基于多维度控制的酒店节能系统

褚治广，李 刚，张 兴

基于多维度控制的酒店节能系统

褚治广，李 刚，张 兴

（辽宁工业大学 计算中心，辽宁 锦州 121001）

为了有效降低酒店客房的电力消耗和提高用电效率，将自动监测控制和人为控制相结合设计了一种酒店节能控制系统。在设计过程中，将客房传感器控制和小程序远程控制相结合，共同连接客房设备控制器模块，小程序开发以Bmob后端云作为服务器，通过json解析实现用户与服务器之间的数据交换，并使用MD5算法加密保证数据安全传输，客房传感器是一个多维传感器模块，两者可以共同作用有效控制客房设备。

酒店节能；小程序；Bmob；MD5

统计结果显示，酒店的能源消耗成本很高，超过总营业额的1/4，酒店级别越高，能源消耗越高。如今，酒店行业的竞争日益激烈，为了节省成本，提高酒店竞争力，就必须降低酒店自身能耗[1-2]。目前，节约电能的方法有多种，比如热释电红外传感器[1]的智能照明控制系统、酒店门卡、声控系统都被广泛应用，但它们未能有效解决问题。在此基础上，本文设计了一种基于多维度环境监测的酒店节能控制系统，由小程序和多维监测模块组成，传感器通过检测用户是否休息或者离开客房下达关闭或调节，小程序由用户直接控制，两者结合使得酒店客房在给用户提供良好的居住环境的同时，又能有效节约电力成本。

1 控制系统设计

1.1 控制模块组成

控制系统将多维传感器控制和微信小程序控制结合。一个通过检测客房各个位置是否有人来关闭设备电源，另一个通过人为控制设备开关，由Arduino Mega控制板接收控制信号控制各个区域的设备电源。

1.1.1 多维传感器控制

如图1所示，多维传感器由5个部分组成，人体热释电红外模块[3]可以用来检测用户发出的红外辐射，湿度传感器可以监测客房的湿度和温度状态，声音监测模块可以判断客房是否有用户说话，超声波测距可以通过检测洗漱台给定距离内是否有障碍物来判断客房是否有人，用压力传感器检测床承受的压力，如果承受压力大于一定阈值，则判断床上有人。

图1 多维传感器模型图

1.1.2 微信小程序控制

小程序的各项功能如图2所示。

图2 小程序结构图

(1)房间总闸：出现突发状况时，可以立即切断客房电源。

(2)设备控制：查看客房电器设备的工作状态，并且可以远程控制设备的开关，打开或调节其工作状态。

(3)我的订单：在线订餐，或者呼叫前台寻求帮助。

(4)通知消息：在线发布酒店或者用户所属客房的消息。

(5)紧急出口：遇到紧急状况，可以快速查看紧急出口平面图。

(6)消防器具：可以快速获取消防栓和灭火器的位置点。

(7)个人信息：获取订餐信息，或者前台消息回复客户的消息。

(8)授权开关：默认由2种模式控制，可以授权拒绝传感器控制。

1.1.3 Arduino Mega控制器

图3展示了Arduino Mega控制器与设备的连接。Arduino Mega单片机是常用的一种控制器，使用ATmega 2560处理器，它有很多控制I/O接口，可以接入各种模块，实现用户想要的功能。多维监测模块可以通过连接线直接控制单片机，小程序控制时需要接入WiFi透传模块连接单片机[4]，让服务器数据能够被单片机接收。

图3 硬件控制结构图

1.2 控制系统逻辑框架

在图4所示的控制框架，当用户连接WiFi登陆之后，会出现服务界面，界面大致分为2个部分，使用生活服务可以进行订餐或联系工作人员等操作，设备控制可以查看和控制各种电设备的状态，打开设备的时候，设备会立即开始工作，当传感器检测客房或者某一区域无人达到一定时长时，会自行关闭设备的电源，如果需要某个设备工作时，可通过小程序再次打开，如果不需要，也可以通过小程序关闭设备。

图4 节能系统的控制流程

图5展示了人为控制设备的架构图，由小程序、服务器、用户组成，用户可以手机小程序修改服务器的数据，小程序实时接收到服务器的数据后对设备进行控制。

图5 人为控制系统架构图

2 系统设计关键点

2.1 系统关键技术

(1)数据采集设计：为了获取更加准确的客房信息，使用5个传感器分布在客房里面，这些传感器会将不同方面的数据收集起来。

(2)控制器设计：Arduino Mega接收到传感器采集的或者小程序发出的数据之后，使用写入的处理算法对数据处理，每个传感器返回的数据都是不一致的，必须对它们分别采用不同的数据处理算法，转换为同一类值进行分析，然后由处理器下达指令，控制红外线模块打开或调节设备。

