汽車酒駕報(bào)警及限制起動(dòng)系統(tǒng)研究

孫自文 劉振華 程小衛(wèi)

摘要：汽車是現(xiàn)代生活中重要的交通工具，參與交通的人數(shù)逐年增加，但酒后駕駛行為也在日益增多，嚴(yán)重危害社會(huì)公共安全。國家及時(shí)出臺(tái)相關(guān)法律條文對(duì)酒駕和醉駕行為進(jìn)行嚴(yán)厲的處罰，處罰只是對(duì)酒后駕駛行為的一種法律層面約束，而現(xiàn)實(shí)生活中酒后駕駛行為仍然存在，尤其在逢年過節(jié)時(shí)，酒后駕駛的人員仍然很多。法律約束是在從心理上對(duì)酒后駕駛行為人進(jìn)行約束，并不能真正限制酒后駕駛行為。在車上安裝一套酒后駕駛限制系統(tǒng)，通過檢測(cè)駕駛員是否喝酒，來限制汽車起動(dòng)，是從技術(shù)上對(duì)酒后駕駛行為進(jìn)行約束，并通過車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將車主信息告知其家人，以確保駕駛?cè)说陌踩?。本文就這一技術(shù)進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：酒駕;傳感器;物聯(lián)網(wǎng)限制起動(dòng)

中圖分類號(hào)：U471 文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

1駕駛員酒后的心理分析及危害

酒后駕駛?cè)藛T血液中含有大量酒精，會(huì)影響到駕駛員對(duì)路況的正確判斷，對(duì)車輛的操控動(dòng)作也將變得遲緩，從而造成交通事故的發(fā)生。酒后駕駛車輛的司機(jī)心里往往自以為是，認(rèn)為自己酒量好，覺得即喝了酒也能把車開到目的地。酒后駕車行為危害性極大，酒精能夠影響駕駛員的視覺，酒后駕駛員的視野會(huì)縮小，醉酒駕駛員只能感覺到很小一部分的周圍環(huán)境，而且判斷、操作能力降低。

酒后駕駛員對(duì)光、聲刺激的反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，從而無法正確判斷距離和速度，易打磕睡而且空間視覺差。酒后駕駛員的運(yùn)動(dòng)反射神經(jīng)遲鈍，觸覺能力降低，無法正常控制車速、制動(dòng)及方向盤。

國家對(duì)酒駕也出臺(tái)了相關(guān)法律條文，禁止酒駕的目的是保護(hù)人的生命安全，維護(hù)社會(huì)秩序，通過法律給駕駛員一個(gè)喝酒不開車，開車不喝酒的理念。但是事實(shí)上，有些司機(jī)抱有僥幸心理，但如果在車上安裝一套技術(shù)裝備，判斷駕駛員是否喝酒，作為汽車起動(dòng)的必要條件，從技術(shù)上對(duì)酒駕行為加以限制，那將大大減少交通事故的發(fā)生概率。

2汽車酒駕報(bào)警系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理

安裝該系統(tǒng)的目的在于能夠準(zhǔn)確測(cè)量出駕駛員是否存在喝酒行為。該系統(tǒng)主要包括4部分：信息確認(rèn)系統(tǒng);酒精傳感器測(cè)量系統(tǒng);視頻監(jiān)控系統(tǒng);語音報(bào)警系統(tǒng)。

2.1信息確認(rèn)系統(tǒng)

信息確認(rèn)系統(tǒng)是在車上安裝一套用于確認(rèn)駕駛員是否存在飲酒駕駛的選擇性操作系統(tǒng)，是預(yù)防駕駛員酒后駕駛車輛的第一步監(jiān)控程序。該系統(tǒng)包含監(jiān)控系統(tǒng)、語音提示系統(tǒng)、按鍵選擇系統(tǒng)和中控系統(tǒng)。

當(dāng)駕駛員進(jìn)入駕駛室，準(zhǔn)備起動(dòng)車輛時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)將檢測(cè)到的信號(hào)傳遞給中控電腦，中控電腦控制語音系統(tǒng)發(fā)出語音提示，提示駕駛員確認(rèn)是否存在飲酒行為，駕駛員必須根據(jù)語音提示進(jìn)行按鍵選擇。若存在飲酒行為，請(qǐng)選擇“是”，中控電腦將控制車輛不能起動(dòng)，同時(shí)語音系統(tǒng)提示駕駛員終止操控車輛，并提醒駕駛員聯(lián)系代駕或者其他有駕照未飲酒人員來代為駕駛車輛;若駕駛員不存在飲酒行為，請(qǐng)選擇“否”，中控電腦根據(jù)駕駛員的選擇控制車輛正常起動(dòng)^[1]。

