車載酒精測量及限制車輛啟動(dòng)系統(tǒng)研究

孫自文 伊建玉 夏梅

西安汽車科技職業(yè)學(xué)院 陜西省西安市 710038

大量數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，駕駛員在沒有飲酒的情況下行車，發(fā)現(xiàn)前方有危險(xiǎn)情況，從視覺感知到踩制動(dòng)器的動(dòng)作中間的反應(yīng)時(shí)間為0.75秒，飲酒后尚能駕車的情況下反應(yīng)時(shí)間要減慢2-3倍，同速行駛下的制動(dòng)距離也要相應(yīng)延長，增加了酒后事故發(fā)生的可能性。而交通事故的發(fā)生不僅造成大量人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失，也給無數(shù)家庭帶來災(zāi)難，且嚴(yán)重影響著社會(huì)穩(wěn)定和制約著家庭經(jīng)濟(jì)積累，進(jìn)而制約著整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在機(jī)動(dòng)車上安裝一套酒精測量系統(tǒng)可以有效檢測及確認(rèn)駕駛員是否存在飲酒行為，進(jìn)而保證駕駛員、車載其他人員及周邊車輛、行人的生命及財(cái)產(chǎn)安全。該系統(tǒng)主要包含四部分：駕駛員酒精測量系統(tǒng)；視頻監(jiān)控系統(tǒng)；酒后駕駛車輛報(bào)警系統(tǒng)；車輛自我限制啟動(dòng)系統(tǒng)；數(shù)據(jù)備份及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

1 駕駛員酒精測量系統(tǒng)。

1.1 駕駛員酒精測量系統(tǒng)的功能及系統(tǒng)構(gòu)成

該系統(tǒng)主要功能是精確檢測駕駛員是否存在飲酒行為。系統(tǒng)主要由電源系統(tǒng)、語音提示系統(tǒng)、酒精傳感器等構(gòu)成。

1.2 駕駛員酒精測量系統(tǒng)傳感器的分布及功能

駕駛員酒精測量系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)必須精確，一不耽誤駕駛員使用車輛，二是確保當(dāng)駕駛員存在飲酒行為后無法啟動(dòng)車輛。為此確保酒精測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，確保駕駛員無飲酒行為，在車內(nèi)多個(gè)位置安裝有酒精測量傳感器，酒精測量傳感器主要分布在：方向盤中央、駕駛員左前方A柱頂端、駕駛員側(cè)B柱、駕駛員頭部車頂；副駕駛側(cè)儀表臺(tái)、副駕駛A柱、副駕駛B柱、副駕駛頭部車頂；后排乘坐C柱及車頂左、中、右三個(gè)位置。多位置酒精傳感器測量的數(shù)據(jù)傳給酒精測量系統(tǒng)電腦，電腦根據(jù)數(shù)據(jù)能夠精確測量車內(nèi)乘員飲酒情況，確保駕駛員無飲酒行為，亦可根據(jù)車內(nèi)酒精測量數(shù)據(jù)判斷車內(nèi)其他乘員飲酒情況，在駕駛員無飲酒行為前提下，語音系統(tǒng)提示駕駛員注意安全駕駛車輛。

1.3 駕駛員酒精測量系統(tǒng)的工作原理

當(dāng)駕駛員打開主駕駛車門，汽車電腦控制系統(tǒng)即可控制酒精測量系統(tǒng)啟動(dòng)測量工作。當(dāng)駕駛員將鑰匙插入鎖孔或者使用無鑰匙起動(dòng)系統(tǒng)預(yù)起動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，在汽車電腦做車輛啟動(dòng)的準(zhǔn)備工作時(shí)，駕駛員酒精測量系統(tǒng)的語音提示系統(tǒng)即可發(fā)出語言提示，詢問駕駛員是否存在飲酒行為，并提示駕駛員在儀表臺(tái)上的綠色按鈕進(jìn)行確認(rèn)，同時(shí)酒精傳感器將測量的數(shù)據(jù)發(fā)送給汽車電腦。若駕駛員沒有確認(rèn)，車輛將無法啟動(dòng)；若駕駛員存在飲酒行為，但通過綠色按鈕進(jìn)行無飲酒駕駛確認(rèn)，系統(tǒng)仍無法起動(dòng)車輛。為精確測量駕駛員是否存在飲酒行為，駕駛員側(cè)A柱頂端的酒精測量傳感器設(shè)計(jì)成可拉動(dòng)式，語音提示系統(tǒng)提示駕駛員將該傳感器拉至駕駛員面前，并要求駕駛員深呼吸后對(duì)著酒精傳感器吹氣三次，電腦根據(jù)該傳感器測量數(shù)據(jù)及車內(nèi)其他酒精傳感器測量數(shù)據(jù)初步判斷駕駛員是否存在飲酒行為。當(dāng)數(shù)據(jù)顯示駕駛員無飲酒行為時(shí)，車輛可以正常啟動(dòng)；當(dāng)數(shù)據(jù)顯示駕駛員存在飲酒行為，車輛將無法啟動(dòng)，并提示駕駛員請勿操控車輛。若存在飲酒行為的駕駛員強(qiáng)制啟動(dòng)車輛，酒后駕駛車輛報(bào)警系統(tǒng)將啟動(dòng)。

