CN105182818B - 基于rfid的宠物综合管理系统及方法 - Google Patents

基于rfid的宠物综合管理系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于RFID的宠物综合管理系统及方法，主要由三个部分组成：一个带有低功耗RFID发送器、不包含卫星定位功能的宠物项圈；一个带有RFID接收器、手机无线接入模块和声音播放设备的控制器；一个具备无线通信能力的智能手机，所述综合管理包括以下一种或多种：1)获取宠物可识别的声音命令，包括人耳不能识别的超声波命令；2)使用声音命令对宠物进行培训和管理；3)利用无线信号强度实现对宠物的区域定位和告警；4)结合声音命令和无线区域定位技术实现对宠物的寻找。本发明通过低功耗微处理器，无线收发设备，声音播放器，无线通信技术和智能手机应用软件，实现对宠物的培训、管理、跟踪定位功能。

Description

基于RFID的宠物综合管理系统及方法
技术领域
本发明涉及一种基于RFID的宠物综合管理系统及方法。
背景技术
目前，有关宠物的跟踪定位的实现方案大多是采用GPS，如以下专利文献：
CN201410046267--一种具有定位装置的宠物项圈；
CN201420060621--一种具有定位装置的宠物项圈；
CN201320236980--具有定位功能的宠物项圈；
CN201220490137--一种基于RIFD技术和GPS定位的宠物项圈；
上述专利在实现定位的宠物项圈的设计上，基本都需要依靠GPS提供定位能力，依靠GSM/GPRS手机网络提供通信和上报的功能，这些方法实现的宠物项圈的功耗比较大，需要用比较大的电池，还需要经常充电，不是很实用。
CN101930066A--宠物定位装置、宠物监控装置以及宠物追踪系统，公开的是一种宠物追踪系统，包括宠物定位装置以及宠物监控装置，技术上要求宠物身上佩戴的定位装置能够和监控装置建立直接通信连接并回传宠物的位置信息。在产品实现上还是需要依靠北斗/GPS/GSM基站/WIFI热点等技术设计出宠物定位装置，不可避免的出现功耗大的情况。
CN201420316328--具有定时语音召唤的宠物喂食器，提出了对宠物的语音控制，不过主要用在宠物喂食方面，解决的是给宠物喂食的问题。
CN201520003470--宠物训练装置，提出的宠物训练装置是使用宠物身上佩戴的装置发出声音、振动或高压电击等指令信号，对宠物进行刺激，实现对宠物的各种训练。这种装置对应宠物来说比较残酷，另外由于要执行多种训练操作，功耗会比较大，需要大容量电池才能实现。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种基于RFID的宠物综合管理系统及方法，基于物联网和智能手机技术，对宠物进行培训、管理和跟踪定位，通过低功耗微处理器，无线RFID(Radio Frequency Identification：又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据)收发设备,声音播放器，无线通信技术(蓝牙或者WIFI)和智能手机应用软件构成了一个能够对宠物进行培训、管理和跟踪定位的系统，播放可定制和移交的声音文件来培训和管理宠物，使用RFID发射信号的强度值(RSSI)和宠物对声音命令的自然反应来定位和寻找宠物。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种基于RFID的宠物综合管理系统，主要由三个部分组成：
一个带有低功耗RFID发送器、不包含卫星定位功能的宠物项圈；
一个带有RFID接收器、手机无线接入模块和声音播放设备的控制器；
一个具备无线通信能力的智能手机，
所述综合管理包括以下一种或多种：
1)获取宠物可识别的声音命令，包括人耳不能识别的超声波命令；
2)使用声音命令对宠物进行培训和管理；
3)利用无线信号强度实现对宠物的区域定位和告警；
4)结合声音命令和无线区域定位技术实现对宠物的寻找。
