低成本的互聯網+智能停車系統設計與實現

郭蕓君 丁學用 張麟

摘 要：以互聯網技術為平臺，根據車場與車主的需求，設計一種低成本以超聲波探測器+ 紅外探測模塊檢測停車位信息的互聯網+智能停車場，同時將停車場的硬件和微信公眾號平臺結合起來具有燈光導航、查詢、預定停車位等功能的停車場，利用該智能系統可方便廣大車友快速找到停車位，減少交通擁堵。

關鍵詞：低成本；互聯網；智能停車場；微信公眾號

隨著三亞城市發展，游客與日俱增，再加上市民私家車輛的增多，以及大部分橋梁狹窄、老化嚴重，連接河兩岸的交通“動脈”明顯感覺到“輸血”不暢，每逢上下班高峰期，特別是旅游旺季，擁堵成為三亞一大難題。[ 1 ]據了解，目前三亞市的停車場大都是屬于傳統型的停車場，這種停車場找車位要靠運氣，搶車位要拼技術，車位滿了要等，人工現金支付也進一步放慢了停車場車輛進出的速度。在駕駛者頭疼不已的同時，各大商業綜合體也并非無動于衷。

在規劃與配置建設停車場之后，需要完善管理方案以保證停車場停車秩序，于是基于互聯網的智能停車場管理系統應運而生[ 2 ]。利用互聯網技術將停車場的硬件和手機客戶端微信公眾號結合起來打造一款具有可查詢、預定停車位、超聲波探測器停車導航、紅外探測模塊檢測停車位等功能的智能停車場，建立一套實用、經濟的智能停車系統，填補三亞智能停車場這一塊短板。

1 系統的設計方案

本設計主要分為兩個部分：硬件系統和軟件系統。硬件系統包括照明燈光及導航燈光設計和各種傳感器模塊的設計；軟件系統包括單片機控制系統設計，HTML5網頁設計及CSS界面設計和單片機小型服務器搭建。

整個主控單元采用的是Arduino UNO單片機，其處理器核心是ATmega328，通過控制超聲波傳感器的占空比來接收入場車輛的位置，并提高當前位置的亮度以保證車輛的安全。車位上方的紅外檢測模塊配合單片機的處理，控制紅色LED來提示此車位有車，控制綠色LED燈來導航車輛快速駛入空車位。分別在停車場出入口設置紅外傳感器及舵機，紅外傳感器檢測車輛駛過信號，經主控單片機處理后產生PWM信號控制舵機開關門。網絡部分則是采用Arduino mega 2560單片機，其處理核心是ATmega2560，得益于其硬件良好的開源性，能夠配合Ethernet W5100進行網絡端口的搭建[ 3 ]。為了更方便車主及時查找車位，采用當前李欣的微信公眾號平臺作為查詢平臺，HTML5和CSS編程設計出良好的交互界面，具備查詢功能和預約功能。

本設計采用3塊單片機，分別控制場內導航，節能燈光控制及開關門和網絡服務。電路部分采用多個單片機是為了實現停車場的擴展性，兩個為一組主控單片機能夠實現停車場內功能需求，以四個車位、兩條直行道路為一組，按設計的停車場的規模增加主控單片機的數量來適應不同大小的停車場。系統的控制單元以組為單位，由2個單片機構成，一個負責檢測4個車位信息，來控制停車場內導航燈的運行，并將車位信息上傳到服務器。另一個負責檢測兩段直行道路上入場車輛行駛的位置，并控制照明燈光。適應停車場不同的規格添加控制單元組，停車場出入口或雙層停車場道路口還分別加入了門控系統，控制停車場車流量，使停車場能夠達到高效，安全的標準。數據的交互則是采用單片機服務器搭建的web平臺，通過web交互發送車位的信息和接收預約的信息，然后通過鍵盤輸入預約號或者直接點擊開門按鈕將開門信號傳輸給帶有門控的主控單片機。

2 系統的硬件設計

2.1 紅外避障傳感器電路設計

紅外避障傳感器具有一對紅外發射與接收管，當通上電源后，紅外對管中LED開始工作，一直發射高電平信號，紅外對管中接收管接收反射回來的信號，并將接收到的光信號轉換成電信號傳給寬頻帶的雙電壓比較器LM393中，并由電位器控制負端輸入電壓與接收電壓進行比較后輸出高低電平信號，并由發光二極管顯示高低電平。

2.2 超聲波檢測及門控電路設計

超聲波傳感器模塊的Trig和Echo分別接在單片機的2，4口和3，5口。照明LED的控制口是A0～A3，低電平觸發，共集為正極，由外部電源供電，這樣能夠保證單片機的電流大小不足而無法打開LED燈的要求。入口的紅外傳感器接10口，舵機控制端接帶PWM功能的12口，出口的紅外傳感器接13口，舵機控制端接帶PWM功能的11口，還有開門提示信號為8口外接服務器單片機組，低電平控制入口舵機門開門，便于服務器設置安全的開門程序。

3 系統的軟件設計

主控單元的一號單片機程序先進行初始化，關閉所有的指示燈及導航燈并設置空車位數為4，然后進入判斷程序。當t號車位檢測到信號時，打開t車位上的紅色指示燈并關閉t車位的綠色導航燈，空車位減少一位，若無檢測到信號，關閉紅色指示燈并打開t車位綠色導航燈及路面導航燈。待4個紅外檢測判斷結束后返回初始化，并進行無線循環。系統流程圖如圖1所示。

4 系統整體測試

4.1 網絡檢測

在網絡檢測中，使用微信平臺測試，空車位能夠正常顯示，通過再次進入可以刷新信息。調試情況如圖所示：

4.2 停車信號測試

當車停入車位時，關閉綠色導航燈，并打開紅色信號燈。

5 結語

本設計是基于Arduino單片機開發下的超聲波探測器+紅外檢測模塊的低成本智能停車系統，通過場內燈光控制及互聯網信息交互，從而達到停車場智能化導航及快速管理，在web端信息交互的基礎上，添加查詢和預約功能。利用該智能停車系統可有效的提高車主快速找到停車位，減少交通擁堵，為三亞這個國際旅游城市添磚加瓦。

參考文獻：

[1] 況昌勛.旅游旺季交通擁堵嚴重 三亞如何打通“堵點”？[N].海南日報，2015-8-25.

[2] 周嗣恩，韓鳳春.智能化停車場管理體系研究[J].中國人民公安大學學報自然科學版，2008（1）：86-90.

[3] zuoninger.帶你一起了解Arduino[Z].Arduino中文社區，2014.

作者簡介：

郭蕓君（1985-），女，海南瓊海人，中級實驗師，本科，主要研究方向：移動通信方向。