1.4 駕駛員酒精測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)多點(diǎn)酒精傳感器的輔助功能

車輛內(nèi)部空間有限，而車內(nèi)乘員可能較多，酒精傳感器選擇多點(diǎn)分布可以協(xié)助主駕駛的酒精傳感器判斷駕駛員是否存在飲酒行為，尤其當(dāng)車內(nèi)車內(nèi)飲酒乘員比較多時(shí)，選擇多點(diǎn)車輛，數(shù)據(jù)測量更精確。當(dāng)駕駛員未存在飲酒行為，而多點(diǎn)分布的酒精傳感器在車輛行駛過程中檢測出車輛內(nèi)部酒精濃度過高，酒精測量系統(tǒng)會(huì)通過語音提示系統(tǒng)提示駕駛員打開車窗或者通過外部循環(huán)換氣系統(tǒng)對(duì)車內(nèi)空氣進(jìn)行換氣，確保車內(nèi)空氣新鮮及車內(nèi)空氣盡量少的含有酒精，確保駕駛員安全駕駛車輛。為避免車內(nèi)其他乘員酒后乘車對(duì)駕駛員安全駕駛車輛構(gòu)成負(fù)面影響，當(dāng)多點(diǎn)酒精測量系統(tǒng)檢測出乘員存在飲酒過多行為時(shí)，語音提示系統(tǒng)會(huì)發(fā)出四個(gè)語音提示：提示駕駛員讓飲酒乘員坐在后排；提示駕駛員協(xié)助飲酒者系好安全帶；提示駕駛員在打開車船換氣時(shí)開少于車窗，并鎖住車窗，避免醉酒者打車車窗出酒發(fā)生意外；提示駕駛員盡快將醉酒者送至就近診所、醫(yī)院或者家給醉酒者醒酒，確保醉酒者的人身安全。

2 車載酒精測量視頻監(jiān)控系統(tǒng)

2.1 安裝原因

車載酒精測量傳感器系統(tǒng)，選擇酒精傳感器多點(diǎn)分布及駕駛員吹氣直接測量酒精濃度，對(duì)于遵守該系統(tǒng)測量規(guī)則者可以精確測量駕駛員是否存在飲酒行為，而對(duì)造假者則不能精確判斷駕駛員是否存在飲酒行為，主要包含以下五個(gè)方面：駕駛員存在飲酒行為，讓他人代為吹氣；車內(nèi)其他乘員存在飲酒過多，駕駛員未飲酒，而駕駛員側(cè)酒精含量過高，造成誤判斷；非飲酒人員通過檢測后將車輛正常啟動(dòng)，讓飲酒者駕駛車輛；車輛行駛途中更換駕駛員；車輛行駛途中，駕駛員存在飲酒行為。以上情況并不能只通過多點(diǎn)傳感器測量的數(shù)據(jù)精確判斷駕駛員存在飲酒行為，即使車內(nèi)酒精濃度不是很高，也不能精確確認(rèn)駕駛員沒有飲酒，就必須在車輛內(nèi)駕駛員側(cè)安裝一套視頻監(jiān)控及面部特征識(shí)別系統(tǒng)。

2.2 車載酒精測量視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成及空間布置

該系統(tǒng)主要是有雙置攝像頭、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析及存儲(chǔ)單元、面部識(shí)別系統(tǒng)等構(gòu)成。攝像頭采用高清設(shè)備，安裝與駕駛員側(cè)A柱上端區(qū)域、駕駛員又前方車頂采用雙置高清攝像頭，可以整體監(jiān)控駕駛員。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是通過對(duì)駕駛員實(shí)施時(shí)時(shí)高清監(jiān)控，并將數(shù)據(jù)時(shí)時(shí)發(fā)送給車載視頻監(jiān)控存儲(chǔ)單元，同時(shí)將該數(shù)據(jù)與車載酒精測量系統(tǒng)實(shí)施數(shù)據(jù)時(shí)時(shí)共享，且該數(shù)據(jù)備份于汽車電腦，可以協(xié)助酒精測量系統(tǒng)共同防止駕駛員酒后駕駛行為，確保行車安全。

