基于酒精檢測(cè)的輔助鎖車系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳洪桃 王靖 羅讓讓 王潔 趙年 簡(jiǎn)東軍

摘要：鑒于酒駕造成的交通事故頻繁發(fā)生，借鑒國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有控酒駕技術(shù)，設(shè)計(jì)了基于酒精檢測(cè)的輔助鎖車系統(tǒng)，從車輛源頭杜絕酒駕。該系統(tǒng)與汽車啟動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，其主要作用是限制體內(nèi)酒精含量異常的欲駕駛?cè)藛?dòng)車輛。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到欲駕駛?cè)梭w內(nèi)酒精含量超標(biāo)時(shí)，預(yù)警系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，同時(shí)自動(dòng)鎖死車輛，達(dá)到無(wú)法啟動(dòng)車輛的目的，待駕駛環(huán)境恢復(fù)正常時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。

關(guān)鍵詞：輔助鎖車系統(tǒng) 酒精檢測(cè) 酒駕 汽車安全系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：U463.6 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? 文章編號(hào)：1672-3791（2022）01（a）-0000-00

Design of Auxiliary Locking System Based on Alcohol Detection

CHEN Hongtao ?WANG Jing ?LUO Rangrang ?WANG Jie ?ZHAO Nian ?JIAN Dongjun

（ College of Physics & Engineering Technology， Xingyi Normal University for Nationalities， Xingyi，Guizhou Province， 562400 China）

Abstract：In view of the frequent occurrence of traffic accidents caused by drunk driving， drawing on the existing drunk driving control technology at home and abroad， an auxiliary vehicle locking system based on alcohol detection was designed to eliminate drunk driving from the source of the vehicle.The system is associated with the car's starting system， and its main function is to limit the person who wants to drive with abnormal alcohol content to start the vehicle.When the system detects that the alcohol content of the person who wants to drive exceeds the standard， the early warning system sends out an early warning signal and automatically locks the vehicle to achieve the goal of not being able to start the vehicle. When the driving environment returns to normal， the system automatically resets.

Key Words：Auxiliary locking system; Alcohol detection;Drunk driving; Vehicle security system

隨著人們的生活水平不斷提高，我國(guó)家庭汽車擁有量也快速提升。據(jù)公安部統(tǒng)計(jì)，截至2021年9月，全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)3.9億輛，其中汽車2.97億輛;全國(guó)機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)?.76億人，其中汽車駕駛?cè)?.39億人[1]。另一方面，中國(guó)的酒文化源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，國(guó)人自古就有“無(wú)酒不成席”的習(xí)俗，在這種酒文化的影響下，飲酒人員的數(shù)量非常龐大，國(guó)家也出臺(tái)了相關(guān)的法律法規(guī)來(lái)控制酒駕，但很大一部分駕駛?cè)藛T抱僥幸心理，酒后駕駛車輛的情況還是經(jīng)常發(fā)生，對(duì)于生命和財(cái)產(chǎn)安全是巨大的隱患，傳統(tǒng)的呼氣式酒精檢測(cè)儀受場(chǎng)地和監(jiān)管人員的限制，檢車范圍有限，所以從車輛端入手控酒駕就顯得很有必要。車載酒精檢測(cè)的研究興起于加拿大、美國(guó)，隨后逐漸成熟[2]。車載酒精檢測(cè)系統(tǒng)不受時(shí)間和空間限制，能更好地檢測(cè)到欲駕駛?cè)耸欠耧嬀?，從根源遏制酒駕事件發(fā)生，不給酒后駕駛留余地。

1系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案

該輔助鎖車系統(tǒng)由四個(gè)分系統(tǒng)組成，即信息采集系統(tǒng)、人臉識(shí)別系統(tǒng)、預(yù)警系統(tǒng)和鎖車系統(tǒng)，各個(gè)系統(tǒng)間相互聯(lián)系、配合完成整個(gè)鎖車過(guò)程。

當(dāng)欲駕駛?cè)诉M(jìn)入駕駛座開啟車輛電源時(shí)，信息采集系統(tǒng)中的酒精傳感器開始工作，采用酒精傳感器來(lái)檢測(cè)駕駛員的體內(nèi)酒精含量情況[3]，同時(shí)人臉識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行圖像采集，若無(wú)異常，車輛正常啟動(dòng)，發(fā)現(xiàn)異常，預(yù)警系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)、同時(shí)鎖車系統(tǒng)工作，車輛無(wú)法啟動(dòng)。

1.1信息采集系統(tǒng)

信息采集系統(tǒng)由酒精傳感器采集欲駕駛?cè)梭w內(nèi)的酒精濃度信息，經(jīng)單片機(jī)（負(fù)責(zé)將傳感器采集到的數(shù)據(jù)以及轉(zhuǎn)換單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理[4]）處理后傳輸?shù)筋A(yù)警系統(tǒng)和鎖車系統(tǒng)。如檢測(cè)到酒精濃度異常時(shí)，達(dá)到自動(dòng)鎖車的目的。酒精傳感器的工作原理是利用N型導(dǎo)電性的氧化物暴露在大氣中時(shí)，會(huì)由于氧氣的吸附而減少其內(nèi)部的電子數(shù)量，導(dǎo)致其電阻增大。

1.2人臉識(shí)別系統(tǒng)