2.2酒精傳感器測(cè)量系統(tǒng)

該系統(tǒng)的設(shè)置可以有效測(cè)試駕駛員的清醒程度，可預(yù)防酒后駕駛，減少酒后駕駛而引發(fā)的交通事故。該系統(tǒng)包含硬件及軟件2個(gè)方面，硬件電路包含酒精氣體傳感器檢測(cè)電路、連接線路及完成信號(hào)采樣并處理信號(hào)的單片機(jī)。

軟件方面，原始數(shù)據(jù)的采樣值是一個(gè)間接的負(fù)載分壓值，需要設(shè)計(jì)程序?qū)⒛M信號(hào)轉(zhuǎn)換為被測(cè)酒精濃度值，通過軟件編程獲取數(shù)據(jù)的線性分析結(jié)果，在處理信號(hào)時(shí)還要考慮到空氣流動(dòng)和空氣濕度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，通過多種數(shù)據(jù)的測(cè)量確定駕駛員是否存在飲酒行為。

系統(tǒng)操作是在駕駛員位置安裝一個(gè)可調(diào)整的酒精傳感器，語音提示系統(tǒng)提醒駕駛員，并測(cè)量駕駛員呼出的氣體酒精濃度，來判斷駕駛員是否存在飲酒行為。通過酒精傳感器測(cè)量，若駕駛員呼出的氣體不含酒精，則認(rèn)為駕駛員不存在飲酒行為，車輛可以正常起動(dòng);若駕駛員呼出的氣體含有酒精.中控電腦將控制發(fā)動(dòng)機(jī)電腦禁止車輛起動(dòng)。

為使測(cè)量信號(hào)的準(zhǔn)確度得以提升，避免車內(nèi)人員違規(guī)操作，在車上不同位置均安裝酒精濃度測(cè)量傳感器，車內(nèi)酒精傳感器將信號(hào)傳給汽車中控電腦，電腦根據(jù)不同位置的傳感器傳遞的信號(hào)電壓變化，來確認(rèn)駕駛員是否存在飲酒行為，進(jìn)而作為中控電腦控制發(fā)動(dòng)機(jī)電腦能否控制車輛正常起動(dòng)的重要條件^[2]。

車內(nèi)各區(qū)域酒精濃度不同，傳給汽車中控電腦的信號(hào)電壓也不同，若駕駛員位置酒精濃度較高，默認(rèn)為駕駛員存在酒駕行為，車輛不能正常起動(dòng);若駕駛員位置酒精濃度較低，則駕駛員可能沒有飲酒。

當(dāng)中控電腦酒精傳感器傳送的信號(hào)判定駕駛員存在酒后駕駛行為時(shí)，語音提示系統(tǒng)會(huì)發(fā)出語音報(bào)警，提醒駕駛員禁止酒后駕駛。如果駕駛員不聽從語音提示，仍要繼續(xù)操控車輛時(shí)，中控電腦控制系統(tǒng)將控制發(fā)動(dòng)機(jī)禁止車輛起動(dòng)。如是新能源汽車，中控電腦將控制電源系統(tǒng)停止給電機(jī)供電，終止車輛起動(dòng)工作，從技術(shù)層面終止駕駛員酒后駕駛行為^[3]。

2.3視頻監(jiān)控系統(tǒng)

車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)將車內(nèi)情況實(shí)時(shí)采集至監(jiān)控中控電腦處理器終端，終端系統(tǒng)對(duì)接收到信號(hào)進(jìn)行分析、對(duì)比、編碼、壓縮與存儲(chǔ)。全面智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)是監(jiān)控駕駛員是否存在飲酒駕駛非常重要的且非常具有開創(chuàng)性的設(shè)計(jì)，在技術(shù)層面上講，該系統(tǒng)可以自動(dòng)監(jiān)控駕駛員的真實(shí)狀態(tài)和駕駛員所預(yù)期的狀態(tài)進(jìn)行區(qū)別。

車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)除了可以監(jiān)控駕駛員是否將雙手放在了方向盤上之外，視頻控制系統(tǒng)還可以監(jiān)視駕駛員是否存在精神不正?；蛘哐劬κ欠耧h忽。當(dāng)發(fā)現(xiàn)駕駛員存在走神或者精神恍惚時(shí)，中控電腦系統(tǒng)通過語音提示系統(tǒng)及時(shí)提醒司機(jī)安全操控車輛。通過在駕駛室安裝一個(gè)面向駕駛員的攝像頭，可時(shí)時(shí)監(jiān)控駕駛員在任一時(shí)間的操控行為，亦可監(jiān)控、識(shí)別、檢測(cè)司機(jī)的意識(shí)狀態(tài)和認(rèn)知。

