車載酒精測量系統(tǒng)研究

孫自文、劉振華、伊建玉

（西安汽車科技職業(yè)學院 710038)

1 車載酒精測量系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理

車載酒精測量系統(tǒng)是由酒精傳感器、電源、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)發(fā)射系統(tǒng)等構(gòu)成的。該系統(tǒng)工作原理是，酒精傳感器將測量數(shù)據(jù)傳給電腦，電腦根據(jù)數(shù)據(jù)判斷駕駛員是否存在酒駕行為，若存在酒駕，電腦會存儲相關(guān)數(shù)據(jù)，發(fā)出警報并禁止車輛起動。

2 酒精傳感器的安裝位置

2.1 酒精傳感器的安裝位置

車輛屬于交通工具，乘員比較復雜，如何準確判斷駕駛員是否存在酒駕行為顯得尤為重要。該系統(tǒng)對酒精測量采用動靜相結(jié)合的方式進行，實時檢測駕駛員是否存在飲酒行為以及車內(nèi)酒精濃度分布情況。動態(tài)傳感器安裝于駕駛員側(cè)的車頂部，是一個可調(diào)整角度的酒精傳感器，駕駛員可以根據(jù)自己所坐的位置適時調(diào)整傳感器的角度，可以在車輛起動前進行酒精測量，該傳感器是吹氣式酒精測量傳感器。

靜態(tài)傳感器安裝于駕駛員側(cè)B柱靠上端、方向盤中間（避開安全氣囊）、前排乘客側(cè)車頂，前排乘客側(cè)B柱靠上端及后排乘客車頂左、中、右等位置。酒精傳感器多點布局可以精準測量每個位置的酒精濃度，進而精確判斷駕駛員是否存在飲酒行為。駕駛員側(cè)和前排乘客側(cè)B柱酒精傳感器及車頂酒精傳感器的布線方式可以選擇導槽分線鋪設(shè)，可以使多點線路規(guī)整劃一，利于線路鋪設(shè)及后期檢修[1]。

2.2 酒精傳感器對應(yīng)線束的具體線路設(shè)計與布局

線束從電腦傳輸至駕駛員側(cè)熔絲盒，線束從熔絲盒出來之后沿駕駛員側(cè)A柱一直延伸到上端部分，分出一個線束（分線1）沿車頂內(nèi)飾板的導槽到達駕駛員左上方，分線1與駕駛員側(cè)的動態(tài)傳感器底座相連。線束沿駕駛員側(cè)門框車架內(nèi)的導槽到駕駛員側(cè)的B柱，再分出三個線束（分線2、分線3和分線4），分線2沿導槽順著駕駛員側(cè)B柱向下稍微移動一點，就可以與駕駛員側(cè)B柱的酒精傳感器底座相連接；分線3沿著位于車頂內(nèi)飾里的導槽引至前排乘客側(cè)座椅正中央的車頂處，與前排乘客側(cè)車頂處的酒精傳感器底座相連接；分線4沿著位于車頂?shù)膶Р垡燎芭懦丝蛡?cè)B柱上端區(qū)域，在該處與B柱酒精傳感器底座相連接。

總線束順著位于左后門框上方車架內(nèi)的導槽繼續(xù)引至左后門上方，然后沿著弧形導槽引至到后排乘客座椅處，在左后座椅正上方的車頂處引出分線5，與左后乘客酒精傳感器底座相連接；線束沿導槽至后排中間座椅正上方的車頂處引出分線6，與后排中間乘客酒精傳感器底座相連接；線束沿導槽至右后座椅正上方處的車頂處引出分線7，與右后乘客酒精傳感器底座相連接。

