基于物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的智能停車場(chǎng)系統(tǒng)

朱桐++馬茗萱++高廷紅

摘 要結(jié)合大部分停車場(chǎng)由于信息不對(duì)稱等因素所造成的車位利用率低、停車難等情況，運(yùn)用新型物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，利用ESP8266 WI-FI模塊組建網(wǎng)絡(luò)。并通過(guò)OneNet物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)直觀展示數(shù)據(jù)。具有很高的便民性以及市場(chǎng)推廣價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng) 智能停車場(chǎng) ESP8266

由于居民與停車場(chǎng)信息不對(duì)稱而日益凸顯的停車難以及停車場(chǎng)利用效率低等問(wèn)題已經(jīng)成為制約城市秩序發(fā)展的不可忽略的因素。

通過(guò)云端物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)停車場(chǎng)車位的智能引導(dǎo)，解決了找車位難的問(wèn)題， 提高效率。另外，還可以通過(guò)云平臺(tái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，使大家足不出戶了解停車場(chǎng)情況，合理選擇出行方式，邁入智能生活時(shí)代。對(duì)物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的有效利用將改變傳統(tǒng)停車場(chǎng)內(nèi)狀態(tài)信息的感知模式，并對(duì)提升現(xiàn)有停車場(chǎng)的運(yùn)行效率和服務(wù)水平具有重要的意義。

1 內(nèi)網(wǎng)架構(gòu)

內(nèi)網(wǎng)主要負(fù)責(zé)車位信息的采集以及車輛的引導(dǎo)顯示（如圖 1 內(nèi)網(wǎng)架構(gòu)圖所示）。

采集端由控制板，Wi-Fi模塊（客戶端A）和超聲波測(cè)距傳感器構(gòu)成。通過(guò)超聲波測(cè)距傳感器來(lái)檢測(cè)停車位上是否有車輛，并將該車位信息通過(guò)與其相連的Wi-Fi模塊（客戶端A）與控制端的Wi-Fi信號(hào)接收模塊進(jìn)行通信（服務(wù)端A）。所有的采集裝置均執(zhí)行此操作，此時(shí)服務(wù)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(hào)接收模塊（服務(wù)端A），Wi-Fi信號(hào)發(fā)射模塊（服務(wù)端B）構(gòu)成?？刂贫烁鶕?jù)服務(wù)端A接收到的車位信息數(shù)據(jù)，按就近原則進(jìn)行車輛引導(dǎo)，即先優(yōu)先挑選較近的車位進(jìn)行分配。同時(shí)將車位分配信息流通過(guò)Wi-Fi發(fā)射模塊（服務(wù)端B）發(fā)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(lái)自控制端的車輛引導(dǎo)信息，并根據(jù)命令，分別在顯示屏顯示，前進(jìn)，向左，向右，后退的指令，即實(shí)現(xiàn)了車位的引導(dǎo)。

1.1 硬件部分

采集端主要由Arduino UNO R3主控板、SRF-05超聲波測(cè)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(shù)據(jù)之后，與ESP8266通過(guò)串口通信方式將數(shù)據(jù)發(fā)送至對(duì)應(yīng)的服務(wù)端。其中，對(duì)ESP8266模塊進(jìn)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(tǒng)的大腦，也是各路信息的匯總點(diǎn)?？刂贫擞葾rduino MEGA 2560以及兩個(gè)Wi-Fi模塊組成。控制端的作用主要有：接收采集端傳來(lái)的數(shù)據(jù)、向顯示端發(fā)送數(shù)據(jù)、通過(guò)路由器向外網(wǎng)傳輸車位信息數(shù)據(jù)流。

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

1.2 網(wǎng)絡(luò)架設(shè)

利用ESP8266模塊進(jìn)行模型的搭建，ESP8266模塊具有成本低、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。ESP8266之間通過(guò)TCP協(xié)議進(jìn)行組網(wǎng)，依照各自的功能可分為服務(wù)端和客戶端兩部分。

服務(wù)端可以與多個(gè)客戶端連接，可以接收每一個(gè)客戶端的信息，向客戶端傳遞信息時(shí)，可以通過(guò)指定IP地址的方式進(jìn)行一對(duì)一傳遞，也可以通過(guò)廣播的形式進(jìn)行信息傳遞，并且將該信息傳遞給控制板，進(jìn)行信息的處理。

客戶端主要負(fù)責(zé)向服務(wù)端發(fā)送數(shù)據(jù)以及接收服務(wù)端的數(shù)據(jù)，并將信息傳遞給控制端。

對(duì)于服務(wù)端和客戶端之間的通信而言，由于WI-FI組網(wǎng)本身的特點(diǎn)，需要通過(guò)路由器查詢?cè)O(shè)備MAC地址，并對(duì)其設(shè)備IP地址進(jìn)行固化。之后，就可以有效地區(qū)分設(shè)備，也可以更有目的性地控制設(shè)備的工作。

2 外網(wǎng)架構(gòu)

