遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)喂寵器

高 明，王新勇，李曉強(qiáng)，卓洪陽，路天天，馬世東

(河南科技大學(xué)信息工程學(xué)院，河南 洛陽 471003)

0 引言

隨著“云吸貓”“汪星人”詞匯的頻繁出現(xiàn)，反映的是越來越多人喜歡養(yǎng)寵物，據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，中國現(xiàn)存寵物狗約有1.5億只，寵物貓約有6000萬只，并且寵物數(shù)量仍在迅速增長。養(yǎng)寵人群主力為40歲以下的年輕人，無論養(yǎng)寵人是為了消除孤寂，還是娛樂，他們都不能無時(shí)無刻陪在寵物身邊，他們也會(huì)有忙碌的時(shí)候，出門太久，必然放心不下家里的寵物。以這一問題的解決為出發(fā)點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)出了遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)喂寵機(jī)器設(shè)備，將其與物聯(lián)網(wǎng)體系融合，可以很好地解決這些問題，可以讓用戶在外忙事情的時(shí)候，也能照顧到家里的寵物。系統(tǒng)采用集成化的方式將各種用戶可能用到的功能集合到一起，提供統(tǒng)一化智能化的服務(wù)，給人們生活帶來便捷。

1 總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)喂寵器系統(tǒng)包括監(jiān)護(hù)喂寵設(shè)備、服務(wù)器和手機(jī)App三部分。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的主要功能是：

1) 投食飲水器控制：可以個(gè)性化地控制投食飲水。

2) 有多種飼料選擇：早餐晚餐不重復(fù)，可同時(shí)喂養(yǎng)多種寵物。

3) 寵物健康監(jiān)護(hù)及語音傳達(dá)：提供可視化的寵物相關(guān)的數(shù)據(jù)。

4) 遠(yuǎn)程視頻功能：可以遠(yuǎn)程觀看寵物的情況。

5) 可移動(dòng)攝像頭，從不同角度看萌寵。

6) 煙霧報(bào)警器、可佩帶健康檢查設(shè)備，讓你的出行更放心。

7) 配備智能小車，解放你的視覺，監(jiān)護(hù)、安防兩不誤。

8) 雙電源供電模式，充電供電更便捷。

9) 手機(jī)App實(shí)現(xiàn)監(jiān)控喂寵，方便簡單。

其系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)喂寵器系統(tǒng)整體框圖

2 監(jiān)護(hù)喂寵設(shè)備設(shè)計(jì)

監(jiān)護(hù)喂寵設(shè)備內(nèi)包括：STM32F103C8T6微處理器、JS9331模塊、攝像頭與聲卡、喂水裝置、煙霧傳感器、多種類喂食硬件驅(qū)動(dòng)裝置、電源模塊。

主控芯片選用的是STM32F103C8T6，工作頻率為72MHz，內(nèi)置高速存儲(chǔ)器，豐富的增強(qiáng)I/O端口。包含2個(gè)12位的ADC、3個(gè)通用16位定時(shí)器(每個(gè)定時(shí)器有多達(dá)4個(gè)用于輸入捕獲/輸出比較/PWM或脈沖計(jì)數(shù)的通道)和一個(gè)PWM定時(shí)器，還包含標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)的通信接口：2個(gè)I2C和2個(gè)SPI同步串行接口、3個(gè)USART等。

通信傳輸模塊是JS9331核心板模塊，openwrt(linux)系統(tǒng)，可長期穩(wěn)定運(yùn)行。使用此模塊連接所在地方的wifi。

通過基于STM32F103C8T6芯片的單片機(jī)，采集傳感器信息，驅(qū)動(dòng)舵機(jī)、電機(jī)，由手機(jī)App可移動(dòng)監(jiān)控式的寵物喂食機(jī)器。具體包括STM32單片機(jī)通過PWM波控制舵機(jī)及電機(jī)實(shí)現(xiàn)食物的選擇與投放，使用JS9331模塊，在TCP協(xié)議下通過花生殼服務(wù)器內(nèi)網(wǎng)穿透將采集的視頻，顯示在手機(jī)App頁面。手機(jī)App采用socket編程將手機(jī)麥克風(fēng)采集到的語音，通過服務(wù)器傳到JS9331模塊，由聲卡播放出來。同樣用戶可以通過App向JS9331模塊發(fā)送指令信息，再由串口傳輸?shù)絊TM32單片機(jī)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)指令的操作。煙霧傳感器報(bào)警系統(tǒng)由單片機(jī)采集傳感器信息，由GSM模塊向手機(jī)打電話報(bào)警，極大的消除了留寵物在家所帶來的安全隱患。

作品實(shí)物圖與作品模型如圖2，圖3所示。

圖2作品外觀圖圖3機(jī)械模型圖

3 服務(wù)器設(shè)計(jì)

在路由器管理頁面設(shè)置連接所在地方的網(wǎng)絡(luò)，接口和視頻/控制端口等，通過動(dòng)態(tài)DNS花生殼服務(wù)器實(shí)現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)穿透。JS9331模塊與單片機(jī)串口相連，通過下位機(jī)讀取手機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的信息，驅(qū)動(dòng)舵機(jī)(選擇投喂的種類)和電機(jī)(主要是分量投放功能)，完成對(duì)應(yīng)的指令操作。

圖4 服務(wù)器流程圖

4 手機(jī)APP

用戶用手機(jī)App通過服務(wù)器向單片機(jī)發(fā)送指令，驅(qū)動(dòng)舵機(jī)、電機(jī)實(shí)現(xiàn)多種食物遠(yuǎn)程喂寵功能。網(wǎng)絡(luò)編程通過TCP/IP協(xié)議和服務(wù)器建立連接，接收服務(wù)器的消息存儲(chǔ)到手機(jī)內(nèi)存中，然后把遙控船體程序輸出的指令發(fā)送給服務(wù)器。在App頁面顯示JS9331核心板模塊采集的實(shí)時(shí)視頻，并將手機(jī)麥克風(fēng)采集的語音實(shí)時(shí)傳送到喂寵器播放，完成遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)、喂食喂水、安防功能。

圖5 手機(jī)App攝像頭控制面板

5 結(jié)束語

本文闡述的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)喂寵器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了投食飲水控制、煙霧報(bào)警、遠(yuǎn)程視頻等功能，還實(shí)現(xiàn)了通過手機(jī)App手動(dòng)控制設(shè)備的功能，可以大大解決社會(huì)現(xiàn)存的各種寵物看護(hù)問題，而且此設(shè)備本身的設(shè)計(jì)并不復(fù)雜，可以批量生產(chǎn)，投放到社會(huì)生產(chǎn)中，必然會(huì)引起很好的反響。