(3)传输加密设计：为了保证数据传输的安全性，在数据发送时，计算等待传输数据的MD5[5-6]的值附在数据末尾并发送出去，接收端重新计算接收数据的MD5的值，与发送端得到的值相比较，若存在明显差异则说明数据异常，必须重新发送数据。

(4)服务器设计：采用Bmob[7-8]云端服务器作为后端管理平台，安装SQLlite数据库用来存储酒店所有客房的数据信息，使用Esp8266作为用户与服务器之间的通信模块，实现用户对客房设备状态的获取和修改。为了应对人数较多时出现数据延迟较长和持续处理能力不足的问题，通过算法提取主要数据，减少很多无用数据的传递，优化小程序操作步骤，减少与服务器的交互次数，有效保证控制的效率。

2.2 节能控制程序

在接收到多维传感器和小程序控制的信号之后，通过简单的函数运算将信号转换为相应的指令，为了让指令之间不发生冲突，还能满足客户需求和节能效果。设计算法让传感器检测到用户存在时，人为控制优先级最高，打开或调节设备不受任何影响。当检测用户不在客房时，传感器的优先度最高，设定设备延迟15 min关闭。对灯进行特殊控制，天花板灯、浴室灯按照各自区域是否有人来控制灯的亮灭，控制程序的简要代码如下所示。

2.3 数据接口

将Bmob服务器搭建成功后，手机还无法访问和修改数据库的数据，为了用户能更安全更快地调取数据，开发了相应的接口函数，并且利用当前主流的数据传输格式json[9-10]来完成对应操作。用户通过手机与数据接口进行数据交互，然后数据接口将数据与服务器进行交互，服务器再通过数据接口将结果呈现给用户，接口函数的主要代码如下。

3 小程序界面展示

图6是智能酒店的“首页”展示图，在这个界面主要展示了服务和工作台2个主要类别，工作台包含了房间总闸、设备控制，我的订单用户可以根据自己的需要点击后，进入到相应的页面即可使用此功能。界面下面展示的电源按钮没亮，代表无人，反之代表有人。将页面向右滑动可以切换到“安全”的界面，继续向右滑动可进入“我”的界面。

图6 设备控制介绍界面

图7是设备控制的主界面图，在这里可以直接看到客房的温度和湿度，它的数据来自客房的温湿度传感器，并每隔5 min更新一次数据，界面最上圆圈面4条横杠全变白表示收集与客房设备连接成功，下面各个方框是连接各台设备的按钮，任意点击就会进入到控制设备的界面，可以打开、关闭或者调节设备状态。

图7 设备控制介绍界面

图8是节能控制系统的硬件连接模型图，左边的蓝色数据线连接电脑，用来创建服务器，体积最大的板是Arduino Mega控制面板，用红色圈标记的就是Esp8266通信模块，其余的模块都是传感器，用杜邦线与控制板直接相连。

图8 设备控制介绍界面

4 结束语

主要使用多维传感器、小程序、Bomb云服务器、MySql数据库搭建的拥有2种控制模式的节能控制系统对设备的控制更为自由、方便，也实现了对酒店能耗更为细化的处理，比传统的控制系统有更好的节能效果，减少酒店能耗支出占比，既不影响用户的住房体验，也让酒店更具竞争力。

[1] 刘晓辉. 智能化技术在酒店节能中的应用[J]. 河南科技, 2017(9): 46-48.

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

[3] 杨亚豪, 尤少军, 孙华青, 等. 基于热释电红外传感器的智能照明控制系统设计[J]. 科技视界, 2019(17): 27-28.

[4] 王耀青, 解聪. 基于Android的空调远程控制系统[J]. 现代电子技术, 2018, 41(22): 30-33.

[5] 吴爱清, 潘成超, 刘江明, 等. MD5加密机制在跨平台文件传输系统中的应用[J]. 中国管理信息化, 2018, 21(3): 164-166.

[6] 杨怀, 宋俊芳, 王聪华. 浅谈MD5加密算法在网络安全中的应用[J]. 网络安全技术与应用, 2018(9): 40.

[7] 谢文兰, 何小平. 基于Bmob后端云的微信小程序[J]. 内蒙古科技与经济, 2020(4): 66-68.

[8] 车谦路. 基于BMOB云平台的学习系统的开发[J]. 读天下, 2019 (4): 272.

[9] 黄志, 李涛, 宋瑶, 等. 基于Json的小型异构数据库同步策略研究[J]. 气象研究与应用, 2020(1): 48-53.

[10] 胡章兵, 左良利. 时态JSON数据模型及查询语言处理[J]. 计算机技术与发展, 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

褚治广(1980-)，男，辽宁锦州人，高级实验师，硕士。

责任编校：孙 林