智能停车系统：树莓派 + Arduino Mega + 超声波传感器云端方案

系统架构概览

本项目构建一套基于 Samsung ARTIK Cloud（现已停止服务，建议迁移至 AWS IoT / Azure IoT / EMQX 等）的云端智能停车演示系统，逻辑拓扑如下：

[超声波传感器×3] → [Arduino Mega 串口] → [树莓派 3B USB/串口] → [WebSocket] → [ARTIK Cloud] ← [Web App / 手机端]

硬件清单

云平台配置步骤（以 ARTIK 为例，通用于 MQTT/HTTP 平台）

1. 创建设备类型：定义字段 parking_slot (Integer)，表示空闲车位数
2. 注册设备实例：获取 Device ID 与 Device Token
3. 创建规则：当 parking_slot 变化时触发 Action，推送给订阅端
4. 开发 Web App：建立 WebSocket 连接，实时渲染车位数与 Google Maps 标注

Arduino 端：超声波采集与串口上报

#define TRIG1 2  #define ECHO1 3
#define TRIG2 4  #define ECHO2 5
#define TRIG3 6  #define ECHO3 7

long d1, d2, d3;
int freeSlots = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(TRIG1, OUTPUT); pinMode(ECHO1, INPUT);
  pinMode(TRIG2, OUTPUT); pinMode(ECHO2, INPUT);
  pinMode(TRIG3, OUTPUT); pinMode(ECHO3, INPUT);
}

void loop() {
  d1 = readDist(TRIG1, ECHO1);
  d2 = readDist(TRIG2, ECHO2);
  d3 = readDist(TRIG3, ECHO3);
  // 距离 < 10cm 判定有车
  int occupied = (d1<10) + (d2<10) + (d3<10);
  freeSlots = 3 - occupied;
  Serial.println(freeSlots);  // 每 5 秒上报一次
  delay(5000);
}

long readDist(int trig, int echo) {
  digitalWrite(trig, LOW); delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trig, HIGH); delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trig, LOW);
  long dur = pulseIn(echo, HIGH, 30000); // 30ms 超时
  return dur / 58.2; // cm
}

树莓派端：Node.js WebSocket 网关

// staff-parking.js
const WebSocket = require('ws');
const SerialPort = require('serialport');
const Readline = require('@serialport/parser-readline');

const DEVICE_ID = 'YOUR_DEVICE_ID';
const DEVICE_TOKEN = 'YOUR_DEVICE_TOKEN';
const WS_URL = `wss://api.artik.cloud/v1.1/websocket?ack=true`;

const port = new SerialPort('/dev/ttyACM0', { baudRate: 9600 });
const parser = port.pipe(new Readline({ delimiter: '\n' }));

const ws = new WebSocket(WS_URL);
ws.on('open', () => {
  ws.send(JSON.stringify({
    type: 'register', sdid: DEVICE_ID,
    Authorization: 'bearer ' + DEVICE_TOKEN,
    cid: Date.now()
  }));
});

parser.on('data', line => {
  const slots = parseInt(line.trim());
  if (!isNaN(slots)) {
    ws.send(JSON.stringify({
      sdid: DEVICE_ID,
      ts: Date.now(),
      data: { parking_slot: slots },
      cid: Date.now()
    }));
  }
});

Web 前端：实时车位看板 + 地图

// websocket_client.js 关键片段
const ws = new WebSocket('wss://api.artik.cloud/v1.1/websocket?ack=true');
ws.onopen = () => ws.send(registerMsg);
ws.onmessage = evt => {
  const msg = JSON.parse(evt.data);
  if (msg.type === 'action') {
    const free = msg.data.actions[0].parameters.text;
    document.getElementById('rainbow').innerText = `空闲车位: ${free}`;
  }
};
// Google Maps 初始化标记两个停车场位置

原理图与实物

迁移建议（ARTIK Cloud 已下线）

• 协议层：WebSocket → MQTT (TLS) / HTTPS REST
• 云端：AWS IoT Core / Azure IoT Hub / EMQX Cloud / ThingsBoard
• 设备侧：树莓派运行 mosquitto_pub/sub 或 SDK，Arduino 端不变
• 前端：MQTT over WebSocket 直连浏览器，或通过后端转发

扩展方向

1. 增加车牌识别（OpenCV + 树莓派摄像头）
2. 接入 NB-IoT / LoRa 远程部署无需 WiFi
3. 增加红外/雷达融合提高检测鲁棒性
4. 开发微信小程序 / App 预约车位、导航引导

完整代码仓库

https://github.com/husinul/Smart-Car-Parking