CN105843294A - 基于多传感器的智能宠物运输监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多传感器的智能宠物运输监测系统及方法，其中所述智能宠物运输监测系统包括宠物运输箱、数据收集系统和数据传输系统，所述数据收集系统包括摄像头，温度传感器、湿度传感器、气压传感器、脉搏传感器、振动传感器及为上述传感器供电的电源，所述数据传输系统包括单片机，所述单片机与数据收集系统中的各传感器连接；智能终端通过数据传输系统和数据收集系统获取宠物运输箱的环境数据和宠物的生理数据。本发明具有功能齐全、操作方便和检测精度高的优点，能够实时获取宠物所处环境和宠物自身生理状态的信息，从而做出相应的处理，提高宠物运输途中的安全性和舒适性。

Description

基于多传感器的智能宠物运输监测系统及方法

技术领域

本发明涉及运输工具，尤其是一种基于多传感器的智能宠物运输监测系统。

背景技术

目前国内外宠物运输器具市场上主要销售两种宠物运输箱。其一是塑料宠物运输箱，结实程度有限制，一般只用于中、小型犬种，易被毁坏，出现宠物逃逸现象，并且运输过程中箱内环境相对恶劣，振动感较强，通风条件较差；另一种是木质宠物运输笼箱，较笨重，制作成本高，市售价格也相对较高，并且占用较多运输车厢内的空间。另外，以上两者均未涉及智能监测装置的安装，导致运输过程中宠物与人隔离，用户获得的箱内状况和宠物健康状况都是滞后的。

国内外对智能宠物监测装置的研究发明主要有两种。其一是通过佩戴在宠物身上的传感器收集数据，这种类型的监控装置通过项圈固定在宠物的脖子周围，仅收集3D加速度传感器的数据，并通过数学模型计算，得出宠物的是否健康，心情是否舒畅等结论，数据来源单一，可靠度不高；另一种是通过安装在宠物所处环境中的摄像头、麦克风等达到用户与宠物的互动，这种类型的监控装置仅有图像的直观判断依据，缺少其他客观环境数据或者宠物本身的直接生理数据，可靠度不高。

发明内容

发明目的：提供一种基于多传感器的智能宠物运输监测系统，以解决现有技术存在的上述问题。另一目的是提供一种基于多传感器的智能宠物运输监测方法。

技术方案：一种基于多传感器的智能宠物运输监测系统，包括宠物运输箱，安装在所述宠物运输箱上的数据收集系统和数据传输系统，以及与所述数据传输系统信息连接的智能终端；所述数据收集系统包括摄像头，温度传感器、湿度传感器、气压传感器、脉搏传感器、振动传感器及为上述传感器供电的电源，所述数据传输系统包括单片机，所述单片机与数据收集系统中的各传感器连接；智能终端通过数据传输系统和数据收集系统获取宠物运输箱的环境数据和宠物的生理数据。

在进一步的实施例中，所述宠物运输箱上设置有减振装置、供水装置和粪便隔离装置；所述减振装置包括设置于宠物运输箱底部的橡胶吸盘，所述吸盘与宠物运输箱箱体螺接；所述供水装置包括设置于宠物运输箱侧面的水管和与水管连通的饮水装置，所述水管与宠物运输箱螺接；所述粪便隔离装置包括设置于宠物运输箱内并与其螺纹螺接的隔板架，固定于所述隔板架上的不锈钢网状隔板，以及与隔板架固定连接的滑轮，隔板的下方设置有尿布。所述宠物运输箱由矩形框焊接而成，位于侧面的矩形框焊接有挂钩；运输箱各面固定有树脂材料并预留有通风口。所述智能终端用于接收用户输入的宠物箱编码，并通过摄像头获取和存储实时图像，以及获取各个传感器的实时数据，如果传感器的数据超出临界值，则显示预警信息。所述摄像头的拍摄范围覆盖宠物活动的全部空间；所述温度传感器安装于宠物活动空间内，温度测量范围为-20℃～40℃，所述湿度传感器的测量范围为20％～95％相对湿度，误差不超过5％℃，所述气压传感器的测量范围不小于10000pa；所述振动传感器固定于箱体下部中心位置。