2.3 車載酒精測量視頻監(jiān)控系統(tǒng)視頻數(shù)據(jù)處理方案

安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)的目的是防止車輛正常啟動(dòng)后調(diào)換駕駛員或者駕駛員在駕駛車輛途中存在飲酒行為。視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)具有法律意義，當(dāng)駕駛員在車輛啟動(dòng)后存在飲酒、更換駕駛員等行為，該數(shù)據(jù)可以為公安部門處理交通事故提供有力證據(jù)，故視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)只能有公安部門調(diào)取，其它任何單位和個(gè)人無權(quán)處理視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)惡。盡管視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)具有法律意義，但因車內(nèi)屬于私密空間，且該數(shù)據(jù)無長期存儲(chǔ)的意義，故視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采用循環(huán)覆蓋模式。盡管數(shù)據(jù)不斷被覆蓋，但車輛啟動(dòng)后駕駛員所存在的飲酒、更換駕駛員等違法行為會(huì)以文子形式記錄在汽車電腦，且該記錄不可刪除、不可修改，以便公安部門備查。

3 酒后駕車車輛報(bào)警系統(tǒng)

當(dāng)車輛在啟動(dòng)后或車輛在行駛途中，酒精測量及監(jiān)控系統(tǒng)檢測出駕駛員存在酒駕行為，該報(bào)警系統(tǒng)即可啟動(dòng)。根據(jù)駕駛員酒駕違法行為模式的不同做出語音提示：提示駕駛員終止操控車輛；提示駕駛員將車輛靠邊停在安全位置，而后終止操控車輛；提示更換駕駛員，且替換后帶的駕駛員帶有有效駕駛證，無飲酒行為；結(jié)合視頻監(jiān)控，無法更換駕駛員時(shí)，則提示駕駛員聯(lián)系代駕或家人等；提示駕駛員開啟雙閃，并離開主駕駛位置。當(dāng)系統(tǒng)確認(rèn)駕駛員存在飲酒行為，語音提示后仍未終止操控車輛及離開駕駛員位置，汽車電腦將直接開啟雙閃，同時(shí)開啟自我泊車模式，確保行車安全。與此同時(shí)，汽車電腦將通過語音及喇叭系統(tǒng)向外呼叫：駕駛員酒駕，請注意安全。以此迫使駕駛員終止酒駕行為。

4 車輛自我限制啟動(dòng)系統(tǒng)

當(dāng)酒精測量及視頻監(jiān)控系統(tǒng)檢測出駕駛員存在飲酒行為，汽車電腦將發(fā)出終止車輛啟動(dòng)指令。

4.1 駕駛員駕駛車輛是內(nèi)燃機(jī)提供動(dòng)力

若車輛未啟動(dòng)，該限制系統(tǒng)將信號(hào)傳給汽車電腦，汽車電腦將通過發(fā)動(dòng)機(jī)電腦控制燃油供給系統(tǒng)、燃油噴射系統(tǒng)、電控點(diǎn)火系統(tǒng)終止車輛啟動(dòng)；若車輛已啟動(dòng)，車輛未起動(dòng)行駛，則該限制系統(tǒng)將信號(hào)傳給汽車電腦，汽車電腦通過發(fā)動(dòng)機(jī)電腦終止供油、噴油及點(diǎn)火；若車輛已起動(dòng)并行駛，則系統(tǒng)則通過語音提示系統(tǒng)提示駕駛員將車輛停在安全位置，隨后終止車輛工作。

4.2 駕駛員駕駛車輛是電力提供動(dòng)力，該系統(tǒng)將信號(hào)傳給汽車中控電腦，中控電腦將根據(jù)車輛運(yùn)行狀態(tài)，終止車輛工作

5 數(shù)據(jù)備份及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

酒精測量及視頻監(jiān)控系統(tǒng)檢測發(fā)現(xiàn)駕駛員存在酒駕行為，該系統(tǒng)將數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，同時(shí)建立數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫主要記錄駕駛員存在酒駕行為的時(shí)間、地點(diǎn)及酒精濃度等數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)不可刪除、不可修改、可導(dǎo)出與復(fù)制，可有效防止駕駛員或技師刪除與修改數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可永久存儲(chǔ)，為公安部門處理交通事故提供有力證據(jù)。

車載酒精測量及限制車輛啟動(dòng)系統(tǒng)可以從車輛啟動(dòng)前對(duì)駕駛員進(jìn)行酒精測量，防止駕駛員酒后駕駛，也可以對(duì)駕駛員實(shí)施時(shí)時(shí)監(jiān)控，防止駕駛員故意在車輛啟動(dòng)后操控車輛，數(shù)據(jù)庫的建立可以為公安部門處理交通事故提供有力證據(jù)，從各個(gè)層面，全方位抑制駕駛員酒駕，保證車內(nèi)、車外人員及財(cái)產(chǎn)安全，維護(hù)社會(huì)交通秩序。