劉冰潔

（濟(jì)南大學(xué) 山東 濟(jì)南 250000）

1 引言

在中國，養(yǎng)寵物的家庭越來越多，寵物數(shù)量在急劇飆升，同時(shí)寵物已經(jīng)成為很多家庭不可或缺的成員。從主人方面出發(fā)，智能寵物寄養(yǎng)系統(tǒng)解決了主人出差或者其他無法照顧寵物的時(shí)候的兩難情況。從社會(huì)方面出發(fā)，智能寵物寄養(yǎng)系統(tǒng)能在一定程度上減少寵物被遺棄的概率并降低了社會(huì)治理寵物的難度。智能寵物系統(tǒng)能更好地照顧寵物并指導(dǎo)主人如何正確地飼養(yǎng)動(dòng)物。社會(huì)針對(duì)寵物的管理制度也在不斷完善，現(xiàn)下已經(jīng)有相當(dāng)一部分城市實(shí)行了給寵物上戶口的政策，這樣既方便了寵物管理同時(shí)也方便了主人。

2 智能寵物寄宿平臺(tái)解決方案

2.1 智能寵物寄宿系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1.1 設(shè)計(jì)思路

為用戶提供統(tǒng)一體化的高質(zhì)量服務(wù)，添加用戶時(shí)，向數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)該用戶的身份標(biāo)識(shí)信息。同時(shí)平臺(tái)還為消費(fèi)者提供查詢通道，整體構(gòu)架見圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

2.1.2 角色設(shè)計(jì)

平臺(tái)有四個(gè)角色，前端、后端、監(jiān)管和運(yùn)營(yíng)。

前端：消費(fèi)者，即寵物主人。后端：企業(yè)，信息的提供者。監(jiān)管：主要指第三方監(jiān)管機(jī)構(gòu)，地方政府等。運(yùn)營(yíng)：平臺(tái)管理員，負(fù)責(zé)整個(gè)平臺(tái)的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)。

2.1.3 基本功能

基本預(yù)期的要求，可以實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）選擇合理的營(yíng)養(yǎng)套餐，計(jì)算寵物攝入的食量，重量檢測(cè)，水位檢測(cè)。

（2）可以實(shí)現(xiàn)溫度、濕度等進(jìn)行在線調(diào)整，創(chuàng)造較適宜居住的環(huán)境。

（3）手機(jī)終端可實(shí)時(shí)查看控制。

（4）監(jiān)控系統(tǒng)可以進(jìn)行全天錄像，在寵物逃出時(shí)進(jìn)行報(bào)警，以減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

（5）分析寵物行為，記錄寵物心率，一旦出現(xiàn)行為異常的情況，報(bào)警。

（6）門禁識(shí)別，如果指紋輸入錯(cuò)誤三次，觸發(fā)短時(shí)警報(bào)，人臉識(shí)別錯(cuò)誤三次，短時(shí)警報(bào)。

2.2 技術(shù)

以JAVA、HTML、Arduino、STM32 和PHP 數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)開發(fā)的三層構(gòu)架的B/S 模式，采用JDBC+SPRING 框架實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層，數(shù)據(jù)表的維護(hù)在業(yè)務(wù)層與數(shù)據(jù)層交互時(shí)，按需創(chuàng)建[1-2]。

2.2.1 STM32、Arduino 的實(shí)際應(yīng)用

STM32 選擇的是F103 系列，該芯片相對(duì)于51 來說功能更強(qiáng)大，管腳更多，有利于我們做一些復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，所以在本系統(tǒng)中，對(duì)環(huán)境的監(jiān)控以及對(duì)農(nóng)場(chǎng)狀態(tài)的記錄我們選擇了用STM32 來實(shí)現(xiàn)。

將衛(wèi)星數(shù)據(jù)上傳到公共云端的同時(shí)，通過51 把衛(wèi)星定位的數(shù)據(jù)在液晶屏幕顯示出來。見圖2 所示。

圖2 定位系統(tǒng)顯示模塊

51 單片機(jī)在本系統(tǒng)中一方面通過控制紅外傳感器，做到對(duì)農(nóng)場(chǎng)的安全做到保證；另一方面通過對(duì)溫濕度傳感器的控制來對(duì)室外環(huán)境以及室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)以及顯示。見圖3 所示。

