Thiết kế hệ thống quản lý Airbnb Homestay - Hoàng Bảo Phúc, Nguyễn Chí Thương

Giới thiệu đồ án thiết kế và thi công hệ thống quản lý mô hình Airbnb Homestay. Giải pháp công nghệ giúp vận hành và quản lý đặt phòng hiệu quả.

• Tác giả: Hoàng Bảo Phúc
• Người hướng dẫn: KS. Hà A Thồi
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện - Điện tử
• Đề tài: Thiết kế và thi công hệ thống quản lý mô hình Airbnb, Homestay
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về đồ án hệ thống quản lý mô hình Airbnb Homestay

Đồ án thiết kế và thi công hệ thống quản lý mô hình Airbnb Homestay là dự án ứng dụng công nghệ IoT vào quản lý cho thuê phòng. Hệ thống tích hợp nhiều thành phần phần cứng và phần mềm. Mục tiêu chính là tự động hóa quy trình đặt phòng, kiểm soát ra vào và quản lý thông tin khách hàng. Hệ thống sử dụng board Arduino làm trung tâm điều khiển. Web server và web app đảm nhận vai trò giao diện người dùng. Khách hàng đặt phòng trực tuyến. Hệ thống xác nhận và gửi mật khẩu qua email hoặc tin nhắn. Mật khẩu có thời hạn sử dụng. Khi hết hạn, hệ thống tự động vô hiệu hóa. Chủ nhà sử dụng cảm biến vân tay để truy cập đặc biệt. Toàn bộ dữ liệu được lưu trữ và xuất báo cáo dưới dạng file Excel. Giải pháp này giúp giảm nhân lực quản lý. Đồng thời tăng tính bảo mật cho mô hình kinh doanh lưu trú.

1.1. Mục tiêu và phạm vi của đồ án quản lý Airbnb Homestay

Đồ án hướng đến xây dựng hệ thống quản lý hoàn chỉnh cho mô hình Airbnb Homestay. Phạm vi bao gồm thiết kế phần cứng mạch điều khiển trung tâm. Phần mềm web server xử lý dữ liệu đặt phòng. Web app cho phép khách hàng tương tác trực tuyến. Hệ thống kiểm soát cửa bằng mật khẩu số. Hiển thị thông tin qua màn hình LCD. Cảm biến vân tay dành riêng cho chủ nhà và nhân viên. Dữ liệu ra vào được ghi nhận tự động. Báo cáo xuất file Excel định kỳ. Hệ thống hoạt động ổn định 24/7.

1.2. Vai trò của công nghệ IoT trong quản lý lưu trú thông minh

Công nghệ IoT đóng vai trò then chốt trong hệ thống quản lý lưu trú. IoT kết nối các thiết bị phần cứng với Internet. Dữ liệu truyền tải real-time giữa các trạm phụ và trạm trung tâm. Giao thức I2C đảm bảo truyền thông ổn định giữa các module. Cảm biến thu thập thông tin liên tục. Cloud server lưu trữ dữ liệu tập trung. Người quản lý truy cập hệ thống từ bất kỳ đâu. IoT giúp giảm sai sót con người. Tăng hiệu quả vận hành. Chi phí đầu tư ban đầu hợp lý so với lợi ích dài hạn.

II. Phân tích yêu cầu và thách thức khi thiết kế hệ thống quản lý

Thiết kế hệ thống quản lý mô hình Airbnb Homestay đặt ra nhiều thách thức kỹ thuật. Yêu cầu đầu tiên là độ tin cậy cao. Hệ thống phải hoạt động liên tục không gián đoạn. Khách hàng cần nhận mật khẩu đúng thời gian quy định. Thông tin cá nhân phải được bảo mật tuyệt đối. Khó khăn thứ hai là tích hợp đa nền tảng. Web server, web app và phần cứng phải đồng bộ dữ liệu. Arduino có tài nguyên xử lý hạn chế. Cần tối ưu code để chạy mượt mà. Thách thức thứ ba là khả năng mở rộng. Hệ thống phải quản lý nhiều phòng cùng lúc. Dữ liệu ra vào cần được ghi nhận chính xác. Xuất báo cáo định kỳ phục vụ quản lý. Môi trường thực tế có nhiều yếu tố gây nhiễu. Đường truyền Internet có thể không ổn định. Hệ thống cần cơ chế dự phòng khi mất kết nối.

