设备监测物联网平台(物联网云平台怎么添加设备)

 

摘要:为了更方便地照顾宠物，笔者设计一款基于STM32单片机的智能宠物屋。该智能宠物屋以STM32F103ZET6单片机控制器为核心，通过压力传感器、空气质量传感器、红外测温传感器、靠近传感器、温湿度传感器和电机驱动等模块，实现了智能喂养、空气净化和宠物排泄物清理等功能。系统利用ESP-01SWiFi模块接入机智云平台，将传感器收集的信息实时传输到手机App，实现对宠物的远程控制和管理。

引言

随着我国经济的快速发展，人们的生活水平不断提高，饲养宠物已经成为一种潮流。目前，市场上出现了很多类似智能宠物屋的产品，但大多数功能比较单一，不能很好地解决宠物喂食和居住环境等相关方面的问题[1-3]。针对这些问题，本文设计了基于STM32单片机的智能宠物屋。

1智能宠物屋的工作原理

智能宠物屋主要由STM32单片机、ShineBlink、传感器模块、继电器模块、舵机模块、电机驱动模块及WiFi模块等部分构成。STM32单片机主要用于控制继电器模块、电机驱动模块、舵机模块，ShineBlink、云平台和手机App通过esp8266WiFi模块进行通信，用户可通过手机App进行远程操作。传感器包括红外测温传感器、温湿度传感器、压力传感器、空气质量传感器以及靠近传感器等。继电器模块用来控制电机以及喷雾器的工作状态，舵机模块用来控制投放不同种类的食物，电机用来控制粪便清理器，完成清理宠物排泄物的操作[4-6]。

2智能宠物屋功能设计

2.1智能喂食

用户通过压力传感器实时检测宠物粮盆的重量，并实时与系统设定值进行比较，并且通过靠近传感器检测宠物是否停留在粮盆附近，如果宠物未停留在附近，那么投食器将会自动投食。当宠物停留在粮盆附近，为不惊吓宠物，即使粮盆重量低于系统的设定值，也不会进行投食，只有当宠物离开粮盆附近后，投食器才会自动补充食物。

2.2空气净化与宠物排泄物清理

宠物屋内放置有清理宠物排泄物功能的自制工具和空气质量传感器，当宠物排便后，若出现臭味或其他异味时，空气质量传感器会将数据传输给STM32单片机，然后通过串口通信协议传输到ShineBlink，再传输到云平台将数据反馈给手机App，用户便能通过手机启动空气清新剂喷雾装置，喷出对宠物无伤害的气体来净化空气，确保宠物所在环境没有异味，改善宠物的居住环境。同时，用户可以在手机App端随时控制粪便清理器工作，实现清理宠物排泄物的功能[7-9]。

2.3环境温湿度测控

互联网小常识：DNS服务器配置的主要参数：正向查找区域、反向查找区域、资源记录和转发器。

用户可以使用温湿度传感器实时监测宠物屋内的温湿度，并将单片机采集的实时数据传输到云平台，而后将数据反馈给手机App，用户可远程实时查看宠物屋内环境的温湿度。

2.4红外体温检测

系统通过红外测温传感器检测宠物的体温。当宠物想进食或者进入宠物屋内休息时，红外传感器将会实时地检测宠物体温，用户通过手机App能实时观察宠物当前的体温状态，并作出调整。

2.5远程操控和互动

用户可以通过手机App实时查看系统的检测数据，实时了解宠物当前的情况，根据实际情况决定是否需要投食或者净化空气。同时，用户可以远程操作粪便清理器清理宠物排泄物，或者远程控制逗猫棒、激光笔之类的玩具与宠物进行互动，使宠物即使待在笼子里也不会孤独，既解决了宠物的生活问题，又能够适时调整宠物的精神状态，非常适用于家中宠物无人照顾的场景[10]。

3系统硬件设计

系统框图如图1所示，由于本系统的功能模块较多，功能模块采用多种串口通信，为了满足这些模块的通信接口需求，采用SMT32F103ZET6开发板和ShineBlink物联网开发板处理数据。ShineBlink与ESP8266WiFi模块、云平台相连，STM32F103ZET6与压力传感器模块、温湿度传感器、电机驱动等模块相连。

