基于多維度控制的酒店節能系統

褚治廣，李 剛，張 興

基于多維度控制的酒店節能系統

褚治廣，李 剛，張 興

（遼寧工業大學 計算中心，遼寧 錦州 121001）

為了有效降低酒店客房的電力消耗和提高用電效率，將自動監測控制和人為控制相結合設計了一種酒店節能控制系統。在設計過程中，將客房傳感器控制和小程序遠程控制相結合，共同連接客房設備控制器模塊，小程序開發以Bmob后端云作為服務器，通過json解析實現用戶與服務器之間的數據交換，并使用MD5算法加密保證數據安全傳輸，客房傳感器是一個多維傳感器模塊，兩者可以共同作用有效控制客房設備。

酒店節能；小程序；Bmob；MD5

統計結果顯示，酒店的能源消耗成本很高，超過總營業額的1/4，酒店級別越高，能源消耗越高。如今，酒店行業的競爭日益激烈，為了節省成本，提高酒店競爭力，就必須降低酒店自身能耗[1-2]。目前，節約電能的方法有多種，比如熱釋電紅外傳感器[1]的智能照明控制系統、酒店門卡、聲控系統都被廣泛應用，但它們未能有效解決問題。在此基礎上，本文設計了一種基于多維度環境監測的酒店節能控制系統，由小程序和多維監測模塊組成，傳感器通過檢測用戶是否休息或者離開客房下達關閉或調節，小程序由用戶直接控制，兩者結合使得酒店客房在給用戶提供良好的居住環境的同時，又能有效節約電力成本。

1 控制系統設計

1.1 控制模塊組成

控制系統將多維傳感器控制和微信小程序控制結合。一個通過檢測客房各個位置是否有人來關閉設備電源，另一個通過人為控制設備開關，由Arduino Mega控制板接收控制信號控制各個區域的設備電源。

1.1.1 多維傳感器控制

如圖1所示，多維傳感器由5個部分組成，人體熱釋電紅外模塊[3]可以用來檢測用戶發出的紅外輻射，濕度傳感器可以監測客房的濕度和溫度狀態，聲音監測模塊可以判斷客房是否有用戶說話，超聲波測距可以通過檢測洗漱臺給定距離內是否有障礙物來判斷客房是否有人，用壓力傳感器檢測床承受的壓力，如果承受壓力大于一定閾值，則判斷床上有人。

圖1 多維傳感器模型圖

1.1.2 微信小程序控制

小程序的各項功能如圖2所示。

圖2 小程序結構圖

(1)房間總閘：出現突發狀況時，可以立即切斷客房電源。

(2)設備控制：查看客房電器設備的工作狀態，并且可以遠程控制設備的開關，打開或調節其工作狀態。

(3)我的訂單：在線訂餐，或者呼叫前臺尋求幫助。

(4)通知消息：在線發布酒店或者用戶所屬客房的消息。

(5)緊急出口：遇到緊急狀況，可以快速查看緊急出口平面圖。

(6)消防器具：可以快速獲取消防栓和滅火器的位置點。

(7)個人信息：獲取訂餐信息，或者前臺消息回復客戶的消息。

(8)授權開關：默認由2種模式控制，可以授權拒絕傳感器控制。

1.1.3 Arduino Mega控制器

圖3展示了Arduino Mega控制器與設備的連接。Arduino Mega單片機是常用的一種控制器，使用ATmega 2560處理器，它有很多控制I/O接口，可以接入各種模塊，實現用戶想要的功能。多維監測模塊可以通過連接線直接控制單片機，小程序控制時需要接入WiFi透傳模塊連接單片機[4]，讓服務器數據能夠被單片機接收。

圖3 硬件控制結構圖

1.2 控制系統邏輯框架

在圖4所示的控制框架，當用戶連接WiFi登陸之后，會出現服務界面，界面大致分為2個部分，使用生活服務可以進行訂餐或聯系工作人員等操作，設備控制可以查看和控制各種電設備的狀態，打開設備的時候，設備會立即開始工作，當傳感器檢測客房或者某一區域無人達到一定時長時，會自行關閉設備的電源，如果需要某個設備工作時，可通過小程序再次打開，如果不需要，也可以通過小程序關閉設備。

圖4 節能系統的控制流程

圖5展示了人為控制設備的架構圖，由小程序、服務器、用戶組成，用戶可以手機小程序修改服務器的數據，小程序實時接收到服務器的數據后對設備進行控制。

圖5 人為控制系統架構圖

2 系統設計關鍵點

2.1 系統關鍵技術

(1)數據采集設計：為了獲取更加準確的客房信息，使用5個傳感器分布在客房里面，這些傳感器會將不同方面的數據收集起來。

(2)控制器設計：Arduino Mega接收到傳感器采集的或者小程序發出的數據之后，使用寫入的處理算法對數據處理，每個傳感器返回的數據都是不一致的，必須對它們分別采用不同的數據處理算法，轉換為同一類值進行分析，然后由處理器下達指令，控制紅外線模塊打開或調節設備。

(3)傳輸加密設計：為了保證數據傳輸的安全性，在數據發送時，計算等待傳輸數據的MD5[5-6]的值附在數據末尾并發送出去，接收端重新計算接收數據的MD5的值，與發送端得到的值相比較，若存在明顯差異則說明數據異常，必須重新發送數據。