如果駕駛車輛為7座，需要從酒精測量系統(tǒng)的電腦端引出9根線，除前面描述的7根線之外，還需要引出分線8和分線9，分別引至最后一排座椅上方車頂處所安裝的酒精傳感器底座。另外，方向盤上也有酒精傳感器，該傳感器安裝于方向盤中間支架，可以有效避開駕駛員雙手，避免在操控方向盤時堵塞酒駕傳感器，也可避開方向盤中間的安全氣囊，不影響安全氣囊的正常使用。該線束為分線10，與其他線束一起沿方向盤柱引線，并在合適位置引出分線10連接酒駕傳感器。

3 酒精傳感器對應(yīng)線束的設(shè)計及注意事項

線束的設(shè)計需要滿足4個基本條件：一是線束需設(shè)計屏蔽線，避免外部信號的干擾；二是盡量減少信號衰減，導線的長短會影響信號準確度，線束在傳輸信號時會存在不同程度的衰減；三是線束鋪設(shè)的安全問題，車內(nèi)空間較小，而車頂內(nèi)飾是吸音材質(zhì)，易燃，隨著車輛使用年限的延長，線束會存在老化現(xiàn)象，同時，環(huán)境溫度不斷升高，車輛大部分時間是直接暴曬在太陽光下，車頂溫度會比較高，高溫會加速線束老化，線束導槽的原材料應(yīng)耐高溫、隔熱、絕緣和抗氧化，利于保護導槽內(nèi)的線束，延長線束壽命；四是后期線束的檢修，車內(nèi)線束在沒有外力作用下是不會損壞的，但是線束老化是自然現(xiàn)象，不可避免，為方便技師后期檢修與更換線束，導槽的設(shè)計需要合理，導槽內(nèi)應(yīng)留出足夠空間，利于鋪設(shè)線束。

無論選擇什么樣的布線設(shè)計，導槽的設(shè)計必不可少。導槽的作用是引導線束，且對傳感器線束起到保護作用。線束位于導槽內(nèi)，后期可能存在更換線束的可能，所以認真設(shè)計導槽既可以減小工作量也能降低維修成本。

4 酒精傳感器對應(yīng)線束導槽的設(shè)計

4.1 酒精傳感器線束導槽原材料的選擇

車內(nèi)頂棚內(nèi)面有吸音材質(zhì)裝飾，即美觀又可以有效吸收各種噪聲，導槽的基本作用是引線，所以導槽的設(shè)計既要簡單、便于安裝與維修，又要能夠耐高溫、隔熱、絕緣和抗氧化，因此材質(zhì)可以選擇塑料材質(zhì)。塑料具有很強的可塑性，可根據(jù)不同車型設(shè)計出不同的形狀，便于實際安裝與鋪設(shè)。塑料原材料價格低廉，可以有效降低原材料成本。有些塑料材質(zhì)具有很強的耐高溫、隔熱、絕緣及抗氧化等特征，符合導槽選擇的基本標準。

4.2 酒精傳感器對應(yīng)線束導槽的外形設(shè)計

因車內(nèi)酒精傳感器比較多，導槽沿途路徑比較遠，而且在中間位置還有分線束引出，所以導槽的設(shè)計必須便于安裝及后期檢修。為減少后期維修成本，可以將導槽設(shè)計成底座固定安裝，卡蓋多段組合的設(shè)計形式。在卡蓋與底座卡接位置及相鄰卡蓋連接處設(shè)計有卡扣，卡蓋與底座、相鄰卡蓋間對齊卡住后，導槽內(nèi)部就形成了一個整體，使線束在導槽內(nèi)不存在卡滯現(xiàn)象，卡蓋的段數(shù)可以根據(jù)車型具體設(shè)計。

底座的固定安裝在設(shè)計車架時就把底座卡扣設(shè)計進去，便于后期組裝時直接將底座通過卡扣卡在車架相應(yīng)位置，并且利于走線及安裝卡蓋。如果導槽選擇金屬材質(zhì)，則可以在設(shè)計或生產(chǎn)車架時直接生成導槽底座，后期工作更簡單，不過金屬材質(zhì)導熱性太強，不利于保護導槽內(nèi)的線束。底座及卡蓋在彎道處設(shè)計成彎道設(shè)計，避免線束拐死彎，利于后期檢修與不拆內(nèi)飾或少拆內(nèi)飾進行線束更換[2]。