STM32F103ZET6与ShineBlink物联网开发板之间通过串行外设接口（UniversalAsynchronousReceiverTransmitter,UART）通信。UART是一种串行异步收发协议，仅使用两条数据线发送数据，有助于正确地发送和接收数据。

互联网小常识：CIDR使得路由选择变成了从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由的过程，这就是“最长前缀匹配”的路由选择原则。

3.1STM32F103ZET6最小系统设计

STM32F103ZET6是一种嵌入式-微控制器的集成电路，芯体尺寸是32位，主频是72MHz，拥有丰富的通用I/O端口。该芯片采用ARMCortex-M3的处理器内核，具有高性能、低成本、低功效的优点。系统中的压力传感器、空气质量传感器、红外测温传感器、空气质量传感器、靠近传感器、温湿度传感器、电机驱动模块及舵机模块都与该芯片相连。STM32F103ZET6芯片用于采集宠物的体温、宠物是否停留在粮盆附近、宠物屋内空气质量等数据，并传输到手机App。

3.2 ShineBlink最小系统设计

ShineBlink最小系统选用ShineBlinkCore开发板芯片作为控制核心。ShineBlink芯片内置编译器，无需安装任何开发环境，使用较少代码即可实现WiFi组网通信，大大降低了与云平台建立连接的难度。

4软件系统设计

系统上电后首先初始化单片机设备，初始化完成后便进入模式选择，模式选择分为自动模式和手动模式。自动模式指各类传感器自动进入工作状态，若工作状态异常，则会进入持续识别工作模式，直到工作状态正常，系统才会进入工作状态。手动模式指用户通过手机App向系统发送命令，然后观测每个传感器传回的数据，若数据传输发生异常会进入持续传输数据模式，直到数据传输正常。

图1系统框图

4.1机智云Aiot开发平台联网

机智云平台是一站式智能硬件开发与物联网云服务平台，全品类设备联网支持，软件+硬件+数据+算法一体化解决方案，全方位智能化服务体系。可以实现设备接入、远程控制、数据采集、数据存储、数据分析、设备管理及用户管理等功能。用户利用手机App与喂养装置和清理粪便装置进行通信，在手机App上可以随时观察宠物的活动状态。为了实时监控宠物的状态，该系统采用WiFi无线通信方式，将硬件系统各层中的协议和接口相结合，形成物联网网络体系。

4.2机智云物联网平台开发

根据需求定义数据点，数据点是设备产品的功能抽象，用于描述产品功能及其参数。创建数据点后，便可确定设备与云端通信的数据格式，设备、机智云可以互相识别设备与机智云互联互通的数据。

4.3嵌入式软件开发

图2手机应用端界面

本系统采用机智云平台中的MCUSDK开发嵌入式软件。自动生成的软件开发工具包（SoftwareDevelopmentKit,SDK）实现了机智云通信协议的解析与封包，并封装成了简单的应用程序接口（ApplicationProgrammingInterface,API）。当设备收到云端或者App端的数据后，开发者只需要在对应的事件处理逻辑中添加传感器的控制函数，便可完成产品的开发。

4.4手机App开发

手机App在机智云官网提供的移动应用里进行开发，可以设计App的页面配置、图标、颜色以及关联的产品。手机应用端界面如图2所示。硬件系统通过WiFi连接模式创建数据点，通过App连接硬件，实现终端控制，能够显示宠物的状态及宠物屋的相关数据信息。

5结语

基于STM32单片机的现代智能宠物屋，能够自动进行数据采集、传输及处理，实现了智能喂食、远程清理宠物排泄物、检测环境温湿度、检测宠物体温、远程互动和净化空气等功能。用户通过手机App可选择不同种类的食物进行投放，很好地解决了宠物无人照顾的问题，该智能宠物屋拥有广阔的发展前景。

互联网小常识：STP的配置任务包括：打开或关闭交换机的STP，设置STP的根网桥和备份网桥，配置生成树优先级、配置路径代价和配置STP可选功能等。

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