CN104401229A - 基于传感器阵列车载防酒驾在线测控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于传感器阵列车载防酒驾在线测控系统，包括酒精浓度检测系统、血压检测系统、主控系统、汽车制动系统等部分。酒精浓度检测系统、血压检测系统监测驾驶人员的酒精浓度及血压值，并将测得的数值通过第一类无线传输系统发送给主控装系统。主控系统将接收到的酒精浓度、血压数据和专家数据比对，对驾驶人员是否酒驾作出正确判断，并通过第二类无线传输系统与汽车制动系统相连接。本发明对车内酒精浓度进行实时检测，对驾驶人员是否酒驾做出正确判断，通过不同频段的无线传输系统进行数据无线传输，能够互相不干扰，确保信号传输的稳定，保证了系统的准确性，从根本上杜绝酒驾的发生，保障人身和财产安全。

Description

基于传感器阵列车载防酒驾在线测控系统

技术领域

     本发明涉及一种测量技术领域，特别涉及基于传感器阵列车载防酒驾在线测控系统。   

背景技术

在中国，每年由于酒后驾车引发的交通事故达数万起，而造成死亡的事故中50%以上都与酒后驾车有关，酒后驾车的危害触目惊心，已经成为交通事故的第一大“杀手”，因此杜绝酒后驾车对于社会有着重要的意义。而目前主要的防控手段是通过外置的酒精仪器测试驾车人的酒精含量是否超标，由于没有安装在车内，总会有人酒后驾车而不能被发现，所以不能从根本上杜绝酒后驾车的现象。而现有内置的酒精测控系统，由于工作面窄，不具备全面、实时的检测功能，易出现误判断等，无法投入大规模应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种基于传感器阵列车载防酒驾在线测控系统。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于传感器阵列车载防酒驾在线测控系统，其特征在于：包括酒精浓度检测系统、血压检测系统，酒精浓度检测系统、血压检测系统通过数模转换电路与从处理系统相连，从处理系统与第一类无线传输发射系统相连用于输出酒精浓度以及血压的数据，所述的在线监控系统还包括主控系统，主控系统与第一无线传输接收系统相连用于接收检测系统的数据，主控系统与车辆行驶状态检测系统相连接，并通过第二无线传输系统与汽车制动系统相连接；所述的酒精浓度检测系统包括4个酒精浓度传感器，分别安装在主驾驶区，副驾驶区，主驾和副驾的中间区域以及主驾身后的区域，血压测量系统安装在驾驶员方向盘上,在酒精浓度检测系统中，装有振动触发电路，振动触发电路中设置有灵敏的振动片，灵敏的振动片设置在车门处，用于检测车门关闭振动信号；所述的车辆行驶状态检测系统包括设置在所述的车轮转轴圆周上的磁钢，以及设置在靠近所述磁钢处的霍尔传感器，霍尔传感器的输出信号与主控系统相连接；所述的汽车制动系统包括汽车点火装置以及控制点火装置开关的继电器，所述的继电器通过第二无线传输系统与主控系统相连接；所述的语音报警系统与所述的主控系统相连接，用于播放警示音。

作为本发明的一种改进，所述的第一类无线传输系统采用NRF24L01芯片。

作为本发明的一种改进，所述的第二类无线传输系统包括PT2262发射芯片以及PT2272接收芯片。

作为本发明的一种改进，所述的语音报警系统包括芯片ISD4004。

有益效果：

本发明的基于传感器阵列车载防酒驾在线测控系统，通过安装在汽车内，对车内酒精浓度进行实时检测，对驾驶人员是否酒驾做出正确判断，同时通过不同的无线传输系统，能够互相不干扰，确保信号传输的稳定，保证了系统的准确性，因此可以从根本上杜绝酒驾的发生，保障人身和财产安全，具有很大的社会意义和经济价值。　 

附图说明

图1为本发明的传感器安装区域图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的采集发射信号的主流程图；

图4为本发明的主控流程图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图2所示为本发明的基于传感器阵列车载防酒驾在线测控系统的硬件框图，包括酒精浓度检测系统、血压检测系统、模数转换电路、从处理系统、主控系统、第一无线传输系统、车辆行驶状态检测系统、语音报警系统、第二无线传输系统以及汽车制动系统。

