放心寵...
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放心寵:利用樹梅派追蹤寵物之應用系統
1,*陳昀暄,
2游坤明, 1余佑享,
1蔡家承, 1蔡嘉原,
1張豐欣,1薛亮華
1中華大學資訊管理學系, 2中華大學資訊工程學系,新竹,台灣
摘要
現今的社會，人們飼養寵物的比率逐漸
提升並將寵物視為家人。為減少寵物外出走
失的問題，本研究提出一個利用樹莓派加上
定位模組的雛型系統建置方案，將寵物的經
緯度資訊透過 4G 網路傳送至資料庫後，以
提供飼主利用手機APP地圖查詢寵物的位置，
來達到在最短時間內尋找到心愛的寵物的效
益。本研究提供相關的實驗步驟讓之後有相
關的研究可以參考利用，除此之外，本系統
雛形經驗證後具有可商品化之價值。
關鍵字:寵物定位、樹莓派、GPS 定位、4G
網路。
1. 前言
隨者現今社會的演變，在生育小孩較為
花錢，且較不方便的狀況下，許多家庭會選
擇飼養寵物來代替養育小孩的選擇，如圖一
所示，根據台灣財政部統計處統計近年台灣
家犬貓數量的結果顯示在 106 年的家犬為
178 萬隻，家貓則為 73 萬隻，由此得知家犬
較 102 年增加了 2%而家貓成長為 27%[12]，
因為家犬貓的總數的增加，也帶動寵物經濟
的提升，也間接讓市場增加許多的 APP 讓飼
主去做使用。
本研究將目前市場上較為普遍且較多人
使用之寵物 APP，其中有 11Pet[1]、DogLog[6]、
我的寵物日誌[11]、Hami Pet[10]，並針對其
使用者使用過後給出的評價進行統計並且量
表化的評價比，如圖二表示，由分析結果可
知當前市場評價比最高的是 11Pet，並由表一
所表示，在上述 APP 中並沒有對寵物走失這
個問題進行解決的部分，因此本研究希望利
用樹莓派裝置中的定位板進行寵物定位，來
解決目前市場上所遇到的寵物走失的問題，
且本系統並沒有收費機制，這對於使用者的
友善度有相當的提升。
圖一 近年台灣家犬貓數量調查
圖二 現行寵物 APP 市場評價比
本研究提出利用樹莓派[2]進行寵物定位
經由 4G網路將寵物位置資訊上傳至資料庫，
並讓飼主使用APP將GPS定位[5] 的經緯度
資料傳送到資料庫，經由 APP 端抓取資料庫
裡的寵物位置資訊，讓 APP 的地圖上顯示寵
物所在之位置，能夠讓飼主第一時間知道寵
物的確切位置，將找到走失的寵物機率提
升。
表一 現行寵物 APP 功能比較表
本研究的貢獻如下:
1. 本研究所建置的系統可利用 VNC(Virtual
Network Computing)[7]遠端登入樹莓派
系統，並利用建構在樹梅派上的 GPS 模
組收集寵物的經緯度位置，再透過 4G 網
路模組將該經緯度資訊回傳至系統資料
庫，並於手機APP上顯示寵物所在位置。
2. 本系統提供飼主可同時紀錄食物量、飲水
量、便溺，及查看相關分析資訊的多項功
能整合，解決了多數飼主想要紀錄飲食卻
需開啟不同應用軟體的問題，並且也提供
健康資訊功能，能夠讓飼主得知如何預防
寵物疾病。
3. 本研究提供相關的實驗步驟讓之後有相
關的研究可以參考利用。
4. 本系統雛形經驗證後具有可商品化之價
值。本系統不需要付費即可安裝使用，增
加對使用者的友善度。
本文的章節安排如下: 第一章介紹背景與動
機，第二章介紹所使用的技術之背景，第三
章介紹本研究的系統架構，在第四章中展示
成果，最後第五章為本文結論
2. 先前技術研究
本章節將介紹本次研究所使用的技術之
背景。
2.1 樹莓派
樹莓派Raspberry Pi是開發於Linux的單
晶片電腦，由英國樹莓派基金會開發，目的
利用 Linux 系統可以自主編改軟體的特性再
加上較低廉的硬體設備來促進學校的基本電
腦科學教育。樹莓派每一代都是使用
Advanced RISC Machine (ARM)架構的處理
