远程智能的宠物照料系统开发与应用

邝华款

（广州佳可电子科技有限公司，广东 广州 528299）

0 引言

随着国内经济的迅猛增长,居民生活水平的不断提升,国内的宠物经济快速发展,庞大的用户需求基数带来了宠物经济的巨大市场。

大量的专家、技术人员对此进行相关的探索。 例如,采用基于STM32 单片机的物联网技术,通过检测环境参数与实时定位,利用自动喂食的功能,实现远程精细控制宠物投食,解决了远程精细化喂养宠物的需求［1］。 白亚梅等［2］充分考虑用户的实际需要,预先设置喂食时间、次数、数量等,以满足不同的宠物不同时间对食物的需求,并辅助录音功能。 王丹玲等［3］设计产品时基于宠物的情感化角度,考虑到宠物对娱乐陪伴的需要,为满足宠物狗的“自娱自乐、自我消遣”功能进行产品的开发。 基于此,本项目为适应市场需求,提出远程智能可视的宠物照料系统,实现远程智能喂养宠物、远程实景观察宠物,为宠物提供高体验性能宠物窝与弥补日常运行与娱乐不足的智能宠物照料功能。

1 项目设计理念

本项目针对传统移动端控制宠物机器人,基于局域网的数据传输方式导致传输距离受限为用户带来不便、长时间的远程控制耗能太高导致待机时间受限的问题,提出研发低功耗宠物喂食机器,不受限于局域网通信,机器可按程序进入休眠状态,随时唤醒工作,节能而延长待机时间。 针对市面上宠物窝单纯提供睡觉功能而忽视附加值的弊端,本研究提出智能监测与控制的猫屋设计理念,密切关注宠物的状态,包括宠物体重、猫屋温湿度等,实现远程控温、自动控温,为宠物自动调节舒适温度。

1.1 智能性

多项功能齐全,包括远程投喂、自动节能、智能控温、智能互动等,为用户与宠物提供全新、全方位的高质量体验。

1.2 可视性

用户使用移动端,通过网络摄像头,远程实景观察宠物,及时了解宠物的实时状态,满足主人对宠物观望的需求。

1.3 节能性

本设计可实现宠物喂食器的自动休眠、自动唤醒和App 远程唤醒功能。 休眠电流仅0.1 mA,休眠功耗仅0.000 5 W。

1.4 娱乐性

智能蓝牙逗猫器功能多样化,具备自主运动功能、遥控功能,能供宠物自身玩乐以促进宠物身心健康与主人的心灵慰籍。

2 项目方案

2.1 系统框架

低功耗宠物喂食机器系统框架如图1 所示。

图1 系统整体模块

2.2 低功耗智能可视喂食器

传统宠物喂食器一旦断电,自身电池仅能维持2 ～4 天正常工作,无法满足某些用户对喂食器低功耗、长待机的需求。 然而,目前市面上缺少一款成熟的低功耗智能宠物喂食器来解决此问题。 本智能可视喂食器采用宠物喂食器自动休眠、宠物喂食器自动唤醒和App 远程唤醒的方法,实现低功耗智能宠物喂食。 休眠电流仅0.1 mA,休眠功耗仅0.000 5 W,连接移动端,可远程实时连线,利用网络摄像头功能,实现远程可视的功能,满足用户实景观察宠物生活状态的需求(见图2）。

图2 低功耗智能可视喂食器模块框

主要核心技术包括以下几点。 (1）省电设计、工作时间长:如4 000 mAh 锂电池,正常频率唤醒喂食下可持续使用30 天以上；而普通智能喂食器干电池待机仅2～4 天,让用户免去频繁充电的烦恼,并且摆脱线缆约束。 (2）自动休眠:非操作下喂食器自动进入休眠模式,省电节能。 (3）定时喂食:App 设置喂食计划,宠物喂食器准点自动唤醒,准量喂食。 (4）P2P 远程唤醒控制:App 远程P2P 唤醒,远程控制喂食、设置或在线侦听、视频,可实现远程可视功能,满足用户心理需求。(5）事件推送:喂食事件、异常事件及时推送到用户手机。 (6）产品通过国内3C 与国外CE 认证。

