劉映群 劉俊欽 梁健煊

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2021.09.023

摘? 要：針對(duì)傳統(tǒng)酒店管理與服務(wù)質(zhì)量易受服務(wù)人員影響，入住、退房辦理流程煩瑣的問(wèn)題，研發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)與人工智能技術(shù)結(jié)合的智慧酒店管理系統(tǒng)，通過(guò)人臉與指紋識(shí)別顧客身份，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)門禁和酒店設(shè)備集中控制和管理，實(shí)現(xiàn)入住到退房全過(guò)程無(wú)人服務(wù)。測(cè)試結(jié)果表明，系統(tǒng)具有低功耗、高效率、高穩(wěn)定性、智慧化特點(diǎn)，便于維護(hù)和管理。有效降低運(yùn)營(yíng)成本，提升服務(wù)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù);智慧酒店;管理系統(tǒng);物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TP311? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(jīng)濟(jì)繼續(xù)保持高于GDP增速的較快增長(zhǎng)。旅游業(yè)對(duì)GDP的綜合貢獻(xiàn)為10.94萬(wàn)億元，占GDP總量的11.05%。旅游直接就業(yè)2 825萬(wàn)人，旅游直接和間接就業(yè)7 987萬(wàn)人，占全國(guó)就業(yè)總?cè)丝诘?0.31%^[1，2]。酒店業(yè)受益明顯。但因酒店從業(yè)人員素質(zhì)參差不齊，如服務(wù)態(tài)度不好將極大地給酒店帶來(lái)一些負(fù)面評(píng)價(jià)，如何保證服務(wù)質(zhì)量便成為困擾酒店運(yùn)營(yíng)者的一大難題，我們?cè)诖罅款A(yù)定酒店APP上發(fā)現(xiàn)消費(fèi)者抱怨最多的是服務(wù)態(tài)度，服務(wù)態(tài)度一定程度決定消費(fèi)者旅游滿意度，因此智慧酒店管理系統(tǒng)的推出很有必要。

利用人工智能（Artificial Intelligence，AI）、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將空房間信息顯示在用戶屏幕供顧客選擇，房間的各種設(shè)施與屏幕進(jìn)行無(wú)線交互，整個(gè)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并整合不同協(xié)議之間的通信。使得酒店管理能夠高速運(yùn)轉(zhuǎn)，提升酒店的競(jìng)爭(zhēng)力。

本系統(tǒng)和傳統(tǒng)酒店管理系統(tǒng)的主要區(qū)別從四個(gè)方面進(jìn)行對(duì)照：

（1）入住：傳統(tǒng)酒店需要用戶出示身份登記并拍照，將房卡遞給顧客，服務(wù)員需要24小時(shí)在前臺(tái)服務(wù)。本系統(tǒng)通過(guò)人工智能實(shí)現(xiàn)自助訂房，顧客面對(duì)屏幕閱覽房間信息并選擇房間，經(jīng)過(guò)前臺(tái)步驟指引，自助采集人臉、指紋、聲紋以及身份證信息，服務(wù)器會(huì)將顧客信息傳送到公安系統(tǒng)，并通過(guò)服務(wù)器將對(duì)應(yīng)房間的生物特征門禁系統(tǒng)有限時(shí)間對(duì)接。經(jīng)系統(tǒng)認(rèn)證的顧客便可以在酒店來(lái)去自如。

（2）續(xù)?。鹤畲蟮牟煌?，本系統(tǒng)在顧客信息與生物特征門禁系統(tǒng)對(duì)接失效前一小時(shí)提醒顧客續(xù)住還是退房，退房則忽略提醒消息，續(xù)住則點(diǎn)擊續(xù)住按鈕，并支付續(xù)住金額后，生物特征門禁系統(tǒng)將延長(zhǎng)保存客戶個(gè)人信息，便于開(kāi)門使用。傳統(tǒng)酒店電話詢問(wèn)顧客是否需要續(xù)住，手續(xù)煩瑣，需要前臺(tái)續(xù)費(fèi)操作。

