智慧酒店管理系統設計與實現

劉映群 劉俊欽 梁健煊

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2021.09.023

摘? 要：針對傳統酒店管理與服務質量易受服務人員影響，入住、退房辦理流程煩瑣的問題，研發基于物聯網與人工智能技術結合的智慧酒店管理系統，通過人臉與指紋識別顧客身份，利用物聯網技術實現對門禁和酒店設備集中控制和管理，實現入住到退房全過程無人服務。測試結果表明，系統具有低功耗、高效率、高穩定性、智慧化特點，便于維護和管理。有效降低運營成本，提升服務質量。

關鍵詞：人工智能技術;智慧酒店;管理系統;物聯網

中圖分類號：TP311? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2021）09-0087-06

Design and Implementation of Smart Hotel Management System

LIU Yingqun1，LIU Junqin2，LIANG Jianxuan3

（1.The Open University of Guangdong（Guangdong Polytechnic Institute），Guangzhou? 510091，China;2.Guangdong University of Science and Technology，Dongguan? 523083，China;3.Guangdong Polytechnic Normal University，Guangzhou? 510665，China）

Abstract：Traditional hotel management and service quality are easily affected by service personnel，and check-in and check-out procedures are complex. In view of the existing problems，an smart hotel management system based on the combination of internet of things and artificial intelligence technology is developed. Identify customersidentity through face and fingerprint，use internet of things technology to realize centralized control and management of access control and hotel equipment，and realize unmanned service in the whole process from check-in to check-out. The test results show that the system has the features of low power consumption，high efficiency，high stability and intelligence，and is easy to maintain and management. Effectively reduce operating costs and improve service quality.

Keywords：artificial intelligence technology;smart hotel;management system;internet of things

0? 引? 言

2019年，旅游經濟繼續保持高于GDP增速的較快增長。旅游業對GDP的綜合貢獻為10.94萬億元，占GDP總量的11.05%。旅游直接就業2 825萬人，旅游直接和間接就業7 987萬人，占全國就業總人口的10.31%^[1，2]。酒店業受益明顯。但因酒店從業人員素質參差不齊，如服務態度不好將極大地給酒店帶來一些負面評價，如何保證服務質量便成為困擾酒店運營者的一大難題，我們在大量預定酒店APP上發現消費者抱怨最多的是服務態度，服務態度一定程度決定消費者旅游滿意度，因此智慧酒店管理系統的推出很有必要。

利用人工智能（Artificial Intelligence，AI）、物聯網技術，將空房間信息顯示在用戶屏幕供顧客選擇，房間的各種設施與屏幕進行無線交互，整個服務器進行數據處理并整合不同協議之間的通信。使得酒店管理能夠高速運轉，提升酒店的競爭力。

本系統和傳統酒店管理系統的主要區別從四個方面進行對照：

（1）入?。簜鹘y酒店需要用戶出示身份登記并拍照，將房卡遞給顧客，服務員需要24小時在前臺服務。本系統通過人工智能實現自助訂房，顧客面對屏幕閱覽房間信息并選擇房間，經過前臺步驟指引，自助采集人臉、指紋、聲紋以及身份證信息，服務器會將顧客信息傳送到公安系統，并通過服務器將對應房間的生物特征門禁系統有限時間對接。經系統認證的顧客便可以在酒店來去自如。

（2）續住：最大的不同，本系統在顧客信息與生物特征門禁系統對接失效前一小時提醒顧客續住還是退房，退房則忽略提醒消息，續住則點擊續住按鈕，并支付續住金額后，生物特征門禁系統將延長保存客戶個人信息，便于開門使用。傳統酒店電話詢問顧客是否需要續住，手續煩瑣，需要前臺續費操作。

（3）退房：智慧酒店直接拎包走人，無須等待，非常人性化，傳統酒店顧客在前臺辦理退房卡手續，且等待人員確認房間情況后才能離開。

（4）清潔：傳統酒店清潔需要清潔服務員在酒店待命，顧客退房需馬上進行清潔，以便供后面的顧客入住。智慧酒店管理系統應用后，清潔服務員可以隨處走動，接到手機APP通知清潔趕來清潔便可，這不僅僅便于酒店管理，還能提升清潔服務員對酒店人性化管理的滿意度，能夠呈現更好的狀態給顧客服務^[3]。

本系統主要功能特色主要有四點：

（1）無人服務不包含情緒，可能偶然發生崩潰“罷工”，但比處理人員糾紛相對要容易。

（2）具備人臉及指紋識別雙重驗證。第三代身份證已錄入指紋，可以調用身份證的指紋信息跟本系統指紋及人臉識別驗證。保障入住的每一個顧客都進行了實名登記，符合公安機關要求。

