项目概要

项目名称

基于嵌入式机器视觉的宠物喂食系统¹
基于AIOT的宠物喂食系统²
基于AIOT的一体化宠物服务系统³

项目开发时间

第一代：2021年5月——2021年10月
第二代：2021年10月——2021年12月

项目竞赛统计

21 年全国大学生嵌入式芯片与系统设计竞赛（海思赛道）中部赛区一等奖
21 年全国大学生嵌入式芯片与系统设计竞赛（海思赛道）全国三等奖
2022 年中国大学生计算机设计大赛河南省二等奖
2022 年中国大学生计算机设计大赛全国二等奖
第七届河南省高等学校物联网设计大赛特等奖

项目背景及意义

当今社会快节奏的发展，人们将宠物视为家庭的一员，建立了深厚的情感纽带。然而，宠物照顾面临着外出无法关注、传统服务系统局限、缺乏人文关怀等问题。为了解决这一问题并满足人们对智能化宠物服务系统的需求，本研究致力于设计并实现一种基于AIOT的一体化宠物服务系统。
本系统由AI子系统、IOT子系统、电源子系统、客户端手机APP和实物载体构成。AI子系统采用基于Ubuntu操作系统的Hi3516DV300作为该子系统的SOC。自研了检测网和分类网两种模型，采用YOLO目标检测模型作为检测网，采用ResNet残差神经网络作为分类网，在检测网中引入分类网使得准确率得以提升，使用海思NNIE引擎硬件加速，实现了更加快速的识别。基于AI模型实现了视觉感知判断、语音、目标跟随、夜间识别、板端拍照等AI应用功能。使用RTSP推流实现了板端视频流的远程推送。IOT子系统采用基于Lite OS操作系统的Hi3861作为该子系统的MCU。基于IOT架构实现了投喂、云台自传、宠物拓展按键等功能。使用HiSignalling协议实现了Hi3516与Hi3861之间的通信，使用串口通信实现了Hi3861与Zigbee之间的通信，使用COAP协议实现了Hi3861与客户端APP之间的通信。创新地引入了Zigbee来拓展IOT架构，同时使用Zstack协议实现了Zigbee的自组网。AI子系统与IOT子系统相互结合，AI子系统有强大性能，IOT子系统可接入设备多、功耗低等，两系统相辅相成使得系统更加稳定、可靠和强大。电源子系统凭借着IOT子系统低功耗特点实现了对AI子系统的功耗控制。客户端开发了基于Android的APP，实现了用户对系统的控制。
本论文的创新点在于将人工智能技术和物联网技术有机地结合应用在宠物服务系统上，实现了智能化喂食、目标识别、远程控制等多种功能，同时增加了宠物自主权和人文关怀。本系统具有可靠性和稳定性，并具有一定的推广和应用价值。本论文的研究意义在于为解决宠物喂养过程中存在的问题，提供了一种创新的解决方案，也为类似的智能服务系统的设计和开发提供了借鉴和参考。