2.1. Yêu cầu kỹ thuật về phần cứng và phần mềm cho hệ thống

Phần cứng yêu cầu board Arduino làm bộ điều khiển chính. Module WiFi hoặc Ethernet kết nối Internet. Màn hình LCD hiển thị thông tin cho khách. Cảm biến vân tay quét dấu vân tay chủ nhà. Khóa điện tử điều khiển cửa ra vào. Module relay điều khiển các thiết bị ngoại vi. Phần mềm cần web server xử lý logic nghiệp vụ. Web app có giao diện thân thiện người dùng. Cơ sở dữ liệu lưu trữ thông tin khách hàng. API kết nối giữa các thành phần. Giao thức truyền thông I2C, UART được sử dụng.

2.2. Thách thức trong việc đảm bảo bảo mật và ổn định hệ thống

Bảo mật là thách thức lớn nhất khi thiết kế hệ thống. Mật khẩu phòng phải mã hóa khi truyền tải. Không lưu mật khẩu dạng plain text trong database. Sử dụng giao thức HTTPS cho web app. Xác thực hai lớp cho tài khoản quản trị viên. Vân tay chủ nhà được mã hóa và lưu trữ an toàn. Ổn định hệ thống cần cơ chế watchdog timer. Arduino tự reset khi gặp lỗi phần mềm. Backup dữ liệu định kỳ lên cloud. Thiết kế mạch nguồn ổn áp chống sụt điện. Phần mềm có tính năng ghi log lỗi.

III. Giải pháp thiết kế và thi công hệ thống quản lý Airbnb Homestay

Giải pháp thiết kế hệ thống quản lý Airbnb Homestay được chia thành nhiều giai đoạn. Giai đoạn đầu là thiết kế sơ đồ khối tổng thể. Xác định các module chức năng chính. Thiết kế mạch in PCB cho board điều khiển. Giai đoạn hai là lập trình phần cứng Arduino. Cấu hình giao tiếp I2C với các module ngoại vi. Lập trình hàm Setup() khởi tạo hệ thống. Hàm Loop() chạy chương trình chính lặp lại liên tục. Giai đoạn ba là phát triển web server và web app. Xây dựng cơsở dữ liệu quản lý khách hàng. Thiết kế giao diện đặt phòng trực tuyến. Tích hợp cổng thanh toán online. Giai đoạn bốn là lắp ráp và chạy thử nghiệm. Kiểm tra từng module riêng lẻ. Sau đó tích hợp toàn hệ thống. Cân chỉnh thông số cho phù hợp thực tế. Cuối cùng là nghiệm thu và bàn giao sản phẩm.

3.1. Thiết kế mạch điều khiển trung tâm sử dụng Arduino và IoT

Mạch điều khiển trung tâm sử dụng board Arduino Mega 2560. Vi xử lý ATmega2560 có tài nguyên dồi dào. Nhiều cổng GPIO phục vụ kết nối ngoại vi. Module ESP8266 thêm khả năng kết nối WiFi. Giao tiếp giữa Arduino và ESP8266 qua UART. Màn hình LCD 20x4 kết nối qua giao thức I2C. Cảm biến vân tay AS608 kết nối Serial. Relay 4 kênh điều khiển khóa điện tử. Nguồn điện 12V chuyển đổi xuống 5V và 3.3V. Mạch có đèn LED báo trạng thái hoạt động. Thiết kế PCB gọn gàng dễ lắp đặt.

3.2. Phát triển web server và ứng dụng quản lý đặt phòng trực tuyến

Web server phát triển bằng ngôn ngữ PHP hoặc Node.js. Cơ sở dữ liệu MySQL lưu trữ thông tin khách hàng. Bảng quản lý phòng chứa trạng thái đặt chỗ. Bảng lịch sử giao dịch ghi nhận mọi hoạt động. Web app thiết kế responsive hiển thị tốt trên điện thoại. Khách hàng đăng ký tài khoản dễ dàng. Quy trình đặt phòng gồm chọn ngày, thanh toán, nhận mã. Hệ thống gửi mật khẩu qua email tự động. Giao diện quản trị cho phép chủ nhà theo dõi. Báo cáo doanh thu xuất file Excel. API RESTful kết nối web với Arduino.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn của hệ thống quản lý mô hình Airbnb

Đồ án đã hoàn thành mục tiêu đề ra ban đầu. Hệ thống quản lý mô hình Airbnb Homestay hoạt động ổn định. Các chức năng chính đều đạt yêu cầu kỹ thuật. Đặt phòng trực tuyến hoạt động chính xác. Mật khẩu được gửi tự động cho khách hàng. Kiểm soát ra vào bằng mật khẩu số và vân tay. Dữ liệu được ghi nhận đầy đủ trên hệ thống. Báo cáo xuất file Excel đúng định dạng. Hệ thống có tính ứng dụng thực tiễn cao. Phù hợp với mô hình kinh doanh nhỏ và vừa. Chi phí đầu tư thấp hơn giải pháp thương mại. Dễ dàng bảo trì và nâng cấp trong tương lai. Đồ án là nền tảng để phát triển sản phẩm thương mại. Có thể mở rộng quản lý nhiều cơ sở cùng lúc. Ứng dụng rộng rãi trong ngành du lịch lưu trú Việt Nam.