酒精浓度检测系统设置有有4个酒精浓度传感器，分别安装在主驾驶区（主驾驶员的方向盘中间处，简称A区），副驾驶区（简称B区），主驾和副驾的中间区域（简称C区）以及主驾身后的区域（简称D区），血压测量系统安装在驾驶员方向盘上,位于A区，如图1所示。

在酒精浓度检测系统中，装有振动触发电路。振动触发电路中设置有灵敏的振动片，检测车门关闭振动信号，触发酒精浓度检测系统电源开启，使酒精浓度检测系统进入工作状态。车门关上后，此时发动机处于被锁状态，汽车无法启动。

4个酒精传感器预热后，对车内酒精浓度进行检测，由于酒精含量与酒精传感器检测后产生的电压信号成特定比例关系，因此可根据电压信号进行酒精含量的判断。检测到的信号经过调零和放大后，通过模数转换电路转换为数字信号，由从处理系统对此电信号进行处理，由第一无线传输系统发送到主控系统进行处理。

血压监测系统通过血压传感器对驾驶员的血压进行测量，由于血压与血压传感器检测后产生的电压信号成特定比例关系，因此可根据电压信号判断血压变化。检测到的信号经过调零和放大后，通过模数转换电路转换为数字信号，由从处理系统对此电信号进行处理，由第一无线传输系统发送到主控系统进行处理。

主控系统对4个酒精浓度检测系统发送的A、B、C、D区的酒精浓度数据和血压传感器发送的血压数据与内置的专家数据进行比对，如果酒精检测系统判断驾驶员饮酒且血压传感器显示驾驶员血压明显升高，则判为酒精超标，否则判为酒精浓度不超标。假设酒精浓度超标，同时车未启动，则进行声音报警，控制继电器切断汽车制动系统里点火装置的电源，汽车无法启动。若汽车发动机在运行时检测到酒精浓度超标，进行声音报警，并提醒驾驶人员系统现在为酒驾，需靠边停车。若酒精浓度不超标，则发动机启动控制继电器不起作用，车可以正常启动和行驶。

上述提到的第一无线传输系统选用NRF24L01作为核心芯片，实现传送酒精浓度数据的功能。此芯片采用FSK调制，抗干扰能力强。可以实现点对点或是1对4的无线通信，无线通信速度可以达到2Mbps。车内4个不同位置的发射机选用不同的发射地址，接收机使用5个无线通道接收各个位置的酒精浓度（数字信号），送给微处理器处理和判断。

上述的模数转换使用STM32F103RBT6内部的12位ADC转换电路，它是一种12位逐次逼近型的模拟/数字转换器，它的A/D最大转换速率为1MHZ,ADC转换分为2个通道组：规则通道组和注入通道组。本次设计根据实际需要，使用规则通道的单次转换模式。将信号调理电路输出的模拟电压与PA0相连，设置PA0为模拟输入，每隔500ms读取AD转换输出的数值，送给微处理器处理，响应速度完全满足本系统实时性的要求。

    主控系统与车辆行驶状态检测系统相连接，并通过第二无线传输系统与汽车制动系统相连接。

    车辆行驶状态检测系统采用霍尔元件A3144,霍尔传感器是对磁敏器的传感元件，使用霍尔传感器可以获得脉冲信号，其机械结构较为简单，只要在转轴的圆周上黏上一粒磁钢，让霍尔元件开关靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。如果在圆周上黏上多粒磁钢，可以实现旋转一周，获得多个脉冲信号输出，以此就能够判断汽车是否处于行驶状态。显然，如果没有信号输出，则可以判断汽车处于停止状态。

第二无线传输系统选用PT2262/PT2272作为核心芯片，实现传输信号控制汽车点火装置处的继电器通段的功能。这是一对带地址、数据编码功能的无线遥控发射/接收芯片，其中PT2262为发射芯片，PT2272为接收芯片。PT2262/PT2272最多可有12位（A0-A11）三态地址端管脚（悬空，接高电平，接低电平），任意组合可提供531441地址码，PT2262最多可有6位（D0-D5）数据端管脚，设定的地址码和数据码可从17脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平。PT2262的2脚到8脚作为地址码，PT2262的11脚D0与微处理器的PB0相连，作为发送的数据端。PT2272的2脚到8脚作为地址码与PT2262相同，PT2272的11脚D0与控制汽车的点火装置的继电器相连。