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

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

本系統(tǒng)主要功能特色主要有四點(diǎn)：

（1）無(wú)人服務(wù)不包含情緒，可能偶然發(fā)生崩潰“罷工”，但比處理人員糾紛相對(duì)要容易。

（2）具備人臉及指紋識(shí)別雙重驗(yàn)證。第三代身份證已錄入指紋，可以調(diào)用身份證的指紋信息跟本系統(tǒng)指紋及人臉識(shí)別驗(yàn)證。保障入住的每一個(gè)顧客都進(jìn)行了實(shí)名登記，符合公安機(jī)關(guān)要求。

（3）顯示閑置房間號(hào)以及分布圖呈現(xiàn)給顧客選擇，選擇相應(yīng)房間會(huì)顯示價(jià)格并生成一個(gè)付款二維碼，支付成功以后，后臺(tái)會(huì)生成顧客信息并傳到相應(yīng)房間，用戶可以掃臉或者按指紋進(jìn)入房間。

（4）住房到期前一小時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)傳達(dá)信息提示顧客，顧客可選擇續(xù)住或退房。選擇續(xù)房便會(huì)再次生成一個(gè)支付二維碼，支付成功后，即可續(xù)住。選擇退房，一個(gè)小時(shí)后會(huì)自動(dòng)通知保潔人員進(jìn)行清潔，清潔完畢后，保潔人員按下清潔完畢按鈕，前臺(tái)系統(tǒng)屏幕會(huì)顯示相應(yīng)空房以供顧客選擇。

1? 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)選擇

方案一：人臉識(shí)別方案，采用紅外測(cè)距，若有顧客在酒店房門下便進(jìn)行人臉拍照傳回服務(wù)器進(jìn)行信息匹配，符合則開(kāi)門，框圖如圖1所示。

方案二：聲紋識(shí)別輔佐人臉識(shí)別，若顧客靠近并發(fā)出開(kāi)門等口令，將采集人臉特征回到服務(wù)器進(jìn)行信息匹配，系統(tǒng)框圖除紅外識(shí)別外，其他無(wú)區(qū)別。

方案一和方案二優(yōu)缺點(diǎn)相比較：

方案一：優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有采集聲紋的過(guò)程，設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)便是有其他外來(lái)的顧客也進(jìn)行人臉采集并上傳回服務(wù)器進(jìn)行信息匹配，這將造成有限網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)，頻繁訪問(wèn)服務(wù)器，導(dǎo)致其他用戶上傳信息擁塞，對(duì)服務(wù)器性能要求較高。

方案二：入住前需要進(jìn)行聲紋采集，最大的優(yōu)點(diǎn)便是節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源，最大程度上降低了人臉識(shí)別開(kāi)門延遲等問(wèn)題，對(duì)服務(wù)器性能要求較低。

我團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)研討最終選擇了方案二^[4]。

2? 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)整體流程框圖如圖2所示，入住系統(tǒng)流程：顧客到達(dá)酒店自助選房時(shí)，對(duì)顧客錄入身份證信息、人臉、指紋等生物特征信息進(jìn)行實(shí)名登記，根據(jù)顧客選擇房間以及住房時(shí)長(zhǎng)生成支付二維碼，付款成功后錄入顧客信息通過(guò)后臺(tái)服務(wù)器導(dǎo)入相應(yīng)房間門鎖系統(tǒng)，顧客到達(dá)相應(yīng)房間只之前錄入身份信息，核對(duì)成功即打開(kāi)房門，房間即將到期時(shí)系統(tǒng)會(huì)提前告知顧客，由顧客選擇是否續(xù)住，如選擇續(xù)住并填寫續(xù)住時(shí)長(zhǎng)后生成付款碼且支付后，續(xù)住成功，如圖2（a）所示。