圖3 溫濕度傳感器以及顯示模塊

3 智能寵物寄宿系統(tǒng)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

3.1 平臺(tái)的具體實(shí)現(xiàn)

3.1.1 ATK-OV5640 攝像頭模塊

結(jié)合開鎖與報(bào)警操作，具有錄像和照相的功能。報(bào)警通過HC-SR501 傳感器來實(shí)現(xiàn)，該方案利用了HC-SR501 本身的電路特性，在傳感器初始化完成，接收端接收到熱紅外信號(hào)后，電路輸出2v 左右的電壓信號(hào)，通過該信號(hào)控制led 燈的亮滅，從而達(dá)到了提醒或者警報(bào)功能。

3.1.2 溫濕度模塊DHT11

已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)。傳感器包括NTC 測(cè)溫元件，與一個(gè)高性能8 位單片機(jī)相連接，之后用LCD1602 顯示。

3.1.3 心率傳感器

用51 單片機(jī)控制，可以夾在動(dòng)物的耳朵處，來檢測(cè)貓、狗的心率，通過與專家數(shù)據(jù)的對(duì)比，來判斷出該動(dòng)物是否得病。

應(yīng)用原理：光電變換器接收經(jīng)人體組織反射的光線，將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)然后放大輸出。脈搏隨心臟的搏動(dòng)呈現(xiàn)周期變化，所以血管容積也呈現(xiàn)周期變化的特質(zhì)。根據(jù)這一特性，該光接收器采用APDS-9008-020，感受峰值波長(zhǎng)為565nm，來檢測(cè)脈搏信號(hào)。脈搏信號(hào)的頻帶一般在0.05 ～200Hz 之間，幅值小，易受到干擾。在傳感器后面使用低通濾波器和由運(yùn)放MS6001PIN 構(gòu)成的放大器，來放大信號(hào)，以及采用分壓電阻設(shè)置直流偏置電壓，最后使用單片機(jī)A/D 采集。

3.1.4 GPS 定位部分

寵物需要定期帶出去散心，我們?yōu)閷櫸锱渲昧薌PS 定位設(shè)備。寵物行走的路線，寵物主人可以在APP 上查看，有效預(yù)防了寵物丟失的情況，讓寵物主人更安心。

3.1.5 openmv 攝像頭采集人臉圖像

將收集到的圖像與后臺(tái)人臉識(shí)別庫進(jìn)行匹配操作，若人臉圖像在人臉識(shí)別庫中，則匹配成功，門禁便會(huì)自動(dòng)打開。如果人臉匹配失敗，則觸發(fā)報(bào)警器。

3.1.6 食物的檢測(cè)

計(jì)算食物盤的重量進(jìn)而計(jì)算寵物每日攝入的能量和營(yíng)養(yǎng)。測(cè)重部分用pcf8591 芯片和lm393 芯片。同時(shí)配有水位檢測(cè)。

3.1.7 寵物身體監(jiān)控

每個(gè)寄宿空間都配備有聲音收集器，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)識(shí)別該寵物的信息，并匹配該種動(dòng)物的聲音信息傳遞表，所以，我們的智能寵物系統(tǒng)會(huì)通過人工智能分析某種寵物的叫聲信號(hào)，建立具有個(gè)體顯著性差異的多個(gè)聲學(xué)特征。

3.1.8 手機(jī)端

數(shù)據(jù)上傳結(jié)果，以及衛(wèi)星地圖的網(wǎng)站和手機(jī)APP 顯示。

4 結(jié)語

智能寵物寄宿系統(tǒng)設(shè)計(jì)包含了寵物的病情分析，安全模式，以及喂養(yǎng)模式，提供寵物健康監(jiān)測(cè)的功能，健康檢查，及時(shí)檢查寵物的身體狀況，方便更早地發(fā)現(xiàn)與治療，防止不必要的事后危險(xiǎn)性與更大的治療費(fèi)用。智能寵物寄養(yǎng)系統(tǒng)響應(yīng)當(dāng)下社會(huì)對(duì)寵物的重視需求，對(duì)維持寵物秩序具有創(chuàng)新價(jià)值。