（3）顯示閑置房間號以及分布圖呈現給顧客選擇，選擇相應房間會顯示價格并生成一個付款二維碼，支付成功以后，后臺會生成顧客信息并傳到相應房間，用戶可以掃臉或者按指紋進入房間。

（4）住房到期前一小時，系統會自動傳達信息提示顧客，顧客可選擇續住或退房。選擇續房便會再次生成一個支付二維碼，支付成功后，即可續住。選擇退房，一個小時后會自動通知保潔人員進行清潔，清潔完畢后，保潔人員按下清潔完畢按鈕，前臺系統屏幕會顯示相應空房以供顧客選擇。

1? 系統方案設計選擇

方案一：人臉識別方案，采用紅外測距，若有顧客在酒店房門下便進行人臉拍照傳回服務器進行信息匹配，符合則開門，框圖如圖1所示。

方案二：聲紋識別輔佐人臉識別，若顧客靠近并發出開門等口令，將采集人臉特征回到服務器進行信息匹配，系統框圖除紅外識別外，其他無區別。

方案一和方案二優缺點相比較：

方案一：優點是沒有采集聲紋的過程，設計較為簡單，其缺點便是有其他外來的顧客也進行人臉采集并上傳回服務器進行信息匹配，這將造成有限網絡資源的浪費，頻繁訪問服務器，導致其他用戶上傳信息擁塞，對服務器性能要求較高。

方案二：入住前需要進行聲紋采集，最大的優點便是節省網絡資源，最大程度上降低了人臉識別開門延遲等問題，對服務器性能要求較低。

我團隊經過研討最終選擇了方案二^[4]。

2? 系統總體設計

系統整體流程框圖如圖2所示，入住系統流程：顧客到達酒店自助選房時，對顧客錄入身份證信息、人臉、指紋等生物特征信息進行實名登記，根據顧客選擇房間以及住房時長生成支付二維碼，付款成功后錄入顧客信息通過后臺服務器導入相應房間門鎖系統，顧客到達相應房間只之前錄入身份信息，核對成功即打開房門，房間即將到期時系統會提前告知顧客，由顧客選擇是否續住，如選擇續住并填寫續住時長后生成付款碼且支付后，續住成功，如圖2（a）所示。

退房系統流程：當顧客選擇退房時，顧客離開且關門后，顧客信息自動清除，無法再次進入房間，同時后臺服務器傳送清潔訂單到保潔人員的手機軟件，保潔人員清理完成后使用手機點擊完成清潔訂單，房間狀態由待清潔轉換為空房間，傳入前臺顯示，如圖2（b）所示。

3? 系統硬件設計

3.1? 系統主核心處理器及外圍核心電路

采用現成STM32F429核心板，從圖3可看出，板載資源豐富，且小巧，采用貼片板對板連接器，可很方便應用在各種項目上。CPU采用高性能和高速數據傳輸的嵌入式處理器STM32F429IGT6，帶有單周期DSP乘加器和浮點運算單元。還擴展SPI FLASH W25Q256 32 MB、EEPROM 24C02 256 B、NAND FLASH MT29F4G08 512 MB、SDRAM W9825G6 KH 32 MB，使程序更有施展“拳腳”的空間^[5]。

3.2? 聲紋識別電路

采用高質量、低功耗的立體聲多媒體數字信號編譯碼器Wm8978芯片，結合立體聲差分麥克風前置放大與揚聲器、立體聲線輸出的驅動，減少了應用時必須的外部組件，不需要單獨的麥克風或者耳機的放大器，并且芯片價格低廉。可驅動一個8 Ω的揚聲器，也可以驅動兩個16 Ω/32 Ω

耳機或者一個線輸出。每個輸出都有一個單獨的音量控制PGA，一個輸出推動/電平轉換位，一個消聲和一個使能?？商峁┰S多麥克風配置，包含差分和單端輸入。如圖4所示^[6]。

3.3? USB轉串口模塊電路

采用CH340G芯片，具有全速USB設備接口，兼容USB V2.0，可仿真標準串口，可通過USB增加額外串口。計算機端Windows操作系統下的串口應用程序完全兼容，無須修改。硬件全雙工串口，內置收發緩沖區、支持寬電壓3 V～5 V，如圖5所示^[7]。

3.4? 攝像頭模塊電路

采用ALIENTEK ATK-OV2640攝像頭，具有高靈敏度、高靈活性、支持JPEG/RGB565輸出等特點。支持色度、白平衡、曝光、飽和度、對比度、伽馬、銳度等眾多產數設置，支持標準SCCB接口，兼容IIC接口，并且STM核心板自帶FIFO，即節省成本又充分利用資源，完全符合人臉識別標準。

攝像頭模塊用到全部引腳。其中，DCMI_SCL/DCMI_SDA/DCMI_RESET/DCMI_XCLK/DCMI_PWDN這5個信號是不屬于STM32F429硬件攝像頭接口的信號，通過普通IO控制即可，前四根線分別接在MCU的：PB4/PB3/PA15/PA8上面，DCMI_PWDN則連接在PCF8574（IIC IO擴展芯片）的P2引腳上，如圖6所示。