退房系統(tǒng)流程：當(dāng)顧客選擇退房時(shí)，顧客離開(kāi)且關(guān)門后，顧客信息自動(dòng)清除，無(wú)法再次進(jìn)入房間，同時(shí)后臺(tái)服務(wù)器傳送清潔訂單到保潔人員的手機(jī)軟件，保潔人員清理完成后使用手機(jī)點(diǎn)擊完成清潔訂單，房間狀態(tài)由待清潔轉(zhuǎn)換為空房間，傳入前臺(tái)顯示，如圖2（b）所示。

3? 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1? 系統(tǒng)主核心處理器及外圍核心電路

采用現(xiàn)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(duì)板連接器，可很方便應(yīng)用在各種項(xiàng)目上。CPU采用高性能和高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)那度胧教幚砥鱏TM32F429IGT6，帶有單周期DSP乘加器和浮點(diǎn)運(yùn)算單元。還擴(kuò)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(shí)別電路

采用高質(zhì)量、低功耗的立體聲多媒體數(shù)字信號(hào)編譯碼器Wm8978芯片，結(jié)合立體聲差分麥克風(fēng)前置放大與揚(yáng)聲器、立體聲線輸出的驅(qū)動(dòng)，減少了應(yīng)用時(shí)必須的外部組件，不需要單獨(dú)的麥克風(fēng)或者耳機(jī)的放大器，并且芯片價(jià)格低廉。可驅(qū)動(dòng)一個(gè)8 Ω的揚(yáng)聲器，也可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)16 Ω/32 Ω

耳機(jī)或者一個(gè)線輸出。每個(gè)輸出都有一個(gè)單獨(dú)的音量控制PGA，一個(gè)輸出推動(dòng)/電平轉(zhuǎn)換位，一個(gè)消聲和一個(gè)使能。可提供許多麥克風(fēng)配置，包含差分和單端輸入。如圖4所示^[6]。

3.3? USB轉(zhuǎn)串口模塊電路

采用CH340G芯片，具有全速USB設(shè)備接口，兼容USB V2.0，可仿真標(biāo)準(zhǔn)串口，可通過(guò)USB增加額外串口。計(jì)算機(jī)端Windows操作系統(tǒng)下的串口應(yīng)用程序完全兼容，無(wú)須修改。硬件全雙工串口，內(nèi)置收發(fā)緩沖區(qū)、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(diǎn)。支持色度、白平衡、曝光、飽和度、對(duì)比度、伽馬、銳度等眾多產(chǎn)數(shù)設(shè)置，支持標(biāo)準(zhǔn)SCCB接口，兼容IIC接口，并且STM核心板自帶FIFO，即節(jié)省成本又充分利用資源，完全符合人臉識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)。

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(gè)信號(hào)是不屬于STM32F429硬件攝像頭接口的信號(hào)，通過(guò)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(kuò)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(shí)別模塊主要是指采用了AS608指紋識(shí)別芯片做成的指紋模塊，具有體積小、功耗低、可靠性高、識(shí)別速度快，廣泛運(yùn)用于家庭智能門鎖，因此采用它來(lái)識(shí)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(jī)軟件功能強(qiáng)大、集成一鍵讀寫功能，并且具有三大工作模式：讀取卡號(hào)——模塊自動(dòng)工作，只要卡片靠近讀到卡號(hào)就從串口主動(dòng)發(fā)出“讀卡號(hào)”命令;空閑模式——模塊為空閑待機(jī)，在沒(méi)有接收到命令時(shí)電流小于1 mA;讀塊數(shù)據(jù)——模塊自動(dòng)工作，只需卡片靠近讀到數(shù)據(jù)就從串口主動(dòng)發(fā)出“讀塊數(shù)據(jù)”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(gè)SPI從機(jī)接口轉(zhuǎn)TCP/UDP包，“有效”吞吐速度超過(guò)兆字節(jié)每秒（Mbytes/s），所以可用來(lái)高速傳輸視頻等大量數(shù)據(jù)回服務(wù)器，為人臉識(shí)別提供通信基礎(chǔ)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(qū)動(dòng)采用SSD1963方案，電容觸摸屏驅(qū)動(dòng)采用FT5206，LCD屏使用群創(chuàng)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(jià)高等特點(diǎn)。支持16/18/24位真彩顯示、支持8/9/12/16位數(shù)據(jù)格式、電容觸摸屏，在人機(jī)交互時(shí)，相對(duì)電阻屏具有更好的手感和操控效果^[5]。

