基于WiFi的智能寵物籠監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

田崇峰 趙中營 蔣其友 劉慶新 戴有華

（江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 句容 212400）

基于WiFi的智能寵物籠監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

田崇峰 趙中營 蔣其友 劉慶新 戴有華

（江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 句容 212400）

本文對目前寵物寄養(yǎng)存在的現(xiàn)狀進(jìn)行分析。針對傳統(tǒng)寵物籠的不足，本課題在已設(shè)計(jì)的智能寵物籠基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了基于W i Fi的監(jiān)測系統(tǒng)。用戶可通過智能手機(jī)等終端查看寵物籠內(nèi)寵物的生活狀態(tài)以及相關(guān)參數(shù)，并進(jìn)行相應(yīng)操作，方便了主人與寵物的互動。

智能寵物籠；W i Fi；監(jiān)測系統(tǒng)

1 引言

在中國，飼養(yǎng)寵物的人越來越多，預(yù)計(jì)未來十年，中國的寵物飼養(yǎng)人數(shù)將會出現(xiàn)爆發(fā)性增長[1]。然而，寵物和工作、休閑不可兼得，這是大多數(shù)愛寵人士之痛；家有“寶貝”，無法安心出門，久了便像被禁錮在了一個(gè)城市中[2]。寵物寄養(yǎng)應(yīng)運(yùn)而生，主人與寵物的互動成為了焦點(diǎn)，智能寵物籠在傳統(tǒng)寵物籠的基礎(chǔ)上改裝升級，設(shè)計(jì)基于WiFi的監(jiān)測系統(tǒng)，方便寵物主人隨時(shí)觀測寵物的狀態(tài)，可通過語音與寵物進(jìn)行交流溝通。

2 監(jiān)測系統(tǒng)預(yù)定實(shí)現(xiàn)功能

智能寵物籠從上到下設(shè)控制裝置倉、寵物活動倉和廢物容納倉。監(jiān)測系統(tǒng)的攝像頭，位于寵物活動倉的左上角，用于觀測籠內(nèi)的寵物狀態(tài)以及其他設(shè)備的狀態(tài)。

寵物主人在出門之前，可以將喂食機(jī)加滿食物，飲水機(jī)加滿水。寵物主人不在身邊時(shí)，監(jiān)測喂食機(jī)中食物量較少則提醒并給寵物投放固定重量的食物。如飲水機(jī)中飲用水量較少，則提醒添加飲用水。控制裝置倉溫度過高時(shí)，提醒并自動打開風(fēng)扇，進(jìn)行排風(fēng)降溫。廢物容納倉有食物殘?jiān)⒓S便等，則提醒寵物主人打開進(jìn)行清理。光線較暗時(shí)，提醒打開照明燈光。寵物不在籠內(nèi)且籠體需要清潔消毒時(shí)，提醒打開紫外燈光進(jìn)行除菌消毒。

3 監(jiān)測系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

智能寵物籠監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動提醒喂食、飲水機(jī)加水、清掃廢物容納倉；自動提醒并打開風(fēng)扇、照明燈光和紫外燈光等功能。監(jiān)測系統(tǒng)如圖1所示，由成像采集、數(shù)據(jù)傳輸和監(jiān)控管理中心三部分組成。

圖1 監(jiān)測系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

（1）成像采集：通過云臺攝像機(jī)對寵物活動狀態(tài)進(jìn)行采集，獲取寵物的圖像和聲音信息。對控制裝置倉的溫度、寵物活動倉的光線亮度、喂食機(jī)中食物量、飲水機(jī)中水量、廢物容納倉的殘?jiān)蚣S便情況進(jìn)行采集，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給監(jiān)控管理中心，由用戶做出判斷和操作。

云臺攝像機(jī)是視頻采集客戶端，內(nèi)置web服務(wù)器，提供云臺控制、報(bào)警等功能，通過智能寵物籠內(nèi)的WiFi接入互聯(lián)網(wǎng)或4G移動通信網(wǎng)絡(luò)。云臺攝像機(jī)安裝在寵物活動倉內(nèi)左上角，利用云臺進(jìn)行水平和垂直轉(zhuǎn)動，擴(kuò)大監(jiān)控范圍，監(jiān)測寵物在籠內(nèi)的活動狀態(tài)以及其他數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)傳輸：通過網(wǎng)絡(luò)將成像采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控管理中心。同時(shí)將控制命令傳送給云臺攝像機(jī)，進(jìn)行對應(yīng)操作。網(wǎng)絡(luò)可選擇互聯(lián)網(wǎng)或4G移動通信網(wǎng)。

（3）監(jiān)控管理中心：由監(jiān)控設(shè)備、存儲設(shè)備、客戶端和用戶組成。根據(jù)成像采集狀態(tài)設(shè)定閾值，當(dāng)達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，自動提醒用戶或直接進(jìn)行相關(guān)操作。

用戶在智能手機(jī)（基于開發(fā)需要，本文選擇Android系統(tǒng)）等客戶端上打開APP或web頁面，登錄系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控、錄像等功能，還可對云臺進(jìn)行控制（包括攝像頭上、下、左、右方向旋轉(zhuǎn)）、對講、警告等。

存儲設(shè)備考慮存儲穩(wěn)定性、可靠性以及可擴(kuò)展等能力，利用web服務(wù)器或云存儲平臺，能滿足數(shù)據(jù)存儲的需求。

4 客戶端軟件設(shè)計(jì)

4.1 客戶端軟件設(shè)計(jì)