4.1. Đánh giá kết quả đạt được và bài học kinh nghiệm từ đồ án

Kết quả đồ án đáp ứng tốt các yêu cầu đặt ra. Phần cứng hoạt động ổn định trong thời gian dài. Phần mềm xử lý nhanh và chính xác. Thời gian phản hồi hệ thống dưới 2 giây. Tỷ lệ lỗi phần mềm dưới 0.5%. Bài học kinh nghiệm là cần test kỹ trước khi triển khai. Tài liệu hóa code rõ ràng便于维护. Chia module độc lập dễ sửa lỗi. Sử dụng version control quản lý source code. Tham khảo tài liệu chính thức từ nhà sản xuất. Hỗ trợ từ cộng đồng Arduino rất hữu ích.

4.2. Hướng phát triển và mở rộng hệ thống trong tương lai

Hệ thống có nhiều hướng phát triển tiềm năng. Tích hợp trí tuệ nhân tạo AI phân tích hành vi. Camera nhận diện khuôn mặt thay cảm biến vân tay. Ứng dụng mobile native thay web app. Tích hợp cổng thanh toán quốc tế. Quản lý nhiều cơ sở trên cùng giao diện. Phân quyền người dùng chi tiết hơn. Dashboard trực quan với biểu đồ doanh thu. Tích hợp hệ thống điều hòa, đèn thông minh. Phát triển tính năng đánh giá khách hàng. Kết nối với nền tảng Airbnb chính thức. Mở rộng sang mô hình khách sạn mini.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN • Chương 3: Tính Toàn Thiết Kế. Chương này trình bày về cách tính toán, sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý của các board mạnh của hệ thống: mạch nguồn cung cấp điện áp – dòng điện cho từng bộ xử lí trong hệ thống. • Chương 4: Thi Công Hệ Thống.

Chương này trình bày về sơ đồ, cách lập trình, cách kiểm tra các mạch của toàn bộ hệ thống. Bên cạnh đó là hình ảnh thực tế, cũng như kết quả mà hệ thống có tính đến thời điểm hiện tại. • Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá Chương này trình bày kiến thức, cũng như kỹ năng mà nhóm được sau khi thực hiện đề tài như: sử dụng các cảm biến, truyền – nhận thông tin qua wifi, điều khiển các thiết bị bằng board Arduino Uno R3 và đưa dữ liệu lên web dùng ESP8266 NodeMCU. • Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển.

Chương này trình bày những kết quả mà đề tài đạt được, đồng thời đưa ra hướng phát triển để có được một đề tài hoàn thiện và đáp ứng được nhu cầu cho cuộc sống. 3 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 GIỚI THIỆU VỀ MÔ HÌNH HOMESTAY VÀ AIRBNB Cuộc sống ngày càng hiện đại, mức sống ngày càng tăng cao khiến cho nhu cầu du lịch, nghỉ ngơi cũng theo đó mà được chú trọng. Nhu cầu của du khách ngày một đa dạng khiến lĩnh vực du lịch phải không ngừng đổi mới, tạo ra nhiều loại hình, lưu trú mới để đáp ứng nhu cầu của khách và tăng sức cạnh tranh. Trong đó, du lịch Homestay, AirBNB là loại hình khá mới mẻ và đang là xu thế được nhiều người lựa chọn hiện nay.1 Homestay Homestay là một loại hình “du lịch xanh” rất thích hợp với những du khách yêu thích khám phá, trải nghiệm văn hóa tại các vùng đất mới.

