智能宠物寄宿系统研究与设计

刘冰洁

（济南大学 山东 济南 250000）

1 引言

在中国，养宠物的家庭越来越多，宠物数量在急剧飙升，同时宠物已经成为很多家庭不可或缺的成员。从主人方面出发，智能宠物寄养系统解决了主人出差或者其他无法照顾宠物的时候的两难情况。从社会方面出发，智能宠物寄养系统能在一定程度上减少宠物被遗弃的概率并降低了社会治理宠物的难度。智能宠物系统能更好地照顾宠物并指导主人如何正确地饲养动物。社会针对宠物的管理制度也在不断完善，现下已经有相当一部分城市实行了给宠物上户口的政策，这样既方便了宠物管理同时也方便了主人。

2 智能宠物寄宿平台解决方案

2.1 智能宠物寄宿系统设计

2.1.1 设计思路

为用户提供统一体化的高质量服务，添加用户时，向数据库存储该用户的身份标识信息。同时平台还为消费者提供查询通道，整体构架见图1 所示。

图1 系统架构

2.1.2 角色设计

平台有四个角色，前端、后端、监管和运营。

前端：消费者，即宠物主人。后端：企业，信息的提供者。监管：主要指第三方监管机构，地方政府等。运营：平台管理员，负责整个平台的运营和维护。

2.1.3 基本功能

基本预期的要求，可以实现以下功能：

（1）选择合理的营养套餐，计算宠物摄入的食量，重量检测，水位检测。

（2）可以实现温度、湿度等进行在线调整，创造较适宜居住的环境。

（3）手机终端可实时查看控制。

（4）监控系统可以进行全天录像，在宠物逃出时进行报警，以减少不必要的经济损失。

（5）分析宠物行为，记录宠物心率，一旦出现行为异常的情况，报警。

（6）门禁识别，如果指纹输入错误三次，触发短时警报，人脸识别错误三次，短时警报。

2.2 技术

以JAVA、HTML、Arduino、STM32 和PHP 数据库为基础开发的三层构架的B/S 模式，采用JDBC+SPRING 框架实现系统的数据的业务逻辑层和数据访问层，数据表的维护在业务层与数据层交互时，按需创建[1-2]。

2.2.1 STM32、Arduino 的实际应用

STM32 选择的是F103 系列，该芯片相对于51 来说功能更强大，管脚更多，有利于我们做一些复杂的数据处理，所以在本系统中，对环境的监控以及对农场状态的记录我们选择了用STM32 来实现。

将卫星数据上传到公共云端的同时，通过51 把卫星定位的数据在液晶屏幕显示出来。见图2 所示。

图2 定位系统显示模块

51 单片机在本系统中一方面通过控制红外传感器，做到对农场的安全做到保证；另一方面通过对温湿度传感器的控制来对室外环境以及室内环境进行检测以及显示。见图3 所示。

图3 温湿度传感器以及显示模块

3 智能宠物寄宿系统平台的实现

3.1 平台的具体实现

3.1.1 ATK-OV5640 摄像头模块

结合开锁与报警操作，具有录像和照相的功能。报警通过HC-SR501 传感器来实现，该方案利用了HC-SR501 本身的电路特性，在传感器初始化完成，接收端接收到热红外信号后，电路输出2v 左右的电压信号，通过该信号控制led 灯的亮灭，从而达到了提醒或者警报功能。

3.1.2 温湿度模块DHT11

已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术。传感器包括NTC 测温元件，与一个高性能8 位单片机相连接，之后用LCD1602 显示。

3.1.3 心率传感器

用51 单片机控制，可以夹在动物的耳朵处，来检测猫、狗的心率，通过与专家数据的对比，来判断出该动物是否得病。

应用原理：光电变换器接收经人体组织反射的光线，将其转变为电信号然后放大输出。脉搏随心脏的搏动呈现周期变化，所以血管容积也呈现周期变化的特质。根据这一特性，该光接收器采用APDS-9008-020，感受峰值波长为565nm，来检测脉搏信号。脉搏信号的频带一般在0.05 ～200Hz 之间，幅值小，易受到干扰。在传感器后面使用低通滤波器和由运放MS6001PIN 构成的放大器，来放大信号，以及采用分压电阻设置直流偏置电压，最后使用单片机A/D 采集。

3.1.4 GPS 定位部分

宠物需要定期带出去散心，我们为宠物配置了GPS 定位设备。宠物行走的路线，宠物主人可以在APP 上查看，有效预防了宠物丢失的情况，让宠物主人更安心。

3.1.5 openmv 摄像头采集人脸图像

将收集到的图像与后台人脸识别库进行匹配操作，若人脸图像在人脸识别库中，则匹配成功，门禁便会自动打开。如果人脸匹配失败，则触发报警器。

3.1.6 食物的检测

计算食物盘的重量进而计算宠物每日摄入的能量和营养。测重部分用pcf8591 芯片和lm393 芯片。同时配有水位检测。

3.1.7 宠物身体监控

每个寄宿空间都配备有声音收集器，系统会自动识别该宠物的信息，并匹配该种动物的声音信息传递表，所以，我们的智能宠物系统会通过人工智能分析某种宠物的叫声信号，建立具有个体显著性差异的多个声学特征。

3.1.8 手机端

数据上传结果，以及卫星地图的网站和手机APP 显示。

4 结语

智能宠物寄宿系统设计包含了宠物的病情分析，安全模式，以及喂养模式，提供宠物健康监测的功能，健康检查，及时检查宠物的身体状况，方便更早地发现与治疗，防止不必要的事后危险性与更大的治疗费用。智能宠物寄养系统响应当下社会对宠物的重视需求，对维持宠物秩序具有创新价值。