基于物联网平台的智能停车场系统

朱桐++马茗萱++高廷红

摘 要结合大部分停车场由于信息不对称等因素所造成的车位利用率低、停车难等情况，运用新型物联网技术，利用ESP8266 WI-FI模块组建网络。并通过OneNet物联网平台直观展示数据。具有很高的便民性以及市场推广价值。

【关键词】物联网 智能停车场 ESP8266

由于居民与停车场信息不对称而日益凸显的停车难以及停车场利用效率低等问题已经成为制约城市秩序发展的不可忽略的因素。

通过云端物联网平台实现对停车场车位的智能引导，解决了找车位难的问题， 提高效率。另外，还可以通过云平台的实时数据监测，使大家足不出户了解停车场情况，合理选择出行方式，迈入智能生活时代。对物联网云平台的有效利用将改变传统停车场内状态信息的感知模式，并对提升现有停车场的运行效率和服务水平具有重要的意义。

1 内网架构

内网主要负责车位信息的采集以及车辆的引导显示（如图 1 内网架构图所示）。

采集端由控制板，Wi-Fi模块（客户端A）和超声波测距传感器构成。通过超声波测距传感器来检测停车位上是否有车辆，并将该车位信息通过与其相连的Wi-Fi模块（客户端A）与控制端的Wi-Fi信号接收模块进行通信（服务端A）。所有的采集装置均执行此操作，此时服务端A接受到了所有车位上的信息。

控制端由控制器，Wi-Fi信号接收模块（服务端A），Wi-Fi信号发射模块（服务端B）构成。控制端根据服务端A接收到的车位信息数据，按就近原则进行车辆引导，即先优先挑选较近的车位进行分配。同时将车位分配信息流通过Wi-Fi发射模块（服务端B）发射至显示端。

显示端部分包括控制板，Wi-Fi接收模块（客户端B），显示屏。Wi-Fi模块（客户端B）接收来自控制端的车辆引导信息，并根据命令，分别在显示屏显示，前进，向左，向右，后退的指令，即实现了车位的引导。

1.1 硬件部分

采集端主要由Arduino UNO R3主控板、SRF-05超声波测距模块以及 ESP8266 WI-FI模块组成。其中，Arduino读取SRF-05的距离传感数据之后，与ESP8266通过串口通信方式将数据发送至对应的服务端。其中，对ESP8266模块进行固件烧写，使其带有特定的车位地址信息。

控制端是本系统的大脑，也是各路信息的汇总点。控制端由Arduino MEGA 2560以及两个Wi-Fi模块组成。控制端的作用主要有：接收采集端传来的数据、向显示端发送数据、通过路由器向外网传输车位信息数据流。

显示端是停车场内部引导方式的主要体现。显示端由Arduino Nano、液晶显示屏以及Wi-Fi接收模块组成。通过显示屏的指示作用可以清晰地指导车辆的运行路径，从而降低了人工成本。主要指示的方向有：前行、左转、右转。

1.2 网络架设

利用ESP8266模块进行模型的搭建，ESP8266模块具有成本低、操作方便等优点。ESP8266之间通过TCP协议进行组网，依照各自的功能可分为服务端和客户端两部分。

服务端可以与多个客户端连接，可以接收每一个客户端的信息，向客户端传递信息时，可以通过指定IP地址的方式进行一对一传递，也可以通过广播的形式进行信息传递，并且将该信息传递给控制板，进行信息的处理。

客户端主要负责向服务端发送数据以及接收服务端的数据，并将信息传递给控制端。

对于服务端和客户端之间的通信而言，由于WI-FI组网本身的特点，需要通过路由器查询设备MAC地址，并对其设备IP地址进行固化。之后，就可以有效地区分设备，也可以更有目的性地控制设备的工作。

2 外网架构

主要是将服务端A的数据，进行一定的处理，使其符合EDP协议的报文格式，进而连接到物联网云平台，便于用户在网页端进行数据查看具体架构如图 2 外网通信方式示意图所示。

在此项目之中，选择的是中移物联OneNet物联网平台。中国移动物联网开放平台是中移物联网有限公司基于物联网技术和产业特点打造的开放平台和生态环境，支持各类传感器和智能硬件的快速接入和大数据服务，能够有效降低物联网应用开发和部署成本，满足物联网领域设备连接、协议适配、数据存储、数据安全、大数据分析等平台级服务需求。

2.1 通信方式

依然通过ESP8266 Wi-Fi模组进行信息传输。通过主控板与ESP8266串口连接，进而发送AT指令指示ESP8266模块的运行状态。ESP8266通过无线路由器与外网相接，由于此时ESP8266模块处于数据发送状态，则其运行在AP（Access Point）模式下。

2.2 通信协议

EDP（Enhanced Device Protocol增强设备协议）协议是OneNET平台根据物联网特点专门定制的完全公开的基于TCP的协议，可以广泛应用到家居、交通、物流、能源以及其他行业应用中。EDP协议的主要优点在于其长连接性，一次连接可保持256s。另还可以实现服务器心跳功能，使得设备在理论上达到永不掉线的特点。

服务器心跳是EDP协议的特点之一，即在长连接的模式下实现永不掉线。心跳请求为向服务器发送一组十六进制数：0XC0 0X00，若正常得到反馈，则可得到服务器响应：0XD0 0X00。

对于EDP协议而言，我们可以利用官方提供的SDK库函数进行数据的转换与封装。EDP协议有着丰富的数据类型，支持包括JSON数据流在内的多种数据封装形式，这里使用SimpleString类型，即用“.；StreamName， value；”的形式进行数据流信息的EDP包封装。

3 模型测试

通过搭建实物模型（如图 3 采集端实物模型），对本系统进行了实际效果测试，测试结果反映良好。通过构建网页端的显示应用（如图 4 停车场实物测试数据所示），可以清晰地观察到数据流的更新状态，数据流更新基本稳定在5s的范围内，确保了系统的可靠性与稳定性。

4 结语

智能停車车位引导系统的研究对于我国现阶段交通引导系统存在的问题提供了一种解决思路。针对普遍存在的找车位难问题，将停车场具体车位的信息以简单清晰的方式，通过显示屏呈现给停车者，并且考虑到了停车者的心理，按照停车者较容易选择的车位进行分配，使得路线的分配和规划感觉更加的科学和人性化。广大司机朋友可以提前在互联网上查看停车场的车位情况，也为生活提供了多种便利。

（通讯作者：高廷红）

参考文献

[1]周思浩.基于无线传感网络的停车场内智能引导系统[D].长安大学，2015.

[2]刘晓剑.基于Onenet的物联网监控系统[D].郑州大学，2016.

[3]李坤.智能停车场车位检测与泊位诱导系统研究与设计[D].中国科学院大学（工程管理与信息技术学院），2013.

作者简介

朱桐（1997-），男，就读于贵州大学大数据与信息工程学院。

马茗萱（1997-），女，就读于贵州大学物理学院。

高廷红（1984-），男，贵州省铜仁市沿河土家自治县县人。现为贵州大学副教授，硕士生导师，主要从事材料计算与模拟、智能交通设计等研究。

作者单位

贵州大学 贵州省贵阳市 550000