一种基于物联网云架构的迷你宠物智慧喂养系统的制作方法

本实用新型属于宠物用具技术领域，具体涉及一种基于物联网云架构的迷你宠物智慧喂养系统。

背景技术：
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饲养迷你宠物逐渐成为年轻人的时尚，但由于工作繁忙很多萌宠都无法得到悉心照顾，市面上针对迷你宠物喂养的装置功能单一，例如某厂商生产的宠物E族以及某互联智能科技公司生产的小桔子宠物喂食器，只能实现固定喂食、远程视频监控，而对投食喂水的频率、宠物生活环境体验以及宠物健康状况却很少关心。

技术实现要素：
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针对上述问题，本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于物联网云架构的迷你宠物智慧喂养系统，以解决上述背景技术中所提到的问题。

本实用新型的一种基于物联网云架构的迷你宠物智慧喂养系统，基于应用层、网络层、感知层三层网络体系进行架构，它包括云平台、上位机、下位机、移动智能终端四个模块；上位机、下位机通过云平台与移动智能终端连接，下位机分别与宠物环境监测器、宠物体征监测器、执行部件控制器、安防报警器、功耗时钟管理器电连接，上位机分别与自适应智能闭环控制系统、监测控制系统、宠物诊断专家系统连接，元平台分别与机智云平台、视频云平台连接，移动智能终端分别与远程诊断模块、远程获取体征指标及环境参数模块、远程控制模块、远程视频监控模块连接。

作为优选，所述宠物环境监测器包括温湿度采集器、PM2.5指数采集器、氧气浓度采集器。

作为优选，所述宠物体征监测器包括心跳频率体温采集器、宠物进食量统计器。

作为优选，所述执行部件控制器包括投食喂水系统、粪便清洁系统、通风换气系统、温度调节系统、供水系统、消毒系统。

作为优选，所述安防报警器包括烟雾浓度报警器、火焰报警系统。

作为优选，所述功耗时钟管理器包括系统时间模块与低功耗管理模块。

作为优选，所述自适应智能闭环控制系统包括强关联规则库、关联规则挖掘程序库、优化的动作环境参数器；所述监测控制系统包括信息显示控制器、环境体征参数存储器、指令下发器；所述宠物诊断专家系统包括知识库、推理机、规则机、解释模块。

作为优选，所述机智云平台包括数据存储器、指令转发器；所述视频云平台包括检测视频在线播放器、监控视频存储器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：通过精细化操作最大程度的减少宠物的不适，改善宠物的体验，安装方便，采用低功耗工作模式，节能省电。

附图说明：

为了易于说明，本实用新型由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本实用新型中组织功能图，其中a为左部分，b为右部分；

图2为本实用新型中组织框图，其中a为上部分，b为下部分。

具体实施方式：

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

如图1、图2所示，本具体实施方式采用以下技术方案：基于应用层、网络层、感知层三层网络体系进行架构，它包括云平台、上位机、下位机、移动智能终端四个模块；上位机、下位机通过云平台与移动智能终端连接，下位机分别与宠物环境监测器、宠物体征监测器、执行部件控制器、安防报警器、功耗时钟管理器电连接，上位机分别与自适应智能闭环控制系统、监测控制系统、宠物诊断专家系统连接，元平台分别与机智云平台、视频云平台连接，移动智能终端分别与远程诊断模块、远程获取体征指标及环境参数模块、远程控制模块、远程视频监控模块连接。

进一步的，所述宠物环境监测器包括温湿度采集器、PM2.5指数采集器、氧气浓度采集器。

进一步的，所述宠物体征监测器包括心跳频率体温采集器、宠物进食量统计器。

进一步的，所述执行部件控制器包括投食喂水系统、粪便清洁系统、通风换气系统、温度调节系统、供水系统、消毒系统。

进一步的，所述安防报警器包括烟雾浓度报警器、火焰报警系统。

进一步的，所述功耗时钟管理器包括系统时间模块与低功耗管理模块。

进一步的，所述自适应智能闭环控制系统包括强关联规则库、关联规则挖掘程序库、优化的动作环境参数器；所述监测控制系统包括信息显示控制器、环境体征参数存储器、指令下发器；所述宠物诊断专家系统包括知识库、推理机、规则机、解释模块。

