遠程智能的寵物照料系統開發與應用

鄺華款

（廣州佳可電子科技有限公司，廣東 廣州 528299）

0 引言

隨著國內經濟的迅猛增長,居民生活水平的不斷提升,國內的寵物經濟快速發展,龐大的用戶需求基數帶來了寵物經濟的巨大市場。

大量的專家、技術人員對此進行相關的探索。 例如,采用基于STM32 單片機的物聯網技術,通過檢測環境參數與實時定位,利用自動喂食的功能,實現遠程精細控制寵物投食,解決了遠程精細化喂養寵物的需求［1］。 白亞梅等［2］充分考慮用戶的實際需要,預先設置喂食時間、次數、數量等,以滿足不同的寵物不同時間對食物的需求,并輔助錄音功能。 王丹玲等［3］設計產品時基于寵物的情感化角度,考慮到寵物對娛樂陪伴的需要,為滿足寵物狗的“自娛自樂、自我消遣”功能進行產品的開發。 基于此,本項目為適應市場需求,提出遠程智能可視的寵物照料系統,實現遠程智能喂養寵物、遠程實景觀察寵物,為寵物提供高體驗性能寵物窩與彌補日常運行與娛樂不足的智能寵物照料功能。

1 項目設計理念

本項目針對傳統移動端控制寵物機器人,基于局域網的數據傳輸方式導致傳輸距離受限為用戶帶來不便、長時間的遠程控制耗能太高導致待機時間受限的問題,提出研發低功耗寵物喂食機器,不受限于局域網通信,機器可按程序進入休眠狀態,隨時喚醒工作,節能而延長待機時間。 針對市面上寵物窩單純提供睡覺功能而忽視附加值的弊端,本研究提出智能監測與控制的貓屋設計理念,密切關注寵物的狀態,包括寵物體重、貓屋溫濕度等,實現遠程控溫、自動控溫,為寵物自動調節舒適溫度。

1.1 智能性

多項功能齊全,包括遠程投喂、自動節能、智能控溫、智能互動等,為用戶與寵物提供全新、全方位的高質量體驗。

1.2 可視性

用戶使用移動端,通過網絡攝像頭,遠程實景觀察寵物,及時了解寵物的實時狀態,滿足主人對寵物觀望的需求。

1.3 節能性

本設計可實現寵物喂食器的自動休眠、自動喚醒和App 遠程喚醒功能。 休眠電流僅0.1 mA,休眠功耗僅0.000 5 W。

1.4 娛樂性

智能藍牙逗貓器功能多樣化,具備自主運動功能、遙控功能,能供寵物自身玩樂以促進寵物身心健康與主人的心靈慰籍。

2 項目方案

2.1 系統框架

低功耗寵物喂食機器系統框架如圖1 所示。

圖1 系統整體模塊

2.2 低功耗智能可視喂食器

傳統寵物喂食器一旦斷電,自身電池僅能維持2 ～4 天正常工作,無法滿足某些用戶對喂食器低功耗、長待機的需求。 然而,目前市面上缺少一款成熟的低功耗智能寵物喂食器來解決此問題。 本智能可視喂食器采用寵物喂食器自動休眠、寵物喂食器自動喚醒和App 遠程喚醒的方法,實現低功耗智能寵物喂食。 休眠電流僅0.1 mA,休眠功耗僅0.000 5 W,連接移動端,可遠程實時連線,利用網絡攝像頭功能,實現遠程可視的功能,滿足用戶實景觀察寵物生活狀態的需求(見圖2）。

圖2 低功耗智能可視喂食器模塊框

主要核心技術包括以下幾點。 (1）省電設計、工作時間長:如4 000 mAh 鋰電池,正常頻率喚醒喂食下可持續使用30 天以上；而普通智能喂食器干電池待機僅2～4 天,讓用戶免去頻繁充電的煩惱,并且擺脫線纜約束。 (2）自動休眠:非操作下喂食器自動進入休眠模式,省電節能。 (3）定時喂食:App 設置喂食計劃,寵物喂食器準點自動喚醒,準量喂食。 (4）P2P 遠程喚醒控制:App 遠程P2P 喚醒,遠程控制喂食、設置或在線偵聽、視頻,可實現遠程可視功能,滿足用戶心理需求。(5）事件推送:喂食事件、異常事件及時推送到用戶手機。 (6）產品通過國內3C 與國外CE 認證。