同时，本发明还提供一种通过上述系统来完成的宠物培训、管理或跟踪定位的方法。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明提供了一种使用RFID射频技术实现的极低功耗宠物跟踪和定位的方法，这种方法不在宠物项圈上使用基于北斗/GPS/GSM基站定位技术的跟踪器，只需要使用RFID发射器发送无线定位信号，能够有效节省功耗，让跟踪器的体积变得更小，带电时间更长；
2、本发明提供了一种简单的RFID信号行为方式的设置方法，提供按键对项圈上的RFID信号发送时间间隔、信号发送强度和信号发送频点进行设定，能够更好的适应用户的行为，节省设备的功耗。
3、本发明提供了定制宠物培训命令的方法，可以通过软件的方法或者录音的方法生成宠物控制命令，包括人耳可听的常规声音命令和仅宠物能够听取的超声波命令，让宠物培训者可以根据需求定制培训宠物的声音命令。
4、本发明提供了手机和控制器对声音命令进行传输、设置和播放的方法，让宠物培训者既能够通过手机播放声音命令对宠物进行培训和控制，也可以将命令设置到控制器，通过控制器播放声音对宠物进行培训和控制，使得宠物培训和控制方法得到统一化，提高了宠物培训成果的可移交性。
5、本发明提供了宠物在室外进行语音控制的简便方法，可以通控制器播放声音控制命令，可以在带宠物进行室外活动时规范宠物的行为，还可以在寻找宠物时利用宠物对声音命令的反应解决RSSI区域定位不很准确的问题，提高找到宠物的概率。
6、本发明使用了有源主从式的RFID技术，包括射频发送器和射频接收器，包括但不限于工作在1GHz以下免费频段的射频传输技术和工作在2.4G免费频段的射频传输技术，该技术能够满足最低50米的通信能力，接收端可以提供通信信号的RSSI信息用于定位。
7、本发明在控制器上使用喇叭播放控制宠物声音的声音命令，必须支持播放常规人耳可以识别的声音信号，也可选择性的支持超过20kHz的不能被人耳识别但是可以被宠物识别的超声波信号。
8、本发明使用了手机APP支持声音命令文件的获取，包括但不限于从网络获取声音命令，通过手机麦克录制声音命令，通过软件算法生成声音命令。
9、本发明中宠物项圈具备对信号发送行为进行设置的按键，包括但不限于设置信号发送频率、信号发送强度和信号的频点。
10、本发明中控制器包含一个或者多个用于播放声音命令的按键，这些按键对应的声音播放文件可以通过手机APP传输到控制器上，能够通过手机APP动态设置按键对应的声音文件，设置值可以长时间保存。
11、本发明提供控制器和宠物项圈之间的便捷配对方法，通过组合按键让宠物项圈和控制器进入配对模式，控制器根据收取到的信号内容和RSSI值确定配对的宠物项圈的设备信息。
12、本发明提供手机APP和控制器之间的便捷配对方法，通过手机APP扫描控制器二维码图案的方法获取控制器的参数信息并完成对控制器的通信接入。
13、本发明在控制器上装有一个或多个LED灯，控制器可以根据宠物项圈发出的信号RSSI判断宠物距离的远近，从而对LED灯的亮度和颜色进行控制，直观的给出提示。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为系统结构图；
图2为宠物定位跟踪方法；
图3为宠物项圈按键配置方法；
图4为宠物声音命令的播放；
图5为控制器的快捷按键；
图6是RFID射频收发的工作方法；
图7是控制器和宠物项圈的配对方法一；
图8是控制器和宠物项圈的配对方法二；
图9是基于LED灯光强弱的寻找方法；
图10是基于LED颜色的判断方法
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
图1所示，本发明提供的一种基于RFID的宠物综合管理系统，主要由三个部分组成：
一个带有低功耗RFID发送器、不包含卫星定位功能的宠物项圈；
一个带有RFID接收器、手机无线接入模块和声音播放设备的控制器；
一个具备无线通信能力的智能手机，
所述综合管理包括以下一种或多种：
1)获取宠物可识别的声音命令，包括人耳不能识别的超声波命令；
2)使用声音命令对宠物进行培训和管理；
3)利用无线信号强度实现对宠物的区域定位和告警；
4)结合声音命令和无线区域定位技术实现对宠物的寻找。
本发明提供的基于RFID的宠物综合管理方法，包括以下一项或者多项：
1、基于RSSI的宠物跟踪定位方法，如图2所示，包括如下：