客戶端主要采用智能手機(jī)或pad等，軟件主要實(shí)現(xiàn)功能如圖2所示，包括：用戶登錄、視頻播放、音頻交互、溫度調(diào)控、照明燈調(diào)控、紫外燈調(diào)控、喂食機(jī)投食、飲水機(jī)提示、廢物清理提示等功能。

圖2 客戶端軟件結(jié)構(gòu)

用戶登錄，用戶使用智能手機(jī)等終端，根據(jù)用戶權(quán)限進(jìn)行登錄，不同級別的用戶登錄訪問不同的對象，非法用戶無法進(jìn)入監(jiān)測系統(tǒng)。

視頻播放：用戶可適時(shí)播放監(jiān)控端的視頻，觀看籠內(nèi)寵物狀態(tài)以及其他設(shè)備情況。

音頻交互：方便寵物主人與寵物進(jìn)行語音交互。

溫度調(diào)控：采集在控制裝置倉中的溫度傳感器數(shù)值，當(dāng)溫度達(dá)到35℃時(shí)，自動啟動風(fēng)扇，進(jìn)行排風(fēng)降溫。

照明燈調(diào)控：采集在寵物活動倉中的光照亮度傳感器數(shù)值，當(dāng)數(shù)值低于一定閾值時(shí)，自動打開照明燈光，亦可手動打開。

紫外燈調(diào)控：由寵物主人判斷當(dāng)寵物不在籠內(nèi)且籠內(nèi)需要消毒時(shí)打開或關(guān)閉。

喂食機(jī)投食：采集喂食機(jī)中食盤底部的重量傳感器數(shù)值，當(dāng)數(shù)值低于一定閾值時(shí)，自動啟動投入事先預(yù)定重量的食物。

飲水機(jī)提示：采集飲水機(jī)中水位線，當(dāng)數(shù)值低于一定閾值時(shí)，在界面上提示寵物主人適時(shí)加水。

廢物清理提示：采集廢物容納倉底部的重量傳感器數(shù)值，當(dāng)數(shù)值高于一定閾值時(shí)，提示寵物主人及時(shí)進(jìn)行清理。

4.2 視頻監(jiān)控設(shè)定

云臺攝像機(jī)安裝好后，需要對監(jiān)控程序進(jìn)行設(shè)定，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給用戶，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。視頻監(jiān)控設(shè)定流程如圖3所示。

圖3 視頻監(jiān)控設(shè)定流程

5 監(jiān)測系統(tǒng)測試

監(jiān)測系統(tǒng)測試主要通過客戶端從功能和視頻質(zhì)量這方面進(jìn)行測試。

功能測試步驟:

（1）打開智能手機(jī)或pad上的客戶端，輸入賬號和密碼，測試用戶權(quán)限是否分配；

（2）打開客戶端，調(diào)用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)監(jiān)測畫面。測試客戶端是否能成功訪問服務(wù)器，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測；

（3）在客戶端上點(diǎn)擊云臺控制、錄像、語音等按鈕，測試攝像頭是否接收并執(zhí)行指令，完成相關(guān)功能；

（4）增加控制裝置倉的溫度、降低寵物籠內(nèi)的光線亮度、在廢物容納倉內(nèi)放置雜物等，在客戶端上查看是否有報(bào)警，測試系統(tǒng)靈敏性，是否有遲緩。

視頻質(zhì)量測試：測試地點(diǎn)選擇在寵物醫(yī)院，分別選擇WiFi網(wǎng)絡(luò)和4G移動通信網(wǎng)絡(luò)忙時(shí)段進(jìn)行。經(jīng)測試，WiFi環(huán)境下監(jiān)控畫面實(shí)時(shí)性好、觀看較流暢；4G移動通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下視頻質(zhì)量總體較好，監(jiān)控畫面實(shí)時(shí)性較好、偶有卡頓。視頻質(zhì)量基本達(dá)到預(yù)期的效果。

6 結(jié)語

智能寵物籠的監(jiān)測系統(tǒng)，能夠支持用戶使用局域網(wǎng)的WiFi網(wǎng)絡(luò)或4G移動通信網(wǎng)絡(luò)在任意智能手機(jī)上實(shí)現(xiàn)寵物籠內(nèi)環(huán)境的監(jiān)控和管理，給寵物主人帶來了便利。此系統(tǒng)具有可隨意移動、方面攜帶、安裝方便、可擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，在智能寵物籠行業(yè)具有很強(qiáng)的實(shí)用性和廣闊的應(yīng)用前景。

[1]馬遷．寵物移動健康服務(wù)大有可為[J]．上海信息化，2016(3)：63-64.

[2]王丹雪．“互聯(lián)網(wǎng)+”下的寵物寄養(yǎng)新思路．上海信息化，2016(3)：65-66.

Design and Experiment of Intelligent Pet Cage Monitoring System Based on WiFi

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

tract】 This paper analyzes the present situation of pet fosterage.Aiming at the disadvantages of traditional pet cage,it realizes the monitoring system based on WiFi for the intelligent pet cage which has been designed.The users can view the life condition and related parameters of the pets with mobile phones,and carry out the corresponding operation.The system is convenient for the interaction between hosts and their pets.

words】 intelligent pet cage;WiFi;monitoring system

TP273.5

A

1008-6609(2017)04-0028-03

田崇峰（1982-），男，江蘇淮安人，碩士，講師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用。

江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院校內(nèi)科技項(xiàng)目“智能寵物籠的設(shè)計(jì)與開發(fā)”，項(xiàng)目編號：2015k j 015。