一種基于生物技術的防酒駕系統設計

章麗瑩，姜華東，閆 斌，王懷佳，馬新坤，張愛卿，付 旭，張友恒

(北華航天工業學院 建筑工程學院，河北 廊坊 065000)

0 引 言

酒駕是導致交通事故最為致命的一點。而現有的車載一體式檢測方法大多需要司機主動去進行檢測(呼氣)，以判斷駕駛員是否酒后駕駛，這樣的方法增加了交通警察的工作量，降低了檢測的準確率(無法判斷被檢測人是否為駕駛員)，抗干擾能力弱。為解決檢測酒駕的過程中存在的工作量大、檢測過程繁瑣、檢測不準確，以及檢測結果出來以后應對措施的問題，設計一種專門的自動檢測駕駛員汗液中酒精濃度的裝置。研究彌補了現存檢測方法的缺點，使得檢測過程更加精準和高效。

1 酒精含量的檢測方法

酒后駕駛是交通事故的重要成因，對交通安全形成了巨大隱患，如何有效預防酒駕和提高交通執法能力十分重要。國內外試驗數據結果表明，機動車駕駛者血液、唾液、尿液與呼出氣體中的酒精含量可應用于判斷酒駕行為。

1.1 血液酒精含量檢測方法

血液酒精濃度檢測方法是指將機動車駕駛人的血液送由當地法醫部門或具有資質的鑒定機構進行血液酒精含量的檢測。常用方法是采用氣相色譜儀(頂空)進行定性定量檢測，原理是應用乙醇的易揮發性。

1.2 唾液酒精含量檢測方法

唾液酒精含量檢測方法采用試紙檢測法機動車駕駛者唾液中的酒精濃度進行檢測，因試紙上含有酒精酶，所以針對不同的酒精濃度會發生不同程度的化學顯色反應，試紙條的顏色深淺與乙醇的含量成線性關系。

1.3 尿液酒精含量檢測方法

檢測尿液中酒精含量的方法是指通過提取機動車駕駛者的尿液，并送往具有資質的檢測機構進行成分檢測分析，通常采用氣相色譜法進行分析。

1.4 呼氣酒精含量檢測方法

檢測駕駛證呼出氣體中的酒精含量的方法也是一種無創傷的酒駕測試方法，應用原理亨利定律。根據其所應用的材料和技術分為電化學類、半導體類、紅外類和比色類。

2 酒精含量檢測技術分析

以“駕駛者血液中的酒精含量與血液、唾液、尿液和呼氣中的酒精含量存在一定的關系”為依據，針對各類檢測方法的特點進行分析。詳見表1。

2.1 血液酒精含量檢測方法

一方面血液酒精含量檢測無法在執法現場執行，因現場通常不同時具備抽血與檢驗兩種條件，而血液中的各種成分經過復雜的生理化學反應實時動態變化，所以使血液酒精含量檢測數據的可信度大打折扣。

2.2 唾液酒精含量檢測方法

研究表明：在飲酒1 min后，唾液與血液中的酒精含量的比值大約是1.07，濃度差小于等于0.30 mg/ml。該方法無創傷，數據采集方便，但口腔唾液成分易受環境影響，所以只能作為酒駕現象的初步定性判斷。

2.3 尿液酒精含量檢測方法

一方面，人體尿液不易被收集；另一方面，試驗研究數據表明，尿道尿液中的的酒精與血液中酒精含量的比值為1.3∶1，而膀胱中尿液檢測得出的酒精含量數據極不準確，而且尿液中酒精含量的的檢測結果只是幾小時內膀胱中尿液的平均酒精含量，不具有實時性。

2.4 呼氣酒精含量檢測方法

截止到目前，利用呼氣酒精檢測儀對駕駛者進行定性定量檢測的辦法是交通管理部門檢測酒駕現象最常采用的方法。但是此方法所得數據差異大，精確度和穩定性等都易被環境影響。

表1 酒精含量檢測方法優缺點對比表

3 一種基于生物技術的防酒駕系統設計

3.1 總體方案設計

以汗液為檢測樣本。在開車的時候，人們通常會雙手緊握方向盤，手部自然而然會與貼片相接觸，貼片刺激駕駛者手部皮膚，促使其分泌更多汗液，隨后另一個組件對汗液成分進行分析處理以獲得準確的酒精含量數據，單機片會對數據進行進一步處理。如果確實存在酒駕現象，系統會通過語音提示駕駛員在指定時間內停好車，自動熄火；短時間內第二次查出酒駕，系統將自動報警并再次通過語音提示駕駛員在指定時間內停好直至交警解除限制。

3.2 主要技術要點

(1)傳感器

將裝有汗液檢測貼片的軟硅膠管環繞于方向盤上，貼片刺激駕駛者手部皮膚，促使其分泌更多汗液，隨后另一個組件對汗液成分進行分析處理以獲得準確的酒精含量數據。

(2)單片機

以單片機為處理器，通過傳感器將檢測到的信號放大之后轉換為數字信號，并傳輸到單片機進行處理判斷，以便于單片機控制語音播報系統和繼電器。

(3)語音提示

酒精含量經系統計算分析后若超出固定參數則被視為酒后駕駛，觸發語音播報提醒司機停車。

(4)聯網報警

如果系統判定酒駕，駕駛者仍然強行開車，則會觸發報警系統。

4 結 語

傳統酒駕檢測方式，即血液、唾液、尿液和呼氣酒精檢測方法等，是在固定的地點，需要大量的工作人員去進行檢測，檢測方式具有隨機性，并會對正常交通運行造成影響。而基于生物技術的防酒駕系統能夠在任意時間地點更快速、更全面、更高效地檢測駕駛員是否酒駕，并做出處理措施，節省大量人力物力，方便執法。該系統除監測酒精含量數據外，通過對汗液成分進行檢測與分析，同時能夠對駕駛者的身體狀況進行監測，避免因突發疾病造成交通事故，也能夠有效降低交通事故發生率，對駕駛者與乘車者地生命安全提供了重要保障。