2.3 智能貓窩

市面上傳統貓窩功能單一,僅能提供寵物睡覺的功能,無法滿足用戶的高質量要求,大大降低了用戶的體驗。 智能貓窩運用IOT 技術遠程監測與控制,將藍牙、WiFi、稱重傳感器、運動傳感器、溫濕度傳感器、NTC溫度傳感器、制冷制熱片、散熱風扇等眾多模塊,有機結合成一款多功能智能寵物貓窩,如圖3 所示。

圖3 智能貓窩模塊

主要核心技術包括以下幾點。 (1）應用IOT 技術:使智能貓屋具備網絡遠程控制功能。 (2）集成多個傳感器:智能監測與智能控制貓屋與寵物的狀態,包括寵物體重、貓屋溫濕度、移動(傾倒）探測。 (3）遠程溫控、自動溫控:依靠內部溫濕度傳感器、NTC 溫度傳感器、制冷制熱片與散熱風扇聯合工作,為寵物自動調節舒適溫度。 (4）事件推送:智能貓屋狀態變化的情況及時推送到用戶手機。 (5）自主研發App 已在手機應用平臺發布了版本。

2.4 智能藍牙逗貓器

市面上傳統逗貓器功能單一,不具備自主運動功能,更不具備遙控功能,僅能供寵物自身玩樂,用戶的逗貓體驗感很低。 為提高體驗遠程智能逗貓的市場需求,智能藍牙逗貓器使用藍牙控制,結合陀螺儀、三軸加速度傳感器、雙電機,匹配自主研發的運動算法,使智能逗貓器能在藍牙遠程控制下,或者自主運動模式下,靈活做出不同方向的運動。 自動休眠,超長待機。

主要核心技術包括以下幾點。 (1）藍牙控制:可通過手機或智能可視喂食器,通過藍牙連接逗貓器,通過自主研發App 即可實現遠程控制。 (2）超低待機功耗:700 mAh 鋰電池,理論可待機 1 年。 (3）工作時間長:可以持續運動1 小時。 (4）超長控制距離:空曠地方達40 米控制距離。 (5）觸碰喚醒:輕輕觸碰,即可喚醒。(6）無線充電:內置鋰電池,無線便捷充電,并且該設計保證了外殼封閉性,利于提升防水效果。 (7）運動控制:支持實時控制運動(向前、向后、向左、向右與特殊動作）與預設運動軌跡。 (8）準確控制:自主研發運動算法,準確控制。 (9）自主運動模式:不需人為控制,逗貓器自動運動逗寵。 (10）App 已在安卓與蘋果手機應用平臺發布了版本。

3 項目應用前景分析

根據《2020 年中國寵物行業白皮書》資料顯示,2020 年全國城鎮犬貓數量超過1 億只,比2019 年增長1.7%；寵物(犬貓）消費市場規模達 2 065 億元,比2019 年增長2%。 由于該市場的主要構成部分工薪階層無法全天候看管、喂養、陪伴寵物,因此,寵物的生理與心理健康皆為養寵人群關注的問題。 綜上所述,遠程智能可視的寵物照料系統,實現遠程智能喂養寵物、遠程實景觀察寵物,為寵物提供高體驗性能寵物窩與解決日常運行與娛樂不足的智能藍牙逗貓器,具有巨大的市場潛力與廣闊的前景。

4 結語

本項目提出的低功耗寵物喂食機器,不受限于局域網通信,機器可按程序進入休眠狀態,隨時喚醒工作,節能并延長待機時間；提出智能監測與控制的貓屋,密切關注寵物的狀態,包括寵物體重、貓屋溫濕度,并實現遠程控溫、自動控溫,為寵物自動調節舒適溫度；提出智能藍牙逗貓器,滿足寵物日常對運行娛樂的需求,提升寵物的身心健康,解決了無人看管導致寵物缺乏運動與娛樂消遣的問題。