器，而在記憶體的部分由初代在 256MB 到後
來提升至 4GB，並且儲存空間的部分主要是
使用 Secure Digital Memory Card (SD)卡或者
TransFlash (TF)卡進行儲存，並且有提供 USB
的介面讓使用者可以更為便利的使用、也提
供 HDMI 的視訊輸出和 RCA 端子輸出讓使
用者可以直接接上螢幕做使用，而網路鏈結
的部分主要是分成 Ethernet/WLAN/Bluetooth
的三種方式，供使用者進行選擇。
2.2 GPS 技術的原理
Global Positioning System 全球衛星定位
系統，簡稱 GPS，起源於 1970 年末由美國國
防部和維護的全球定位系統，GPS 主要是利
用光纖、衛星、無線電等方法來同步在全球
資訊網上，目前是利用 31 顆的太空衛星中的
其中三顆就可進行經緯度的定位，若是四顆
衛星情況下就可以定位經緯度外還可以再加
上高度的定位。
2.3 QR code
Quick Response Code 快速響應矩陣圖碼，
簡稱 QR code，是二維條碼的一種，1994 年
由日本 DENSO WAVE 公司發明。條碼是一
種機器可讀的光學標籤，其中包含相關物品
的訊息，而 QR code 是一種矩陣條碼最初是
為了日本的汽車行業設計的，而 QR code 所
使用的編碼模式數字、字母數字、位元組（二
進制）和日文（Shift_JIS）這四種模式來進
行有效的儲存資料[9]。
3. 系統架構
本章節中將介紹本研究所使用到的工具
規格以及系統架構之說明。
3.1 開發環境所使用的工具與平台
本研究所使用到的開發工具與平台將在
表二呈現，並且在對樹莓派、GPS 定位模組
以及 4G 網卡模組做進行說明。
本 研 究 所 使 用 的 樹 莓 派 裝 置 為
Raspberry Pi 3 Model B[8]，圖三所示。這種
功能強大，成本低廉的和小尺寸單板計算機
可用於許多主要和次要應用程序，並且比上
一代產品快 10 倍。主要是使用 64 位元的
ARM Cortex-A53 處理器，1GB 的 RAM(與
GPU 共用)，配有 4 組 USB2.0、並且含有
HDMI、MicroSD 卡插槽、10/100 乙太網路、
藍牙 4.1，也提供 40 個 GPIO 的引腳可供
使用。
表 2 開發環境
圖三 Raspberry pi (樹莓派)
本研究目前所使用的 GPS 定位裝置為
BU-353S4[3] ，圖四所示，是一款具 USB 連
接接面的 GPS 衛星接收器，使用第四代
SiRF Star IV 晶片組，且 BU-353S4 有 100%
防水功能可利於台灣潮濕多雨的氣候，再加
上即使衛星訊號微弱第一次定位仍非常快速，
也因為 USB 連接介面使用上相對簡單，所
以本研究選擇使用這顆接收器。
圖四 Globalsat BU-353S4 GPS
本研究所使用的 4G 網卡模組為
DWM-222[4]，如圖五所示，是一款支援 4G
LTE 700/900/1800MHz 行動網路，且在 LTE
模式下最高支援下載 150Mbps/上傳 50Mbps
傳輸速率，也因為有隨插即用的方便性所以
本研究選擇使用該產品。
圖五 DWM-2224G 網卡模組
3.2 系統架構與功能特色
如圖六系統架構，為了解決寵物走失的
問題，本研究首先在寵物上加裝 4G 網卡模
組以及 GPS 定位模組之樹莓派裝置，並且讓
飼主利用已安裝好的APP將手機的定位功能
連線至資料庫，此時樹莓派設備會將寵物定
位資訊藉由 4G網路上傳至資料庫，接者APP
端會將資料庫所蒐集來的寵物資訊進行整合，
並在APP上顯示寵物確切所在的位置以及經
緯度，讓飼主能夠快速地得知寵物是否在安
開發工具和平台項目 開發工具和平台名稱
樹莓派 Raspberry pi 3 model b
GPS 模組 BU-353S4 衛星接收器
