1、物联网技术 2023年/第8期 智能处理与应用Intelligent Processing and Application1300 引 言随着汽车数量增加，停车位需求量也随之增加，“停车难”成为智慧城市发展遇到的问题之一。然而人工管理停车场的成本高、人力资源占用多、具体车位的停放状况难以被实时知晓，导致很难满足智能停车场检测的需要1。为此，设计并实现一种可以提高停车场的进出效率，并且可以快速帮助车主找寻空闲车位的智能停车场具有重要意义2。由于物联网技术的迅速发展，使得人们不再因为“停车难”而烦恼。智能停车场系统将传感器技术、数据传输技术和信息处理等多种技术整合在一起，能够准确实时监控车速、车流
2、量以及具体车位是否有车辆停放，使工作人员与驾驶者能够准确定位到空余车位，将车位信息“透明化”，也使停车场堵车的现象得到了极大改观。智能停车场系统正在逐步的开发，其低功耗、低成本和使用维护简单方便等特性已经得到人们普遍的重视与使用。本停车场系统基于物联网技术，以 STM32F103C8T6 为核心，配置多个地磁传感器和 ESP8266 WiFi 模块，将传感器采集到的数据经单片机处理，再通过无线通信的方式发送给云平台。该系统主要实现车辆进出停车场管理、停车场剩余车位数的计算、监控具体车位的停放状态等功能。1 系统方案智能停车场系统主要利用微处理器接收地磁传感器模块所采集到的车位状态信息，利用无线
3、网络将数据发送给云服务器，具体流程如图 1 所示。该设计包含有嵌入式技术3-4、地磁检测技术、无线网络通信技术和云服务器技术，通过传感器模块采集数据信息，再通过数据处理模块交由嵌入式设备处理，嵌入式设备利用无线通信方式将其发送给云服务器。图 1 系统设计流程2 系统设计本系统设计可以分为两部分：其一，是在停车场出口位置的车向检测和车流量计算；其二，是在具体停车位上的车辆停放状态的检测。通过地磁传感器模块采集数据，再通过传输协议将数据发送给 STM32 单片机接收处理。对采集到的数据变化状况进行分析，判断车辆进出，并计算停车场剩余车位数，以及监测车位是否处于空余状态。通过 WiFi 模块将车位信
4、息上传至阿里云进行处理解析并集中展示，如图 2 所示。2.1 系统硬件结构设计基于物联网技术的智能停车场系统的硬件模块设计，有基于物联网技术的智能停车场系统吴 蕊，殷婷婷，杜 悦，任新旺，杨荣根（金陵科技学院 智能科学与控制工程学院，江苏 南京 211169）摘 要：随着现代社会经济的快速增长，伴随着汽车数量的陡增，导致了公共场所车辆出入效率低、停车拥堵、停车服务落后等社会问题。针对以上问题，文中设计一种基于物联网技术的智能停车场系统，该系统配置了多个地磁传感器进行车速、车向、车位状态等交通参数的实时探测，同时还配备了 WiFi 模块，将停车场中空余车位、车辆行驶状态等信息实时传送至云平台，实
5、现了硬件端与云平台的实时交互。基于所设计的智能停车场系统进行了充分的验证实验，结果表明：所设计的基于物联网技术的智能停车场系统相较于传统的停车场，具有灵敏度高、对路面破坏小、不易受外界环境的影响等优点，并且能够实现对停车场车位状态和车辆进出速度信息实时准确的检测和上传。系统通过对停车场车位的实时监测和数据反馈，以智慧化的方式降低停车时间成本，对于提升生活效率和社会秩序有着积极的意义。关键词：物联网技术；智能停车场；地磁传感器；ESP8266；车速检测；车位检测中图分类号：TP18 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2023）08-0130-03收稿日期：2022-09-04 修回日
6、期：2022-10-20基金项目：2022年江苏省大学生创新训练项目（202213573067）；教育部2021年第二批产学合作协同育人项目（2021 02521014）DOI：10.16667/j.issn.2095-1302.2023.08.0352023年/第8期 物联网技术智能处理与应用Intelligent Processing and Application131车速检测模块、剩余车位统计模块以及车位状态检测模块。图 2 系统总体设计2.1.1 车速检测模块由于停车场出口位置视野不够宽广，如果车辆进出时速度过快，容易发生事故，为了控制车辆的进出速度，单元系统设计了车速检测模块。根据
