遠(yuǎn)程智能的寵物照料系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

鄺華款

（廣州佳可電子科技有限公司，廣東 廣州 528299）

0 引言

隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的迅猛增長,居民生活水平的不斷提升,國內(nèi)的寵物經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,龐大的用戶需求基數(shù)帶來了寵物經(jīng)濟(jì)的巨大市場。

大量的專家、技術(shù)人員對(duì)此進(jìn)行相關(guān)的探索。 例如,采用基于STM32 單片機(jī)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),通過檢測環(huán)境參數(shù)與實(shí)時(shí)定位,利用自動(dòng)喂食的功能,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程精細(xì)控制寵物投食,解決了遠(yuǎn)程精細(xì)化喂養(yǎng)寵物的需求［1］。 白亞梅等［2］充分考慮用戶的實(shí)際需要,預(yù)先設(shè)置喂食時(shí)間、次數(shù)、數(shù)量等,以滿足不同的寵物不同時(shí)間對(duì)食物的需求,并輔助錄音功能。 王丹玲等［3］設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)基于寵物的情感化角度,考慮到寵物對(duì)娛樂陪伴的需要,為滿足寵物狗的“自娛自樂、自我消遣”功能進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)。 基于此,本項(xiàng)目為適應(yīng)市場需求,提出遠(yuǎn)程智能可視的寵物照料系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能喂養(yǎng)寵物、遠(yuǎn)程實(shí)景觀察寵物,為寵物提供高體驗(yàn)性能寵物窩與彌補(bǔ)日常運(yùn)行與娛樂不足的智能寵物照料功能。

1 項(xiàng)目設(shè)計(jì)理念

本項(xiàng)目針對(duì)傳統(tǒng)移動(dòng)端控制寵物機(jī)器人,基于局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸方式導(dǎo)致傳輸距離受限為用戶帶來不便、長時(shí)間的遠(yuǎn)程控制耗能太高導(dǎo)致待機(jī)時(shí)間受限的問題,提出研發(fā)低功耗寵物喂食機(jī)器,不受限于局域網(wǎng)通信,機(jī)器可按程序進(jìn)入休眠狀態(tài),隨時(shí)喚醒工作,節(jié)能而延長待機(jī)時(shí)間。 針對(duì)市面上寵物窩單純提供睡覺功能而忽視附加值的弊端,本研究提出智能監(jiān)測與控制的貓屋設(shè)計(jì)理念,密切關(guān)注寵物的狀態(tài),包括寵物體重、貓屋溫濕度等,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控溫、自動(dòng)控溫,為寵物自動(dòng)調(diào)節(jié)舒適溫度。

1.1 智能性

多項(xiàng)功能齊全,包括遠(yuǎn)程投喂、自動(dòng)節(jié)能、智能控溫、智能互動(dòng)等,為用戶與寵物提供全新、全方位的高質(zhì)量體驗(yàn)。

1.2 可視性

用戶使用移動(dòng)端,通過網(wǎng)絡(luò)攝像頭,遠(yuǎn)程實(shí)景觀察寵物,及時(shí)了解寵物的實(shí)時(shí)狀態(tài),滿足主人對(duì)寵物觀望的需求。

1.3 節(jié)能性

本設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)寵物喂食器的自動(dòng)休眠、自動(dòng)喚醒和App 遠(yuǎn)程喚醒功能。 休眠電流僅0.1 mA,休眠功耗僅0.000 5 W。

1.4 娛樂性

智能藍(lán)牙逗貓器功能多樣化,具備自主運(yùn)動(dòng)功能、遙控功能,能供寵物自身玩樂以促進(jìn)寵物身心健康與主人的心靈慰籍。

2 項(xiàng)目方案

2.1 系統(tǒng)框架

低功耗寵物喂食機(jī)器系統(tǒng)框架如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)整體模塊

2.2 低功耗智能可視喂食器

傳統(tǒng)寵物喂食器一旦斷電,自身電池僅能維持2 ～4 天正常工作,無法滿足某些用戶對(duì)喂食器低功耗、長待機(jī)的需求。 然而,目前市面上缺少一款成熟的低功耗智能寵物喂食器來解決此問題。 本智能可視喂食器采用寵物喂食器自動(dòng)休眠、寵物喂食器自動(dòng)喚醒和App 遠(yuǎn)程喚醒的方法,實(shí)現(xiàn)低功耗智能寵物喂食。 休眠電流僅0.1 mA,休眠功耗僅0.000 5 W,連接移動(dòng)端,可遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)連線,利用網(wǎng)絡(luò)攝像頭功能,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程可視的功能,滿足用戶實(shí)景觀察寵物生活狀態(tài)的需求(見圖2）。

圖2 低功耗智能可視喂食器模塊框

主要核心技術(shù)包括以下幾點(diǎn)。 (1）省電設(shè)計(jì)、工作時(shí)間長:如4 000 mAh 鋰電池,正常頻率喚醒喂食下可持續(xù)使用30 天以上；而普通智能喂食器干電池待機(jī)僅2～4 天,讓用戶免去頻繁充電的煩惱,并且擺脫線纜約束。 (2）自動(dòng)休眠:非操作下喂食器自動(dòng)進(jìn)入休眠模式,省電節(jié)能。 (3）定時(shí)喂食:App 設(shè)置喂食計(jì)劃,寵物喂食器準(zhǔn)點(diǎn)自動(dòng)喚醒,準(zhǔn)量喂食。 (4）P2P 遠(yuǎn)程喚醒控制:App 遠(yuǎn)程P2P 喚醒,遠(yuǎn)程控制喂食、設(shè)置或在線偵聽、視頻,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程可視功能,滿足用戶心理需求。(5）事件推送:喂食事件、異常事件及時(shí)推送到用戶手機(jī)。 (6）產(chǎn)品通過國內(nèi)3C 與國外CE 認(rèn)證。

