車載酒精測量及限制車輛啟動系統研究

孫自文 伊建玉 夏梅

西安汽車科技職業學院 陜西省西安市 710038

大量數據研究發現，駕駛員在沒有飲酒的情況下行車，發現前方有危險情況，從視覺感知到踩制動器的動作中間的反應時間為0.75秒，飲酒后尚能駕車的情況下反應時間要減慢2-3倍，同速行駛下的制動距離也要相應延長，增加了酒后事故發生的可能性。而交通事故的發生不僅造成大量人員傷亡、財產損失，也給無數家庭帶來災難，且嚴重影響著社會穩定和制約著家庭經濟積累，進而制約著整個社會經濟發展。在機動車上安裝一套酒精測量系統可以有效檢測及確認駕駛員是否存在飲酒行為，進而保證駕駛員、車載其他人員及周邊車輛、行人的生命及財產安全。該系統主要包含四部分：駕駛員酒精測量系統；視頻監控系統；酒后駕駛車輛報警系統；車輛自我限制啟動系統；數據備份及數據庫系統。

1 駕駛員酒精測量系統。

1.1 駕駛員酒精測量系統的功能及系統構成

該系統主要功能是精確檢測駕駛員是否存在飲酒行為。系統主要由電源系統、語音提示系統、酒精傳感器等構成。

1.2 駕駛員酒精測量系統傳感器的分布及功能

駕駛員酒精測量系統測量數據必須精確，一不耽誤駕駛員使用車輛，二是確保當駕駛員存在飲酒行為后無法啟動車輛。為此確保酒精測量數據的準確性，確保駕駛員無飲酒行為，在車內多個位置安裝有酒精測量傳感器，酒精測量傳感器主要分布在：方向盤中央、駕駛員左前方A柱頂端、駕駛員側B柱、駕駛員頭部車頂；副駕駛側儀表臺、副駕駛A柱、副駕駛B柱、副駕駛頭部車頂；后排乘坐C柱及車頂左、中、右三個位置。多位置酒精傳感器測量的數據傳給酒精測量系統電腦，電腦根據數據能夠精確測量車內乘員飲酒情況，確保駕駛員無飲酒行為，亦可根據車內酒精測量數據判斷車內其他乘員飲酒情況，在駕駛員無飲酒行為前提下，語音系統提示駕駛員注意安全駕駛車輛。

1.3 駕駛員酒精測量系統的工作原理

當駕駛員打開主駕駛車門，汽車電腦控制系統即可控制酒精測量系統啟動測量工作。當駕駛員將鑰匙插入鎖孔或者使用無鑰匙起動系統預起動系統時，在汽車電腦做車輛啟動的準備工作時，駕駛員酒精測量系統的語音提示系統即可發出語言提示，詢問駕駛員是否存在飲酒行為，并提示駕駛員在儀表臺上的綠色按鈕進行確認，同時酒精傳感器將測量的數據發送給汽車電腦。若駕駛員沒有確認，車輛將無法啟動；若駕駛員存在飲酒行為，但通過綠色按鈕進行無飲酒駕駛確認，系統仍無法起動車輛。為精確測量駕駛員是否存在飲酒行為，駕駛員側A柱頂端的酒精測量傳感器設計成可拉動式，語音提示系統提示駕駛員將該傳感器拉至駕駛員面前，并要求駕駛員深呼吸后對著酒精傳感器吹氣三次，電腦根據該傳感器測量數據及車內其他酒精傳感器測量數據初步判斷駕駛員是否存在飲酒行為。當數據顯示駕駛員無飲酒行為時，車輛可以正常啟動；當數據顯示駕駛員存在飲酒行為，車輛將無法啟動，并提示駕駛員請勿操控車輛。若存在飲酒行為的駕駛員強制啟動車輛，酒后駕駛車輛報警系統將啟動。

1.4 駕駛員酒精測量系統設計多點酒精傳感器的輔助功能

車輛內部空間有限，而車內乘員可能較多，酒精傳感器選擇多點分布可以協助主駕駛的酒精傳感器判斷駕駛員是否存在飲酒行為，尤其當車內車內飲酒乘員比較多時，選擇多點車輛，數據測量更精確。當駕駛員未存在飲酒行為，而多點分布的酒精傳感器在車輛行駛過程中檢測出車輛內部酒精濃度過高，酒精測量系統會通過語音提示系統提示駕駛員打開車窗或者通過外部循環換氣系統對車內空氣進行換氣，確保車內空氣新鮮及車內空氣盡量少的含有酒精，確保駕駛員安全駕駛車輛。為避免車內其他乘員酒后乘車對駕駛員安全駕駛車輛構成負面影響，當多點酒精測量系統檢測出乘員存在飲酒過多行為時，語音提示系統會發出四個語音提示：提示駕駛員讓飲酒乘員坐在后排；提示駕駛員協助飲酒者系好安全帶；提示駕駛員在打開車船換氣時開少于車窗，并鎖住車窗，避免醉酒者打車車窗出酒發生意外；提示駕駛員盡快將醉酒者送至就近診所、醫院或者家給醉酒者醒酒，確保醉酒者的人身安全。