7、设置的速度阈值，若超速，警示灯会闪烁。车速检测模块如图 3 所示。2.1.2 剩余车位统计模块在停车场出口位置放置 2 个地磁传感器，2 个地磁传感器间隔一定的距离，当有车辆经过时，地磁传感器的数据曲线会发生变化。根据这 2 个地磁传感器数据变化的先后顺序，判断车辆是进入停车场还是离开停车场，然后剩余车位数发生改变。框架图如图 4 所示。图 3 车速检测模块 图 4 剩余车位统计模块2.1.3 车位状态检测模块为了帮助驾驶者快速准确地找寻车位，单元系统设计了车位状态检测模块。每个停车位底有一个地磁传感器用来测量数据，那么 N 个停车位则需要 N 个地磁传感器。地磁传感器通过 I/O 口将捕获的
8、数据传输给单片机，单片机对数据进行处理和分析，对车位状态进行判断，然后通过 USART 串口与 WiFi 模块通信，在将其上传至阿里云平台进行可视化显示。下面以一个停车位为例，列出框架图如图 5 所示。图 5 车位状态检测模块2.2 系统软件结构设计系统软件设计主要由微控制器 STM32F103C8T6、地磁传感器 HMC5883L5-6、WiFi 模块 ESP82667和电源模块组成。2.2.1 车速检测软件设计对于车辆速度测量主要通过 2 个地磁传感器 HMC5883L采集单元来实现，涉及到 2 个函数，分别是地磁的初始化函数和地磁读取函数。设车速为 V，2 个地磁传感器之间的距离为 L，
9、地磁传感器 1、2 检测到车辆的时间分别为t1、t2。用 2 个地磁传感器之间的距离除以车辆通过这段距离的时间，得到车辆的通行速度，若速度超过设定的阈值，警示灯会闪烁提醒驾驶者。车速检测软件设计流程如图 6 所示。图 6 车速检测软件设计流程2.2.2 剩余车位统计软件设计根据这 2 个地磁传感器电平变化的先后顺序，判断车辆是进入停车场还是离开停车场，然后剩余车位数随之发生改变。设地磁传感器 3、4 检测到车辆的时间分别为 t3、t4。若地磁传感器 3 先发生变化，即 t3t4，表明有车辆离开停车场，剩余车位数加 1。剩余车位统计软件设计流程如图 7 所示。图 7 剩余车位统计软件设计2.2.
10、3 车位状态检测软件设计利用 STM32 收集传感器接收到的数据并对数据进行处物联网技术 2023年/第8期 智能处理与应用Intelligent Processing and Application132理，搭载 ESP8266 WiFi 模块上传至阿里云平台，从而实现对每个车位的具体状态、车位总数量、空余车位数的实时检测。完成初始化工作后，设置 I/O 口程序，系统进入主程序，通过 if 条件语句对地磁传感器所采集到的数据进行判断，检测传感器所检测的车位上是否有车辆停放。车位状态检测软件设计流程如图 8 所示。图 8 车位检测软件设计流程2.2.4 阿里云平台的界面设计基于物联网技术的智能
11、停车场系统设计将采集的数据上传至阿里云物联网开发平台8-9。本次设计将收到的数据进行了可视化处理，能够清晰地看出车辆的速度，如图 9 所示。此外，在阿里云物联网平台还可通过手机扫一扫功能更直观地看到每个车位的实时状态，如图 10 所示，蓝色表示车位空余，黄色表示车位已有车辆停放。图 9 车辆速度代表盘 图 10 车位详情（一）3 系统实现将系统所用到的代码在 Keil 5 中打开，点击编译按钮对代码进行编译，当代码调试成功后，在开发板连接到计算机上，点击下载按钮，将代码下载至开发板中，接通电源后，打开阿里云物联网平台，Car-0 显示在线，表示设备连接成功。3.1 车辆速度检测系统实验验证无车
12、进出停车场时，仪表盘显示的速度，如图 11 所示。有车经过时，仪表盘显示的速度，如图 12 所示。图 11 无车经过的车速检测 图 12 有车经过的车速检测3.2 车位状态检测功能实验验证本系统采用硬币来代表小车，分别使 2 个地磁传感器处在有车停放和无车停放的环境中，在阿里云端观察空余车位数、车位总数、车位 1 状态和车位 2 状态的变化情况（车位状态 0 表示未被占用，1 表示被占用）与预期结果是否一致。本系统测试方案有 4 种情况，总结见表 1 所列。表 1 系统测试方案车位 1/车位 2 车位 1 状态车位 2 状态车位总数空余车位数无车/无车0022有车/无车1021无车/有车012
13、1有车/有车1120当车位 1 空闲，车位 2 空闲时，按键颜色均为蓝色，表示车位上无车停放，如图 13 所示。当车位 1 有车，车位 2 空闲时，车位 1 按键颜色为黄色，表示车位上有车辆停放；车位 2 按键颜色为蓝色，表示车位上无车停放，如图 14 所示。图 13 车位详情（二）图 14 车位详情（三）当车位 1 空闲，车位 2 有车时，车位 1 按键颜色为蓝色，表示车位上无车停放；车位 2 按键颜色为黄色，表示车位上有车辆停放。车位详情如图 15 所示。当车位 1 有车，车位 2 有车时，按键颜色均为黄色，表示车位上有车停放，如图 16 所示。通过实验测试，该系统设计可以实现对进入停车场
