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物联网综合设计课程报告- 基于物联网的智能养宠物系统.docx

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.17M 资料格式：docx 举报 版权申诉
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    物联网综合设计课程报告
    物联网综合设计课程报告 课题名称： 基于物联网的智能养宠物系统 任课教师： 周欣 姓名： 张佳鸿 学号： 2015141461025 学院： 计算机学院 2018 年 5 月 10 日 1
    摘要： 随着社会的发展，人们的生活水平不断提高，越来越多的人喜欢 在家里养宠物。但是在城市里养宠物，大多数人都只能将宠物养在自 己的家中，带来了很多不便。尤其是宠物主工作或外出，长时间不在 家的时候这种问题表现得就会更加显著。本系统通过物联网相关技术， 提供了一种可行的解决方案。包含自动投食供水，宠物健康监测，宠 物拆家警报，宠物厕所，远程观看宠物等功能。 关键字：物联网 智能 宠物 2
    一、 系统功能 1. 自动投食供水功能 智能养宠物系统所包含的自动投食供水功能，在目前已有 的自动投食器，自动饮水器基础上，增加了很多个性化，智能 化的功能，具体如下： 1）目前的自动饮水器非电动型需要人去经常换水，清洗， 而电动的则是全时间开启，会造成电量浪费。本系统的自动供 水可以根据温度、湿度智能地控制工作时间和出水量，同时会 监测水质量，当水质差时提醒宠物主清洁水缸。 2）自动投食功能可以根据宠物品种、年龄、体重等，自动 从网络获取合适的喂食方案。同时宠物主也可以设置个性化的 喂食方案，如宠物主希望宠物减肥，可以在联网的自动投食器 中寻找对应方案，然后进行设置。 2. 宠物健康监测功能 智能养宠物系统通过在宠物身上佩戴的微信传感器，以及 宠物饮水，饮食的数量、次数，宠物方便的各项数据等，综合 性地监测判断宠物的健康状况，并反馈给宠物主。 3. 宠物拆家警报 众所周知，部分宠物如哈士奇，有柴家的习惯，让宠物主 头大不已，本系统提供宠物柴家警报功能。通过宠物身上佩戴 的微信传感器，鉴别宠物活动情况，从而判断是否时拆家，通 过短信发送给宠物主。 3
    4. 宠物厕所” 本系统通过独特的宠物厕所设计，可以智能化解决宠物的上 厕所问题，首先通过发出吸引宠物到便缸排便的气味，使宠物 可以到指定的地方排便，而不是随地大小便。此外通过特殊的 装置，宠物的排泄物可以被直接冲入下水道排放。 5. 远程观看宠物 本系统配置家用小型摄像头，可以方便宠物主远在千里之外 跟宠物进行“视频”通话，观看宠物的活动。 二、 研究的意义与应用前景 随着社会的发展，人们的生活水平不断提高，越来越多的人喜欢 在家里养宠物。但是在城市里养宠物，大多数人都只能将宠物养在自 己的家中，带来了很多不便。尤其是宠物主工作或外出，长时间不在 家的时候这种问题表现得就会更加显著。 研究此系统就是为了解决这类问题，让智能化的系统去照顾宠物， 方便宠物主，使更多喜欢养宠物的人不仅能够享受到与动物相处的快 乐，也能节约很多照顾宠物的时间和精力。与此同时，智能化的服务 也会让宠物更健康快乐地成长。 三、 应用系统结构与基本工作原理 1. 系统结构图： 4
    2. 软件部分： 软件包含前台以及后台部分，采用 MFC 结构设计。其中前台 负责与用户进行交互，这里前台要部署在 PC 或者手机上。功能包 含以下几个板块： 用户管理：包含用户的个人资料和信息，以及宠物的相关资料。 社区功能：包含搜索，新闻浏览，博客等社交功能，便于用户 获取和交流相关的宠物信息。 投食饮水器控制：可以个性化地控制投食饮水。 宠物健康数据展示：提供可视化的与宠物生活相关的数据。 远程视频功能：可以远程观看宠物的情况。 通知功能：可以将重要信息通过提醒或者短信等方式反馈给用 户。 后台部分向前端提供业务服务，包括数据收集，数据处理，数 据挖掘，网络连接的功能。其中实时操作系统是整个软件系统的核 心，它负责进程调度、存储管理、设备管理、实时监控，并提供蓝 5