一种基于上述多传感器的智能宠物运输监测系统的监测方法，包括如下步骤：

步骤1、接收用户输入的宠物运输箱编号，获取该宠物运输箱的实时环境信息和宠物生理数据；

步骤2、将上述环境信息和宠物生理数据与设置值比较，如果超出设定值，则发出报警提示。

有益效果：本发明具有功能齐全、操作方便和检测精度高的优点，能够实时获取宠物所处环境和宠物自身生理状态的信息，从而做出相应的处理，提高宠物运输途中的安全性和舒适性。

附图说明

图1：本发明的主视示意图。

图2：本发明的左视示意图。

图3：本发明的俯视示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术存在的上述问题，申请人进行了深入地研究，部分研究结果已记载在背景技术中。申请人分析了市场上现行的宠物箱的特点与不足、宠物运输的相关法律法规、活体动物在运输过程中的相关生理特征及需求(包括对环境温度、湿度、气压的要求，对环境振动强度的忍耐程度，反应健康状况的脉搏、心率等指标情况。

在上述基础上，申请人提出了一种基于多传感器的功能齐全、操作方便、检测精度高的智能宠物监控系统。其主要包括：由摄像头，温度、湿度、气压、脉搏传感器组成的数据收集系统；采用新型箱体结构、并具有减振装置、供水装置、粪便隔离装置的宠物运输箱；基于Android平台的手机软件(智能终端)，可以接收数据收集系统采集的数据并进行分析。

本发明的设计制作过程如下：

一、确定数据收集系统的组成部分，包括摄像头、温度传感器、湿度传感器、气压传感器、振动传感器、脉搏传感器以及电源，并确定各传感器的工作要求；

摄像头采用720P高清镜头，配置CMOS感光元件、夜视灯，通过USB接口连接WIFI模块；温/湿度传感器采用DHT11型号，工作电压3.3V—5V，湿度测量范围20％～95％、误差5％；温度测量范围-40℃～80℃、精度0.1℃；气压传感器采用MS5611型号，气压测量范围至10000hPa、精度为1Pa；振动传感器采用MPU-6050型号，陀螺仪范围±250/500/1000/200度每秒、碰撞容忍度为10000g；脉搏传感器采用工作电压为3-5V的型号，放大倍数为330。

二、用电线等元件将各传感器与单片机、WIFI模块、电源连接，单片机和WIFI模块均由电源提供稳定的工作电压。单片机按规定次序接收各传感器数据，并对数据进行单位转换、调整接收数据格式等简单处理。

单片机采用STM32F407型号，读取数据的方式为：每次先发送地址，每发送一次0x41，返回一次8个bit位数据，地址并自动加一。例如读取气压和角速度X：先发送0x62，此时不接受数据；再发送0x41，收到气压高8位数据；再发送0x41，收到气压低8位数据；发送0x64，此时不接受数据；再发送0x41，收到角速度X高8位数据；再发送0x41,收到角速度X低8位数据。

三、设计新型宠物运输箱。由新型箱体结构、供水装置、减振装置、粪便隔离装置四部分组成。新型箱体结构采用不锈钢支架，由底部矩形框和侧面矩形框焊接而成，并且侧面矩形框与挂钩焊接。箱体各面采用树脂材料，两侧面各开矩形透风口6个，顶面左侧天窗开口为20*10cm，右侧设20*10*5cm数据收集装置安装盒，后面预留10*10cm风扇安装开口；减振装置由安装在箱体底部四角的橡胶吸盘组成，吸盘与箱体通过螺纹连接；供水装置由围绕在箱体外部3个侧面(除箱门侧)的水管以及饮水装置组成，水管安装在距离箱底5cm的位置，与箱体通过螺纹连接；粪便隔离装置由箱体内部宠物活动空间底部的不锈钢网状隔板、隔板固定架、滑轮及尿布槽组成。隔板固定架与箱体螺纹连接，加上有滑轮槽，不锈钢网状隔板与滑轮连接。

四、开发用户终端手机软件。软件开发平台为Android平台，编写代码使其能在WIFI环境下接收到数据传输系统传回的数据，在用户输入宠物箱编码之后，显示摄像头拍摄的实时图像，并能截图储存，显示各传感器实时数据，并将其与预先设定的阈值进行比较，显示振动等级，当数据超出临界值时，显示预警信息。

