一種基于生物技術(shù)的防酒駕系統(tǒng)設(shè)計(jì)

章麗瑩，姜華東，閆 斌，王懷佳，馬新坤，張愛卿，付 旭，張友恒

(北華航天工業(yè)學(xué)院 建筑工程學(xué)院，河北 廊坊 065000)

0 引 言

酒駕是導(dǎo)致交通事故最為致命的一點(diǎn)。而現(xiàn)有的車載一體式檢測方法大多需要司機(jī)主動(dòng)去進(jìn)行檢測(呼氣)，以判斷駕駛員是否酒后駕駛，這樣的方法增加了交通警察的工作量，降低了檢測的準(zhǔn)確率(無法判斷被檢測人是否為駕駛員)，抗干擾能力弱。為解決檢測酒駕的過程中存在的工作量大、檢測過程繁瑣、檢測不準(zhǔn)確，以及檢測結(jié)果出來以后應(yīng)對(duì)措施的問題，設(shè)計(jì)一種專門的自動(dòng)檢測駕駛員汗液中酒精濃度的裝置。研究彌補(bǔ)了現(xiàn)存檢測方法的缺點(diǎn)，使得檢測過程更加精準(zhǔn)和高效。

1 酒精含量的檢測方法

酒后駕駛是交通事故的重要成因，對(duì)交通安全形成了巨大隱患，如何有效預(yù)防酒駕和提高交通執(zhí)法能力十分重要。國內(nèi)外試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果表明，機(jī)動(dòng)車駕駛者血液、唾液、尿液與呼出氣體中的酒精含量可應(yīng)用于判斷酒駕行為。

1.1 血液酒精含量檢測方法

血液酒精濃度檢測方法是指將機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)说难核陀僧?dāng)?shù)胤ㄡt(yī)部門或具有資質(zhì)的鑒定機(jī)構(gòu)進(jìn)行血液酒精含量的檢測。常用方法是采用氣相色譜儀(頂空)進(jìn)行定性定量檢測，原理是應(yīng)用乙醇的易揮發(fā)性。

1.2 唾液酒精含量檢測方法

唾液酒精含量檢測方法采用試紙檢測法機(jī)動(dòng)車駕駛者唾液中的酒精濃度進(jìn)行檢測，因試紙上含有酒精酶，所以針對(duì)不同的酒精濃度會(huì)發(fā)生不同程度的化學(xué)顯色反應(yīng)，試紙條的顏色深淺與乙醇的含量成線性關(guān)系。

1.3 尿液酒精含量檢測方法

檢測尿液中酒精含量的方法是指通過提取機(jī)動(dòng)車駕駛者的尿液，并送往具有資質(zhì)的檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行成分檢測分析，通常采用氣相色譜法進(jìn)行分析。

1.4 呼氣酒精含量檢測方法

檢測駕駛證呼出氣體中的酒精含量的方法也是一種無創(chuàng)傷的酒駕測試方法，應(yīng)用原理亨利定律。根據(jù)其所應(yīng)用的材料和技術(shù)分為電化學(xué)類、半導(dǎo)體類、紅外類和比色類。

2 酒精含量檢測技術(shù)分析

以“駕駛者血液中的酒精含量與血液、唾液、尿液和呼氣中的酒精含量存在一定的關(guān)系”為依據(jù)，針對(duì)各類檢測方法的特點(diǎn)進(jìn)行分析。詳見表1。

2.1 血液酒精含量檢測方法

一方面血液酒精含量檢測無法在執(zhí)法現(xiàn)場執(zhí)行，因現(xiàn)場通常不同時(shí)具備抽血與檢驗(yàn)兩種條件，而血液中的各種成分經(jīng)過復(fù)雜的生理化學(xué)反應(yīng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化，所以使血液酒精含量檢測數(shù)據(jù)的可信度大打折扣。