如果安裝1個(gè)攝像頭監(jiān)控區(qū)域受限時(shí)，可通過安裝多個(gè)攝像頭來監(jiān)控司機(jī)行為。圖像會(huì)被車載嵌入式處理器處理，獲取傳送的重要信息。監(jiān)控范圍可進(jìn)行放大，監(jiān)控整個(gè)面部、頭部、面部表情和分層的遠(yuǎn)程信息處理，能更精準(zhǔn)地檢測(cè)到司機(jī)的意識(shí)和認(rèn)知，將駕駛艙內(nèi)攝像頭記錄的圖像通過汽車遠(yuǎn)程信息處理和高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)獲得的信息結(jié)合起來確定司機(jī)的狀態(tài)。

在車內(nèi)駕駛室位置，安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)^[4]，除了以上作用之外，還可以實(shí)時(shí)監(jiān)控駕駛員是否存在弄虛作假行為。比如，監(jiān)控系統(tǒng)可對(duì)車輛起動(dòng)前后的人員進(jìn)行人臉識(shí)別，車輛起動(dòng)前，對(duì)駕駛員信息進(jìn)行確認(rèn)，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，查看操控車輛的是否為起動(dòng)前的駕駛員，若同屬一人，則車輛可以正常繼續(xù)行駛;若非同屬一人，則系統(tǒng)提醒駕駛員打開右轉(zhuǎn)向燈、并靠邊，同時(shí)給發(fā)動(dòng)機(jī)電腦發(fā)送信號(hào)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)傳感器減小發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。若經(jīng)過一段時(shí)間駕駛員未按照系統(tǒng)提示進(jìn)行相關(guān)操作，中控電腦將通過內(nèi)部電源控制系統(tǒng)開啟應(yīng)急轉(zhuǎn)向燈，逐步降低車速，緩慢行駛適當(dāng)距離直至停止車輛繼續(xù)行駛。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的另外一個(gè)功能是監(jiān)控駕駛員的面部表情，根據(jù)駕駛員的眼神及其面部表情的變化來確定駕駛員是否存在疲勞駕駛情況，再結(jié)合酒精傳感器的信號(hào)，判斷駕駛員是否存在酒駕，或車輛行駛途中存在飲酒行為;全面智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)除了可以監(jiān)控并終止駕駛員存在酒后駕駛行為，還可通過5G移動(dòng)數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)，將圖像時(shí)時(shí)傳送給公安系統(tǒng)，以方便公安系統(tǒng)對(duì)存在強(qiáng)制酒后駕駛的行為人進(jìn)行控制，避免駕駛員因酒后駕駛造成更大的社會(huì)危害。

2.4語音報(bào)警系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要基于中控電腦控制系統(tǒng)信號(hào)處理單元，對(duì)信號(hào)采集系統(tǒng)送來的信號(hào)不斷進(jìn)行分析判斷，提取有用信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算處理，將其信號(hào)處理結(jié)果送至存儲(chǔ)器。語音報(bào)警系統(tǒng)是車輛操控系統(tǒng)與車載成員對(duì)話的主要途徑，對(duì)車輛起動(dòng)前的信息確認(rèn)、車輛起動(dòng)后人員信息確認(rèn)對(duì)比提示及酒駕提示等起到至關(guān)重要的作用。該系統(tǒng)的終端設(shè)備可以與導(dǎo)航系統(tǒng)共享，也可以經(jīng)中控電腦控制系統(tǒng)，通過5G通訊網(wǎng)絡(luò)直接與公安系統(tǒng)對(duì)話連接，對(duì)車輛實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離語音指導(dǎo)性控制，為后續(xù)車輛的遠(yuǎn)程控制提供技術(shù)支持^[5]。

3結(jié)束語

駕駛員上車后對(duì)駕駛員進(jìn)行自檢和系統(tǒng)監(jiān)控，直至中控電腦控制系統(tǒng)控制車輛等一系列操作，將酒駕控制在車輛起動(dòng)前，如果駕駛員強(qiáng)制起動(dòng)車輛，該系統(tǒng)將終止車輛行駛，并開啟危險(xiǎn)警報(bào)燈，避免交通事故發(fā)生，有利于保護(hù)駕駛員、乘員及周圍車輛、行人等安全。若駕駛員行為過激，還可以通過5G網(wǎng)絡(luò)通信與公安系統(tǒng)聯(lián)系，避免駕駛員因酒駕而產(chǎn)生社會(huì)危害?！败嚨溍陀诨ⅰ保坪篑{車一旦出事故，付出的代價(jià)是慘痛的，作為駕駛員應(yīng)該將“開車不喝酒，喝酒不開車”牢記在心。

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