• 选题的目的和意义

在当今社会，随着城市化进程的加速和生活节奏的日益加快，人们面临着多种压力，这些压力易导致心理和生理疾病的产生[1]。对于年轻单身群体而言，宠物的陪伴可以在一定程度上缓解孤独感，并以此填补情感空洞，近几年饲养宠物的空巢青年群体占比大幅提高，“宠物经济”呈现可观的增长态势[2]。早期研究者关注到，养宠者多将宠物置于自己的家庭框架中，赋予其“孩子”“兄弟姐妹”等角色。这种隐喻性亲密关系的建立，彰显了人们摆脱孤独的努力[3]。在这样的环境之下，越来越多的人在家里饲养宠物，宠物已成为许多家庭的重要成员[4]，宠物对居住在城镇居民的人际交往中起到了积极的补充作用，满足了人们情感交流的需求，为人们提供了情感慰藉和生活乐趣[5]。然而，对于忙碌的宠物主人而言，如何确保宠物得到科学、合理、及时的饮食照顾成为了一个亟待解决的问题[6]。

在此背景下，消费需求的提高，细分化、个性化选择，宠物经济消费将呈现多样化、产业化、规模化。氪金式养宠成为新趋势，宠物消费结构逐渐走向精细化、定制化等方向，创新产品层出不穷，相关服务行业不断涌现，如自动喂食器、自动喂水器、宠物烘干机等[7]。这其中智能宠物投喂系统的研发与应用显得尤为必要，其选题意义深远。一方面智能宠物投喂系统能够显著提升宠物的饮食质量和生活品质，该系统通过精确控制喂食时间和食量，制定科学的饮食计划，确保宠物获得均衡的营养摄入，避免因饥饿或暴饮暴食导致的健康问题。这对于宠物的健康成长和长期幸福至关重要。另一方面，智能宠物投喂系统极大地增强了宠物主人的便利性和生活品质。借助现代智能技术，宠物主人可以通过手机等智能设备操控投喂系统，随时随地查看宠物的饮食情况和健康状况，从而减轻日常照料的负担，提高生活效率[8]。在这些条件下，能够普遍应用的智能宠物投喂系统有着十分重要的意义。该系统的应用可以帮助宠物主人更加效率的投喂宠物，也为宠物自身的饮食健康提供了一定的保障。

二、综述国内外对本论题的研究动态（附主要参考文献）

国外的宠物行业领先我国，例如美国，据资料显示2021年美国宠物市场规模达1236 亿美元，超过了预期值1096亿美元，与2020年相比增长19.31%。美国的宠物数量多，家庭渗透率高。据资料显示，2019 年美国拥有宠物的家庭数占美国总家庭数的比例为 67%，2021年美国拥有宠物的家庭 数占美国总家庭数的比例为70%。如此庞大的宠物基础为他们的宠物行业铺下了坚实的基础[9]。他们的宠物行业更侧重于如何饲养培训宠物；还有实行医疗保健制度和实施方案，发展趋势和研究方向。在国外宠物的保险行业已经表现出非常拟人化。在查阅文献和资料可以发现，国外对宠物行业的研究的广度和深度都较我国前卫，其先进的管理给我国宠物产品设计带来重要启示。让产品既能满足基本的功能需求又能增加宠物主人在使用过程中的用户体验舒适性。实用性和适用性是判断宠物产品的重要标准。如今宠物用品市场中呈两极分化，一种是欧美高端用品，其价格较高；另一种是来自东南亚的低端用品。还有一点，国外的宠物喂食器研究的重点是在产品的智能化方面，在智能化技术方面相对而言比较成熟，比国内厂商只注重产品本身方面要走得更远一些，但也存在一些问题。国外的过于注重智能技术，而忽视了人—机器—宠物三者之间的交互体验，缺乏一些以人为本的设计理念。Petnet 智能宠物喂食器就是一个典型的案例。它可以提供自动化喂食、警告和通知，并给出合理的喂养方式，控制合理的喂食量。但忽视了人才是产品的操作者和用户体验者。