宠物项圈通过RFID发射设备定时发送带有编号的无线信号；
控制器通过RFID接收宠物项圈发出的无线信号；
控制器在获取无线信号的过程中提取RSSI值(Received Signal StrengthIndicator：是接收信号的强度指示信号强度信息)；
控制器将编号信息和对应的信号强度信息通过无线通信设备(蓝牙或者WIFI)发送给手机APP；
手机APP通过获取的编号和信号强度信息进行位置判断。
2、宠物线圈工作模式的配置方法，如图3所示，本方法为宠物项圈的可选项，具体包括以下：
宠物项圈具有多个配置按键，包括但不限于对信号发送强度，信号发送频率和信号发送的频点(信道)的配置。宠物项圈的配置按键具有隐蔽和内嵌的特点，不容易被宠物撕咬破坏。
每个设置项目的值为两个及以上，以列表的方式提供选择，当按下对应按键，设置列表中当前值的下一个预定值为工作选项。
每个设置列表都为循环列表，如果当前值为最后一个值，在对应按键被按下时，列表选择第一个值为当前值做为配置项。
3、宠物声音命令的使用方法，如图4所示，包括步骤如下：
宠物培训者或者宠物主人获取宠物的声音控制命令，包括以下一种或多种：
A：自己录制声音命令；
B：通过软件生成声音命令，包括超声波命令；
C：第三方通过声音文件的方式提供的声音命令；
宠物培训者或者宠物主人使用设备播放声音控制命令，包括以下一种或多种：
A.通过手机直接播放；
B.通过控制器的喇叭进行播放；
C.通过其它声音播放设备进行播放；
宠物听到声音控制命令，对声音控制命令做出对应的反应。
4、控制器的快捷按键的使用方法，如图5所示，对控制器快捷按键的定义和使用方法包括如下：
控制器设计为方便握在手中，在放拇指的地方设计三个快捷按键，一个为播放呼唤命令，一个播放禁止命令，还有一个为自定义命令；
按下呼唤命令按键，控制器播放对宠物的呼唤声音命令，以便宠物听到命令后立刻回到宠物主人的身边；
按下禁止命令按键，控制器播放对宠物的禁止声音命令，以便宠物听到后立刻停止当前的动作，规范宠物在室外的行为；
按下自定义命令，控制器对宠物播放自定义声音命令。
5、RFID射频收发设备的工作方法，如图6所示，本方法定义了RFID射频的工作方法，包括宠物项圈上的RFID信号发送器和控制器上RFID信号接收器，包括内容如下：
控制器和宠物项圈通过配对方法进行配对，控制器获取宠物项圈RFID信号的发送参数。
控制器根据获取的发送参数设置本身的接收接收，开始对宠物项圈发出的RFID信号进行监听。
宠物项圈的RFID发送器根据时间间隔设置定时发送带有编号的无线信号，发送完毕以后立即进入低功耗休眠模式。
控制器对空中信息进行循环扫描，获取RFID发送设备发出的信号和对应的RSSI值。
6、控制器和宠物项圈之间的配对方法，包括两种，其中一种定义了控制器和宠物项圈之间通过按键方法进行配对的方法，如图7，包括内容如下：
按下宠物项圈的配对按键或者组合配对按键，进入配对模式，开始在指定通信模式(包括信道和通信速率)重复播放设备的编号和通信参数信息；
按下控制器的配对按键或者组合配对按键，进入配对模式，开始在指定通信模式(包括信道和通信速率)中扫描宠物线圈的编号和通信参数信息。
控制器收取到宠物线圈发出的编号和通信参数信息，通过以下判断方法之一进行绑定：
A、根据信号强度值(RSSI)判断控制器和宠物项圈处于近距离配对模式，控制器字节绑定宠物项圈。
B、控制器将收取到的信息发送给手机APP，由手机APP确定绑定对象。
另一种方法定义了手机APP控制宠物项圈及控制器进行配对的方法，如图8所示，包括内容如下：
手机APP扫描宠物项圈上的二维码图像或通过手动输入，获得宠物项圈编号信息；
手机APP扫描控制器上的二维码图像或者通过手动输入，获得控制器的编号信息；
手机APP通过无线通信技术(蓝牙或者WIFI)接入控制器，设置控制器需要扫描的宠物项圈的编号；
控制器进行多种通信参数的遍历扫描(包括但不限于信道、通信速率)，在空中收到指定编号的信号以后确定通信参数，完成绑定。
7、基于控制器的LED灯光强弱的宠物寻找方法，如图9所示，包括内容如下：
控制器通过RFID接收器接收到宠物项圈的编号信息并获得信号强度值(RSSI)；