4G 網卡模組 D-Link DWM-222
作業系統 Windows 10、Linux 10
資料庫系統 MySQL Sever
程式語言工具 Java、C#
全區域，並得到寵物的確切位置。
本系統也為了讓撿到走失寵物的人可以
快速找到飼主的聯絡資訊，提供了產生 QR
code 的功能讓撿到走失寵物的人可以進行掃
描並且得知該寵物的飼主之聯絡資訊。
圖六 放心寵系統架構
本開發系統軟體除了提供寵物定位功能，
也提供了更加便利的寵物飲食、便溺紀錄之
功能，由於許多疾病都是不良的飲食控管所
引起的，再加上需多疾病前期的首先會影響
寵物身體的症狀都是在便溺的問題，所以本
系統將以上紀錄進行圖形化的呈現產生出分
析比較圖，其中分析比較圖分成又週分析以
及日分析，讓飼主能夠在近期能夠更清楚寵
物的飲食以及便溺的情況，也在預防疾病更
甚於治療疾病的理念上，本系統為了讓飼主
在寵物病情上的更加的了解，也提供了寵物
健康資訊，主要是讓飼主能夠更加的了解寵
物產生哪些現象是什麼症狀，以上功能由圖
七功能架構圖所示。
圖七 放心寵功能架構圖
4. 系統開發結果展示
本節將介紹系統開發結果展示，首先是
利用樹莓派裝置以及 GPS 定位模板，來進行
實驗。為了提升本研究的實驗成果的驗證性，
本研究先將樹莓派裝置放置在戶外並且進行
VNC SERVER 的遠端連線，如圖八所示，遠
端後利用指令碼確認GPS定位裝置是否有連
接上，如圖九所示，接者將 GPS 定位模板相
關軟體安裝妥當，如圖十所示，並且確認 GPS
是否有抓取到定位，抓取成功會將所抓取的
經緯度以及高度等資訊顯示出來，如圖十一
所示，並且會將定位所得到的經緯度藉由 4G
網路上傳至資料庫裡，如圖十二所示。
圖八 利用 VNCSERVER 遠端畫面
圖九 輸入 Isusb 確認裝置是否連接上
圖十 GPS 安裝完成畫面
圖十一 GPS 顯示的資訊
經緯度上傳至資料庫後，接者從 APP 端
連線至資料庫抓取經緯度資料，APP 取得經
緯度資料後，將在 APP 上面使用 Google Map
的 API 進行畫面顯示，如圖十三所示，並且
顯示該樹莓派裝置的經緯度。
圖十二 資料庫顯示經緯度
圖十三 APP 端顯示寵物定位結果
接者介紹本系統所開發之記錄、分析以
及健康資訊之功能，為了將寵物平時的飲食
的習慣有更深的了解，可以直接從本系統中
的紀錄功能直接紀錄，如圖十四所示，在畫
面中可以輸入寵物的食物量(克)以及飲水量
(ml)輸入完後系統會將資訊傳送到資料庫裡，
接者APP在分析功能部分會將資訊從資料庫
抓取出來並且進行統計分析，如圖十五所示，
讓飼主能夠更加的了解自己寵物一周下來的
飲食狀況。
在完成紀錄後並看完分析結果，可以使
用健康資訊功能，如圖十六所示，本研究提
供許多在網路上或者是相關文獻中，找到的
多數寵物會得到之疾病症狀，以及相對應的
緊急解決方式。
5. 圖十四 飼主輸入寵物飲食紀錄畫面結論
本研究提供飼主更為方便的功能整合，
解決許多飼主為了寵物走失而耗費大量時間
與精力去尋找的問題，所以在定位上，本系
統利用樹莓派裝置加上 GPS 模板進行定位，
並且利用 4G 網路進行資料上傳資料庫，讓
飼主可利用 APP 進行資料的抓取，進一步得
知寵物確切的位置並顯示在 APP 上，以快速
地找到寵物所在的位置。
除此之外，本系統提供飼主同時可紀錄
食物量、飲水量、便溺，及查看相關分析資
訊的多項功能整合，解決了多數飼主想要紀
錄飲食卻需開啟不同應用軟體的問題，並且
也提供健康資訊功能，能夠讓飼主得知如何
預防寵物疾病。
本系統希望能夠在未來做出遠端視訊功
能，讓飼主出門在外時能夠即時的觀看寵物
的日常，且藉由 GPS 定位的功能將寵物離開
飼主一定的範圍時，會寄送通知到飼主手機，
讓飼主能夠第一時間找回寵物。
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財政部統計處.