2.3 智能貓窩

市面上傳統(tǒng)貓窩功能單一,僅能提供寵物睡覺的功能,無法滿足用戶的高質(zhì)量要求,大大降低了用戶的體驗(yàn)。 智能貓窩運(yùn)用IOT 技術(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制,將藍(lán)牙、WiFi、稱重傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器、溫濕度傳感器、NTC溫度傳感器、制冷制熱片、散熱風(fēng)扇等眾多模塊,有機(jī)結(jié)合成一款多功能智能寵物貓窩,如圖3 所示。

圖3 智能貓窩模塊

主要核心技術(shù)包括以下幾點(diǎn)。 (1）應(yīng)用IOT 技術(shù):使智能貓屋具備網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制功能。 (2）集成多個(gè)傳感器:智能監(jiān)測與智能控制貓屋與寵物的狀態(tài),包括寵物體重、貓屋溫濕度、移動(dòng)(傾倒）探測。 (3）遠(yuǎn)程溫控、自動(dòng)溫控:依靠內(nèi)部溫濕度傳感器、NTC 溫度傳感器、制冷制熱片與散熱風(fēng)扇聯(lián)合工作,為寵物自動(dòng)調(diào)節(jié)舒適溫度。 (4）事件推送:智能貓屋狀態(tài)變化的情況及時(shí)推送到用戶手機(jī)。 (5）自主研發(fā)App 已在手機(jī)應(yīng)用平臺(tái)發(fā)布了版本。

2.4 智能藍(lán)牙逗貓器

市面上傳統(tǒng)逗貓器功能單一,不具備自主運(yùn)動(dòng)功能,更不具備遙控功能,僅能供寵物自身玩樂,用戶的逗貓?bào)w驗(yàn)感很低。 為提高體驗(yàn)遠(yuǎn)程智能逗貓的市場需求,智能藍(lán)牙逗貓器使用藍(lán)牙控制,結(jié)合陀螺儀、三軸加速度傳感器、雙電機(jī),匹配自主研發(fā)的運(yùn)動(dòng)算法,使智能逗貓器能在藍(lán)牙遠(yuǎn)程控制下,或者自主運(yùn)動(dòng)模式下,靈活做出不同方向的運(yùn)動(dòng)。 自動(dòng)休眠,超長待機(jī)。

主要核心技術(shù)包括以下幾點(diǎn)。 (1）藍(lán)牙控制:可通過手機(jī)或智能可視喂食器,通過藍(lán)牙連接逗貓器,通過自主研發(fā)App 即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。 (2）超低待機(jī)功耗:700 mAh 鋰電池,理論可待機(jī) 1 年。 (3）工作時(shí)間長:可以持續(xù)運(yùn)動(dòng)1 小時(shí)。 (4）超長控制距離:空曠地方達(dá)40 米控制距離。 (5）觸碰喚醒:輕輕觸碰,即可喚醒。(6）無線充電:內(nèi)置鋰電池,無線便捷充電,并且該設(shè)計(jì)保證了外殼封閉性,利于提升防水效果。 (7）運(yùn)動(dòng)控制:支持實(shí)時(shí)控制運(yùn)動(dòng)(向前、向后、向左、向右與特殊動(dòng)作）與預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)軌跡。 (8）準(zhǔn)確控制:自主研發(fā)運(yùn)動(dòng)算法,準(zhǔn)確控制。 (9）自主運(yùn)動(dòng)模式:不需人為控制,逗貓器自動(dòng)運(yùn)動(dòng)逗寵。 (10）App 已在安卓與蘋果手機(jī)應(yīng)用平臺(tái)發(fā)布了版本。

3 項(xiàng)目應(yīng)用前景分析

根據(jù)《2020 年中國寵物行業(yè)白皮書》資料顯示,2020 年全國城鎮(zhèn)犬貓數(shù)量超過1 億只,比2019 年增長1.7%；寵物(犬貓）消費(fèi)市場規(guī)模達(dá) 2 065 億元,比2019 年增長2%。 由于該市場的主要構(gòu)成部分工薪階層無法全天候看管、喂養(yǎng)、陪伴寵物,因此,寵物的生理與心理健康皆為養(yǎng)寵人群關(guān)注的問題。 綜上所述,遠(yuǎn)程智能可視的寵物照料系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能喂養(yǎng)寵物、遠(yuǎn)程實(shí)景觀察寵物,為寵物提供高體驗(yàn)性能寵物窩與解決日常運(yùn)行與娛樂不足的智能藍(lán)牙逗貓器,具有巨大的市場潛力與廣闊的前景。

4 結(jié)語

本項(xiàng)目提出的低功耗寵物喂食機(jī)器,不受限于局域網(wǎng)通信,機(jī)器可按程序進(jìn)入休眠狀態(tài),隨時(shí)喚醒工作,節(jié)能并延長待機(jī)時(shí)間；提出智能監(jiān)測與控制的貓屋,密切關(guān)注寵物的狀態(tài),包括寵物體重、貓屋溫濕度,并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控溫、自動(dòng)控溫,為寵物自動(dòng)調(diào)節(jié)舒適溫度；提出智能藍(lán)牙逗貓器,滿足寵物日常對(duì)運(yùn)行娛樂的需求,提升寵物的身心健康,解決了無人看管導(dǎo)致寵物缺乏運(yùn)動(dòng)與娛樂消遣的問題。