控制器对编号信息进行判断，确认为绑定的配对设备则视为有效信号；
控制器对信号强度值判断宠物的距离；
控制器通过控制LED灯光表示宠物的远近，使用弱灯光标示距离较远，使用强灯光表示距离近，或者使用强灯光表示距离较远，弱灯光表示距离较近。
强灯光和弱灯光支持分为多级。
8、基于控制器的LED灯光颜色的宠物寻找方法，如图10所示，包括内容如下：
控制器通过RFID接收器接收到宠物项圈的编号信息并获得信号强度值(RSSI)；
控制器对编号信息进行判断，确认为绑定的配对设备则视为有效信号；
控制器对信号强度值判断宠物的距离；
控制器通过控制LED灯的开关表示宠物的远近和变化趋势：
A、打开红色LED表示宠物离的比较远；
B、打开绿色LED表示宠物离的比较近；
C、打开蓝色LED表示宠物距离在变小；
D、打开黄色LED表示宠物距离在变远。
对于距离较远，较近，变远，变近的灯光颜色也可定义支持其它颜色。
本发明采用以上技术方案，能够解决的技术问题包括如下：
宠物的培训和移交问题，现在宠物主人从宠物经营/培训者手里买来了宠物，需要花很长的时间去培训和规范宠物的生活习惯，原来宠物在宠物经营者手里养成的习惯由于环境和生活方式的不同，很少能够保留。本发明可以搭建一个宠物经营/培训者和宠物主人之间的桥梁，让宠物的生活习惯可以被规范和移交，减少宠物主人尤其是新手训练宠物的烦恼。
提供对宠物的语音命令，宠物主人在室内可以比较方便的和宠物说话，命令宠物进行不同的行为；但是到了室外，环境噪声、部分宠物主人本身的性格都会使得对于宠物的命令被弱化。本发明提供一种新的语音命令的方法，宠物主人可以将常规声音命令或者超声波命令通过设备进行播放，能够在室外更好的规范宠物的行为。
宠物的定位和跟踪的问题，宠物主人和宠物之间有很深的感情纽带，丢失宠物对于宠物主人的打击是很大的。但是无论在城市或农村中，宠物一旦有了在室外自由活动的空间，丢失的概率也就会相应提高。本发明提供一种方圆两公里之内可以快速查找和定位宠物的方法，减少宠物主人丢失宠物的风险。
目前有许多宠物项圈使用北斗/GPS/移动网络基站/WIFI对宠物进行定位的方法，这些方法对于设备的功耗要求都比较高，也就造成了宠物项圈需要频繁被充电，一旦忘了充电，跟没有使用定位设备没有什么区别。本发明提供一种低功耗的定位方法，能够实现一颗纽扣电池提供一年的跟踪定位能力，极大减少了宠物主人对项圈进行充电的麻烦，可用性能够极大提高。
由此，本发明能够带来的技术效果包括如下：
1、低功耗，宠物项圈使用纽扣电池可以使用一年以上，既方便又轻便，相比起来，使用北斗/GPS卫星定位,GSM基站定位和WIFI热点定位的方式带电时间最多只有一周左右，还需要使用大容量的电池，对于宠物和宠物主人都是负担。
2、人性化，为宠物定制了声音命令进行培训，使得宠物在培训阶段和生活阶段可以听取同样的指令，不会因为换了宠物主人造成生活习惯的混淆，对于宠物来讲是更好的关爱。
3、低成本，本发明使用的软硬件芯片都具有大规模量产的特点，是低成本的组合；通信使用免费频段技术，不需用户在使用时额外支付费用。
4、智能性，手机APP,控制器和宠物线圈可以采用多种方法进行配对使用，方便用户的管理和使用。
5、直观性，控制器上配置一个或多个LED灯，可以根据接收到的配对设备的信号强度值判断宠物的远近，并通过控制LED灯光的强弱或者颜色给出直观的距离提示。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种基于RFID的宠物综合管理方法，包括：
一个带有低功耗RFID发送器、不包含卫星定位功能的宠物项圈；
一个带有RFID接收器、手机无线接入模块和声音播放设备的控制器；
一个具备无线通信能力的智能手机，
所述综合管理包括以下一种或多种：
1)获取宠物可识别的声音命令，包括人耳不能识别的超声波命令；
2)使用声音命令对宠物进行培训和管理；
3)利用无线信号强度实现对宠物的区域定位和告警；
4)结合声音命令和无线区域定位技术实现对宠物的寻找；
所述控制器和宠物项圈之间包括两种配对方法，其中一种配对方法是通过按键方法进行配对，包括内容如下：
操作宠物项圈的配对按键或者组合配对按键，进入配对模式，开始在指定通信模式中重复播放设备的编号和通信参数信息；