14、车辆行驶速度的检测，当车辆速度超过设置的速度阈值时，警示灯闪烁以此提醒驾驶者。通过对车辆进出的检测，计算出剩余的空余车位数，而且还能清晰地显示出具体停车位的状态。（下转第137页）2023年/第8期 物联网技术智能处理与应用Intelligent Processing and Application137品，如图 10 所示，选择查询指定物品信息的界面，如图 11 所示。图 9 选择查询界面 图 10 选择要带物品界面 图 11 查询后界面6 结 语经过系统运行和调试，智能旅行箱系统实现了通过RFID 模块可识别物品的标签，读取 IC 卡的信；将卡号信息存入 PC 端数据库；通过手机 APP
15、设置所要带的物品及其数量；通过手机 APP 查询旅行箱中所有物品的信息；通过手机 APP 查询所要带物品是否带齐，防止发生遗漏等功能。智能旅行箱系统设计过程中主要采用标准化和模块化的设计方式，因此软件具有较强的可移植性，同时选择的硬件模块也具备低功耗和低成本的优点。注：本文通讯作者为王聪。参考文献1 佚名.ALLOY 智能合金旅行箱问世用“芯”伴你看世界 EB/OL.（2015-09-11）.http：/ 齐欧.全球首款“侧跟”行李箱发布：基于视觉识别，实现智能避障 J.防灾博览，2019，19（5）：88-89.3 张明，吕玥，黄晓，等.基于 RFID 和 GSM 的智能化旅行箱的设计 J.
16、中国新通信，2014，16（13）：114-115.4 周崇秋，沈瑾佳，蔡其恩，等.基于物联网技术的智能旅行箱防丢系统 J.电脑编程技巧与维护，2019，26（1）：118-119.5 梁金梅，程琪彬，刘持标.基于 STM32 的孕妇安全监护设备开发 J.三明学院学报，2019，36（2）：60-66.6 曾磊，张海峰，侯维岩.基于 WiFi 的无线测控系统设计与实现 J.电测与仪表，2020，48（7）：81-83.7 邱李华，李晓黎，任华，等.SQL Server 2008 数据库应用教程 M.北京：人民邮电出版社，2019：11-13.8 董文龙.面向智能旅行箱的自动跟踪技术的研究 D.
17、杭州：浙江工业大学，2019.9 罗奕帮，谭晓静，陈海亮，等.一种基于多传感器数据融合的智能旅行箱设计 J.装备制造技术，2019，47（2）：101-104.10 徐松，艾青，向波，等.基于 PLC 智能旅行箱运动控制系统设计 J.科技资讯，2017，15（34）：73-74.作者简介：王 聪（1984），男，硕士，讲师，研究方向为物联网技术应用、语音信号处理。图 15 车位详情（四）图 16 车位详情（五）4 结 语为了解决公共场所车辆出入效率低、停车拥堵、停车服务落后等社会问题，本文设计一种基于物联网技术的智能停车场系统。该系统以 STM32F103C8T6 为核心，配置多个地磁传感器和
18、 ESP8266 WiFi 模块，目的在于可以快速直观地显示停车场的车位信息，帮助驾驶者减少找寻车位的时间，提高停车场的进出效率。此外，该系统还可借助手机页面掌握停车场和车位的实时信息。通过对整体系统的测试和验证，该系统可以满足预设功能，实时性和实用性满足需求，具有应用价值。注：本文通讯作者为殷婷婷。参考文献1 谭宇婷，李梦珠.车辆检测地磁技术研究现状及趋势 J.科技创新与应用，2017，7（2）：92.2 林楷焱，钟俊健，陶铭.基于物联网技术的智能停车场系统设计与实现 J.物联网技术，2022，12（6）：93-95.3 常本超，夏宁，但唐仁.嵌入式系统开发技术 M.北京：人民邮电出版社，2
19、015.4 张梅，何福贵.嵌入式开发技术总结 J.中国教育信息化，2009，15（17）：78-80.5 李娣娜，黄同，薛娓娓.磁阻传感器 HMC5883L 在车辆检测及分类中的应用 J.电子技术与软件工程，2017，6（4）：249.6 孙凯，李建权.基于地磁传感器的新型车辆检测器 J.自动化应 用，2017，58（9）：151-152.7 张琥石，林伟龙，杨发柱，等.基于 ESP8266 WiFi 模块的物联网体温监测系统 J.物联网技术，2020，10（12）：32-35.8 王轻，吴连威，何龙祥，等.基于阿里云物联网平台的医疗数据管理系统设计与实现 J.软件，2021，42（12）：153-157.9 黄娇郁，唐海.基于阿里云物联网平台的自动气象站设计 J.湖北农业科学，2020，59（17）：166-169.10 李佳旺.基于 ESP8266 无线 WiFi 模块的交互装置作品的设计与实现 D.武汉：武汉音乐学院，2020.（上接第132页）