主要是將服務(wù)端A的數(shù)據(jù)，進(jìn)行一定的處理，使其符合EDP協(xié)議的報(bào)文格式，進(jìn)而連接到物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，便于用戶在網(wǎng)頁(yè)端進(jìn)行數(shù)據(jù)查看具體架構(gòu)如圖 2 外網(wǎng)通信方式示意圖所示。

在此項(xiàng)目之中，選擇的是中移物聯(lián)OneNet物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。中國(guó)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放平臺(tái)是中移物聯(lián)網(wǎng)有限公司基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)打造的開(kāi)放平臺(tái)和生態(tài)環(huán)境，支持各類傳感器和智能硬件的快速接入和大數(shù)據(jù)服務(wù)，能夠有效降低物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)和部署成本，滿足物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域設(shè)備連接、協(xié)議適配、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)安全、大數(shù)據(jù)分析等平臺(tái)級(jí)服務(wù)需求。

2.1 通信方式

依然通過(guò)ESP8266 Wi-Fi模組進(jìn)行信息傳輸。通過(guò)主控板與ESP8266串口連接，進(jìn)而發(fā)送AT指令指示ESP8266模塊的運(yùn)行狀態(tài)。ESP8266通過(guò)無(wú)線路由器與外網(wǎng)相接，由于此時(shí)ESP8266模塊處于數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)，則其運(yùn)行在AP（Access Point）模式下。

2.2 通信協(xié)議

EDP（Enhanced Device Protocol增強(qiáng)設(shè)備協(xié)議）協(xié)議是OneNET平臺(tái)根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)特點(diǎn)專門定制的完全公開(kāi)的基于TCP的協(xié)議，可以廣泛應(yīng)用到家居、交通、物流、能源以及其他行業(yè)應(yīng)用中。EDP協(xié)議的主要優(yōu)點(diǎn)在于其長(zhǎng)連接性，一次連接可保持256s。另還可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)器心跳功能，使得設(shè)備在理論上達(dá)到永不掉線的特點(diǎn)。

服務(wù)器心跳是EDP協(xié)議的特點(diǎn)之一，即在長(zhǎng)連接的模式下實(shí)現(xiàn)永不掉線。心跳請(qǐng)求為向服務(wù)器發(fā)送一組十六進(jìn)制數(shù)：0XC0 0X00，若正常得到反饋，則可得到服務(wù)器響應(yīng)：0XD0 0X00。

對(duì)于EDP協(xié)議而言，我們可以利用官方提供的SDK庫(kù)函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與封裝。EDP協(xié)議有著豐富的數(shù)據(jù)類型，支持包括JSON數(shù)據(jù)流在內(nèi)的多種數(shù)據(jù)封裝形式，這里使用SimpleString類型，即用“.；StreamName， value；”的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)流信息的EDP包封裝。

3 模型測(cè)試

通過(guò)搭建實(shí)物模型（如圖 3 采集端實(shí)物模型），對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)際效果測(cè)試，測(cè)試結(jié)果反映良好。通過(guò)構(gòu)建網(wǎng)頁(yè)端的顯示應(yīng)用（如圖 4 停車場(chǎng)實(shí)物測(cè)試數(shù)據(jù)所示），可以清晰地觀察到數(shù)據(jù)流的更新?tīng)顟B(tài)，數(shù)據(jù)流更新基本穩(wěn)定在5s的范圍內(nèi)，確保了系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

智能停車車位引導(dǎo)系統(tǒng)的研究對(duì)于我國(guó)現(xiàn)階段交通引導(dǎo)系統(tǒng)存在的問(wèn)題提供了一種解決思路。針對(duì)普遍存在的找車位難問(wèn)題，將停車場(chǎng)具體車位的信息以簡(jiǎn)單清晰的方式，通過(guò)顯示屏呈現(xiàn)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(jìn)行分配，使得路線的分配和規(guī)劃感覺(jué)更加的科學(xué)和人性化。廣大司機(jī)朋友可以提前在互聯(lián)網(wǎng)上查看停車場(chǎng)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(xiàn)

[1]周思浩.基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的停車場(chǎng)內(nèi)智能引導(dǎo)系統(tǒng)[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2015.

[2]劉曉劍.基于Onenet的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)[D].鄭州大學(xué)，2016.

[3]李坤.智能停車場(chǎng)車位檢測(cè)與泊位誘導(dǎo)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].中國(guó)科學(xué)院大學(xué)（工程管理與信息技術(shù)學(xué)院），2013.

作者簡(jiǎn)介

朱桐（1997-），男，就讀于貴州大學(xué)大數(shù)據(jù)與信息工程學(xué)院。

馬茗萱（1997-），女，就讀于貴州大學(xué)物理學(xué)院。

高廷紅（1984-），男，貴州省銅仁市沿河土家自治縣縣人?，F(xiàn)為貴州大學(xué)副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事材料計(jì)算與模擬、智能交通設(shè)計(jì)等研究。

作者單位

貴州大學(xué) 貴州省貴陽(yáng)市 550000