在国内,宠物行业的发展起点较晚，但整体发展速度较为稳定。自2004 年开始，我 国宠物经济以30% 的发展速度稳定增长，宠物行业的建设规模也与日俱增，并且我国养宠物的家庭人口基数也随之不断增高，国内至少有 2 亿以上的家庭养了宠物，尤其在北京、上海、广州、武汉等大城市中最为常见。与此同时，在未来社会发展阶段中，我国养宠物的人口基数将会呈显著增长趋势[10]。《2023-2024年中国宠物行业白皮书》显示，2023年城镇宠物（犬猫）消费市场规模为 2793亿元，2026年预计将达到3613亿元，市场业绩增长迅速。伴随着精细化、智能化养宠方式的流行以及“它 经济”的崛起[11]，宠物电器市场迅速发展[12]。在举办的国际宠物用品展品会上，宠物自动喂食器成为所有展品当中的焦点，这也表明，宠物喂食器智能化技术的应用已成为市场发展新趋势。德国特瑞士中国运营中心，青岛特瑞士国际贸易有限公司此次在展台亮相，展示了多款自动喂食器等宠物用品。展商均认为，宠物类的相关用品一定会向智能化和人性化方面发展，自动化和智能 化必定成为宠物用品市场发展新趋势[13]。智能化技术的普及应用，使人在使用过程中更灵活、设备更精确和更人性化，并符合“绿色”电子的要求，体现了以人为本的设计理念。目前国内市场已开始有多款功能各异，价格从几十到上千的宠物喂食器，成为很多宠物主人解决宠物喂食问题的好帮手。但大多数厂商在设计生产宠物喂食器的时候仍然以产品为导向，忽略了宠物主人与宠物之间的诉求。这种状态在国内市场还是普遍在，而对智能化宠物喂食器相关信息的研究和分析不多[14]。在朱庆祥发表的期刊《家庭智能宠物喂食器造型设计》当中指出：智能家居是未来的发展趋势。由此可见，智能化宠物投喂器在国内越来越受到重视[15]。

参考文献：

1. 汪璐彤. 购买“家人”：城市青年宠物消费的情感逻辑研究[D]. 浙江师范大学, 2023.
2. 杨庆. 以情感需求为导向的智能宠物猫喂食器设计研究[D]. 青岛大学, 2020.
3. 张有春,周小昱文. 宠物狗对城市小区养宠青年人际关系的形塑研究 [J]. 中国青年社会科学, 2024.
4. 石楠. 基于用户体验的家养宠物猫喂食器设计[D]. 南昌大学,2024.
5. 王伸，常奇，程鹏，等.基于物联网的宠物智能饲喂系统设计[J].无线互联科技，2022.
6. 宫占霞，杨泽锋，黄闯，等.智能宠物投食器设计[J].电子世界，2021.
7. 蔡霏霏. 基于“独居青年”的宠物经济前景研究 [J]. 中国商论, 2022.
8. 叶军，华旭奋，孙晓艳.基于用户体验的互联网+宠物管理系统设计与实现[J].科技创新与应用，2020.
9. 谢水生. DB公司宠物电器美国市场竞争战略研究[D]. 华南理工大学, 2023.

[10]冯果烨,杨丽雪. 新时代宠物经济的发展研究 [J]. 中国市场, 2022.

[11]李子言. “它经济”为消费市场添活力[N]. 陕西日报, 2024-10-15 (008).

[12]韩宇,张梓婧,徐航手. 宠物电器市场情况及标准化现状分析 [J]. 质量与认证, 2024.

[13]郝昱，自动化、智能化宠物用品行业发展趋势[N].中国贸易报，2015.

[14]陈智锐.智能化的家养宠物喂食器设计研究[D].广州：广州大学，2018.

[15]朱庆祥，潘锁. 家庭智能宠物喂食器造型设计[M]. 机械设计，2016.

三、研究的基本内容，拟解决的主要问题

本系统主要研究内容是设计一款基于STM32单片机和Zigbee的智能宠物投喂系统，可以实时监测宠物窝的温度、湿度，并记录投喂食物的次数，实时在显示屏上显示。使用光敏电阻实时监测环境变化，在自动模式下，当光线变暗后，会自动打开灯光，为宠物照明，当光线变亮后，会自动关闭灯光。可以使用手机APP控制投喂、开关灯、模式切换等。

研究基本内容：

1. 使用STM32单片机做主控制器。
2. 使用OLED屏实时显示宠物窝的温湿度与投喂次数。
3. 使用DTH11检测宠物生存环境的温湿度。
4. 使用光敏电阻检测环境变化情况。
5. 使用电机控制投食。

本系统拟解决的问题主要有如下几个方面：

1.组建Zigbee无线传感器网络收集传感器数据

2.实现Zigbee协调器和STM32单片机串口通信

3.OLED屏和手机终端实现实时数据的可视化。

4.使用步进电机控制投食

四、研究方法、研究条件和可能存在的问题

1、研究方法

(1)分析法：将对象的整体分为各个部分，把复杂的事物分解成简单的要素来研究的方法。

(2)文献研究法：通过查阅和阅读文献的方式，从而去掌握研究的问题，能帮助了解问题的历史和现状。

(3)专业课书籍查阅：根据课题研究需要，选择相匹配的专业课书籍，反复学习熟练掌握基础知识，为进一步研究做准备。

2、研究条件

(1)硬件知识储备：学习使用过相关的开发板，例如：s3c2440开发板、esp32开发板。学习过无线传感网络技术，并做过zigbee开发板实验，实训实验中，学习过电机操作方法。

(2)软件知识储备：学习了C语言、C++、Java，物联网实验平台的经验

3、可能存在的问题

(1)缺乏独立开发项目的经验，系统功能可能不太完善。

(2)对系统的需求分析可能不太到位，从而导致系统功能存在弊端。

(3)硬件编程与使用不熟练，需要查询大量资料，独立开发速度慢，效率低。