高 明，王新勇，李曉強，卓洪陽，路天天，馬世東

(河南科技大學信息工程學院，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，據統(tǒng)計數據表明，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，他們都不能無時無刻陪在寵物身邊，他們也會有忙碌的時候，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，我們設計出了遠程監(jiān)護喂寵機器設備，將其與物聯(lián)網體系融合，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，給人們生活帶來便捷。

1 總體系統(tǒng)設計

遠程監(jiān)護喂寵器系統(tǒng)包括監(jiān)護喂寵設備、服務器和手機App三部分。系統(tǒng)可實現(xiàn)的主要功能是：

1) 投食飲水器控制：可以個性化地控制投食飲水。

2) 有多種飼料選擇：早餐晚餐不重復，可同時喂養(yǎng)多種寵物。

3) 寵物健康監(jiān)護及語音傳達：提供可視化的寵物相關的數據。

4) 遠程視頻功能：可以遠程觀看寵物的情況。

5) 可移動攝像頭，從不同角度看萌寵。

6) 煙霧報警器、可佩帶健康檢查設備，讓你的出行更放心。

7) 配備智能小車，解放你的視覺，監(jiān)護、安防兩不誤。

8) 雙電源供電模式，充電供電更便捷。

9) 手機App實現(xiàn)監(jiān)控喂寵，方便簡單。

其系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 遠程監(jiān)護喂寵器系統(tǒng)整體框圖

2 監(jiān)護喂寵設備設計

監(jiān)護喂寵設備內包括：STM32F103C8T6微處理器、JS9331模塊、攝像頭與聲卡、喂水裝置、煙霧傳感器、多種類喂食硬件驅動裝置、電源模塊。

主控芯片選用的是STM32F103C8T6，工作頻率為72MHz，內置高速存儲器，豐富的增強I/O端口。包含2個12位的ADC、3個通用16位定時器(每個定時器有多達4個用于輸入捕獲/輸出比較/PWM或脈沖計數的通道)和一個PWM定時器，還包含標準和先進的通信接口：2個I2C和2個SPI同步串行接口、3個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，采集傳感器信息，驅動舵機、電機，由手機App可移動監(jiān)控式的寵物喂食機器。具體包括STM32單片機通過PWM波控制舵機及電機實現(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器內網穿透將采集的視頻，顯示在手機App頁面。手機App采用socket編程將手機麥克風采集到的語音，通過服務器傳到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，再由串口傳輸到STM32單片機，單片機驅動設備實現(xiàn)對應指令的操作。煙霧傳感器報警系統(tǒng)由單片機采集傳感器信息，由GSM模塊向手機打電話報警，極大的消除了留寵物在家所帶來的安全隱患。

作品實物圖與作品模型如圖2，圖3所示。

圖2作品外觀圖圖3機械模型圖

3 服務器設計

在路由器管理頁面設置連接所在地方的網絡，接口和視頻/控制端口等，通過動態(tài)DNS花生殼服務器實現(xiàn)內網穿透。JS9331模塊與單片機串口相連，通過下位機讀取手機網絡發(fā)來的信息，驅動舵機(選擇投喂的種類)和電機(主要是分量投放功能)，完成對應的指令操作。

圖4 服務器流程圖

4 手機APP

用戶用手機App通過服務器向單片機發(fā)送指令，驅動舵機、電機實現(xiàn)多種食物遠程喂寵功能。網絡編程通過TCP/IP協(xié)議和服務器建立連接，接收服務器的消息存儲到手機內存中，然后把遙控船體程序輸出的指令發(fā)送給服務器。在App頁面顯示JS9331核心板模塊采集的實時視頻，并將手機麥克風采集的語音實時傳送到喂寵器播放，完成遠程監(jiān)護、喂食喂水、安防功能。

圖5 手機App攝像頭控制面板

5 結束語

本文闡述的遠程監(jiān)護喂寵器系統(tǒng)實現(xiàn)了投食飲水控制、煙霧報警、遠程視頻等功能，還實現(xiàn)了通過手機App手動控制設備的功能，可以大大解決社會現(xiàn)存的各種寵物看護問題，而且此設備本身的設計并不復雜，可以批量生產，投放到社會生產中，必然會引起很好的反響。