车载酒精测量及限制车辆启动系统研究

孙自文 伊建玉 夏梅

西安汽车科技职业学院 陕西省西安市 710038

大量数据研究发现，驾驶员在没有饮酒的情况下行车，发现前方有危险情况，从视觉感知到踩制动器的动作中间的反应时间为0.75秒，饮酒后尚能驾车的情况下反应时间要减慢2-3倍，同速行驶下的制动距离也要相应延长，增加了酒后事故发生的可能性。而交通事故的发生不仅造成大量人员伤亡、财产损失，也给无数家庭带来灾难，且严重影响着社会稳定和制约着家庭经济积累，进而制约着整个社会经济发展。在机动车上安装一套酒精测量系统可以有效检测及确认驾驶员是否存在饮酒行为，进而保证驾驶员、车载其他人员及周边车辆、行人的生命及财产安全。该系统主要包含四部分：驾驶员酒精测量系统；视频监控系统；酒后驾驶车辆报警系统；车辆自我限制启动系统；数据备份及数据库系统。

1 驾驶员酒精测量系统。

1.1 驾驶员酒精测量系统的功能及系统构成

该系统主要功能是精确检测驾驶员是否存在饮酒行为。系统主要由电源系统、语音提示系统、酒精传感器等构成。

1.2 驾驶员酒精测量系统传感器的分布及功能

驾驶员酒精测量系统测量数据必须精确，一不耽误驾驶员使用车辆，二是确保当驾驶员存在饮酒行为后无法启动车辆。为此确保酒精测量数据的准确性，确保驾驶员无饮酒行为，在车内多个位置安装有酒精测量传感器，酒精测量传感器主要分布在：方向盘中央、驾驶员左前方A柱顶端、驾驶员侧B柱、驾驶员头部车顶；副驾驶侧仪表台、副驾驶A柱、副驾驶B柱、副驾驶头部车顶；后排乘坐C柱及车顶左、中、右三个位置。多位置酒精传感器测量的数据传给酒精测量系统电脑，电脑根据数据能够精确测量车内乘员饮酒情况，确保驾驶员无饮酒行为，亦可根据车内酒精测量数据判断车内其他乘员饮酒情况，在驾驶员无饮酒行为前提下，语音系统提示驾驶员注意安全驾驶车辆。

1.3 驾驶员酒精测量系统的工作原理

当驾驶员打开主驾驶车门，汽车电脑控制系统即可控制酒精测量系统启动测量工作。当驾驶员将钥匙插入锁孔或者使用无钥匙起动系统预起动系统时，在汽车电脑做车辆启动的准备工作时，驾驶员酒精测量系统的语音提示系统即可发出语言提示，询问驾驶员是否存在饮酒行为，并提示驾驶员在仪表台上的绿色按钮进行确认，同时酒精传感器将测量的数据发送给汽车电脑。若驾驶员没有确认，车辆将无法启动；若驾驶员存在饮酒行为，但通过绿色按钮进行无饮酒驾驶确认，系统仍无法起动车辆。为精确测量驾驶员是否存在饮酒行为，驾驶员侧A柱顶端的酒精测量传感器设计成可拉动式，语音提示系统提示驾驶员将该传感器拉至驾驶员面前，并要求驾驶员深呼吸后对着酒精传感器吹气三次，电脑根据该传感器测量数据及车内其他酒精传感器测量数据初步判断驾驶员是否存在饮酒行为。当数据显示驾驶员无饮酒行为时，车辆可以正常启动；当数据显示驾驶员存在饮酒行为，车辆将无法启动，并提示驾驶员请勿操控车辆。若存在饮酒行为的驾驶员强制启动车辆，酒后驾驶车辆报警系统将启动。

1.4 驾驶员酒精测量系统设计多点酒精传感器的辅助功能

车辆内部空间有限，而车内乘员可能较多，酒精传感器选择多点分布可以协助主驾驶的酒精传感器判断驾驶员是否存在饮酒行为，尤其当车内车内饮酒乘员比较多时，选择多点车辆，数据测量更精确。当驾驶员未存在饮酒行为，而多点分布的酒精传感器在车辆行驶过程中检测出车辆内部酒精浓度过高，酒精测量系统会通过语音提示系统提示驾驶员打开车窗或者通过外部循环换气系统对车内空气进行换气，确保车内空气新鲜及车内空气尽量少的含有酒精，确保驾驶员安全驾驶车辆。为避免车内其他乘员酒后乘车对驾驶员安全驾驶车辆构成负面影响，当多点酒精测量系统检测出乘员存在饮酒过多行为时，语音提示系统会发出四个语音提示：提示驾驶员让饮酒乘员坐在后排；提示驾驶员协助饮酒者系好安全带；提示驾驶员在打开车船换气时开少于车窗，并锁住车窗，避免醉酒者打车车窗出酒发生意外；提示驾驶员尽快将醉酒者送至就近诊所、医院或者家给醉酒者醒酒，确保醉酒者的人身安全。