如图1至图3，该宠物运输监测系统的使用具体包括以下步骤：

1)将温度传感器、湿度传感器、气压传感器和振动传感器嵌在树脂箱体4的内表面。不宜过浅，防止被宠物损坏，不宜过深，为保持监测的准确度。其中振动传感器以嵌在箱体底面内侧中央为宜，尽量接近宠物重心位置。脉搏传感器绑在宠物的敏感处(以脖子、耳朵、掌心为宜。)

2)将电源、单片机、WIFI模块安装在数据收集装置盒9中，并通过电线与各传感器连接，电线以嵌入树脂箱体中为宜，防止被宠物损坏。安装完毕后应该合上装置盒盖3，防止电源及其他设备受环境因素影响失效。

3)检查宠物运输箱两侧十二个透气孔5的情况，保持箱内外空气流通；必要时(若运输环境通风条件相当恶劣)，在风扇安装处12安装小风扇，并通过电线与数据收集装置盒9中的电源连接。

4)在底槽(粪便隔离网10与箱体底面内侧隔出的空间)放置必要的粪便收集材料(例如尿布、尿盆等)，通过滑轮将粪便隔离网10滑入箱内，置于隔板固定架11的正上方。

5)往供水装置6中注入宠物饮用水，并将饮水管/瓶与供水装置6连接，将饮用水引入箱内供宠物饮用。确保箱底四个减振装置7的螺纹连接稳固；通过提钩2提起箱体，确保不锈钢支架13与箱体各部分的焊接稳固。

6)将准备运输的宠物放入箱内，关闭不锈钢网状箱门8，必要且托运条件允许时，打开天窗盖1。打开数据收集装置盒9中的电源，确保各传感器、WIFI模块处于工作状态，下载手机软件，输入特定宠物箱编号，监测箱内环境数据(温度、湿度、气压、振动程度)、宠物生理数据(脉搏)、并通过手机观察宠物箱内实时图像，必要时截图储存。

总之，本发明的宠物运输监测系统不仅可以提高宠物在运输过程中的舒适度，还可以提高宠物运输的安全性。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于多传感器的智能宠物运输监测系统，其特征在于，包括宠物运输箱，安装在所述宠物运输箱上的数据收集系统和数据传输系统，以及与所述数据传输系统信息连接的智能终端；所述数据收集系统包括摄像头，温度传感器、湿度传感器、气压传感器、脉搏传感器、振动传感器及为上述传感器供电的电源，所述数据传输系统包括单片机，所述单片机与数据收集系统中的各传感器连接；智能终端通过数据传输系统和数据收集系统获取宠物运输箱的环境数据和宠物的生理数据。

2.如权利要求1所述的基于多传感器的智能宠物运输监测系统，其特征在于，所述宠物运输箱上设置有减振装置、供水装置和粪便隔离装置；所述减振装置包括设置于宠物运输箱底部的橡胶吸盘，所述吸盘与宠物运输箱箱体螺接；所述供水装置包括设置于宠物运输箱侧面的水管和与水管连通的饮水装置，所述水管与宠物运输箱螺接；所述粪便隔离装置包括设置于宠物运输箱内并与其螺纹螺接的隔板架，固定于所述隔板架上的不锈钢网状隔板，以及与隔板架固定连接的滑轮，隔板的下方设置有尿布。

3.如权利要求1所述的基于多传感器的智能宠物运输监测系统，其特征在于，所述宠物运输箱由矩形框焊接而成，位于侧面的矩形框焊接有挂钩；运输箱各面固定有树脂材料并预留有通风口。

4.如权利要求2所述的基于多传感器的智能宠物运输监测系统，其特征在于，所述智能终端用于接收用户输入的宠物箱编码，并通过摄像头获取和存储实时图像，以及获取各个传感器的实时数据，如果传感器的数据超出临界值，则显示预警信息。

5.如权利要求4所述的基于多传感器的智能宠物运输监测系统，其特征在于，所述摄像头的拍摄范围覆盖宠物活动的全部空间；所述温度传感器安装于宠物活动空间内，温度测量范围为-20℃~40℃，所述湿度传感器的测量范围为20%~95%，误差不超过5%，所述气压传感器的测量范围不小于10000pa；所述振动传感器固定于箱体下部中心位置。

6.一种基于权利要求5所述的多传感器的智能宠物运输监测系统的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、接收用户输入的宠物运输箱编号，获取该宠物运输箱的实时环境信息和宠物生理数据；

步骤2、将上述环境信息和宠物生理数据与设置值比较，如果超出设定值，则发出报警提示。