劉博 霍家亮 曹藝

摘要：文章以“智能陸寵箱”項(xiàng)目為切入點(diǎn)，技術(shù)上采用中國(guó)移動(dòng)推出的OneNET數(shù)據(jù)平臺(tái)與單板機(jī)嵌入式技術(shù)相結(jié)合的方式，設(shè)計(jì)完成了數(shù)據(jù)平臺(tái)與嵌入式設(shè)備間的數(shù)據(jù)上、下行交互。實(shí)現(xiàn)了用戶(hù)在遠(yuǎn)端通過(guò)終端設(shè)備訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)平臺(tái)，監(jiān)控“智能陸寵箱”箱體內(nèi)的實(shí)時(shí)圖像、溫度、濕度，從而完成對(duì)箱體的投食、換水、加溫、散熱等功能。內(nèi)容以數(shù)據(jù)流程為第一視角，闡述了項(xiàng)目背景、技術(shù)分析、模塊設(shè)計(jì)等知識(shí)，可做作為高校物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)學(xué)生實(shí)踐教學(xué)的案例。

關(guān)鍵詞：OneNET;嵌入式技術(shù);陸地爬行寵物

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）06-0065-02

當(dāng)今社會(huì)80后、90后人群已成為促進(jìn)社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的“主力軍”，工作壓力大、生活節(jié)奏快成為這一類(lèi)人群的顯著標(biāo)識(shí);又由于這批人群出生時(shí)間正值我國(guó)計(jì)劃生育推行期，所以兄弟、姐妹的缺失，身處異鄉(xiāng)的工作，父母不在身邊思念都成為此類(lèi)人群飼養(yǎng)寵物的原因。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已形成以小型寵物為主的成熟寵物市場(chǎng)，年消費(fèi)增長(zhǎng)的速度在20%以上。目前中國(guó)寵物及相關(guān)用品，一年的交易額已突破百億元大關(guān)。另一方面，在龐大的消費(fèi)群體中，陸地爬行類(lèi)寵物，已成為勢(shì)頭最強(qiáng)勁的增長(zhǎng)點(diǎn)，而且消費(fèi)者以年輕人為主。消費(fèi)群體的突現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的碰撞，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一款有著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)鮮明特征的“智能陸寵箱”，對(duì)于促進(jìn)寵物經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、科學(xué)飼養(yǎng)寵物、物聯(lián)網(wǎng)及嵌入式科學(xué)推廣都有著一定的意義。

1項(xiàng)目概述

本項(xiàng)目搭建一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的爬行寵物飼養(yǎng)裝置，實(shí)現(xiàn)該設(shè)備集成環(huán)境數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)的上傳下發(fā)、數(shù)據(jù)分析、環(huán)境制動(dòng)。由終端傳感器、通訊網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用程序三部分構(gòu)成。傳感器設(shè)備負(fù)責(zé)采集箱體內(nèi)部的溫度、濕度等信息，并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)NB-lotM5311模組傳輸至OneNET平臺(tái)，通過(guò)基于OneNET平臺(tái)的可視化控件和內(nèi)嵌的編程環(huán)境編寫(xiě)應(yīng)用功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析及數(shù)據(jù)的下行從而控制箱內(nèi)的投食、換水、加溫、散熱等功能的開(kāi)啟。

2項(xiàng)目模塊技術(shù)解析

該設(shè)備在具體實(shí)施中集成了包括：溫濕度傳感器模塊、攝像頭模塊、ArduionUNO主控制器、NB-loTM5311模組、步進(jìn)電機(jī)組成的環(huán)境制動(dòng)模塊，在Arduion主控制器統(tǒng)一管理下，傳感器采集箱體內(nèi)相關(guān)信息，將其數(shù)字化后交由M5311通訊模組上傳ONENET數(shù)據(jù)平臺(tái)。可由APP端進(jìn)行可視化查看，自主分析后人為或自動(dòng)的下發(fā)控制命令驅(qū)動(dòng)環(huán)境制動(dòng)模塊來(lái)調(diào)節(jié)箱體內(nèi)的環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)智能化控制。具體結(jié)構(gòu)如圖1如示。

1）通過(guò)溫濕度傳感器模塊dhtl 1和攝像頭模塊0V7725對(duì)寵物箱的基本環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，Arduion UNO作為主控制器對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，虛擬一個(gè)假串口把處理的數(shù)據(jù)發(fā)送給NB-loTM531l模組。

2）NB-loTM5311模組在接收到主控制器發(fā)送的數(shù)據(jù)后，上傳給Onenet平臺(tái)側(cè)，平臺(tái)側(cè)通過(guò)APP管理做一個(gè)基本的uI界面，顯示基本數(shù)據(jù)，可以根據(jù)環(huán)境狀況對(duì)主控制器下發(fā)不同指令。

3）主控制器接收到平臺(tái)側(cè)的指令后，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)制動(dòng)模塊，對(duì)寵物箱環(huán)境進(jìn)行有效的改變，達(dá)到改良環(huán)境的目的。

3項(xiàng)目核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)

M5311模組與Arduion UNO主控制器的聯(lián)接調(diào)試，主要的核心問(wèn)題集中在串口通信上，如果通信方面正常實(shí)現(xiàn)，那么其他的傳送主要靠AT指令完成。接人協(xié)議可選：CoAP（LWM2M）、MQTT、Modbus、HTI'P等方式，我們這次使用的是TCP通訊方式。

4總結(jié)

時(shí)代的前行不可阻擋，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為世界公認(rèn)的科技發(fā)展方向得到了國(guó)家極高的重視，各大科技企業(yè)都在總局自己未來(lái)的領(lǐng)域，并融人物聯(lián)網(wǎng)世界之中。將OneNET平臺(tái)與NB-loT模組相結(jié)合并應(yīng)用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與高校教學(xué)是十分有經(jīng)濟(jì)前景和實(shí)現(xiàn)意義的。2017年以來(lái)，中國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商已完成NB-loT模組采購(gòu)1000萬(wàn)片以上，低廉的價(jià)格使其極具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，可以預(yù)計(jì)NB-loT技術(shù)必定在今后一段時(shí)期內(nèi)成為物聯(lián)網(wǎng)通訊方式中的重要選擇。中國(guó)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)OneNET定位PaaS服務(wù)，能夠中上層應(yīng)用程序與實(shí)際傳感、控制設(shè)備間搭建起有效的、安全的應(yīng)用平臺(tái)。解決數(shù)據(jù)的發(fā)、收工作，提供豐富的API，方便學(xué)習(xí)、上手，使開(kāi)發(fā)者的重心回歸功能應(yīng)用。本次項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)無(wú)論是在項(xiàng)目工程中使用，還是在高等教育中學(xué)習(xí)都是一項(xiàng)符合要求的案例。

[通聯(lián)編輯：光文玲]