5 酒精傳感器底座及傳感器的外形設(shè)計

酒精傳感器在車內(nèi)數(shù)量較多，分布范圍較廣，而且車內(nèi)空間有限，車內(nèi)成員構(gòu)成也比較復雜。所以酒精傳感器的外形設(shè)計必須簡單大方，如果傳感器損壞要便于技師檢修及更換。酒精傳感器用于測量車內(nèi)酒精濃度，對信號精準度的要求也比較高。

結(jié)合以上因素，酒精傳感器底座與線束間選擇插接器連接方式較為合適，盡量減少底座面積，避免空間浪費，而且底座最好可以直接固定在導槽上面。傳感器底座設(shè)計成圓形，內(nèi)部通過插接器與酒精傳感器線束連接，外漏部分設(shè)計成圓柱插孔。酒精傳感器背面設(shè)計為圓柱形插頭，與酒精傳感器底座圓孔插頭緊密連接，減少信號在插接器處的衰減。酒精傳感器外部設(shè)計成片狀紐扣狀，且傳感器表面的花紋與顏色可以與內(nèi)飾保持一致。如此設(shè)計既可以隨時測量車內(nèi)酒精濃度，又不失內(nèi)飾美感。

6 駕駛員側(cè)動態(tài)酒精傳感器的設(shè)計與安裝

該酒精傳感器主要是用于駕駛員在起動車輛前，通過語音提示自行進行吹氣檢測，看是否存在酒駕行為。因駕駛員體型各不相同，座椅調(diào)整位置也不同，所以酒精傳感器與底座連接部分設(shè)計成可旋轉(zhuǎn)式，方便駕駛員面對酒精傳感器進行吹氣式測量。酒精傳感器與底座連接部件設(shè)計成螺旋波紋結(jié)構(gòu)，波紋構(gòu)件與底座連接為一體。波紋構(gòu)件內(nèi)部的線束設(shè)計成圓頭插接器與酒精傳感器底座通過插接方式進行連接，減小信號衰減。線束的另一端也可設(shè)計成圓頭插接器與吹氣式酒精傳感器連接，且傳感器與螺旋波紋構(gòu)件通過螺紋進行固定。

駕駛員起動車輛前，需根據(jù)語音提示，通過扭動或旋轉(zhuǎn)螺紋波紋管，將吹氣式酒精傳感器拉至自己面前，波紋管內(nèi)部線束較松，波紋管的扭轉(zhuǎn)不會損壞內(nèi)部線束。測試時需要駕駛員面對傳感器進行三次吹氣，目的是提高酒精測量準確度。在駕駛員面前上方車頂設(shè)計有卡扣，當吹氣測試結(jié)束后可將波紋管卡至卡扣處，避免傳感器來回抖動?？ㄗ『笠部稍谲囕v起動后對駕駛員呼出的氣體進行測量，有效防止駕駛員駕駛車輛過程中存在飲酒行為。為避免駕駛員作弊，在進行吹氣測量時會有視頻監(jiān)控系統(tǒng)時時監(jiān)控駕駛員，確保檢測真實有效[3]。

7 結(jié)束語

車載酒精測量系統(tǒng)通過對駕駛員起動車輛前及起動車輛后進行時時酒精濃度測量，配合視頻監(jiān)控系統(tǒng)及車內(nèi)其他乘員酒精傳感器傳送的數(shù)據(jù)綜合分析，精準判斷駕駛員是否存在酒駕。若駕駛員存在酒駕，相關(guān)數(shù)據(jù)即被存儲，該數(shù)據(jù)不可刪除與修改，同時，酒駕報警系統(tǒng)通過無線信號傳輸系統(tǒng)將酒駕信息傳送至警方，全方位禁止駕駛員酒駕，確保行車安全。