基于Arduino的自動停車位檢測系統(tǒng)

王華

摘要：自動停車位檢測系統(tǒng)不僅可以找到停車場的空位，而且還準(zhǔn)確地指出了空位在停車場中的位置。該系統(tǒng)使用一個Arduino來接收來自紅外線距離傳感器的必要信息，該傳感器被放置在停車位上，用于探測汽車的存在。如果車輛出現(xiàn)在指定的停車位上，那么停車位上的LED燈就會變成紅色;如果該車位沒有出現(xiàn)車輛，那么該車位的LED燈將是綠色的。Arduino負(fù)責(zé)接收、處理和傳輸數(shù)據(jù)。在這里使用的自動化系統(tǒng)是對現(xiàn)有系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，顯示停車場中可用的空位的數(shù)量。

關(guān)鍵詞：Arduino 停車位檢測 Dijkstra 自動

中圖分類號：G71

Abstract： The automatic parking space detection system can not only find the vacant space in the parking lot， but also accurately point out the exact location of the vacant space in the parking lot. The system uses an Arduino to receive the necessary information from the infrared distance sensor， which is placed on the parking space to detect the presence of the car. If there is vehicle in the designated parking space， the LED light on the parking space will turn red. If there is no vehicle in the parking space， the LED light of the parking space will be green. Arduino receives， processes and transmits data. The automatic parking space detection system can not only find the vacant space in the parking lot， but also accurately point out the location of the vacant space in the parking lot. The system uses an Arduino to receive the necessary information from the infrared distance sensor， which is placed on the parking space to detect the presence of the car. If the vehicle appears in the designated parking space， the LED light on the parking space will turn red; If there is no vehicle in the parking space， the LED of the parking space will be green. Arduino is responsible for receiving， processing and transmitting data. The automation system used here is a further improvement of the existing system， showing the number of vacant spaces available in the parking lot.

Key Words： Arduino; Parking space detection; Dijkstra; Automatic

全球礦石燃料的浪費率是比較高的，可以通過停車系統(tǒng)的自動化以減少消耗。如果司機知道停車位的占用情況和可用的免費停車位的確切位置，就縮短了司機在前往空車位前必須經(jīng)過所有車位的時間，就可以節(jié)省更多的燃料。這種自動停車位檢測系統(tǒng)可以定位停車場的空位，通過減少尋找空車位所需的時間，從而更有效地管理交通，這減少了人為干預(yù)和運行成本。在本文中使用Arduino，它是一個單板微控制器，從紅外線距離傳感器中收集數(shù)據(jù)，并對信息進(jìn)行處理，以找到停車的確切位置?？哲囄豢梢酝ㄟ^使用LED燈來定位，紅色代表車位被占用，綠色代表空車位。Arduino接收來自傳感器的信號，并在停車位上控制燈光，使其打開。該系統(tǒng)可用于所有停車場，減少人工管理的同時，可以高效管理日益增長的停車需求。[1]

1.實現(xiàn)方法

1.1停車位檢測

Arduino用于硬件的各種物理組件之間的通信，通過數(shù)字或模擬方式連接到它的各個端口。Arduino板運行數(shù)據(jù)（信號），它根據(jù)算法來處理信號。而這一算法又使用了LED來顯示占用情況。由于數(shù)字信號不是高就是低，因此這些信號的處理在執(zhí)行過程中轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制。如果車位是空的，紅外線距離傳感器返回一個低的數(shù)字信號;如果車位是被占用的，紅外接近傳感器返回一個高的數(shù)字信號。[2]

1.2在Arduino中處理數(shù)據(jù)

Arduino是根據(jù)設(shè)計的算法來處理提供給它的這些信號的。其中，如果傳感器提供了一個高信號，則意味著車位已被占用，紅色的LED被打開。如果傳感器提供了一個低信號，則意味著車位是空的，綠色的LED被打開。

2.實施方法

2.1硬件要求

2.1.1 Arduino Uno

Arduino Uno是一塊開源的微控制器板，基于Microchip ATmega328P微控制器，由Arduino.cc開發(fā)。該板配備了一組數(shù)字和模擬輸入/輸出（I/O）引腳，可與各種擴展板（如A/O） 和其他電路連接。該電路板有14個數(shù)字I/O引腳（6個能夠進(jìn)行PWM輸出），6個模擬I/O引腳，并且可通過Arduino IDE（集成開發(fā)環(huán)境）進(jìn)行編程。 它可以由USB電纜或外部9V電池供電，它接受的電壓為7～20V之間。它類似于Arduino Nano和Leonardo，并可在Arduino網(wǎng)站上獲得相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)。

2.1.2紅外距離傳感器

距離傳感器是一種能夠檢測附近物體的存在而不需要任何物理接觸的傳感器。距離傳感器通常會發(fā)射一個電磁場或一束電磁輻射（例如紅外線），并尋找電磁場或返回信號的變化。被感應(yīng)的物體通常被稱為距離傳感器的目標(biāo)。不同的距離傳感器目標(biāo)需要不同的傳感器。例如，一個電容式距離傳感器或光電式傳感器可能適用于塑料目標(biāo);而電感式的距離傳感器一般適用于一個金屬目標(biāo)。[3]

