汽車防酒駕安全系統設計

李廣英 魏立夏

【摘 要】本作品在對當前飲酒駕車違法行為及其危害研究的基礎上，創新性地提出了一種車載的主動防酒駕系統，實現了從根源上預防和杜絕酒駕違法行為。系統由車輛智能啟動控制單元、飲酒檢測單元、救助服務單元三大部分組成。系統將飲酒檢測單元與汽車啟動單元首次結合，實現了基于車輛酒駕行為的主動的、常態化監測。系統的設計與實現可有效杜絕駕駛員飲酒駕車行為，為駕駛員的人身安全和公共交通安全提供了有力保障。

【關鍵詞】防酒駕；酒精檢測儀；車載；救助服務

1.研究背景

大量數據研究發現，駕駛員飲酒駕車反應時間要比正常長2-3倍，從而導致大量事故發生。國外相關研究指出當血液中酒精濃度達0.02mgL（國內判斷酒后駕駛的標準）時，發生事故的幾率約為未飲酒時的1倍；當酒精濃度大于0.08mgL（國內判斷醉酒駕駛的標準）時，其平衡感與判斷力嚴重降低，發生事故的幾率約為未飲酒時的5倍。在應對防酒駕措施上，國內外學者進行了深入的研究，并取得了顯著的成果。在分析研究防酒后駕駛技術和汽車防盜技術后，楊志剛提出了基于ARM的汽車防酒后駕駛及防盜系統設計。此外針對酒駕控制裝置無法快速有效識別的現狀，馬衛東等人采用紅外檢測技術1，運用回歸分析方法來準確測算酒駕者血液中的酒精濃度，提出集成于汽車方向盤與發動機控制部件聯動、有效控制醉酒人員駕駛行為的防酒駕控制系統。日產汽車研發出的車載酒精檢測儀獨立連接于汽車電腦上，與CARWINGSDI星導航系統整合，達到監管的作用。意大利科學家開發了一種名為“天使”的新型車數精探測儀2。但是這些裝置的設計布局結構復雜、抗干擾能力差、故障率高、不易擴展。

基于以上研究與分析，擬設計一種基于酒精濃度檢測儀的簡易實用智能汽車防酒駕安全系統。

2.設計原理

2.1功能實現

本設計系統基于對車輛啟動單元的智能控制，實現對駕駛員強制性的飲酒檢測，很好的規范駕駛員駕駛行為，為交通行車安全與經濟發展大有裨益。可實現以下功能：

（1）以酒精濃度檢測數值作為整個車輛啟動的總開關，內置車載飲酒檢測單元，從根源上杜絕不檢測啟動的駕駛行為，最大程度保障了交通安全，實現了基于車輛的酒駕行為的主動防御模式；

（2）具有人性化的酒后選擇模式。根據駕駛員的意志選擇代駕或是親友，給予駕駛員最大的人性化，保證駕駛員安全歸家。

2.2部件構成

根據汽車防酒駕安全系統的功能需求，系統由車輛智能啟動控制單元、飲酒檢測單元、救助服務單元三大部分組成。

2.2.1車輛智能啟動控制單元

本單元模塊主要由獨立電源和主控制器兩部分組成。

電源模塊的最大亮點就是其獨立性，它的控制開關完全凌駕于汽車的總開關之上，與車內電源毫無關聯。主控制器采用STC12C5A32AD這款單片機，自身帶有8路ADCP1.0-P1.7模數轉換功能；它是將人呼入的酒精進行模數轉換，將最終濃度直接傳到救助服務單位，根據實際情況判斷該車能否正常啟動。

2.2.2飲酒檢測單元

本設計采用的飲酒檢測單元基于一款HSDZ呼吸吹氣式酒精檢測儀，并在此基礎上進行改裝。AT6000是一種高可靠、高精度、呼吸式酒精檢測儀。它的核心部件采用新型高科技微變氧化物半導體，可以準確探測氣體酒精含量，且不受煙味、可樂等非酒精類氣體的干擾。AT6000小巧輕便，是便攜應用的最佳選擇3。

酒精探測器用于測量駕駛員酒精濃度，對脈沖信號的要求也比較高。基于車內各類電子傳感器比較多且復雜，車載酒精檢測設備的安裝應在不妨礙其他零部件功用上，最大程度保證車輛的正常使用及安全性能。酒精檢測儀設置在方向盤后方與儀表盤連接的轉向立柱后方，使用時可直接拖拽出來，方便駕駛員使用。

2.2.3救助服務單元

隨著智能化的發展，語音播報系統的應用也越來越廣泛。本設計的救助服務單元以語音芯片為基礎，采用單片機系統控制，實現語音的智能播報。救助服務單元由語音播報模塊以及一鍵呼叫模塊構成。語音播報模塊通過預置語音信息，針對駕駛員所處不同情境，播放不同音頻。一鍵呼叫模塊通過藍牙設備與駕駛員手機相連，在檢測駕駛員飲酒駕駛后，啟動呼叫代駕與親友服務。整個系統由三個子單元協調工作，互相反饋，其部件結構示意圖如圖1所示。

2.3工作原理

整個系統工作原理如下所述。車輛智能啟動控制單元，強制駕駛員啟動車輛前必須進行飲酒檢測。當駕駛員預啟動車輛時，語音播報系統發出提示：“出發前，請進行飲酒檢測！”此時駕駛員可從方向盤轉向柱后方位置拽出簡易酒精檢測設備，濃度檢測高于20mg/ml，無法啟動車輛，并且語音提示：“您存在飲酒駕車行為，選擇代駕請按1，選擇親友請按2”。間隔2分鐘循環播報。反之，車輛可以正常啟動。通過以上模塊的互相配合與反饋，保證了駕駛員駕駛的最大人性化與絕對安全性。

3.創新特色

首先，本系統創新性地提出了一種車載的主動防酒駕系統，通過對駕駛員駕車行駛前的酒精檢測，配上語音播報提示，避免了醉酒駕駛員的僥幸心理，既保證了駕駛員自身的安全，也為整個交通系統的控制與管理，提供了一種更全新的方式，實現了從根源上預防和杜絕酒駕違法行為。其次，系統提出車輛啟動智能控制單元，創新性地提出飲酒檢測與汽車啟動單元的結合，實現了基于車輛的酒駕行為的主動監測模式。

4.應用前景

本系統在設計時充分考慮了功能的可實現性，系統采用的軟硬件技術成熟可靠、穩定性程度高、價格低廉、安裝簡潔方便、可替換材料使用率高，有極大的應用與推廣價值。

在未來城市發展中，首先本系統可以配上人臉識別系統的監控，將車載信號與交警系統聯合，大大減輕交警工作強度；此外可將有飲酒記錄的駕駛員登記在冊，跟蹤要求配備此套裝備，最大程度保證駕駛員自身安全與社會的和諧。

參考文獻：

[1] 秦佳，馬衛東，楊伊林，耿妍.《包裝工程》2013年第16期

[2] 陸建，丁亞東.基于防酒駕技術在車上運用的必要性及可行性分析

[3] 譚秋林，許姣，薛晨陽，曲運強.基于C8051F040酒精濃度測試儀的研究[J]；傳感技術學報；2009年10期

（作者單位：青島理工大學琴島學院）