硬件编程 · 停车位占用监测 · 2026-09-18

需求洞察

社区和小型车库的停车矛盾集中在“找位难”和“占位纠纷”。车主绕圈找空位，物业无法实时掌握车位使用率；固定车位被临时占用时，管理员只能人工巡逻。传统地磁或摄像头方案成本高、布线复杂，难以在每个车位复制。本方案针对单个车位设计，目标用户是物业、车位业主和临时访客。真实痛点是：缺乏低成本的占用状态感知手段，信息不透明导致时间浪费和资源错配。值得做的原因有三：一是 ESP32 与超声模块价格极低，35 元内可落地；二是低功耗定时唤醒让无线部署成为可能，免去穿墙打孔；三是 MQTT 协议轻量，容易集成到现有物联网平台。一个车位一个节点，积少成多，就能形成车库级车位引导系统。

方案设计

感知层：HC-SR04 超声波模块安装于车位正上方，向下发射声波，根据回波时间计算与车辆/地面的距离。设定阈值（如 1.2 米），小于阈值判定为“占用”，大于阈值判定为“空闲”。为避免地面杂物误判，可加入多次采样取中值。

控制层：ESP32 作为主控，负责触发超声、读取回波、逻辑判断、控制 LED，并管理 WiFi 与 MQTT 连接。利用 ESP32 的深度睡眠功能，RTC 定时器每 5 分钟唤醒一次，完成测量与上报后立即休眠，平均电流可降至微安级。

执行层：板载 LED（GPIO2）作为现场指示。空闲时绿灯闪烁，占用时红灯常亮，方便车主肉眼识别。若需更醒目，可外接 WS2812 灯珠，但成本略增。

日志/联网层：ESP32 连接社区 WiFi，通过 MQTT 发布主题 parking/spot1/status，载荷为 0（空闲）或 1（占用）。同时订阅 parking/spot1/cmd 用于远程校准阈值。本地可搭配 Mosquitto 服务器和 Node-RED 仪表盘，记录历史占用率，辅助车位调度。

物料清单

预留 10 元余量用于 PCB 或电池座，总成本仍低于 35 元。

接线与结构

微调说明：原建议 Echo 直连 GPIO18，但 HC-SR04 的 Echo 为 5V 输出，长期直连可能损伤 ESP32。增加两个电阻分压是必要保护，成本仅 0.2 元。Trig 仍用 GPIO5，LED 用 GPIO2。结构上，将超声波模块朝下固定在车位上方 2.2~2.5 米处，避免车辆顶部最高点误触发；LED 装在车位前方立柱，便于观察。

核心代码

以下为 Arduino 框架骨架，使用 PubSubClient 与 WiFi，实现定时唤醒、测距、MQTT 上报。

#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>

#define TRIG_PIN 5
#define ECHO_PIN 18
#define LED_PIN 2
#define THRESHOLD_CM 120
#define SLEEP_SEC 300

const char* ssid = "社区WiFi";
const char* password = "12345678";
const char* mqtt_server = "192.168.1.100";

WiFiClient espClient;

float readDistance() {
  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
  long duration = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH, 30000);
  return duration * 0.034 / 2;
}

void setup() {
  pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT);
  pinMode(ECHO_PIN, INPUT);
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
  Serial.begin(115200);
  // 多次采样取中值
  float d1 = readDistance(); delay(50);
  float d2 = readDistance(); delay(50);
  float d3 = readDistance();
  float dist = (d1 + d2 + d3) / 3.0;
  bool occupied = (dist < THRESHOLD_CM);
  digitalWrite(LED_PIN, occupied ? HIGH : LOW);

  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) delay(500);
  if (client.connect("parking_spot1")) {
    client.publish("parking/spot1/status", occupied ? "1" : "0");
    client.disconnect();
  }
  WiFi.disconnect(true);
  esp_sleep_enable_timer_wakeup(SLEEP_SEC * 1000000ULL);
  esp_deep_sleep_start();
}

void loop() {}