一种智能宠物笼的设计与试验

田崇峰 赵中营 刘庆新 戴有华

（江苏农林职业技术学院，江苏 句容 212400）

一种智能宠物笼的设计与试验

田崇峰 赵中营 刘庆新 戴有华

（江苏农林职业技术学院，江苏 句容 212400）

通过对目前宠物寄养存在的现状进行分析，针对传统宠物笼的不足，本课题旨在研究与设计一种智能宠物笼，以智能控制装置为核心，采用Wi F i无线通信方式，完成对各个智能设备进行控制，实现对智能宠物笼的全方面实时监测控制，方便主人与宠物的互动。

智能宠物笼；Wi F i；无线通信

1 引言

随着社会的发展，饲养宠物已经成为人们生活消遣的新方式。宠物和工作、休闲不能兼得，这是大多数爱宠人士之痛。在有些宠物店，宠物寄养室会放置在没有阳光的角落，放置几个宠物笼，便可接收被寄养的宠物。寄养时根据宠物的大小，选择笼子，被寄养的宠物不能自由转身随便玩耍，一旦被寄养就意味着要被主人领回才能获得自由。

据了解，美国太平洋房地产公司在佛罗里达州、加利福利亚州等地的27个在建或在售房地产项目均为顾客配备优质的宠物生活设施，小巧便利的宠物盥洗室里配置了宠物专用的淋浴喷头和吹风机[1]。王丹雪的调查显示大部分宠物主人需要外出时，会请家人（45.76%）和朋友（23.73%）帮忙照看宠物，为了能让宠物得到良好照料，18.64%的宠物主人会选择尽量避免外出，只有11.86%的调查对象选择宠物店的寄养服务[2]。张书瑜的调查显示更多单身人士(占62.5%)更倾向将宠物送往宠物店,因为他们白天要上班,无法照料宠物。宠物用品种类、外形、功能都会朝着智能化、科学化、人性化方向发展[3]。杨乐提出一种基于彩信的远程控制宠物笼，饲主可以通过手机收发彩信观察宠物当前状态，远程控制食物、饮水补给和清洁粪便的目的[4]。综上所述，基于宠物寄养的智能宠物笼应运而生，有效地解决了宠物主人不在家时和宠物互动的问题，宠物主人可以在任何时间使用智能手机、平板电脑等终端，实时观看宠物的活动情况，包括宠物玩耍、喂食情况、粪便情况等，以便于宠物主人做出判断，并进行远程操控。

2 整体结构设计

智能宠物笼的骨架是支撑整个系统的基础，结合经济性、稳定性、操作性等方面的因素，根据本系统的设计方案，要求骨架必须具有容易加工、坚固稳定、美观大方等特点，所以材料的选择将影响笼体使用的耐久性、稳定性与美观性。本设计中选用铝型材，作为搭建系统骨架的材料。

智能宠物笼设有控制装置仓、宠物活动仓和废物容纳仓，集成或控制各种智能设备，形成集系统、结构、管理于一体的智能系统。控制装置仓的通信平台面向互联网和移动通信网络，建立高速访问通道，从而实现丰富的远程控制应用和服务，如视频监控、远程控制等。系统内部设有相应的硬件和软件来实现终端对智能设备以及笼体内宠物的状态监测和监控，以便于宠物主人及时进行相应的操作。

智能宠物笼整体结构分为：智能宠物笼控制装置、网络、远程控制系统、综合布线系统、监测系统、控制器和智能设备。系统整体组成如图1所示。

图1 智能宠物笼系统组成

（1）智能宠物笼控制装置：主要由处理器和通信模块组成，是智能宠物笼的核心单元。通信模块与控制单元通信，通信方式采用工业以太网、短距离无线通信技术（WiFi、红外、蓝牙、Zigbee），或几种技术的组合。

（2）网络：通过标准网络接口接到互联网或移动通信网络。在控制装置和监测系统中起通信作用，负责智能宠物笼各部分的数据传输。

（3）远程控制系统：远程控制系统负责实现宠物主人使用智能终端对设备的远程控制。

（4）监测系统：宠物主人通过pad、智能手机等多种移动终端，运行监控应用，可在本地或远端实时观察宠物状态、监测笼内环境。

（5）控制器：与控制装置电连接，负责将控制命令传达给各个设备，使设备执行相应动作。

（6）智能宠物笼布线系统及智能设备。

3 控制系统设计

3.1 硬件部分设计

本系统硬件部分包括笼体结构、电源电路、WiFi通信模块等。

笼体结构采用铝型材作为骨架，从上到下分为控制装置仓、宠物活动仓和废物容纳仓。宠物活动仓采用有机玻璃和铝型材格栅处理，保证仓内通透性。最下方安装3寸不锈钢刹车万向轮，方便笼体移动和固定。