人臉識(shí)別系統(tǒng)以人臉識(shí)別技術(shù)為核心，相比于傳統(tǒng)的指紋、虹膜識(shí)別、聲音匹配、掌紋掃描、DNA鑒定等技術(shù)，該技術(shù)具有隱蔽性強(qiáng)、安全性高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)[5]。采用區(qū)域特征分析算法，融合了計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)與生物統(tǒng)計(jì)學(xué)原理于一體，利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)從視頻中提取人像特征點(diǎn)，利用生物統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理進(jìn)行分析建立數(shù)學(xué)模型，可以對(duì)人臉明暗偵測(cè)，自動(dòng)調(diào)整動(dòng)態(tài)曝光補(bǔ)償，人臉追蹤偵測(cè)，自動(dòng)調(diào)整影像放大。其作用是防止未飲酒人先啟動(dòng)車輛，然后換人讓飲酒人駕駛的情況發(fā)生。當(dāng)人臉識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別出啟動(dòng)車輛和駕駛車輛人員不同時(shí)，車輛自動(dòng)熄火鎖車。

1.3預(yù)警系統(tǒng)

預(yù)警系統(tǒng)的核心是聲光報(bào)警器，它一種是作用于人類視覺(jué)及聽覺(jué)的設(shè)備，能對(duì)人起雙重預(yù)警作用[6]，同時(shí)能夠與外聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行信息傳遞、協(xié)同工作。當(dāng)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)（信息采集系統(tǒng)、人臉識(shí)別系統(tǒng)）傳達(dá)出異常信號(hào)，預(yù)警器能同時(shí)發(fā)出聲、光兩種警報(bào)信號(hào)，且禁止車輛啟動(dòng)，直到警報(bào)現(xiàn)象解除。

1.4鎖車系統(tǒng)

鎖車系統(tǒng)的核心部分是汽車斷電器，斷電器的作用是周期性地接通和斷開初級(jí)電路，以使次級(jí)電路中感應(yīng)出高壓電。它的主要部分是一對(duì)觸點(diǎn)，一個(gè)是固定的，另一個(gè)是活動(dòng)的，這兩個(gè)觸點(diǎn)一般時(shí)間是閉合的，活動(dòng)觸點(diǎn)隨發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而開合，斷電器是蓄電池點(diǎn)火系的重要組成部分，斷電器觸點(diǎn)的斷開、閉合使點(diǎn)火線圈初級(jí)電路切斷或接通，由于電磁感應(yīng)而使點(diǎn)火線圈的次級(jí)感應(yīng)出高壓。

鎖車系統(tǒng)接收到警報(bào)信號(hào)，通過(guò)斷電器給汽車斷電，達(dá)到無(wú)法啟動(dòng)車輛目的。

2原理流程圖

接通電源后，軟件先完成初始化，之后進(jìn)入酒精含量檢測(cè)環(huán)節(jié)，若檢測(cè)到駕駛環(huán)境酒精含量無(wú)異常，開通點(diǎn)火開關(guān)，車輛可以正常啟動(dòng)，若檢測(cè)到異常，進(jìn)入監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)，即檢測(cè)人體內(nèi)酒精濃度和人臉識(shí)別環(huán)節(jié)，斷開點(diǎn)火開關(guān)，車輛鎖死，無(wú)法啟動(dòng)。軟件工作流程圖見圖10。

3結(jié)語(yǔ)

酒后駕車給生命和財(cái)產(chǎn)安全都造成了極大的威脅，酒駕的檢測(cè)和防范工作受到重視，準(zhǔn)確有效地辨別出駕駛?cè)藛T是否屬于酒后駕車，是防范工作的重點(diǎn)所在，國(guó)家也出臺(tái)了相關(guān)法律法規(guī)禁止酒駕，但總有人抱著僥幸心理酒駕，所以從車輛端控制酒駕就顯得非常必要。傳統(tǒng)的呼氣式酒精檢測(cè)儀受場(chǎng)地和監(jiān)管人員的限制，控酒駕范圍有限，該文研究的酒精鎖車輔助系統(tǒng)直接與汽車啟動(dòng)系統(tǒng)相連，且配有智能監(jiān)測(cè)探頭，可以判斷檢測(cè)人員與駕駛?cè)藛T是否同一個(gè)人，有效避免了他人幫忙檢測(cè)的情況發(fā)生，遏制了酒駕的可能，從根源上減少了交通事故發(fā)生的概率。

參考文獻(xiàn)

[1]孔大為.全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量3.9億輛 駕駛?cè)?.76億人[N].人民公安報(bào)·交通安全周刊，2021-10-15（1）.

[2]張?jiān)獎(jiǎng)?，黃帥.汽車安裝酒精檢測(cè)裝置的必要性研究[J].決策探索（中），2020，660（8）：76.

[3]李莎莎，李娟.自動(dòng)識(shí)別酒駕與事故報(bào)警系統(tǒng)[J].黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào)， 2021，35（4）：20-23.

[4]丁亞?wèn)|，熊剛.基于單片機(jī)的智能防酒駕裝置設(shè)計(jì)[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化，2018，47（5）：130-133，148.

[5]李夢(mèng)瀟，姚仕元.基于PCA的人臉識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2019，46（S1）：577-579.

[6]呂文娟.井下語(yǔ)音聲光報(bào)警裝置設(shè)計(jì)探究[J].能源與節(jié)能，2021（10）：163-164.