基于物聯網平臺的智能停車場系統

朱桐++馬茗萱++高廷紅

摘 要結合大部分停車場由于信息不對稱等因素所造成的車位利用率低、停車難等情況，運用新型物聯網技術，利用ESP8266 WI-FI模塊組建網絡。并通過OneNet物聯網平臺直觀展示數據。具有很高的便民性以及市場推廣價值。

【關鍵詞】物聯網 智能停車場 ESP8266

由于居民與停車場信息不對稱而日益凸顯的停車難以及停車場利用效率低等問題已經成為制約城市秩序發展的不可忽略的因素。

通過云端物聯網平臺實現對停車場車位的智能引導，解決了找車位難的問題， 提高效率。另外，還可以通過云平臺的實時數據監測，使大家足不出戶了解停車場情況，合理選擇出行方式，邁入智能生活時代。對物聯網云平臺的有效利用將改變傳統停車場內狀態信息的感知模式，并對提升現有停車場的運行效率和服務水平具有重要的意義。

1 內網架構

內網主要負責車位信息的采集以及車輛的引導顯示（如圖 1 內網架構圖所示）。

采集端由控制板，Wi-Fi模塊（客戶端A）和超聲波測距傳感器構成。通過超聲波測距傳感器來檢測停車位上是否有車輛，并將該車位信息通過與其相連的Wi-Fi模塊（客戶端A）與控制端的Wi-Fi信號接收模塊進行通信（服務端A）。所有的采集裝置均執行此操作，此時服務端A接受到了所有車位上的信息。

控制端由控制器，Wi-Fi信號接收模塊（服務端A），Wi-Fi信號發射模塊（服務端B）構成。控制端根據服務端A接收到的車位信息數據，按就近原則進行車輛引導，即先優先挑選較近的車位進行分配。同時將車位分配信息流通過Wi-Fi發射模塊（服務端B）發射至顯示端。

顯示端部分包括控制板，Wi-Fi接收模塊（客戶端B），顯示屏。Wi-Fi模塊（客戶端B）接收來自控制端的車輛引導信息，并根據命令，分別在顯示屏顯示，前進，向左，向右，后退的指令，即實現了車位的引導。

1.1 硬件部分

采集端主要由Arduino UNO R3主控板、SRF-05超聲波測距模塊以及 ESP8266 WI-FI模塊組成。其中，Arduino讀取SRF-05的距離傳感數據之后，與ESP8266通過串口通信方式將數據發送至對應的服務端。其中，對ESP8266模塊進行固件燒寫，使其帶有特定的車位地址信息。

控制端是本系統的大腦，也是各路信息的匯總點。控制端由Arduino MEGA 2560以及兩個Wi-Fi模塊組成。控制端的作用主要有：接收采集端傳來的數據、向顯示端發送數據、通過路由器向外網傳輸車位信息數據流。

顯示端是停車場內部引導方式的主要體現。顯示端由Arduino Nano、液晶顯示屏以及Wi-Fi接收模塊組成。通過顯示屏的指示作用可以清晰地指導車輛的運行路徑，從而降低了人工成本。主要指示的方向有：前行、左轉、右轉。

1.2 網絡架設

利用ESP8266模塊進行模型的搭建，ESP8266模塊具有成本低、操作方便等優點。ESP8266之間通過TCP協議進行組網，依照各自的功能可分為服務端和客戶端兩部分。

服務端可以與多個客戶端連接，可以接收每一個客戶端的信息，向客戶端傳遞信息時，可以通過指定IP地址的方式進行一對一傳遞，也可以通過廣播的形式進行信息傳遞，并且將該信息傳遞給控制板，進行信息的處理。

客戶端主要負責向服務端發送數據以及接收服務端的數據，并將信息傳遞給控制端。

對于服務端和客戶端之間的通信而言，由于WI-FI組網本身的特點，需要通過路由器查詢設備MAC地址，并對其設備IP地址進行固化。之后，就可以有效地區分設備，也可以更有目的性地控制設備的工作。

2 外網架構

主要是將服務端A的數據，進行一定的處理，使其符合EDP協議的報文格式，進而連接到物聯網云平臺，便于用戶在網頁端進行數據查看具體架構如圖 2 外網通信方式示意圖所示。

在此項目之中，選擇的是中移物聯OneNet物聯網平臺。中國移動物聯網開放平臺是中移物聯網有限公司基于物聯網技術和產業特點打造的開放平臺和生態環境，支持各類傳感器和智能硬件的快速接入和大數據服務，能夠有效降低物聯網應用開發和部署成本，滿足物聯網領域設備連接、協議適配、數據存儲、數據安全、大數據分析等平臺級服務需求。

2.1 通信方式

依然通過ESP8266 Wi-Fi模組進行信息傳輸。通過主控板與ESP8266串口連接，進而發送AT指令指示ESP8266模塊的運行狀態。ESP8266通過無線路由器與外網相接，由于此時ESP8266模塊處于數據發送狀態，則其運行在AP（Access Point）模式下。

2.2 通信協議

EDP（Enhanced Device Protocol增強設備協議）協議是OneNET平臺根據物聯網特點專門定制的完全公開的基于TCP的協議，可以廣泛應用到家居、交通、物流、能源以及其他行業應用中。EDP協議的主要優點在于其長連接性，一次連接可保持256s。另還可以實現服務器心跳功能，使得設備在理論上達到永不掉線的特點。

服務器心跳是EDP協議的特點之一，即在長連接的模式下實現永不掉線。心跳請求為向服務器發送一組十六進制數：0XC0 0X00，若正常得到反饋，則可得到服務器響應：0XD0 0X00。

對于EDP協議而言，我們可以利用官方提供的SDK庫函數進行數據的轉換與封裝。EDP協議有著豐富的數據類型，支持包括JSON數據流在內的多種數據封裝形式，這里使用SimpleString類型，即用“.；StreamName， value；”的形式進行數據流信息的EDP包封裝。

3 模型測試

通過搭建實物模型（如圖 3 采集端實物模型），對本系統進行了實際效果測試，測試結果反映良好。通過構建網頁端的顯示應用（如圖 4 停車場實物測試數據所示），可以清晰地觀察到數據流的更新狀態，數據流更新基本穩定在5s的范圍內，確保了系統的可靠性與穩定性。

4 結語

智能停車車位引導系統的研究對于我國現階段交通引導系統存在的問題提供了一種解決思路。針對普遍存在的找車位難問題，將停車場具體車位的信息以簡單清晰的方式，通過顯示屏呈現給停車者，并且考慮到了停車者的心理，按照停車者較容易選擇的車位進行分配，使得路線的分配和規劃感覺更加的科學和人性化。廣大司機朋友可以提前在互聯網上查看停車場的車位情況，也為生活提供了多種便利。

（通訊作者：高廷紅）

參考文獻

[1]周思浩.基于無線傳感網絡的停車場內智能引導系統[D].長安大學，2015.

[2]劉曉劍.基于Onenet的物聯網監控系統[D].鄭州大學，2016.

[3]李坤.智能停車場車位檢測與泊位誘導系統研究與設計[D].中國科學院大學（工程管理與信息技術學院），2013.

作者簡介

朱桐（1997-），男，就讀于貴州大學大數據與信息工程學院。

馬茗萱（1997-），女，就讀于貴州大學物理學院。

高廷紅（1984-），男，貴州省銅仁市沿河土家自治縣縣人。現為貴州大學副教授，碩士生導師，主要從事材料計算與模擬、智能交通設計等研究。

作者單位

貴州大學 貴州省貴陽市 550000