本文主要介绍如何制造一个小型宠物喂食器，且该喂食器满足：

• 两个碗：一个用于放垃圾、一个用于放水
• 两个箱子：一个用于放垃圾、一个用于放水
• 可通过Android应用程序控制
• 在LoRa中进行交流
• 系统收集的数据保存在数据库中

硬件部件：

• SODAQ ONE V3（SODAQ 板具有内置的LORA系统）
• 中继器WunderBar（用于控制泵的继电器）
• Atlas Scientific EZO-PMP™-蠕动泵（带有少许软管的泵将水从水箱运送到便池）
• SparkFun步进电机驱动板A4988（旋转蜗杆的步进电机）
• 重量感应器（得到两个碗的重量）

制造步骤：

步骤一： 

如何放置捕获器，以及如何将食物和水从箱中传送到碗中。想到的第一个视觉效果如图：

但是这种设计的功能不是很好，对此进行了改进。即选择通过软管直接将水放到碗里，对于食物，选择让它直接从上方的管中直接掉入碗中。

在此过程中，对设计方案进行了完善，即：

• 需要两个称放到碗底
• 需要超声波传感器，对箱中食物的多少进行监测
• 将泵放在箱底部，并通过继电器激活
• 需要一个试验板

步骤二：零件打印

通过3D打印的零件有:

• 甲蜗杆，这将被本步进电机，以推动所述粗粒朝向碗状供电。
• 带有孔的箱子，用于装食物。
• 用一根管子将食物从箱中输送到碗上方，将在此管道中插入蜗杆螺丝。
• 三种不同类型的支架来支撑结构。

（蜗杆螺丝，该蜗杆由步进电机提供动力，其目的是将食物推向碗）

（箱子，借助电动机和蜗杆螺丝，该箱可用于在将食物输送到碗之前存储存食物）

（厚支架，使用这些支架连接垂直的侧面，以便可以将一侧滑动打开。）

（常规支架，用于连接两个垂直侧面）

步骤三：电路

步骤四：通讯

通过使用LoRaWAN协议来确保宠物喂食器与Android应用程序之间的通信。使用该协议有一下几个原因：

• LoRa允许低带宽通信，这使其具有能源效率，并且是智能对象的理想选择。
• 该协议还允许进行上行链路和下行链路通信，这是该项目的先决条件，因为该设计需要从传感器中检索数据并将指令发送到电动机和泵。
• 使用LoRa协议，该宠物喂食器仅需使用5V供电。它允许用户将其放置在没有wifi的站点上，例如花园或狗窝的末端。

通信架构：

SodaQ板从传感器中检索数据，然后以有效载荷的形式将它们发送到TTN网关。TTN网关将有效负载重定向到Docker中托管的Node-Red容器。使用Node-RED将处理后的数据发布到Cloud Firestore数据库，该数据库与Android应用程序互连。通信都发生在上行链路和下行链路中。

步骤五：Arduino程序

1、getKibblesWeight（）-用于测量食物碗当前重量的函数

2、kibbles_tank（）-该函数返回一个布尔值以告知十五箱是否是空的（超声传感器检测）

3、loop（）-该函数可确保碗内东西不会溢出

步骤六：TTN

物联网是用于物联网（IoT）的基于社区的开源LoRaWAN网络。

ESIEE Amiens拥有一个网关，这使得可以在项目中使用TTN。因为TTN，可以在LoRa中进行通信并监视通过网关进行的通信。

在The Things Network上注册了该设备，并根据需要定制了Encoder和Decoder功能。

（TTN的编码器和解码器功能）

（编码器功能）

步骤七：节点红色

ode-RED是基于流程的可视化开发工具，最初由IBM开发，用于将硬件设备，API和在线服务连接在一起，作为物联网的一部分。

Node-RED提供了许多可使用的库，包括MQTT库，用来检索和发送有效载荷。Node-RED还具有用于发送和接收HTTP请求的内置节点。

在Docker上创建了Node-RED容器，以便我们可以更轻松地访问它。

流程：

（NODE-RED流概述）

最重要的分支是接收TTN有效负载的分支，以及接收Android应用程序发送的POST查询的两个分支。

（上行分支）

（下行分支）

“ uplink”分支以MQTT-in节点开始，然后有效负载通过函数对其进行解码。该分支以http-request节点结尾，该节点将POST查询发送到我们的Cloud Firestore数据库。该分支的目标是在数据库中为从TTN接收到的每个有效负载创建一个新条目。

这两个“下行”分支以http-request节点开始，该节点接收来自Android应用程序的POST查询。我们采用了两种不同的路径，一种是针对每个可以接收的命令的路径（/ refill用于在用户单击应用程序上的“ refill”按钮时使用，/ mode用于在用户希望以自动模式进行传递时使用）。根据从POST检索到的值，有效载荷将通过函数进行处理，然后发送到电路储罐到MQTT输出节点。

步骤八：云消防站

Cloud Firestore是一个灵活，可扩展的数据库，由Firebase和Google Cloud支持，用于移动，Web和服务器开发。

我们需要存储数据。经过对Postman的反复试验以找到适合该项目HTTP请求的良好路径之后，我们能够非常轻松地获取和发布数据库中的数据。然后，只需要将Postman查询迁移到Node-RED即可自动执行该过程。对于下行链路通信（从应用程序到电路），使用了Android Studio提供的内置Firestore教程和连接。

（CLOUD FIRESTORE集合）

有一个“ gamelles”集合，其中包含几个文档，这些文档本身由四个字段组成。

步骤九：Android Studio

为达到远程操控，制作了一个简单的Android应用程序，其中包含以下功能：

• 顶部有两个按钮（浅蓝色），可在手动和自动模式之间进行切换，以重新填充碗。还有一个按钮可以显示箱子的状态，还有一个按钮可以重新填充每个碗。
• 显示箱子的状况。

通过这个简单的界面，可以检查碗的当前重量，重新填充食物或水碗，然后单击按钮以查看水箱。

为了从Cloud Firestore数据库检索数据，使用了com.google.firebase.firestore库。

项目演示：