汽車酒后駕駛智能監控策略研究

王文彬

（華北水利水電大學，河南 鄭州 450045）

汽車酒后駕駛智能監控策略研究

王文彬

（華北水利水電大學，河南 鄭州 450045）

文章根據NIRS特性，使用偏最小二乘法和小波分析理論，建立一個酒精監測預測模型，并以此為基礎設計出一套酒后駕駛智能監控系統，該系統分為啟動監控和運行監控兩種模式，可從源頭上杜絕酒駕的發生。

NIRS；酒后駕駛；酒精檢測

CLC NO.:U471.3Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)06-18-02

前言

酒精可以抑制人體中樞神經的運動，令人反應減慢、影響動作協調、視力、專注力、認知能力等，從而導致嚴重車禍及傷亡。我國2011年修訂道路交通安全法第九十一條，加大了對酒后駕駛行為的打擊力度。此外，我國對酒后駕駛智能監控系統也做了深入的研究，并取得了一些成果。但這些技術尚有一些缺陷，并不能從源頭全方面的解決酒駕問題，本文基于這些問題提出了一個全新的酒精監控策略，可有效的控制酒駕現象，并協助公安交警部門完成酒駕取證工作。

1、系統工作原理和總體結構設計

1.1 工作原理

酒精檢測是汽車酒精檢測智能監控系統的核心，使用近紅外光譜檢測可以實現無損血液酒精濃度檢測，提高檢測的精確性和可行性。

本系統要求近紅外檢測部位為微動脈血管豐富的人體組織，故選擇手指指腹和手掌為檢測部位。手指指腹與手掌相比較，手指指腹微動脈血管更為豐富，為保證檢測精度，在運行檢測模式中，對手指腹進行二次檢測確認，以防誤判。

根據NIRS特性，使用近紅外漫透反射檢測法及朗伯-比爾定律對近紅外光譜定量分析，運用偏最小二乘法理論和小波分析理論，建立一個酒精檢測預測模型[1～2]。偏最小二乘法綜合了多元線性回歸（MLR）、主成分分析（PCR）和典型相關分析（COA）的優點，可以很好的處理酒精檢測中多自變量、多因變量、樣本少和變量多重相關性問題[3]。通過小波分析將檢測信號進行小波變換，然后得到一系列的小波系數，然后根據條件對這些系數進行處理，剔除噪音信號，然后將剔除噪音的小波系數進行重構，得到精確的檢測數據，從而判斷駕駛員血液中的酒精濃度[4]。

1.2 總體結構設計

本系統包括系統電源、中央控制器、駕駛員檢測模塊、NIRS酒精檢測模塊、攝像頭、GPRS通信模塊、雙閃報警、聲光報警、繼電器、發動機電源等。系統總體結構如下圖。

圖1 系統總體結構圖

本系統把NIRS酒精檢測模塊集成在方向盤，方向盤外圍有三顆NIRS手掌酒精檢測傳感器，用于實時監測；中間有一顆NIRS指腹酒精檢測傳感器，用于啟動檢測和二次確認。

2、系統工作流程

本系統旨在切斷飲酒者與車輛的聯系，使飲酒者無法駕駛車輛，即飲酒者無法啟動車輛，也無法駕駛已經啟動的車輛，因此系統分為啟動監控和運行監控兩種模式。

2.1 啟動監控模式

汽車接通電源后，系統激活，檢測到駕駛員后，進入啟動監控模式，系統聲光引導駕駛員進行指腹酒精檢測，通過數據處理得到駕駛員血液中酒精濃度 C，若 C≥20mg/ 100mL，則斷開發動機電源，汽車無法啟動，啟動雙閃燈和聲光報警，并對酒駕人員進行拍照，獲取車輛位置和時間信息，然后與車輛信息一起上傳到遠程服務器，作為證據提供給交警部門；若C＜20mg/100mL，則啟動汽車，然后進入運行監控模式[5]。

2.2 運行監控模式

圖2 系統工作流程圖

在汽車啟動后，進入運行監控模式，NIRS手掌酒精檢測傳感器實時采集血液酒精濃度信息，然后通過數據處理得到駕駛員血液中酒精濃度C，若≤20mg/100 mL，則繼續采集。若 C≥20mg/100mL，引導駕駛員進行二次確認，若 C依然超標，則斷開發動機電源，使汽車無法啟動，啟動雙閃燈和聲光報警，并對酒駕人員進行拍照，獲取車輛位置和時間信息，然后與車輛信息一起上傳到遠程服務器，作為證據提供給交警部門；若二次確認C未超標，則進入運行監控模式。

系統工作流程如圖2。

3、系統創新設計

本系統創新使用了NIRS酒精檢測技術，并實現了與汽車酒后駕駛智能監控的完美對接，可有效杜絕酒駕現象。本系統的主要創新點有：

1）把系統創新的分為啟動監控模式和運行監控模式，切斷飲酒者與車輛的聯系，使飲酒者無法啟動車輛，也無法駕駛已經啟動的車輛，從源頭上杜絕酒駕的發生。

2）本系統創新地把NIRS酒精檢測應用到汽車酒后駕駛智能監控系統中，提高對血液酒精檢測的精度和可行性。

3）創新使用NIRS指腹酒精檢測和NIRS手掌酒精檢測相結合，并使用二次確認，防止誤判，既提高檢測精度又體現了人性化設計。

4、結語

近年隨著我國交通水平和人民生活水平的提高，我國汽車保有量不斷增加，而酒后駕駛引發交通事故的數量也呈現不斷上升的趨勢，該酒后駕駛智能監控系統能夠從源頭全方面的解決此類問題，大大提高駕駛員駕車的安全性，減少此類交通事故的發生。

[1] 嚴衍祿,景茂,張錄達,王萬軍.付里葉變換近紅外漫反射光譜分析測量誤差的研究[J].北京農業大學學報,1990,16:37-47.

[2] 嚴衍祿,趙龍蓮.近紅外光譜分析基礎與應用[M].北京:中國輕工業出版社,2005:39-42.

[3] 李艷沖,邵學廣,蔡文生.基于多模型共識的偏最小二乘法用于近紅外光譜定量分析[J].高等學校化學學報,2007,28(2):246-249.

[4] Li ZY, Zhang M, Wang Y, et al. Wavelet Analysis of Sacral Tissue Oxygenation Oscillations by Nearinfrared Spectroscopy in Persons with Spinal Cord Injury, Microvascular Research 2011,81(1):81-87.

[5] 國家質量監督檢驗檢疫局.《車輛駕駛醉酒駕車的測試人員血液、呼氣酒精濃度閾值與檢驗》,GB19522—2004.

Research on Intelligent Monitoring and Control Strategy of Drunk Driving

Wang Wenbin
（North China University of Water Resources and Electric Power, Henan Zhengzhou 450045）

According to the characteristics of NIRS, we use partial least squares method and wavelet analysis theory to establish a predictive model of alcohol monitoring. And based on this, we design an intelligent monitoring system for drunk driving. The system can be divided into two modes: start monitoring mode and operation monitoring mode, that to prevent the occurrence of drunk driving from the source.

NIRS; drunk driving; alcohol detection

U471.3

A

1671-7988 (2017)06-18-02

王文彬，就讀于華北水利水電大學。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.06.006