂，項目編號：2015 k j 015。