操作控制器的配对按键或者组合配对按键，进入配对模式，开始在指定通信模式中扫描宠物线圈的编号和通信参数信息；
控制器收取到宠物线圈发出的编号和通信参数信息，通过以下判断方法之一进行绑定：
A、根据信号强度值，即RSSI值，判断控制器和宠物项圈处于近距离配对模式，控制器直接绑定宠物项圈；
B、控制器将收取到的信息发送给手机APP，由手机APP确定绑定对象；
另一种配对方法是通过手机APP控制宠物项圈及控制器进行配对方法，包括内容如下：
手机APP扫描宠物项圈上的二维码图像或通过手动输入，获得宠物项圈编号信息；
手机APP扫描控制器上的二维码图像或者通过手动输入，获得控制器的编号信息；
手机APP通过无线通信技术接入控制器，设置控制器需要扫描的宠物项圈的编号；
控制器进行多种通信参数的遍历扫描，在空中收到指定编号的信号以后确定通信参数，完成绑定。
2.根据权利要求书1所述的基于RFID的宠物综合管理方法，其特征在于，所述宠物项圈配置有功能按键，包括但不限于信号发送强度、信号发送频率或信号发送频点。
3.根据权利要求1所述的基于RFID的宠物综合管理方法，其特征在于，包括基于无线信号强度的宠物跟踪定位方法，包括内容如下：
宠物项圈通过RFID发射设备定时发送带有编号的无线信号；
控制器通过RFID接收宠物项圈发出的无线信号；
控制器在获取无线信号的过程中提取信号强度信息；
控制器通过信号强度信息对目标编号设备进行位置判断和信息反馈；
控制器将编号信息和对应的信号强度信息通过无线通信设备发送给手机APP；
手机APP通过获取的编号和信号强度信息进行位置判断和信息反馈。
4.根据权利要求1所述的基于RFID的宠物综合管理方法，包括宠物声音命令的使用方法，包括内容如下：
宠物培训者或者宠物主人获取宠物的声音控制命令，包括以下一种或多种：
A：自己录制声音命令；
B：通过软件生成声音命令，包括超声波命令；
C：第三方通过声音文件的方式提供的声音命令；
宠物培训者或者宠物主人使用设备播放声音控制命令，包括如下一种多多种：
A.通过手机直接播放；
B.通过控制器进行播放；
C.通过其它声音播放设备进行播放；
宠物听到声音控制命令，对声音控制命令做出对应的反应。
5.根据权利要求1所述的基于RFID的宠物综合管理方法，其特征在于，包括对控制器快捷按键的定义和使用方法，包括内容如下：
控制器设置具有播放呼唤命令按键、播放禁止命令按键；
操作播放呼唤命令按键，控制器播放对宠物的呼唤声音命令，以便宠物听到命令后立刻回到宠物主人的身边；
操作播放禁止命令按键，控制器播放对宠物的禁止声音命令，以便宠物听到后立刻停止当前的动作，规范宠物的行为。
6.根据权利要求1所述的基于RFID的宠物综合管理方法，其特征在于，包括无线射频收发设备的工作方法，包括宠物项圈上的无线信号发送器和控制器上无线信号接收器：
控制器和宠物项圈通过配对方法进行配对，控制器获取宠物项圈无线信号的发送参数；
控制器根据获取的发送参数设置本身的接收接收，开始对宠物项圈发出的无线信号进行监听；
宠物项圈的无线信号发送器根据时间间隔设置定时发送带有编号的无线信号，发送完毕以后立即进入低功耗休眠模式；
控制器对空中信息进行循环扫描，获取目标发送设备发出的信号和对应的无线信号强度(RSSI)值。
7.根据权利要求1所述的基于RFID的宠物综合管理方法，其特征在于，包括基于控制器的LED灯光强弱的宠物寻找方法，包括内容如下：
控制器通过无线信号接收器接收到宠物项圈的编号信息并获得信号强度值；
控制器对编号信息进行判断，确认为绑定的配对设备则视为有效信号；
控制器根据信号强度值判断宠物的距离；
控制器通过控制LED灯光强弱表示宠物的远近。
8.根据权利要求1所述的基于RFID的宠物综合管理方法，其特征在于，包括基于控制器的LED灯颜色的宠物寻找方法，包括内容如下：
控制器通过无线信号接收器接收到宠物项圈的编号信息并获得信号强度值；
控制器对编号信息进行判断，确认为绑定的配对设备则视为有效信号；
控制器根据信号强度值判断宠物的距离；
控制器通过控制不同颜色的LED灯的开关表示宠物的远近和变化趋势。
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