电源电路用直流开关电源接220V电压为整个系统供电。在笼体上设置应急开关，防止发生突发情况时紧急断电，保证安全。

WiFi通信模块，负责在终端与各个智能设备之间进行通信，接收和发送信息。首先在控制装置仓内部设置路由器A，网线连接路由器A的LAN接口与笼体外侧的RJ45接口，为接入外网做准备。接入外网采用两种方案，方案一：通过网线连接家庭或单位网络接口和笼体外侧的RJ45接口，与路由器A相连，搭建笼体内局域网；方案二：使用华为B315S-936路由器，支持LTE/3G/4G/Ethernet多种方式接入互联网，通过网线连接路由器LAN接口和笼体外侧的RJ45接口，与路由器A相连，搭建笼体内局域网。第二种方案方便在周围没有局域网时使用。

3.2 软件部分设计

智能宠物笼监测系统由客户端、网络摄像机、web服务器和智能设备组成，其中web服务器、应用程序和数据文件相连接构成核心单元，并且通过网络与客户端连接，通过无线技术和智能设备连接，组成了整个系统。监测系统的软件架构如图2所示。

图2 智能宠物笼监测系统软件整体架构

客户端一般为个人计算机或手机等终端，可以通过网络与web服务器连接。用户可以通过浏览器或APP进入监测页面，实现对智能宠物笼笼体的监控。

数据文件中保存的是智能设备的状态参数和相关命令。

智能设备是监测系统中的重要部分。智能设备通过无线技术与web服务器通信，并处理命令。

监测系统部分功能设计流程图如图3所示。用户登录，如出现异常，则可能是需要修改密码或注册，否则进入监测系统；若U ray=0，则打开紫外灯对笼体消毒，否则关闭；若light=0，则打开照明灯，否则关闭；若door=0，则打开门方便宠物进出，否则关闭。

图3 监测系统部分功能设计流程图

监测系统还包括对废物容纳仓、喂食机等装置进行监测。用户可以通过网络摄像机，与宠物进行语音交流，也根据情况对笼体内状态录像，以便于对宠物不在身边的情况进行回看。

4 智能宠物笼系统调试与试用

系统的软硬件调试是智能宠物笼开发的最后环节。该工作不仅完成对整个系统设计正确性的验证，同时也测试了系统的性能和可靠性。调试工作主要分为硬件系统的调试以及软硬件联合测试两个部分。

硬件系统的调试平台主要包括：万用表、稳压电源、PC机、激光测距仪、网络监测仪、无线通信测试仪等，主要功能是提供一个智能宠物笼控制系统运行和测试的硬件环境，包括笼体结构的平衡性、各控制开关控制系统运行的状态及网络运行状态等。

软件系统的调试环境主要包括：PC机，运行环境：Micro-soft SQL Sever 2008、ASP.NET等，以及智能手机等终端。主要功能是测试远程监控系统和摄像头的运行状态。

通过手机终端连入智能宠物笼中路由器A的WiFi信号后，打开操作页面控制智能宠物笼中的摄像头、灯光、风扇、门和喂食机。通过测试，网络摄像机能进行360°旋转，并能录像和捕捉画面，同时能进行语音交流。在点击“开灯”和“关灯”按钮后，灯能立即打开和关闭；点击“打开风扇”和“关闭风扇”按钮后，能立即打开和关闭风扇；点击“开门”和“关门”按钮后，能立即开门和关门；点击“添加食物”按钮后，喂食机能立即添加食物。说明整个系统能够完成智能宠物笼的无线控制。

智能宠物笼在某职业技术学院宠物医院试用期间，能够满足犬类、猫类等宠物使用，工作人员、宠物主人均可实现远程操控。在第十一届全国高职高专“发明杯”大学生创新创业大赛（发明制作类）获得一等奖，获得现场评委的一致好评。

5 结束语

智能宠物笼是利用计算机和通信网络技术，将各种设备通过网络连接到一起，从而为宠物医院工作人员和宠物主人提供更为便利的饲养宠物方式。传统宠物笼在智能化方面有所欠缺，为了实现宠物笼的自动化、智能化，本文设计开发与试验了一种智能宠物笼，研究了智能宠物笼的主要构成，设计了智能宠物笼内部的网络结构和通信方式，构建了软/硬件测试平台，在宠物笼行业的技术发展和应用方面的研究具有前沿性和实用性。

[1]美房产开发商推出宠物专用房[J]．光彩，2015(3)．

[2]王丹雪．宠物短期寄养在线服务平台创业计划书[Z]．厦门：厦门大学，2014．

[3]张书瑜．宠物用品市场调查及前景预测[J]．江苏商论，2016(8)：9-10．

[4]杨乐，高超．基于彩信的远程控制宠物笼系统的研制[J]．信息技术，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，江苏淮安人，硕士，讲师，研究方向为计算机网络。

江苏农林职业技术学院校内科技项目＂智能宠物笼的设计与开发＂，项目编号：2015 k j 015。