2 车载酒精测量视频监控系统

2.1 安装原因

车载酒精测量传感器系统，选择酒精传感器多点分布及驾驶员吹气直接测量酒精浓度，对于遵守该系统测量规则者可以精确测量驾驶员是否存在饮酒行为，而对造假者则不能精确判断驾驶员是否存在饮酒行为，主要包含以下五个方面：驾驶员存在饮酒行为，让他人代为吹气；车内其他乘员存在饮酒过多，驾驶员未饮酒，而驾驶员侧酒精含量过高，造成误判断；非饮酒人员通过检测后将车辆正常启动，让饮酒者驾驶车辆；车辆行驶途中更换驾驶员；车辆行驶途中，驾驶员存在饮酒行为。以上情况并不能只通过多点传感器测量的数据精确判断驾驶员存在饮酒行为，即使车内酒精浓度不是很高，也不能精确确认驾驶员没有饮酒，就必须在车辆内驾驶员侧安装一套视频监控及面部特征识别系统。

2.2 车载酒精测量视频监控系统的构成及空间布置

该系统主要是有双置摄像头、数据传输系统、数据分析及存储单元、面部识别系统等构成。摄像头采用高清设备，安装与驾驶员侧A柱上端区域、驾驶员又前方车顶采用双置高清摄像头，可以整体监控驾驶员。视频监控系统的主要功能是通过对驾驶员实施时时高清监控，并将数据时时发送给车载视频监控存储单元，同时将该数据与车载酒精测量系统实施数据时时共享，且该数据备份于汽车电脑，可以协助酒精测量系统共同防止驾驶员酒后驾驶行为，确保行车安全。

2.3 车载酒精测量视频监控系统视频数据处理方案

安装视频监控系统的目的是防止车辆正常启动后调换驾驶员或者驾驶员在驾驶车辆途中存在饮酒行为。视频监控数据具有法律意义，当驾驶员在车辆启动后存在饮酒、更换驾驶员等行为，该数据可以为公安部门处理交通事故提供有力证据，故视频监控数据只能有公安部门调取，其它任何单位和个人无权处理视频监控数据恶。尽管视频监控数据具有法律意义，但因车内属于私密空间，且该数据无长期存储的意义，故视频监控数据采用循环覆盖模式。尽管数据不断被覆盖，但车辆启动后驾驶员所存在的饮酒、更换驾驶员等违法行为会以文子形式记录在汽车电脑，且该记录不可删除、不可修改，以便公安部门备查。

3 酒后驾车车辆报警系统

当车辆在启动后或车辆在行驶途中，酒精测量及监控系统检测出驾驶员存在酒驾行为，该报警系统即可启动。根据驾驶员酒驾违法行为模式的不同做出语音提示：提示驾驶员终止操控车辆；提示驾驶员将车辆靠边停在安全位置，而后终止操控车辆；提示更换驾驶员，且替换后带的驾驶员带有有效驾驶证，无饮酒行为；结合视频监控，无法更换驾驶员时，则提示驾驶员联系代驾或家人等；提示驾驶员开启双闪，并离开主驾驶位置。当系统确认驾驶员存在饮酒行为，语音提示后仍未终止操控车辆及离开驾驶员位置，汽车电脑将直接开启双闪，同时开启自我泊车模式，确保行车安全。与此同时，汽车电脑将通过语音及喇叭系统向外呼叫：驾驶员酒驾，请注意安全。以此迫使驾驶员终止酒驾行为。

4 车辆自我限制启动系统

当酒精测量及视频监控系统检测出驾驶员存在饮酒行为，汽车电脑将发出终止车辆启动指令。

4.1 驾驶员驾驶车辆是内燃机提供动力

若车辆未启动，该限制系统将信号传给汽车电脑，汽车电脑将通过发动机电脑控制燃油供给系统、燃油喷射系统、电控点火系统终止车辆启动；若车辆已启动，车辆未起动行驶，则该限制系统将信号传给汽车电脑，汽车电脑通过发动机电脑终止供油、喷油及点火；若车辆已起动并行驶，则系统则通过语音提示系统提示驾驶员将车辆停在安全位置，随后终止车辆工作。

4.2 驾驶员驾驶车辆是电力提供动力，该系统将信号传给汽车中控电脑，中控电脑将根据车辆运行状态，终止车辆工作

5 数据备份及数据库系统

酒精测量及视频监控系统检测发现驾驶员存在酒驾行为，该系统将数据进行备份，同时建立数据库。该数据库主要记录驾驶员存在酒驾行为的时间、地点及酒精浓度等数据，且数据库数据不可删除、不可修改、可导出与复制，可有效防止驾驶员或技师删除与修改数据。该数据可永久存储，为公安部门处理交通事故提供有力证据。

车载酒精测量及限制车辆启动系统可以从车辆启动前对驾驶员进行酒精测量，防止驾驶员酒后驾驶，也可以对驾驶员实施时时监控，防止驾驶员故意在车辆启动后操控车辆，数据库的建立可以为公安部门处理交通事故提供有力证据，从各个层面，全方位抑制驾驶员酒驾，保证车内、车外人员及财产安全，维护社会交通秩序。