2.1.3 LED燈

用于指示停車位的占用情況。

2.2 硬件設(shè)置

紅外線距離傳感器、LED和Arduino電路板的設(shè)置和接線方法：距離傳感器被連接到Arduino的5V輸出端口和數(shù)字端口，綠色LED燈與數(shù)字端口相連，而紅色LED燈則連接到模擬端口。[4]

2.3 紅外線距離傳感器的工作原理

紅外距離傳感器是用來檢測物體和傳感器前面的障礙物。傳感器不斷傳輸紅外光，當(dāng)任何物體接近時，傳感器就會通過監(jiān)測物體的反射光來檢測它。障礙物必須是存在于距離傳感器2m的范圍內(nèi)。

2.4 設(shè)計程序語句

1.Start

2.While（true）

for（i：sensorNumber1 to sensorNumber5）

if（sensorNumber（i） == HIGH）

greenLED（Low）;

Else

redLED（high）;

3.Stop

2.5 流程圖及算法

如圖1所示。

（1）檢查是否有任何空停車位，如果有轉(zhuǎn)到步驟2，否則轉(zhuǎn)到步驟1。

（2）對每個空位計算占用率，模糊值（OFV），形狀模糊值（SFV）和歐氏距離模糊值（EFV）。計算環(huán)境因素FEF的模糊權(quán)重。公式為FEF= OFV +SFV-（OFV ?SFV）。

（3）計算最終模糊權(quán)重FFW，公式為FFW = FEF +EFV-（FEF ?EFV），按FFW值的遞減順序排列停車位。FFW的值，應(yīng)用模糊原則，因為這個值越小，停車的難度就越大，或者FFW值越小，停車位的操作性就越小。

（4）對于n個用戶，其中n！=停車位的數(shù)量。按照遞減的順序為每個用戶分配停車位權(quán)重。將這些作為分配的車位（AS）列出來，對照其相應(yīng)的用戶。

（5）剩余的空閑停車位顯示為RS，它將自動在每當(dāng)有新的停車位出現(xiàn)時更新。

（6）每個用戶都可以在任何時候?qū)S改變?yōu)镽S。一旦用戶從列表中選擇了一個RS，所選的RS就會成為新的AS，舊的AS則被添加到列表中。

（7）一旦一個用戶的停車位被鎖定，識別用戶的當(dāng)前入口并應(yīng)用Dijkstra算法來尋找最短路徑或生成路線圖。

3.實驗結(jié)果

在連接了電路后，并為連接的電路提供具備5V容量的電源。起初，綠色的LED保持關(guān)閉，當(dāng)障礙物靠近紅外距離傳感器時，相應(yīng)的綠色LED燈就會熄滅，紅色LED燈就會亮起。而紅色LED燈則為相應(yīng)的傳感器打開，傳感器的輸出數(shù)據(jù)被記錄下來。 [5]

4結(jié)論與展望

4.1結(jié)論

自動停車位檢測系統(tǒng)，正如其標(biāo)題所描述的那樣，這個系統(tǒng)的開發(fā)可以自動化地實現(xiàn)車位的查找，盡可能地減少人工的干預(yù)，這是目前比較有效的解決停車問題并提高停車效率的方法，緩解停車問題帶來的交通壓力。該系統(tǒng)可以自動查找停車場是否有可用車位，并通過LED燈顯示可用的停車位的確切位置，使用戶更清楚地了解停車位的可用性。

4.2未來展望

如前所述，這個物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用主要目的是減少在一個城市中的燃料浪費和交通擁堵問題。因此，可以大規(guī)模實施與規(guī)?；?，可以開發(fā)并使用一個安卓和iOS應(yīng)用程序來增加系統(tǒng)的可用性。該應(yīng)用程序可以給人們提供最新的數(shù)據(jù)，并通過傳感器的使用獲得不同區(qū)域停車位的數(shù)量。更進(jìn)一步，通過增加機器視覺、導(dǎo)航技術(shù)，在進(jìn)入停車場時自動接入?yún)^(qū)域?qū)Ш侥Ｊ剑梢愿_地給用戶提供目的地的位置，減少尋找的時間。[6]

參考文獻(xiàn)

[1] Maher Hassan Kadhim.Arduino Smart Parking Manage System based on Ultrasonic Internet of Things （IoT） Technologies[J].International Journal of Engineering and Technology，2018，7：494-501.

[2] Ekanath，Adarsh V，Sreejith S，et al.Smart Car Parking System using Arduino UNO[J].International Journal of Computer Applications，2017，169（1）：13-18.

[3]朱家杰，常靜，梁嫄惠.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能停車系統(tǒng)設(shè)計[J].黃河科技學(xué)院學(xué)報，2020（8）：23-26.

[4]沈康，王穎，丁書亞.智能停車位設(shè)計[J].電腦知識與技術(shù)，2020（21）：195-196.

[5]錢家興.基于單片機的停車位管理系統(tǒng)設(shè)計[J].信息記錄材料，2020（5）：84-85.

[6] 湯圳.智能停車誘導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].成都：西南交通大學(xué)，2017.

3737500338226