2 車載酒精測量視頻監控系統

2.1 安裝原因

車載酒精測量傳感器系統，選擇酒精傳感器多點分布及駕駛員吹氣直接測量酒精濃度，對于遵守該系統測量規則者可以精確測量駕駛員是否存在飲酒行為，而對造假者則不能精確判斷駕駛員是否存在飲酒行為，主要包含以下五個方面：駕駛員存在飲酒行為，讓他人代為吹氣；車內其他乘員存在飲酒過多，駕駛員未飲酒，而駕駛員側酒精含量過高，造成誤判斷；非飲酒人員通過檢測后將車輛正常啟動，讓飲酒者駕駛車輛；車輛行駛途中更換駕駛員；車輛行駛途中，駕駛員存在飲酒行為。以上情況并不能只通過多點傳感器測量的數據精確判斷駕駛員存在飲酒行為，即使車內酒精濃度不是很高，也不能精確確認駕駛員沒有飲酒，就必須在車輛內駕駛員側安裝一套視頻監控及面部特征識別系統。

2.2 車載酒精測量視頻監控系統的構成及空間布置

該系統主要是有雙置攝像頭、數據傳輸系統、數據分析及存儲單元、面部識別系統等構成。攝像頭采用高清設備，安裝與駕駛員側A柱上端區域、駕駛員又前方車頂采用雙置高清攝像頭，可以整體監控駕駛員。視頻監控系統的主要功能是通過對駕駛員實施時時高清監控，并將數據時時發送給車載視頻監控存儲單元，同時將該數據與車載酒精測量系統實施數據時時共享，且該數據備份于汽車電腦，可以協助酒精測量系統共同防止駕駛員酒后駕駛行為，確保行車安全。

2.3 車載酒精測量視頻監控系統視頻數據處理方案

安裝視頻監控系統的目的是防止車輛正常啟動后調換駕駛員或者駕駛員在駕駛車輛途中存在飲酒行為。視頻監控數據具有法律意義，當駕駛員在車輛啟動后存在飲酒、更換駕駛員等行為，該數據可以為公安部門處理交通事故提供有力證據，故視頻監控數據只能有公安部門調取，其它任何單位和個人無權處理視頻監控數據惡。盡管視頻監控數據具有法律意義，但因車內屬于私密空間，且該數據無長期存儲的意義，故視頻監控數據采用循環覆蓋模式。盡管數據不斷被覆蓋，但車輛啟動后駕駛員所存在的飲酒、更換駕駛員等違法行為會以文子形式記錄在汽車電腦，且該記錄不可刪除、不可修改，以便公安部門備查。

3 酒后駕車車輛報警系統

當車輛在啟動后或車輛在行駛途中，酒精測量及監控系統檢測出駕駛員存在酒駕行為，該報警系統即可啟動。根據駕駛員酒駕違法行為模式的不同做出語音提示：提示駕駛員終止操控車輛；提示駕駛員將車輛靠邊停在安全位置，而后終止操控車輛；提示更換駕駛員，且替換后帶的駕駛員帶有有效駕駛證，無飲酒行為；結合視頻監控，無法更換駕駛員時，則提示駕駛員聯系代駕或家人等；提示駕駛員開啟雙閃，并離開主駕駛位置。當系統確認駕駛員存在飲酒行為，語音提示后仍未終止操控車輛及離開駕駛員位置，汽車電腦將直接開啟雙閃，同時開啟自我泊車模式，確保行車安全。與此同時，汽車電腦將通過語音及喇叭系統向外呼叫：駕駛員酒駕，請注意安全。以此迫使駕駛員終止酒駕行為。

4 車輛自我限制啟動系統

當酒精測量及視頻監控系統檢測出駕駛員存在飲酒行為，汽車電腦將發出終止車輛啟動指令。

4.1 駕駛員駕駛車輛是內燃機提供動力

若車輛未啟動，該限制系統將信號傳給汽車電腦，汽車電腦將通過發動機電腦控制燃油供給系統、燃油噴射系統、電控點火系統終止車輛啟動；若車輛已啟動，車輛未起動行駛，則該限制系統將信號傳給汽車電腦，汽車電腦通過發動機電腦終止供油、噴油及點火；若車輛已起動并行駛，則系統則通過語音提示系統提示駕駛員將車輛停在安全位置，隨后終止車輛工作。

4.2 駕駛員駕駛車輛是電力提供動力，該系統將信號傳給汽車中控電腦，中控電腦將根據車輛運行狀態，終止車輛工作

5 數據備份及數據庫系統

酒精測量及視頻監控系統檢測發現駕駛員存在酒駕行為，該系統將數據進行備份，同時建立數據庫。該數據庫主要記錄駕駛員存在酒駕行為的時間、地點及酒精濃度等數據，且數據庫數據不可刪除、不可修改、可導出與復制，可有效防止駕駛員或技師刪除與修改數據。該數據可永久存儲，為公安部門處理交通事故提供有力證據。

車載酒精測量及限制車輛啟動系統可以從車輛啟動前對駕駛員進行酒精測量，防止駕駛員酒后駕駛，也可以對駕駛員實施時時監控，防止駕駛員故意在車輛啟動后操控車輛，數據庫的建立可以為公安部門處理交通事故提供有力證據，從各個層面，全方位抑制駕駛員酒駕，保證車內、車外人員及財產安全，維護社會交通秩序。