硬件编程 · 停车位占用监测 · 2026-10-12

需求洞察

目标用户是社区物业、小车库管理员和私家车位业主。真实痛点有三：一是人工巡查效率低，车位被占、空置状态无法实时掌握；二是地磁、摄像头方案成本高，布线复杂，老旧车库难以改造；三是车主找车位绕行，物业统计车位利用率缺少数据。为什么值得做？因为一个车位监测节点不到 35 元，用电池或 USB 供电即可部署，通过 MQTT 把状态汇总到本地服务器或 Home Assistant，就能实现空位引导、占用告警和利用率统计。相比动辄上百元的地磁方案，超声方案在室内小车库中精度足够，且不涉及隐私图像，更容易落地。

方案设计

感知层使用 HC-SR04 超声波模块，安装在车位正上方或侧方，向下发射声波，根据回波时间计算到车顶或地面的距离。控制层由 ESP32 承担，定时从深度睡眠中唤醒，读取距离并和阈值比较。执行层用一颗 LED 指示：红灯表示占用，绿灯表示空闲，也可用闪烁表示传感器异常。日志/联网层通过 ESP32 内置 Wi-Fi 连接 MQTT 代理，把 occupied 或 free 发布到指定主题，同时可附带距离、电量、时间戳。为了降低功耗，节点大部分时间处于深度睡眠，每 60 秒唤醒一次，测量并上报后立即休眠。若车库有常电，可改为 10 秒上报；若用电池，可延长到 5 分钟。

物料清单

若已有 USB 电源和线材，成本可降至 25 元左右，满足 35 元内目标。

接线与结构

HC-SR04 的 VCC 接 5V，GND 接 ESP32 的 GND。Trig 接 GPIO5，Echo 接 GPIO18。注意 Echo 输出为 5V 电平，ESP32 输入不耐 5V，因此用 1kΩ 和 2kΩ 电阻分压：Echo 接 1kΩ 到 GPIO18，GPIO18 再接 2kΩ 到 GND，得到约 3.3V。LED 正极经 220Ω 接 GPIO2，负极接 GND。结构上，超声模块朝下，避开金属遮挡，LED 装在车位入口可见处。若现场需要更远探测，可把阈值调到 80 厘米；若车顶较高，可把模块装在车位后上方，减少地面反射干扰。

核心代码

以下为 Arduino 骨架，可编译后烧录到 ESP32。

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

#define TRIG 5
#define ECHO 18
#define LED 2
#define THRESHOLD 50
#define SLEEP_SEC 60

const char* ssid = "your_ssid";
const char* password = "your_password";
const char* mqttServer = "broker.emqx.io";
const int mqttPort = 1883;
const char* topic = "parking/spot1";

WiFiClient espClient;

float readDistance() {
  digitalWrite(TRIG, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(TRIG, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TRIG, LOW);
  long duration = pulseIn(ECHO, HIGH, 30000);
  if (duration == 0) return -1;
  return duration * 0.034 / 2;
}

void setup() {
  pinMode(TRIG, OUTPUT);
  pinMode(ECHO, INPUT);
  pinMode(LED, OUTPUT);
  Serial.begin(115200);

  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) delay(500);

  while (!client.connected()) {
    delay(500);
  }

  float dist = readDistance();
  bool occupied = (dist > 0 && dist < THRESHOLD);

  digitalWrite(LED, occupied ? HIGH : LOW);
  client.publish(topic, occupied ? "occupied" : "free");
  Serial.printf("dist=%.1f occupied=%d\n", dist, occupied);

  client.disconnect();
  WiFi.disconnect(true);
  esp_sleep_enable_timer_wakeup((uint64_t)SLEEP_SEC * 1000000ULL);
  esp_deep_sleep_start();
}

void loop() {}