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一种基于多传感器的智能宠物狗监测系统的制作方法

萌宠菠菠乐园
2024-12-02 19:35

本发明属于物联网技术领域，尤其涉及一种基于多传感器的智能宠物狗监测系统。

背景技术：

城镇居民选择饲养宠物狗的比列逐年升高，由于节假日、出差等原因不能照顾宠物狗成了一大困扰，而越来越多的人选择了宠物狗寄养。目前宠物寄养时，宠物狗护理人员反馈狗的健康状况运动状态时，信息传递方式大多以聊天文字、拍照、视频等方式，并不能以相对准确的数据可视化方式传递宠物狗的状况。物联网技术是一种通过信息传感设备，按约定的协议，将任何物体与网络相连接，物体通过信息传播媒介进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能。针对上述问题，结合物联网技术提供一种切实可行的基于多传感器的智能宠物狗检测系统。

技术实现要素：

本发明目的在于针对现有技术的不足，提出一种基于多传感器的智能宠物狗监测系统，便于宠物狗寄养过程中对宠物狗监测，以及宠物狗主人实时有效地了解宠物状况。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于多传感器的智能宠物狗监测系统，该系统包括健康参数检测设备、信息采集云端和信息显示终端。

所述健康参数检测设备为穿在宠物狗身上的可穿戴设备，安装有mcu电路板主控芯片、温度传感器、血氧心率传感器、nfc近场通信模块、三维角度加速度陀螺仪、网络传输与定位模块。

所述mcu电路板主控芯片用于控制健康参数检测设备中的各个传感器、陀螺仪以及各个模块；

所述温度传感器采集检测宠物狗的体温数据，并将数据传输给mcu进行处理并存储；

所述血氧心率传感器采集检测宠物狗的血氧和心率数据，并将数据传输至mcu进行解析运算，获得宠物狗血氧、心率数据并存储；

所述三维角度加速度陀螺仪采集宠物狗的运动姿态数据，并将数据传输至连接mcu进行运算处理并存储；

用户将宠物狗的身份信息写入nfc近场通信模块中，通过nfc近场通信模块对宠物狗进行身份识别；

所述网络传输与定位模块包括gprs网络子模块和gnss定位子模块，所述gnss定位子模块采集宠物狗的定位数据；所述gprs网络子模块将mcu采集到的宠物狗血氧心率数据、体温数据、运动姿态数据、身份信息以及定位数据等上传到信息采集云端，并进行运动轨迹的记录，通过服务器将需要的数据存在数据库中，所述信息显示终端实时获取信息采集云端的数据。

进一步地，所述信息采集云端为阿里云，阿里云的物联网平台可以绑定宠物狗身上佩戴的健康参数检测设备，根据每个健康参数检测设备的编号不同，能够实时获取多个宠物狗的相关信息。

进一步地，所述信息显示终端为移动终端，移动终端可以绑定宠物狗健康检测设备的编号，实时显示宠物狗血氧心率数据、体温数据、运动姿态数据、身份信息以及定位数据等参数，同时也可以对宠物狗的运动轨迹进行查询。

本发明有益效果：本发明利用传感器采集记录狗的健康状况，并将数据上传到云端，用户可以在手机上查看自家宠物狗的健康状况以及运动情况，以高效、实时、数据可视化的方式解决以往难以获知宠物状况的困难。

附图说明

图1为本发明系统框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种基于多传感器的智能宠物狗监测系统，该系统包括健康参数检测设备、信息采集云端和信息显示终端。

所述mcu电路板主控芯片选用stm32f103zet6芯片，用于控制健康参数检测设备中的各个传感器、陀螺仪以及各个模块；所述温度传感器选用ds18b20，采集检测宠物狗的体温数据，并将数据传输给mcu进行处理并存储；所述血氧心率传感器选用max30100模块，采集检测宠物狗的血氧和心率数据，并将数据传输至mcu进行解析运算，获得宠物狗血氧、心率数据并存储；所述三维角度加速度陀螺仪选用mpu6050模块，采集宠物狗的运动姿态数据，并将数据传输至连接mcu进行运算处理并存储；

