一種智能寵物籠的設計與試驗

田崇峰 趙中營 劉慶新 戴有華

（江蘇農林職業技術學院，江蘇 句容 212400）

一種智能寵物籠的設計與試驗

田崇峰 趙中營 劉慶新 戴有華

（江蘇農林職業技術學院，江蘇 句容 212400）

通過對目前寵物寄養存在的現狀進行分析，針對傳統寵物籠的不足，本課題旨在研究與設計一種智能寵物籠，以智能控制裝置為核心，采用Wi F i無線通信方式，完成對各個智能設備進行控制，實現對智能寵物籠的全方面實時監測控制，方便主人與寵物的互動。

智能寵物籠；Wi F i；無線通信

1 引言

隨著社會的發展，飼養寵物已經成為人們生活消遣的新方式。寵物和工作、休閑不能兼得，這是大多數愛寵人士之痛。在有些寵物店，寵物寄養室會放置在沒有陽光的角落，放置幾個寵物籠，便可接收被寄養的寵物。寄養時根據寵物的大小，選擇籠子，被寄養的寵物不能自由轉身隨便玩耍，一旦被寄養就意味著要被主人領回才能獲得自由。

據了解，美國太平洋房地產公司在佛羅里達州、加利福利亞州等地的27個在建或在售房地產項目均為顧客配備優質的寵物生活設施，小巧便利的寵物盥洗室里配置了寵物專用的淋浴噴頭和吹風機[1]。王丹雪的調查顯示大部分寵物主人需要外出時，會請家人（45.76%）和朋友（23.73%）幫忙照看寵物，為了能讓寵物得到良好照料，18.64%的寵物主人會選擇盡量避免外出，只有11.86%的調查對象選擇寵物店的寄養服務[2]。張書瑜的調查顯示更多單身人士(占62.5%)更傾向將寵物送往寵物店,因為他們白天要上班,無法照料寵物。寵物用品種類、外形、功能都會朝著智能化、科學化、人性化方向發展[3]。楊樂提出一種基于彩信的遠程控制寵物籠，飼主可以通過手機收發彩信觀察寵物當前狀態，遠程控制食物、飲水補給和清潔糞便的目的[4]。綜上所述，基于寵物寄養的智能寵物籠應運而生，有效地解決了寵物主人不在家時和寵物互動的問題，寵物主人可以在任何時間使用智能手機、平板電腦等終端，實時觀看寵物的活動情況，包括寵物玩耍、喂食情況、糞便情況等，以便于寵物主人做出判斷，并進行遠程操控。

2 整體結構設計

智能寵物籠的骨架是支撐整個系統的基礎，結合經濟性、穩定性、操作性等方面的因素，根據本系統的設計方案，要求骨架必須具有容易加工、堅固穩定、美觀大方等特點，所以材料的選擇將影響籠體使用的耐久性、穩定性與美觀性。本設計中選用鋁型材，作為搭建系統骨架的材料。

智能寵物籠設有控制裝置倉、寵物活動倉和廢物容納倉，集成或控制各種智能設備，形成集系統、結構、管理于一體的智能系統。控制裝置倉的通信平臺面向互聯網和移動通信網絡，建立高速訪問通道，從而實現豐富的遠程控制應用和服務，如視頻監控、遠程控制等。系統內部設有相應的硬件和軟件來實現終端對智能設備以及籠體內寵物的狀態監測和監控，以便于寵物主人及時進行相應的操作。

智能寵物籠整體結構分為：智能寵物籠控制裝置、網絡、遠程控制系統、綜合布線系統、監測系統、控制器和智能設備。系統整體組成如圖1所示。

圖1 智能寵物籠系統組成

（1）智能寵物籠控制裝置：主要由處理器和通信模塊組成，是智能寵物籠的核心單元。通信模塊與控制單元通信，通信方式采用工業以太網、短距離無線通信技術（WiFi、紅外、藍牙、Zigbee），或幾種技術的組合。

（2）網絡：通過標準網絡接口接到互聯網或移動通信網絡。在控制裝置和監測系統中起通信作用，負責智能寵物籠各部分的數據傳輸。

（3）遠程控制系統：遠程控制系統負責實現寵物主人使用智能終端對設備的遠程控制。

（4）監測系統：寵物主人通過pad、智能手機等多種移動終端，運行監控應用，可在本地或遠端實時觀察寵物狀態、監測籠內環境。

（5）控制器：與控制裝置電連接，負責將控制命令傳達給各個設備，使設備執行相應動作。

（6）智能寵物籠布線系統及智能設備。

3 控制系統設計

3.1 硬件部分設計

本系統硬件部分包括籠體結構、電源電路、WiFi通信模塊等。

籠體結構采用鋁型材作為骨架，從上到下分為控制裝置倉、寵物活動倉和廢物容納倉。寵物活動倉采用有機玻璃和鋁型材格柵處理，保證倉內通透性。最下方安裝3寸不銹鋼剎車萬向輪，方便籠體移動和固定。