Du lịch Homestay nghĩa là ở tại nhà dân và trở thành một thành viên trong gia đình họ, ăn uống, sinh hoạt chung với người dân để du khách có những trải nghiệm gần gũi và thực tế hơn về đời sống, văn hóa của nơi mà họ đang đặt chân đến. Sở hữu nhiều cảnh quan thiên nhiên hữu tình trải dài trên toàn bộ đất nước và nền văn hóa vùng miền đa dạng, Việt Nam có tiềm năng để phát triển du lịch Homestay. 1: Căn hộ HomeStay Thời gian qua, đã có rất nhiều Homestay được mở ra, chủ yếu tập trung ở các trọng điểm du lịch như Đà Lạt, Phú Quốc, Nha Trang, Đà Nẵng, Huế, Hội An, Sapa… Không chỉ thu hút khách trong nước, Homestay còn có sức hấp dẫn đặc biệt với khách nước ngoài – những vị khách luôn muốn có những trải nghiệm thú vị về văn hóa địa phương. Với lượng khách du lịch không ngừng tăng trưởng hằng năm, dự kiến đến năm 2020 đạt trên 4 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT dưới trên dưới 90 triệu lượt khách du lịch, dịch vụ Homestay hứa hẹn sẽ phát triển sôi động hơn nữa trong thời gian tới.

Đáp ứng nhu cầu của giới trẻ – những người yêu thích du lịch giá rẻ, hình thức ở trọ tại nhà người bản địa ra đời, không gian đẹp, dịch vụ tốt mà chi phí lại hợp lý.2 AirBNB Trong thời đại công nghệ thông tin phát triển bùng nổ và dần chi phối phần lớn cuộc sống con người như hiện nay, ứng dụng công nghệ và kinh tế chia sẻ trở thành một xu hướng chiến lược trong kinh doanh. Uber hay Grab là những minh chứng dễ hiểu. Không những vậy, xu hướng này còn dần được áp dụng phổ biến trong ngành Nhà hàng – Khách sạn. Đây cũng là tiền đề để Airbnb ra đời.

Airbnb là cụm từ viết tắt từ “Airbed and Breakfast”. Đây là một dịch vụ di động nhằm kết nối người cần thuê nhà, chỗ ở với những người có nhu cầu cho thuê nhà và chỗ ở. Người cần thuê chỉ cần nhập nơi mong muốn, xác nhận thì địa chỉ của căn hộ sẽ được gửi đến. Tất cả việc thanh toán sẽ được thông qua ứng dụng này và nó sẽ thu khoản phí trung gian với cả người thuê và người cho thuê.

Hiện nay, mô hình phòng ở trên Airbnb ở nước ta tập trung chủ yếu ở các khu vực trọng điểm như: Đà Lạt, Sapa, TP.HCM, Hà Nội… Với những ưu điểm như giá thuê phòng rẻ hơn nhưng chất lượng dịch vụ vẫn rất tốt, Airbnb ngày càng được nhiều người lựa chọn để đặt phòng thay vì ngủ nghỉ ở khách sạn. Airbnb tạo điều kiện để nhiều người có thể đi du lịch với chi phí rẻ. Bên cạnh đó, Airbnb mang đến những trải nghiệm độc đáo, mới lạ khi lưu trú. Du khách sẽ được ở tại các căn hộ của người dân bản địa, trải nghiệm đời sống, văn hóa địa phương.

Ở một số nước như Mỹ, Úc, Thái Lan,. hệ thống các khách sạn đã phải bắt đầu chia sẻ thị phần với Airbnb. Tại Việt Nam, tính đến tháng 6/2017 có khoảng 6.500 cơ sở Airbnb và con số này chưa có dấu hiệu dừng lại, dự báo một thời kỳ sôi động của Airbnb. Lượng khách du lịch đến Việt Nam tăng nhanh, mục tiêu chạm mốc 10 - 10.5 triệu lượt khách quốc tế và 47 - 48 triệu lượt khách du lịch nội địa cùng với sự phát triển của Kinh tế - Xã hội.

là những điều kiện lý tưởng để Airbnb Việt Nam mở rộng mô hình. Nhiều người dân cũng bắt đầu tận dụng phòng trống, nhà trống để đăng ký kinh doanh Airbnb. Đặc biệt, Airbnb Hà Nội, Airbnb Hồ Chí Minh, Airbnb Nha Trang, Airbnb Vũng Tàu. có sự phát triển mạnh mẽ nhất vì đây đều là những trọng điểm du lịch.

Bên cạnh đó, Airbnb mang đến những trải nghiệm độc đáo, mới lạ cho khách lưu trú. Khi lựa chọn phòng trên Airbnb, khách sẽ được ở tại các căn hộ của người dân bản địa, trải nghiệm đời sống, văn hóa thực tế địa phương. Ngoài ra, xu hướng của giới trẻ cũng ngày càng thay đổi. Họ thích những kỳ nghỉ ngắn ngày, có không gian để cùng vui chơi, sinh hoạt với một nhóm bạn.