2.3 智能猫窝

市面上传统猫窝功能单一,仅能提供宠物睡觉的功能,无法满足用户的高质量要求,大大降低了用户的体验。 智能猫窝运用IOT 技术远程监测与控制,将蓝牙、WiFi、称重传感器、运动传感器、温湿度传感器、NTC温度传感器、制冷制热片、散热风扇等众多模块,有机结合成一款多功能智能宠物猫窝,如图3 所示。

图3 智能猫窝模块

主要核心技术包括以下几点。 (1）应用IOT 技术:使智能猫屋具备网络远程控制功能。 (2）集成多个传感器:智能监测与智能控制猫屋与宠物的状态,包括宠物体重、猫屋温湿度、移动(倾倒）探测。 (3）远程温控、自动温控:依靠内部温湿度传感器、NTC 温度传感器、制冷制热片与散热风扇联合工作,为宠物自动调节舒适温度。 (4）事件推送:智能猫屋状态变化的情况及时推送到用户手机。 (5）自主研发App 已在手机应用平台发布了版本。

2.4 智能蓝牙逗猫器

市面上传统逗猫器功能单一,不具备自主运动功能,更不具备遥控功能,仅能供宠物自身玩乐,用户的逗猫体验感很低。 为提高体验远程智能逗猫的市场需求,智能蓝牙逗猫器使用蓝牙控制,结合陀螺仪、三轴加速度传感器、双电机,匹配自主研发的运动算法,使智能逗猫器能在蓝牙远程控制下,或者自主运动模式下,灵活做出不同方向的运动。 自动休眠,超长待机。

主要核心技术包括以下几点。 (1）蓝牙控制:可通过手机或智能可视喂食器,通过蓝牙连接逗猫器,通过自主研发App 即可实现远程控制。 (2）超低待机功耗:700 mAh 锂电池,理论可待机 1 年。 (3）工作时间长:可以持续运动1 小时。 (4）超长控制距离:空旷地方达40 米控制距离。 (5）触碰唤醒:轻轻触碰,即可唤醒。(6）无线充电:内置锂电池,无线便捷充电,并且该设计保证了外壳封闭性,利于提升防水效果。 (7）运动控制:支持实时控制运动(向前、向后、向左、向右与特殊动作）与预设运动轨迹。 (8）准确控制:自主研发运动算法,准确控制。 (9）自主运动模式:不需人为控制,逗猫器自动运动逗宠。 (10）App 已在安卓与苹果手机应用平台发布了版本。

3 项目应用前景分析

根据《2020 年中国宠物行业白皮书》资料显示,2020 年全国城镇犬猫数量超过1 亿只,比2019 年增长1.7%；宠物(犬猫）消费市场规模达 2 065 亿元,比2019 年增长2%。 由于该市场的主要构成部分工薪阶层无法全天候看管、喂养、陪伴宠物,因此,宠物的生理与心理健康皆为养宠人群关注的问题。 综上所述,远程智能可视的宠物照料系统,实现远程智能喂养宠物、远程实景观察宠物,为宠物提供高体验性能宠物窝与解决日常运行与娱乐不足的智能蓝牙逗猫器,具有巨大的市场潜力与广阔的前景。

4 结语

本项目提出的低功耗宠物喂食机器,不受限于局域网通信,机器可按程序进入休眠状态,随时唤醒工作,节能并延长待机时间；提出智能监测与控制的猫屋,密切关注宠物的状态,包括宠物体重、猫屋温湿度,并实现远程控温、自动控温,为宠物自动调节舒适温度；提出智能蓝牙逗猫器,满足宠物日常对运行娱乐的需求,提升宠物的身心健康,解决了无人看管导致宠物缺乏运动与娱乐消遣的问题。