電源電路用直流開關電源接220V電壓為整個系統供電。在籠體上設置應急開關，防止發生突發情況時緊急斷電，保證安全。

WiFi通信模塊，負責在終端與各個智能設備之間進行通信，接收和發送信息。首先在控制裝置倉內部設置路由器A，網線連接路由器A的LAN接口與籠體外側的RJ45接口，為接入外網做準備。接入外網采用兩種方案，方案一：通過網線連接家庭或單位網絡接口和籠體外側的RJ45接口，與路由器A相連，搭建籠體內局域網；方案二：使用華為B315S-936路由器，支持LTE/3G/4G/Ethernet多種方式接入互聯網，通過網線連接路由器LAN接口和籠體外側的RJ45接口，與路由器A相連，搭建籠體內局域網。第二種方案方便在周圍沒有局域網時使用。

3.2 軟件部分設計

智能寵物籠監測系統由客戶端、網絡攝像機、web服務器和智能設備組成，其中web服務器、應用程序和數據文件相連接構成核心單元，并且通過網絡與客戶端連接，通過無線技術和智能設備連接，組成了整個系統。監測系統的軟件架構如圖2所示。

圖2 智能寵物籠監測系統軟件整體架構

客戶端一般為個人計算機或手機等終端，可以通過網絡與web服務器連接。用戶可以通過瀏覽器或APP進入監測頁面，實現對智能寵物籠籠體的監控。

數據文件中保存的是智能設備的狀態參數和相關命令。

智能設備是監測系統中的重要部分。智能設備通過無線技術與web服務器通信，并處理命令。

監測系統部分功能設計流程圖如圖3所示。用戶登錄，如出現異常，則可能是需要修改密碼或注冊，否則進入監測系統；若U ray=0，則打開紫外燈對籠體消毒，否則關閉；若light=0，則打開照明燈，否則關閉；若door=0，則打開門方便寵物進出，否則關閉。

圖3 監測系統部分功能設計流程圖

監測系統還包括對廢物容納倉、喂食機等裝置進行監測。用戶可以通過網絡攝像機，與寵物進行語音交流，也根據情況對籠體內狀態錄像，以便于對寵物不在身邊的情況進行回看。

4 智能寵物籠系統調試與試用

系統的軟硬件調試是智能寵物籠開發的最后環節。該工作不僅完成對整個系統設計正確性的驗證，同時也測試了系統的性能和可靠性。調試工作主要分為硬件系統的調試以及軟硬件聯合測試兩個部分。

硬件系統的調試平臺主要包括：萬用表、穩壓電源、PC機、激光測距儀、網絡監測儀、無線通信測試儀等，主要功能是提供一個智能寵物籠控制系統運行和測試的硬件環境，包括籠體結構的平衡性、各控制開關控制系統運行的狀態及網絡運行狀態等。

軟件系統的調試環境主要包括：PC機，運行環境：Micro-soft SQL Sever 2008、ASP.NET等，以及智能手機等終端。主要功能是測試遠程監控系統和攝像頭的運行狀態。

通過手機終端連入智能寵物籠中路由器A的WiFi信號后，打開操作頁面控制智能寵物籠中的攝像頭、燈光、風扇、門和喂食機。通過測試，網絡攝像機能進行360°旋轉，并能錄像和捕捉畫面，同時能進行語音交流。在點擊“開燈”和“關燈”按鈕后，燈能立即打開和關閉；點擊“打開風扇”和“關閉風扇”按鈕后，能立即打開和關閉風扇；點擊“開門”和“關門”按鈕后，能立即開門和關門；點擊“添加食物”按鈕后，喂食機能立即添加食物。說明整個系統能夠完成智能寵物籠的無線控制。

智能寵物籠在某職業技術學院寵物醫院試用期間，能夠滿足犬類、貓類等寵物使用，工作人員、寵物主人均可實現遠程操控。在第十一屆全國高職高專“發明杯”大學生創新創業大賽（發明制作類）獲得一等獎，獲得現場評委的一致好評。

5 結束語

智能寵物籠是利用計算機和通信網絡技術，將各種設備通過網絡連接到一起，從而為寵物醫院工作人員和寵物主人提供更為便利的飼養寵物方式。傳統寵物籠在智能化方面有所欠缺，為了實現寵物籠的自動化、智能化，本文設計開發與試驗了一種智能寵物籠，研究了智能寵物籠的主要構成，設計了智能寵物籠內部的網絡結構和通信方式，構建了軟/硬件測試平臺，在寵物籠行業的技術發展和應用方面的研究具有前沿性和實用性。

[1]美房產開發商推出寵物專用房[J]．光彩，2015(3)．

[2]王丹雪．寵物短期寄養在線服務平臺創業計劃書[Z]．廈門：廈門大學，2014．

[3]張書瑜．寵物用品市場調查及前景預測[J]．江蘇商論，2016(8)：9-10．

[4]楊樂，高超．基于彩信的遠程控制寵物籠系統的研制[J]．信息技術，2012(10)：40-41．

Design and Experiment of an Intelligent Pet Cage

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

Through the analysis of current situation of pet fosterage,aiming at the disadvantages of traditional pet cage,this paper is to research and design an intelligent pet cage.With the intelligent control device as the core,WiFi as the communication mode,all devices of the intelligent pet cage are monitored and controlled in real time,facilitating the interaction between owner and pet.

intelligent pet cage;WiFi;wireless communication

TP273.5

A

1008-6609(2017)03-0028-03

田崇峰（1982-），男，江蘇淮安人，碩士，講師，研究方向為計算機網絡。

江蘇農林職業技術學院校內科技項目＂智能寵物籠的設計與開發＂，項目編號：2015 k j 015。