4? 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)給出了房間標(biāo)記處理，判斷是否有客人前來(lái)訂房與房門處理等三部分軟件設(shè)計(jì)的流程圖：

（1）整套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)協(xié)議對(duì)接以及實(shí)時(shí)通信，將入住與退房信息實(shí)時(shí)傳送至前臺(tái)的選房系統(tǒng)APP，選房系統(tǒng)APP對(duì)房間情況進(jìn)行標(biāo)注，房間標(biāo)記處理軟件設(shè)計(jì)如圖10所示。

（2）調(diào)用各部分模塊如體重秤、超聲波、人體感應(yīng)等判斷是否有客人前來(lái)訂房，如有則調(diào)用歡迎函數(shù)，包含歡迎用語(yǔ)以及各認(rèn)證模塊啟動(dòng)初始化，再反饋到數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢是否有房間空余，沒(méi)有空余房間將信息告知客戶，有房間空余進(jìn)入身份錄入流程，前臺(tái)入住處理軟件設(shè)計(jì)總體框圖如圖11所示。

（3）房門軟件設(shè)計(jì)部分，主要是調(diào)用各種傳感器驅(qū)動(dòng)判斷客人的到來(lái)，并在數(shù)據(jù)庫(kù)讀取識(shí)別客人基本生物信息，如指紋等信息，未經(jīng)過(guò)選房系統(tǒng)登記的人員沒(méi)有權(quán)限打開(kāi)房門，客人打開(kāi)房門后，傳送客戶入住信息到前臺(tái)，從前臺(tái)讀取客戶辦理入住時(shí)長(zhǎng)，時(shí)間開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，時(shí)間清零后，客人無(wú)法從外面打開(kāi)房門，為了更加人性化，租期剩余不多時(shí)提醒客戶是否續(xù)住，續(xù)住只需觸發(fā)續(xù)住按鈕，執(zhí)行續(xù)住動(dòng)作函數(shù)后，進(jìn)行重新計(jì)時(shí)，如圖12所示。

系統(tǒng)運(yùn)行的部分選擇界面和系統(tǒng)認(rèn)證界面如圖13、圖14所示。

5? 結(jié)? 論

根據(jù)項(xiàng)目所設(shè)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)，先論證了設(shè)計(jì)方案，闡述了智慧酒店管理系統(tǒng)的總體方案、并對(duì)系統(tǒng)的硬軟件電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并充分利用現(xiàn)有硬件和軟件資源，在系統(tǒng)的可靠性和通用性方面也給予了充分的考慮。

項(xiàng)目整個(gè)調(diào)試過(guò)程分為三部分，包括硬件、軟件和系統(tǒng)測(cè)試，調(diào)試時(shí)先對(duì)各部分組成模塊進(jìn)行了單獨(dú)調(diào)試，最后，對(duì)整機(jī)的軟硬件進(jìn)行了聯(lián)機(jī)調(diào)試，通過(guò)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間通電運(yùn)行表明，項(xiàng)目所設(shè)計(jì)的軟硬件均能完成系統(tǒng)預(yù)期的功能。但由于項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間不足等原因，部分功能設(shè)計(jì)還不夠完善，需進(jìn)一步完善。

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作者簡(jiǎn)介：劉映群（1978—），男，漢族，廣東潮州人，副教授，碩士，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù);劉俊欽（1997—），男，漢族，廣東河源人，本科在讀，研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)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(lián)網(wǎng)。

收稿日期：2021-03-21

基金項(xiàng)目：2019年廣東大學(xué)生科技創(chuàng)新培育專項(xiàng)資金（“攀登計(jì)劃”專項(xiàng)資金）項(xiàng)目（Pdjh2019 b0733）;2017年廣東理工職業(yè)學(xué)院精品在線開(kāi)放課程立項(xiàng)（3）