    牙、IEEE1394 ADSL 等硬件设备的驱动程序。在实时操作系统层之 上可以包括 TCP/IP 模块、嵌入式数据库、中文环境模块、图形界 面等。 API 接口设计包括各种中间件(HAVI、Jini、UPNP，OSGI 等) 软件的设计。 3. 硬件部分 智能养宠物系统硬件结构的核心部分是一个嵌入式 Web 服务 器（智能养宠物系统网关）， 系统集有线与无线两种通信方式于一 体， 用户可以通过手机或 PC 登录家中的嵌入式 Web 服务器，通 过用户名和密码验证之后， 便可以查看或控制投食供水器，宠物 厕所，摄像头，宠物身上微信传感器传来的数据等设施;系统带有 液晶显示器和键盘，具有良好的人机界面;用户可以通过键盘设定 系统所需要的参数;系统具有丰富的可扩展接口，如 A/D 转换接口、 无线蓝牙接口、RS485 接口、GPRS 接口、以太网接口。 食供水器和宠物厕所都以微程序控制器为核心，通过 wifi 向与 系统网关收发数据，并向外扩蓝牙从模块及其他外设接口。 宠物身上携带的微型传感器为集成传感器，可以传送多项数据， 如体温，心跳，位置信息，运动强度等，通过 RFID 传给网关。 头采用联网摄像头，可以通过 wifi 实现远程视频。 养宠物系统控制中心硬件由嵌入式微处理器、外部存储器、数 据通信接口、人机接口及调试接口 5 大部分组成。 器如动态随机存取存储器( DRAM ， Dynamic Random Access Memory )、闪存 FLASH; 数据通信接口如 RS232 接口、梅数接口、 6
    以太网接口和 USB 接口等;人机接口如键盘、液晶显示器(LCD , Liquid Crystal Display ) 和测试接口; 调试接口如 GPRS 模块、蓝牙 主模块、环境因子传感器、以太网控制芯片和 USB 摄像头等。 四、 实现设计方案需要采用的关键技术 物联网由三个部分组成：感知部分，即以二维码、RFID、传感器 为主，实现对“物”的识别；传输网络，即通过现有的互联网、广电 网络、通信网络等实现数据的传输；智能处理，即利用云计算、数据 挖掘、中间件等技术实现对物品的自动控制与智能管理等。本系统也 属于物联网系统，所以需要的技术也都属于这三个部分，分别为： （1）构建感知层。感知层的目的是实现智能养宠物系统与用户形 成感知，方便用户合理而有效的利用智能养宠物系统的各个功能。构 建感知层主要利用的是物联网技术的射频识别、GPS、传感器等技术 手段，促使系统能够感知到对象，捕获信息，下达指令。 （2）构建网络层。保证智能养宠物系统能够有效的应用，网络是 必不可少的条件。因此，运用物联网技术构建网络层是对智能养宠物 系统所应用的网络进行优化和保护，促使智能养宠物系统能够运用到 高质量的网络。应用物联网技术构建的网络层包括通信网络与互联网 形成的融合网络、智能养宠物物联网中心、信息中心、云计算平台、 专家系统等，促使网络层能够为用户提供良好的网络环境，同时能够 进行智能化的信息处理，促使系统工作都能够顺畅的进行。 （3）构建应用层。应用层是指将物联网技术和智能养宠物系统 的专业技术相结合，使智能养宠物系统应用性增强。构建应用层是 7
    将物联网技术应用到智能养宠物中的关键环节。因此，在构建应用 层时需要对智能养宠物系统进行详细的分析，确定其优点和不足， 制定最佳的实施方案，尽量创造安装简单、操作简单、维护简单的 物联网智能养宠物系统。 五、 系统设计的特点与创新点 本系统设计的出发点很有新意，立足于社会背景，喜欢养宠物的 人越来越多，但是大家又有着忙碌的生活，本系统可以很好地解决这 些问题。系统采用集成化的方式将各种用户可能用到的功能集合到一 起，提供统一化智能化的服务。 本系统也有着很多的创新点，如自动投食供水，可以结合数据挖 掘的知识提供智能化，自动化的服务。又如宠物健康监测，可以根据 获得的各项宠物数据进行宠物健康状况评估。以及宠物“拆家”警报， 也解决了很多宠物主的“痛点”。 六、 需要学习和掌握的知识与技能 在整体上，需要学习物联网的各项架构，最重要的是各项协议， 以便可以根据功能选择最合适的协议。 硬件方便需要学习嵌入式开发，包括各种板子的使用，和相关 开发硬件开发语言的学习。此外还需要学习无线通信的相关技术。 在软件方面，需要学习 MVC 架构，学习 android 开发和网站开 发，以及服务器搭建等。需要掌握 C 语言，java，js，CSS 等开发语言。 8
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