摘要： 论文设计了一个车辆自动闭锁系统，将酒精检测系统与汽车闭锁系统相结合，通过对驾驶员呼气酒精浓度的测试决定驾驶员对车辆发动的权限，并通过建立多传感器网络实现对驾驶过程中的酒精检测。系统采用基于avr16单片机设计，实验证明了其可行性和实用性。
abstract： this paper designed a vehicle automatic locking system， which combined the alcohol detection system with the automobile locking system. the driving limits of authority is determined by testing the alcoholic strength of the driver’s exhalation and keeping on alcohol detection in the driving process through multi-sensor network. the system is designed based on avr16 singlechip， and experiments showed its feasibility and practicability.
关键词： 酒后驾车；酒精检测；汽车闭锁系统
key words： drunk driving；alcohol detection；automobile locking system
中图分类号：tp2 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）07-0178-02
0 引言
酒后驾车是一种严重危害自身和他人安全的行为。据世界卫生组织调查研究，30%到50%的交通事故是由驾驶员酒后驾驶所致[1，2]。随着经济发展和人民生活水品的提高，社会车辆保有量日益增长，酒后驾车的情况日益增多，交通管理越发困难。从2004年5月1日起施行的《中华人民共和国道路交通安全法》到2010年4月1日起施行的《机动车驾驶证申领和使用规定》可以看出，国家在不断加大酒后驾驶的惩处力度，但酒后驾驶的行为依然是屡禁不止。
对酒后驾驶的监管，就国内目前状况来看，绝大部分城市都采用监督抽测为主，但由于条件所限，监督抽测有一定弊端，覆盖面相对较小。已有一些国家采取“酒精锁”对酒驾人员进行限制，但其安装和定期检测费用相对比较昂贵[3]。
鉴于我国基本情况，研制一种相对低廉的监测装置，帮助人们预防和制止酒驾违法行为十分必要。
1 设计思路
目前车载酒驾监测系统就技术类型来说主要分为三类。一类是吹气式，一类是单指接触式，一类是非接触气息探测式。吹气式监测过程比较繁琐，需要主动吹气、等待时间长，极大影
响了用户体验，难以普及。单指接触式手段简单，测量精确，可以实现驾驶者醉酒时无法启动汽车，但是却不能在启动后持续监测，如果用未饮酒人员的手指启动车辆，仍与普通车辆无异，无法持续监测驾驶者的真实状态。非接触气息探测式通过布置在驾驶席周边区域如方向盘、仪表盘、头枕等处的多个探测器，收集驾驶者不断呼出的气息样本，判断其是否存在酒后驾车行为，排除了对用户体验的影响。因此，非接触式测试被公认为最有潜力的酒驾监测技术，但此技术还不成熟[1]。
本文在现有技术基础上进行创新整合，提出设计酒驾检测系统的思路：
汽车启动前，对驾驶员呼出气体中酒精浓度进行检测，通过酒精含量分析，与预设值进行对比，一旦检测到酒精浓度高于国家规定标准，即刻断开汽车启动电路，使其无法启动。针对可能出现的代人吹气情况，设定复测程序，在车辆行驶过程中通过分布式传感器进行二次甚至多次测试。为保证不出现安全事故，复测中即车辆行驶时，如果检测到酒精超标，车辆不自动熄火，而是采取语音提示和警示灯闪烁的方式提示驾驶员靠边停车。
2 车辆闭锁系统的设计
2.1 系统硬件设计 在研究探测方式、传感器选择和信号处理等问题的基础上进行系统硬件设计，各部件设计采用模块化结构，使系统各部件可以独立安装、拆卸方便、便于维护。
系统硬件主要包括酒精传感装置、阈值设定电路、单片机、闭锁控制电路、数字显示屏、警示灯驱动电路、语音提示装置等。硬件电路原理如图1所示。
硬件电路中，单片机选用atmega16、co2传感器选用mg811传感器、酒精传感器选用mq-3酒精传感模块、语音模块选用isd1700和蜂鸣器、警示灯选用led指示灯（后续可扩展为能控制汽车双闪灯电路）、车辆闭锁控制电器选用继电器驱动。co2传感器和酒精传感器用于启动时是否吹气和酒精浓度检测，分布式酒精传感器用于行车过程中的酒精浓度检测。mq-3酒精传感器输出有开关量和模拟量两种形式；开关量判断形式简单，但阈值精确设定较为困难；通过实验验证，采用传感器输出模拟量送入单片机，由软件程序判别不同部位传感器感知的酒精浓度的判别方式在阈值设定、浓度对比、逻辑修正、功能调试等方面更为方便。
2.2 系统软件设计 系统的软件设计采用模块化编程结构，采用c语言实现。根据功能，软件分为启动检测、行驶检测、阈值设定、报警、语音提示等模块。当汽车钥匙置acc档时，系统启动，进入车辆启动酒精检测程序，当检测结果合格时，继电器闭合，可以启动车辆，否
则车辆处于闭锁状态。为了防止代吹气或中途更换驾驶员带来的漏洞，在车辆启动后采用分布式传感器网络定时检测驾驶位周围方向盘、头枕、副驾等处的酒精浓度，并依据一定的逻辑进行判别，当浓度超标时提醒驾驶员靠边停车并启动警示灯。软件流程如图2所示。
2.3 系统模拟实验 我国交通法规规定，饮酒驾驶是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或等于20mg/100ml、小于80mg/100ml的驾驶行为，酒精含量大于或等于80mg/100ml的驾驶行为醉酒驾车。对应呼气酒精浓度分别为47.43ppm和189.72ppm[4]。
在酒精浓度测试模拟实验时，在模拟的封闭环境中，对比警用测试仪，当酒精浓度超过47.43ppm时，开始语音提示，据此调整阈值模块的设定值。行车过程中，通过分布式酒精传感器对驾驶席周边不同区域的酒精浓度进行测试，根据设定逻辑进行判断，例如方向盘位置浓度超过标准、但副驾位置浓度更高，则判定副驾人员饮酒过度等。
硬件和软件的判别阈值在实际安装在车辆上时还需重新设定。
3 结论
基于酒精检测的车辆自动闭锁系统电路设计适用于家庭用车，也可通过部分改进推广至一般
车辆。系统设计结构简单，价格相对较低，易于安装调控。通过系统硬件和软件阈值的设定，在酒精和二氧化碳传感器的选择方面可以具有更大的灵活性；通过行驶中测试程序的控制，防止了驾驶途中更换驾驶人员等避开检测的行为。
参考文献：
[1]占强.预防醉酒驾驶的技术[j].世界汽车，2007（10）：90～93.
[2]牟顺海，刘小玲.汽车黑匣子抗干扰技术[j].中国测试技术，2006，32（4）：141～143.
[3]成戊平，孙涛.中、美“酒后驾驶”刑法规制的比较研究[j].魅力中国，机动车仪表盘2009（26）：180～181.
[4]王广成.酒后驾车酒精含量界定标准的判定[j].中国计量，2010（5）：29～30.
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