3.5? 活體指紋模塊電路

AS608指紋識別模塊主要是指采用了AS608指紋識別芯片做成的指紋模塊，具有體積小、功耗低、可靠性高、識別速度快，廣泛運用于家庭智能門鎖，因此采用它來識別顧客身份可靠性高，連接如圖7所示^[8]。

3.6? RFID模塊電路

RFID讀寫模塊，支持TTL通信、上位機軟件功能強大、集成一鍵讀寫功能，并且具有三大工作模式：讀取卡號——模塊自動工作，只要卡片靠近讀到卡號就從串口主動發出“讀卡號”命令;空閑模式——模塊為空閑待機，在沒有接收到命令時電流小于1 mA;讀塊數據——模塊自動工作，只需卡片靠近讀到數據就從串口主動發出“讀塊數據”命令，如圖8所示。

3.7? 基于SPI接口的高速Wi-Fi模塊電路

基于SPI接口的高速Wi-Fi模塊電路，功能邏輯上，它是一個SPI從機接口轉TCP/UDP包，“有效”吞吐速度超過兆字節每秒（Mbytes/s），所以可用來高速傳輸視頻等大量數據回服務器，為人臉識別提供通信基礎支持，接口圖如圖9所示。

3.8? 顯示屏

采用ALIENTEK第二代7寸TFTLCD電容觸摸屏，LCD驅動采用SSD1963方案，電容觸摸屏驅動采用FT5206，LCD屏使用群創AT070TN92屏，觸摸屏采用定制電容觸摸屏。具有顯示效果佳、觸摸手感好、觸摸屏耐用、使用方便、性比價高等特點。支持16/18/24位真彩顯示、支持8/9/12/16位數據格式、電容觸摸屏，在人機交互時，相對電阻屏具有更好的手感和操控效果^[5]。

4? 軟件設計

軟件設計給出了房間標記處理，判斷是否有客人前來訂房與房門處理等三部分軟件設計的流程圖：

（1）整套系統實現協議對接以及實時通信，將入住與退房信息實時傳送至前臺的選房系統APP，選房系統APP對房間情況進行標注，房間標記處理軟件設計如圖10所示。

（2）調用各部分模塊如體重秤、超聲波、人體感應等判斷是否有客人前來訂房，如有則調用歡迎函數，包含歡迎用語以及各認證模塊啟動初始化，再反饋到數據庫中查詢是否有房間空余，沒有空余房間將信息告知客戶，有房間空余進入身份錄入流程，前臺入住處理軟件設計總體框圖如圖11所示。

（3）房門軟件設計部分，主要是調用各種傳感器驅動判斷客人的到來，并在數據庫讀取識別客人基本生物信息，如指紋等信息，未經過選房系統登記的人員沒有權限打開房門，客人打開房門后，傳送客戶入住信息到前臺，從前臺讀取客戶辦理入住時長，時間開始倒計時，時間清零后，客人無法從外面打開房門，為了更加人性化，租期剩余不多時提醒客戶是否續住，續住只需觸發續住按鈕，執行續住動作函數后，進行重新計時，如圖12所示。

系統運行的部分選擇界面和系統認證界面如圖13、圖14所示。

5? 結? 論

根據項目所設定的設計目標，先論證了設計方案，闡述了智慧酒店管理系統的總體方案、并對系統的硬軟件電路進行了設計，并充分利用現有硬件和軟件資源，在系統的可靠性和通用性方面也給予了充分的考慮。

項目整個調試過程分為三部分，包括硬件、軟件和系統測試，調試時先對各部分組成模塊進行了單獨調試，最后，對整機的軟硬件進行了聯機調試，通過系統長時間通電運行表明，項目所設計的軟硬件均能完成系統預期的功能。但由于項目實施時間不足等原因，部分功能設計還不夠完善，需進一步完善。

參考文獻：

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[8] 呂瑞妮，程雨鑫，富曉乾，等.基于AS608光學指紋識別模塊研制防逃課識別裝置 [J].電子測試，2020（16）：60-61+ 115.

作者簡介：劉映群（1978—），男，漢族，廣東潮州人，副教授，碩士，研究方向：物聯網應用技術;劉俊欽（1997—），男，漢族，廣東河源人，本科在讀，研究方向：計算機網絡與軟件;梁健煊（1998—），男，漢族，廣東中山人，本科在讀，研究方向：物聯網。

收稿日期：2021-03-21

基金項目：2019年廣東大學生科技創新培育專項資金（“攀登計劃”專項資金）項目（Pdjh2019 b0733）;2017年廣東理工職業學院精品在線開放課程立項（3）