2.2 唾液酒精含量檢測方法

研究表明：在飲酒1 min后，唾液與血液中的酒精含量的比值大約是1.07，濃度差小于等于0.30 mg/ml。該方法無創(chuàng)傷，數(shù)據(jù)采集方便，但口腔唾液成分易受環(huán)境影響，所以只能作為酒駕現(xiàn)象的初步定性判斷。

2.3 尿液酒精含量檢測方法

一方面，人體尿液不易被收集；另一方面，試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)表明，尿道尿液中的的酒精與血液中酒精含量的比值為1.3∶1，而膀胱中尿液檢測得出的酒精含量數(shù)據(jù)極不準(zhǔn)確，而且尿液中酒精含量的的檢測結(jié)果只是幾小時(shí)內(nèi)膀胱中尿液的平均酒精含量，不具有實(shí)時(shí)性。

2.4 呼氣酒精含量檢測方法

截止到目前，利用呼氣酒精檢測儀對(duì)駕駛者進(jìn)行定性定量檢測的辦法是交通管理部門檢測酒駕現(xiàn)象最常采用的方法。但是此方法所得數(shù)據(jù)差異大，精確度和穩(wěn)定性等都易被環(huán)境影響。

表1 酒精含量檢測方法優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表

3 一種基于生物技術(shù)的防酒駕系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 總體方案設(shè)計(jì)

以汗液為檢測樣本。在開車的時(shí)候，人們通常會(huì)雙手緊握方向盤，手部自然而然會(huì)與貼片相接觸，貼片刺激駕駛者手部皮膚，促使其分泌更多汗液，隨后另一個(gè)組件對(duì)汗液成分進(jìn)行分析處理以獲得準(zhǔn)確的酒精含量數(shù)據(jù)，單機(jī)片會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理。如果確實(shí)存在酒駕現(xiàn)象，系統(tǒng)會(huì)通過語音提示駕駛員在指定時(shí)間內(nèi)停好車，自動(dòng)熄火；短時(shí)間內(nèi)第二次查出酒駕，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警并再次通過語音提示駕駛員在指定時(shí)間內(nèi)停好直至交警解除限制。

3.2 主要技術(shù)要點(diǎn)

(1)傳感器

將裝有汗液檢測貼片的軟硅膠管環(huán)繞于方向盤上，貼片刺激駕駛者手部皮膚，促使其分泌更多汗液，隨后另一個(gè)組件對(duì)汗液成分進(jìn)行分析處理以獲得準(zhǔn)確的酒精含量數(shù)據(jù)。

(2)單片機(jī)

以單片機(jī)為處理器，通過傳感器將檢測到的信號(hào)放大之后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)進(jìn)行處理判斷，以便于單片機(jī)控制語音播報(bào)系統(tǒng)和繼電器。

(3)語音提示

酒精含量經(jīng)系統(tǒng)計(jì)算分析后若超出固定參數(shù)則被視為酒后駕駛，觸發(fā)語音播報(bào)提醒司機(jī)停車。

(4)聯(lián)網(wǎng)報(bào)警

如果系統(tǒng)判定酒駕，駕駛者仍然強(qiáng)行開車，則會(huì)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)。

4 結(jié) 語

傳統(tǒng)酒駕檢測方式，即血液、唾液、尿液和呼氣酒精檢測方法等，是在固定的地點(diǎn)，需要大量的工作人員去進(jìn)行檢測，檢測方式具有隨機(jī)性，并會(huì)對(duì)正常交通運(yùn)行造成影響。而基于生物技術(shù)的防酒駕系統(tǒng)能夠在任意時(shí)間地點(diǎn)更快速、更全面、更高效地檢測駕駛員是否酒駕，并做出處理措施，節(jié)省大量人力物力，方便執(zhí)法。該系統(tǒng)除監(jiān)測酒精含量數(shù)據(jù)外，通過對(duì)汗液成分進(jìn)行檢測與分析，同時(shí)能夠?qū)︸{駛者的身體狀況進(jìn)行監(jiān)測，避免因突發(fā)疾病造成交通事故，也能夠有效降低交通事故發(fā)生率，對(duì)駕駛者與乘車者地生命安全提供了重要保障。