用户将宠物狗的身份信息通过mcu写入nfc近场通信模块中，通过nfc近场通信模块对宠物狗进行身份识别；

所述网络传输与定位模块选用air800模块，包括gprs网络子模块和gnss定位子模块，所述gnss定位子模块采集宠物狗的定位数据；所述gprs网络子模块将mcu采集到的宠物狗血氧心率数据、体温数据、运动姿态数据、身份信息以及定位数据等上传到信息采集云端，并进行运动轨迹的记录，通过服务器将需要的数据存在数据库中，所述信息显示终端实时获取信息采集云端的数据。

所述信息采集云端为阿里云，阿里云的物联网平台可以绑定宠物狗身上佩戴的健康参数检测设备，根据每个健康参数检测设备的编号不同，能够实时获取多个宠物狗的相关信息。

所述信息显示终端为移动终端，移动终端可以绑定宠物狗健康检测设备的编号，实时显示宠物狗血氧心率数据、体温数据、运动姿态数据、身份信息以及定位数据等参数，同时也可以对宠物狗的运动轨迹进行查询。

本发明的具体实施过程如下：

健康参数检测设备中的mcu通过i2c连接mpu6050，mcu通过i2c连接max30100，mcu通过spi连接air800，air800的host串口通过cp210x串口转usb芯片以提供下载air800模块程序的usb接口，其中健康参数检测电路板设有可以插sim卡的卡槽，用于下载air800模块程序的mircrousb接口，陶瓷天线，电源由18650锂电池供电，以及电池充电电路，充电指示灯，其中需要mcu复位按键，jatg仿真接口，air800重启按键，电源指示灯，网络指示灯，其中需要拨杆开关控制整块板子的电源开关。

本发明分为三步：

第一步：健康参数检测设备装上18650锂电池后，拨动拨杆开关打开电路板电源开关，此时设备开始工作。健康参数检测设备的程序分为两个部分，主控mcu和通讯air800。其中mcu部分的程序采用cmsis-rtos实时操作系统，将主控mcu程序设置为5个进程，最高优先级5的进程为启动进程，负责对其他进程的管理，包括进程创建分配堆栈空间等；优先级为4的进程负责与air800模块通信，传输必要的协议参数和数据；优先级为3的进程负责采集血氧心率数据；优先级为2的进程负责采集温度数据，优先级为1的进程负责向nfc模块写入身份信息，正常工作时由调度器负责调度这些任务。通讯air800在上电后会自动注册2g网络，网络指示灯开始闪烁，在连接到阿里云端后通过mqtt协议发布上线通知消息到指定的硬件上线topic，随后在订阅系统全局参数topic有消息发布后，将消息返回，对payload内容解析后下发给主控mcu，并准备好遗嘱协议，在出现错误或断电时将遗嘱协议发布到遗嘱topic；在正常工作时，mcu通过软件模拟iic协议，读取mpu6050运动数据，读取max30100心率血氧数据，将采集到数据运算处理后通过标准spi接口发送给air800模块，其中mcu作为spi从机，air800作为spi主机；air800采集原始gps定位数据，air800通过mqtt协议以json包的方式将健康数据、运动数据、定位数据发布到指定的topic。

第二步：服务器订阅阿里云端物联网平台下对应的健康参数检测设备的topic。服务器在订阅到硬件上线topic的消息后，随后会向系统全局参数topic发布系统全局参数的消息。正常工作时，当健康参数检测设备往云端上传各类数据信息时，会在指定topic里发布一条qos＝1的信息，服务器会拉取这些topic的消息，经过解析处理后将需要的信息存储在数据库中。

第三步：信息显示终端选择手机app。其中手机app具有如下功能，显示宠物狗的照片，宠物狗的身份信息，宠物狗的主人联系方式，显示宠物狗的体温数据，显示宠物狗的心率数据。根据解析后的运动数据，将狗的姿态识别分为三种状况：静止，奔跑，摔倒，并根据这三种姿态的不同，将宠物狗根据种类建模后的模型实时动画切换。并且根据宠物主人设置的特殊状况提醒，推送通知。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。