一種車載酒駕智能防控系統(tǒng)的設計*

趙子云，王 丹

（新疆交通職業(yè)技術學院，新疆 烏魯木齊 831401）

據(jù)公安部統(tǒng)計，截至2022年第1季度，中國機動車保有量已突破4億大關，達到了4.02億輛，已成為世界上機動車保有量最大的國家，隨之也帶來了巨大的挑戰(zhàn)，包括道路安全和駕駛安全，而酒駕是作為其中造成交通事故的重要原因之一，2011年醉酒型危險駕駛罪納入刑法，極大地遏制了醉駕的發(fā)生。但是，仍有人法律意識淡薄，對酒后駕駛嚴重的危害性認識不足，頂風作案，據(jù)公安部報道，僅2022年2月15日一天，中國共查處酒駕醉駕7000余起，其中醉駕1500余起。酒駕、醉駕嚴重危害人民群眾生命財產(chǎn)安全，相關監(jiān)管部門始終堅持嚴管嚴查、不放松的態(tài)度。

目前酒駕的檢測大部分依賴人工完成，即交警使用酒精測試儀，對部分道路的車輛駕駛員進行吹氣測試，且主要是通過經(jīng)驗判斷酒駕可能發(fā)生的道路，費事費力且很難做到對行車駕駛員的長期監(jiān)督以及監(jiān)管道路的精準選擇。為了減少酒駕引起的事故發(fā)生率，人民能夠安全健康出行，一款能夠監(jiān)督駕駛員禁止酒后駕車并能夠?qū)崟r數(shù)據(jù)上傳并分析的智能防控系統(tǒng)是十分有必要的。

1 國內(nèi)外現(xiàn)狀

目前國內(nèi)外最普遍采用的酒精測試方法主要有以下兩種：呼氣式酒精檢測儀和抽血化驗檢測。瑞典薩博公司將迷你型的酒精檢測系統(tǒng)集成在汽車鑰匙上面，駕駛員在吹出氣體并檢測無酒精含量后方能啟動；沃爾沃公司研發(fā)“酒精鎖”，駕駛員吹氣并檢測出無酒精含量后，與測試系統(tǒng)相連的ECU方能啟動汽車；日產(chǎn)汽車公司將酒精濃度的檢測裝置進行了多處安裝，開發(fā)了一種新型的預防酒駕系統(tǒng)，并通過攝像頭，獲取駕駛員的面部表情和眼睛的閉眼次數(shù)，從而更加精準判斷是否存在酒駕行為；意大利學者研發(fā)了“天使”車載酒精檢測儀器，當檢測到酒駕后，會通過ECU強制車輛停止運行。

國內(nèi)不斷開始嘗試車載酒精檢測裝置研發(fā)和生產(chǎn)，如2010年南京財經(jīng)大學研發(fā)的“醉立?！保谲噧?nèi)檢測酒精濃度超標后會自動斷開點火；2016年貴州民族學院設計的防止酒后駕車控制器，檢測到酒精濃度超標后會關閉汽車點火系統(tǒng)的開關，使車輛無法運行。綜上，國內(nèi)的系統(tǒng)主要從酒精度超標無法啟動汽車入手，但對車輛何種情況下解除禁止啟動狀態(tài)、如何安全地進行解鎖沒有進行設計，且容易產(chǎn)生誤判，影響汽車正常行駛。

2 車載酒駕防控系統(tǒng)的設計

2.1 車載酒駕防控系統(tǒng)設計思路（總體方案設計）

車載酒駕防控系統(tǒng)總體設計流程如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體設計流程圖

本設計從智能化、主動預防入手，在傳感器技術、GPS定位技術及車聯(lián)網(wǎng)技術的支撐下，對車內(nèi)酒精濃度進行實時監(jiān)測和分析，即當車內(nèi)酒精濃度持續(xù)超標時，汽車會發(fā)出警報聲提醒駕駛員并通過車聯(lián)網(wǎng)上傳云平臺，駕駛員家人能夠獲取到酒駕車輛的酒精濃度信息和位置信息。云平臺還能通過大數(shù)據(jù)判斷發(fā)生酒駕多發(fā)路段信息，監(jiān)管部門可將酒駕防控系統(tǒng)的道路數(shù)據(jù)與交警人力排查結(jié)合起來，實現(xiàn)對道路進行高效監(jiān)管。此系統(tǒng)基于車聯(lián)網(wǎng)，成本較低，實時數(shù)據(jù)上傳，且不受車型限制，應用范圍較廣。此外，有效降低酒駕行為對建立良好交通秩序，保護公民的人身安全和財產(chǎn)安全，維護道路安全穩(wěn)定具有很大作用。