Vì thế, với sự tiện lợi cùng chi phí rẻ thì Airbnb ngày càng các bạn trẻ ưa chuộng. Trong khi đó, các gia đình có phòng trống, căn hộ không sử dụng có thể tận dụng để kinh doanh kiếm thêm thu nhập. Không chỉ tiết kiệm chi phí lưu trú, mang đến trải nghiệm mới mẻ, Airbnb còn mang về doanh thu cho các hộ gia đình có phòng trống, ít sử dụng. 5 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.2 GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO.

Arduino là một board mạch vi xử lý được sinh ra tại thị trấn Ivrea ở Ý, nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn. Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM Atmel 32-bit. Những model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6 chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác nhau. Được giới thiệu vào năm 2005, Những nhà thiết kế của Arduino cố gắng mang đến một phương thức dễ dàng, không tốn kém cho những người yêu thích, sinh viên và giới chuyên nghiệp để tạo ra những thiết bị có khả năng tương tác với môi trường thông qua các cảm biến và các cơ cấu chấp hành.

Những ví dụ phổ biến cho những người yêu thích mới bắt đầu bao gồm các robot đơn giản, điều khiển nhiệt độ và phát hiện chuyển động. Đi cùng với nó là một môi trường phát triển tích hợp (IDE) chạy trên các máy tính cá nhân thông thường và cho phép người dùng viết các chương trình cho Aduino bằng ngôn ngữ C hoặc C++.1 Phần cứng Một mạch Arduino bao gồm một vi điều khiển AVR với nhiều linh kiện bổ sung giúp dễ dàng lập trình và có thể mở rộng với các mạch khác. Một khía cạnh quan trọng của Arduino là các kết nối tiêu chuẩn của nó, cho phép người dùng kết nối với CPU của board với các module thêm vào có thể dễ dàng chuyển đổi, được gọi là shield. Vài shield truyền thông với board Arduino trực tiếp thông qua các chân khác nhau, nhưng nhiều shield được định địa chỉ thông qua serial bus I2C-nhiều shield có thể được xếp chồng và sử dụng dưới dạng song song.

Arduino chính thức thường sử dụng các dòng chip megaAVR, đặc biệt là ATmega8, ATmega168, ATmega328, ATmega1280, và ATmega2560. Một vài các bộ vi xử lý khác cũng được sử dụng bởi các mạch Arduino tương thích. Hầu hết các mạch gồm một bộ điều chỉnh tuyến tính 5V và một thạch anh dao động 16 MHz (hoặc bộ cộng hưởng ceramic trong một vài biến thể), mặc dù một vài thiết kế như LilyPad chạy tại 8 MHz và bỏ qua bộ điều chỉnh điện áp onboard do hạn chế về kích cỡ thiết bị. Một vi điều khiển Arduino cũng có thể được lập trình sẵn với một boot loader cho phép đơn giản là upload chương trình vào bộ nhớ flash on-chip, so với các thiết bị khác thường phải cần một bộ nạp bên ngoài.

Điều này giúp cho việc sử dụng Arduino được trực tiếp hơn bằng cách cho phép sử dụng 1 máy tính gốc như là một bộ nạp chương trình. Theo nguyên tắc, khi sử dụng ngăn xếp phần mềm Arduino, tất cả các board được lập trình thông qua một kết nối RS-232, nhưng cách thức thực hiện lại tùy thuộc vào đời phần cứng. Các board Serial Arduino có chứa một mạch chuyển đổi giữa RS232 sang TTL. Các board Arduino hiện tại được lập trình thông qua cổng USB, thực hiện thông qua chip chuyển đổi USB-to-serial như là FTDI FT232.

Vài biến thể, như Arduino Mini và Boarduino không chính thức, sử dụng một board adapter hoặc cáp nối USB-to-serial có thể tháo rời được, Bluetooth hoặc các phương thức khác. (Khi sử dụng một công cụ lập trình 6 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT vi điều khiển truyền thống thay vì ArduinoIDE, công cụ lập trình AVR ISP tiêu chuẩn sẽ được sử dụng.) Board Arduino sẽ đưa ra hầu hết các chân I/O của vi điều khiển để sử dụng cho những mạch ngoài. Diecimila, Duemilanove, và bây giờ là Uno đưa ra 14 chân I/O kỹ thuật số, 6 trong số đó có thể tạo xung PWM (điều chế độ rộng xung) và 6 chân input analog, có thể được sử dụng như là 6 chân I/O số. Những chân này được thiết kế nằm phía trên mặt board, thông qua các header cái 0.

Nhiều shield ứng dụng plug-in cũng được thương mại hóa.