(4)服務器設計：采用Bmob[7-8]云端服務器作為后端管理平臺，安裝SQLlite數據庫用來存儲酒店所有客房的數據信息，使用Esp8266作為用戶與服務器之間的通信模塊，實現用戶對客房設備狀態的獲取和修改。為了應對人數較多時出現數據延遲較長和持續處理能力不足的問題，通過算法提取主要數據，減少很多無用數據的傳遞，優化小程序操作步驟，減少與服務器的交互次數，有效保證控制的效率。

2.2 節能控制程序

在接收到多維傳感器和小程序控制的信號之后，通過簡單的函數運算將信號轉換為相應的指令，為了讓指令之間不發生沖突，還能滿足客戶需求和節能效果。設計算法讓傳感器檢測到用戶存在時，人為控制優先級最高，打開或調節設備不受任何影響。當檢測用戶不在客房時，傳感器的優先度最高，設定設備延遲15 min關閉。對燈進行特殊控制，天花板燈、浴室燈按照各自區域是否有人來控制燈的亮滅，控制程序的簡要代碼如下所示。

2.3 數據接口

將Bmob服務器搭建成功后，手機還無法訪問和修改數據庫的數據，為了用戶能更安全更快地調取數據，開發了相應的接口函數，并且利用當前主流的數據傳輸格式json[9-10]來完成對應操作。用戶通過手機與數據接口進行數據交互，然后數據接口將數據與服務器進行交互，服務器再通過數據接口將結果呈現給用戶，接口函數的主要代碼如下。

3 小程序界面展示

圖6是智能酒店的“首頁”展示圖，在這個界面主要展示了服務和工作臺2個主要類別，工作臺包含了房間總閘、設備控制，我的訂單用戶可以根據自己的需要點擊后，進入到相應的頁面即可使用此功能。界面下面展示的電源按鈕沒亮，代表無人，反之代表有人。將頁面向右滑動可以切換到“安全”的界面，繼續向右滑動可進入“我”的界面。

圖6 設備控制介紹界面

圖7是設備控制的主界面圖，在這里可以直接看到客房的溫度和濕度，它的數據來自客房的溫濕度傳感器，并每隔5 min更新一次數據，界面最上圓圈面4條橫杠全變白表示收集與客房設備連接成功，下面各個方框是連接各臺設備的按鈕，任意點擊就會進入到控制設備的界面，可以打開、關閉或者調節設備狀態。

圖7 設備控制介紹界面

圖8是節能控制系統的硬件連接模型圖，左邊的藍色數據線連接電腦，用來創建服務器，體積最大的板是Arduino Mega控制面板，用紅色圈標記的就是Esp8266通信模塊，其余的模塊都是傳感器，用杜邦線與控制板直接相連。

圖8 設備控制介紹界面

4 結束語

主要使用多維傳感器、小程序、Bomb云服務器、MySql數據庫搭建的擁有2種控制模式的節能控制系統對設備的控制更為自由、方便，也實現了對酒店能耗更為細化的處理，比傳統的控制系統有更好的節能效果，減少酒店能耗支出占比，既不影響用戶的住房體驗，也讓酒店更具競爭力。

[1] 劉曉輝. 智能化技術在酒店節能中的應用[J]. 河南科技, 2017(9): 46-48.

[2] 梅源. 酒店能耗的智能管理技術[J]. 數字通信世界, 2019(6): 39, 26.

[3] 楊亞豪, 尤少軍, 孫華青, 等. 基于熱釋電紅外傳感器的智能照明控制系統設計[J]. 科技視界, 2019(17): 27-28.

[4] 王耀青, 解聰. 基于Android的空調遠程控制系統[J]. 現代電子技術, 2018, 41(22): 30-33.

[5] 吳愛清, 潘成超, 劉江明, 等. MD5加密機制在跨平臺文件傳輸系統中的應用[J]. 中國管理信息化, 2018, 21(3): 164-166.

[6] 楊懷, 宋俊芳, 王聰華. 淺談MD5加密算法在網絡安全中的應用[J]. 網絡安全技術與應用, 2018(9): 40.

[7] 謝文蘭, 何小平. 基于Bmob后端云的微信小程序[J]. 內蒙古科技與經濟, 2020(4): 66-68.

[8] 車謙路. 基于BMOB云平臺的學習系統的開發[J]. 讀天下, 2019 (4): 272.

[9] 黃志, 李濤, 宋瑤, 等. 基于Json的小型異構數據庫同步策略研究[J]. 氣象研究與應用, 2020(1): 48-53.

[10] 胡章兵, 左良利. 時態JSON數據模型及查詢語言處理[J]. 計算機技術與發展, 2019, 29(10): 141-145.

Energy-saving System in Hotels Based on Multi-dimensional Control

CHU Zhi-guang, LIGang, ZHANG Xing

（Computer Center, Liaoning University of Technology, Jinzhou 121001, China）

In order to effectively reduce the power consumption of hotel rooms and improve the power efficiency, an energy-saving control system in hotels is designed by combining automatic monitoring control with human control. In the design process, the sensor control in rooms and remote control of the program combined to mutually connect controller module of the equipment in rooms. The program development takes Bmob back-end cloud as the server, and realizes data exchange between users and servers through JSON parsing, and uses the MD5 encryption algorithm to assure the safety of data transmission, the sensors in guest rooms are multidimensional sensor module, they can work together to effectively control the equipment in rooms.

energy-saving system in hotels ; program; Bmob; MD5

TP311

A

1674-3261(2021)01-0015-04

10.15916/j.issn1674-3261.2021.01.004

2020-06-29

褚治廣(1980-)，男，遼寧錦州人，高級實驗師，碩士。

責任編校：孫 林