車載酒駕防控系統(tǒng)為自行防控檢測、信息實時上傳、多種功能并存的車載酒駕防控系統(tǒng)。通過MQ-3酒精傳感器采集酒精含量模擬信號，通過A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號后傳給單片機，同時GPS定位模塊將位置信息送給單片機，單片機對采集信息進行運算處理，若判斷為酒駕，車內(nèi)發(fā)出警報并禁止車輛啟動，同時通過物聯(lián)網(wǎng)技術及GPS定位功能將超標信息及位置信息上傳云平臺并通過短信通知家人，進行多方監(jiān)督從而減少酒駕事故發(fā)生率。

2.2 酒駕防控系統(tǒng)的工作過程

酒駕防控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。本系統(tǒng)由MQ-3酒精傳感器、51單片機、蜂鳴器、GSM模塊、GPS模塊、APP線上防控系統(tǒng)等部分組成。當駕駛員進入車輛后，汽車車身控制模塊喚醒后，酒駕防控系統(tǒng)初始化，酒駕防控系統(tǒng)進行車內(nèi)酒精含量的自檢。MQ-3酒精傳感器將車內(nèi)的酒精含量模擬信號通過A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)化為電量信號發(fā)送給51單片機；單片機將酒精含量的電信號與預設的閾值進行比較，若車內(nèi)酒精含量未超過設定數(shù)值，則不觸發(fā)語音報警和繼電器控制的啟動按鈕線路。

圖2 酒駕防控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1）啟動防控系統(tǒng)：若傳感器采集的酒精含量轉(zhuǎn)化為電信號后超過閾值，則會觸發(fā)防控系統(tǒng)工作。此時，單片機與GMS模塊間通信，傳送酒精含量超標的數(shù)據(jù)信息；GMS將數(shù)據(jù)上傳至手機APP平臺，一旦酒精含量超標會將短信發(fā)至駕駛員預留的家人手機號，同時單片機會控制蜂鳴器進行語音提示，并通過電磁閥將啟動按鈕至進入及啟動許可電腦板間信號線斷開，從而阻止車輛啟動。

2）解鎖防控系統(tǒng)：駕駛員家人在收到車輛酒精含量超標及車輛位置信息后，可通過電話或視頻等形式確定駕駛員的狀態(tài)。若確定駕駛員酒駕，可對駕駛員進行勸阻并確定其所在位置，保證其安全。若確定駕駛員未飲酒，可使用手機APP進行解鎖操作：收到云平臺下發(fā)的短信驗證碼后，駕駛員家人分享驗證碼給駕駛員，雙方同時輸入正確的驗證碼后，云平臺將解鎖信號傳送給酒駕系統(tǒng)的GMS通信模塊，GMS將信號送給51單片機，51單片機收到信號后通過數(shù)據(jù)處理，將通過控制繼電器接通啟動按鈕至車輛進入及啟動許可電腦板間的信號線，使車輛能夠正常啟動。

此外，本系統(tǒng)在不泄露車主信息的前提下，會通過大數(shù)據(jù)計算酒駕醉駕多發(fā)路段、時段信息。將酒駕多發(fā)路段、酒駕多發(fā)時段信息共享至監(jiān)管部門，這樣可減少相關部門人力物力的投入，集中力量，監(jiān)管重點時段和路段，減少社會資源的占用，減緩監(jiān)管部門的工作強度，提升工作效率。

3 結(jié)語

車載酒駕智能防控系統(tǒng)以減少酒駕發(fā)生為最終目標，結(jié)合傳感器技術、單片機技術、GPS定位系統(tǒng)及車聯(lián)網(wǎng)技術，搭建酒駕防控系統(tǒng)，通過傳感器和單片機對車內(nèi)酒精濃度數(shù)值進行準確判斷，對酒駕駕駛員發(fā)出警報并上傳云平臺，對駕駛員產(chǎn)生威懾力，通過大數(shù)據(jù)分析酒駕發(fā)生率較大的道路信息，最終減少酒駕的發(fā)生率，為監(jiān)管部門提供數(shù)據(jù)信息，保障道路安全。

本設計基于車輛原有系統(tǒng)，主要構(gòu)成原件具有成本低廉、易于實現(xiàn)、對使用者個人信息進行保密等功能，且通過大數(shù)據(jù)計算，對相關監(jiān)管部門提供酒駕醉駕多發(fā)路段和時段信息，從而實現(xiàn)酒駕的科學高效管理，降低酒駕發(fā)生率，對保護人生安全及道路安全有著重要意義。