进一步的，所述机智云平台包括数据存储器、指令转发器；所述视频云平台包括检测视频在线播放器、监控视频存储器。

系统基于应用层、网络层、感知层三层网络体系进行架构，具有云平台、上位机、下位机、移动智能终端四个模块，能够实现远程视频、环境、宠物身体状况监测，远程或直接控制投食、喂水，清理粪便、消毒、温湿度调节以及通风换气等基本功能，另外本系统在上位机上还搭载两套智能子系统——基于数据挖掘技术的自适应智能闭环控制系统和基于人工智能专家系统技术的远程宠物智能诊断系统，从而使系统具有自适应智能调节和在线诊断宠物健康状况的功能。系统部分执行部件采用PID柔性控制，最大程度减少调节误差给宠物带来的不适，各终端节点采用吸盘固定，通过ZigBee技术进行无线星形拓扑连接，省去了布线的烦恼，系统配有省电模式，能够在运行平稳时手动或自动进入低功耗工作状态，

1.系统基于感知层、网络层、应用层三层网络体系结构，终端节点采用ZigBee协议进行数据传输，真正实现了下位机、上位机、云平台、移动智能终端的无线互联互通的物联网体系架构。

2.引入数据挖掘技术中的关联分析模型对系统采集数据进行建模，将温湿度、氧气浓度等环境参数以及投食、清理粪便、杀毒等执行部件动作次数作为关联规则前件，体温、脉搏心跳、进食量等宠物体征指数作为关联规则后件，采用专业的数据挖掘算法对系统进行挖掘，筛选出置信度和支持度大于规定阈值的强关联规则用于系统控制，从而保证始终采用最优的控制策略对下位机系统进行控制。

3.采用人工智能应用领域最为广泛的专家系统技术，搭建基于专家系统技术的应用于某一类迷你宠物的智能诊断平台，采用专家输入和数据挖掘相结合的方式对宠物关键因子进行表示，从而搭建知识库，通过推理机推理，产生用于诊断宠物不适症状的规则库，最后通过解释模块以自然语言的形式返回给用户移动终端，达到远程智能诊断的目的。

4.产品采用工控理论中的PID技术对系统执行机构施柔性控制，通过精细化操作最大程度保证稳定的状态环境，从而减少因调节带来的宠物不适，提高宠物的生活品质。

如图2(2-a、2-b)所示，①感知层：核心部件是下位机控制系统，由协调器搭载若干无线终端节点和部分执行部件组成，各节点和协调器之间采用星形网络拓扑结构基于ZigBee通信协议进行无线数据传输，协调器作为ZigBee通信网关。

②网络层：主要由下位机网关，以太网网关(路由器)组成，主要解决以太网和万维网数据传输问题，在本系统中，主要负责和上位机以及机智云平台通信。ZigBee网关通过串口协议与下位机网关进行通信，下位机网关通过wifi协议与以太网网关通信，以太网网关接入互联网与云平台通信，同时下位机通过无线蓝牙协议与上位机进行通信。

③应用层：主要由上位机搭载的自适应智能闭环控制系统、宠物诊断专家系统控制模块、监测控制系统；云平台搭载的数据视频存储模块以及指令转发模块；移动智能终端搭载的远程诊断系统、远程控制模块、远程宠物体征及环境信息监测模块以及远程视频监控模块组成。云平台选取第三方云平台-机智云M2M平台进行二次开发，上位机界面采用C#.net开发，MySQL搭建数据库，AWS Redshift搭建数据仓库，WEKA作为数据挖掘任务分析处理平台，Eclipse ADT+SDK开发安卓手机页面。

器件选型：

①感知层：自带多无线终端节点cc2530控制套件，cc2530作为协调器，无线终端节点搭载各低功耗传感器构成无线传感器网络。

②网络层：选取意法半导体公司的STM32F103ZET6作为下位机网关控制芯片，外接ESP8266串口wifi模块，TP-LINK无线路由器作为以太网网关和万维网进行通信。

③应用层：机智云平台、上位机PC、基于android智能手机一部。

控制模式：

①简单闭环控制：由ZigBee网关(协调器)控制，通过环境、宠物体征、安防等无线传感器器件采集数据，当到达临界值时，控制执行部件动作，并进行报警，同时将危险信息通过云平台推送远程智能终端。

②上位机控制：用户可在上位机监控页面直接发送控制命令给协调器，协调器接收上位机命令对整个下位机系统实施闭环控制。

③移动智能终端远程控制：用户通过APP远程监控下位机环境、宠物体征等参数信息，并可随时下达控制命令，经云平台、网关等模块传输后，下达给协调器，从而对整个系统实施闭环控制。

④自适应智能闭环控制：上位机搭载自适应智能闭环控制系统，采用数据挖掘技术中的关联分析模型对系统采集数据进行建模，筛选出强关联规则，通过解析产生较优控制命令作用于下位机实施智能控制。