语音报警系统与所述的主控系统相连接，用于播放警示音，语音报警电路采用芯片ISD4004。IDS4004系列工作电压3V，单片录放时间8-16min，音质好，适用于移动电话及其他便携式电子产品中。芯片采用CMOS技术，内部含有振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮系列。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制，操作命令可以通过串行通信口(SPI)送入。芯片采用多电平直接模拟量存储技术，每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。片内信息存于闪烁存贮器中，可在断电情况下保存100年，反复录音10万次。把所要播放的报警录音通过电脑合成软件合成两种语音：1“请尊重生命，杜绝酒后驾驶”，2“警告：你已经酒后驾驶，车将在一分钟后自动停止”，分别从两个语音地址把声音录入语音芯片中，根据语音地址的不同即可播放两种语音。

本发明的软件部分根据系统功能进行模块化编程。采集、发射信号主程序流程图如图3，系统初始化，对传感器进行加热，然后采集酒精含量和血压的电压信号，并每隔500ms发射给接收控制系统。接收控制系统的主要流程图如图4所示，微处理器接收4个位置的酒精浓度信号（4个传感器位置如图1所示：A位于主驾驶区，B位于副驾驶区，C位于主驾与副驾的中间区域，D位于主驾身后的区域）和1个血压测量信号（位于方向盘），然后进行数据融合，可以认为酒驾的情况如下：1、D区酒精浓度超标，且D>A,B,C，这是后面位置人饮酒的情况。2、B区或B和C两区酒精浓度超标，且B>C>A,D这是副驾驶饮酒的情况。3、A区酒精浓度超标，且A>C,D,B，同时血压测量系统显示血压高于内置专家数据，这是驾驶员酒驾情况。4、A,B,C都超标，且C区浓度较大，同时血压测量系统显示血压高于内置专家数据，这是驾驶员和副驾驶员都饮酒的情况，属于酒驾，其他情况不属于酒驾情况。若系统认为驾驶员酒驾，且车刚启动，则接收机发射无线控制信号，控制切断点火电路并发出声音警报1：“请尊重生命，杜绝酒后驾驶”，驾驶人员不能发动汽车；如果系统检测到车已经行驶，则在一分钟前后切断汽车发动机的点火电路并发出声音警报2：“警告：你已经酒后驾驶，车将在一分钟后自动停止”。若系统不认为酒驾，则车可以正常启动和正常行驶。

   本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (4)

1.一种基于传感器阵列车载防酒驾在线测控系统，其特征在于：包括基于传感器阵列酒精浓度检测系统、血压检测系统、酒精浓度检测系统、血压检测系统通过数模转换电路与相应的从处理系统相连，从处理系统与第一类无线传输发射系统相连用于输出酒精浓度以及血压的数据，所述的在线监控系统还包括主控系统，主控系统与第一类无线传输接收系统相连用于接收检测系统的数据，主控系统与车辆行驶状态检测系统相连接，并通过第二类无线传输系统与汽车制动系统相连接；所述的酒精浓度检测系统包括4个酒精浓度传感器，分别安装在主驾驶区（A），副驾驶区(B)，主驾和副驾的中间区域(C)以及主驾身后的区域(D)，血压测量系统安装在驾驶员方向盘上,在酒精浓度检测系统中，装有振动触发电路，振动触发电路中设置有灵敏的振动片，灵敏的振动片设置在车门处，用于检测车门关闭振动信号；所述的车辆行驶状态检测系统包括设置在所述的车轮转轴圆周上的磁钢，以及设置在靠近所述磁钢处的霍尔传感器，霍尔传感器的输出信号与主控系统相连接；所述的汽车制动系统包括汽车点火装置以及控制点火装置开关的继电器，所述的继电器通过第二类无线传输系统与主控系统相连接；所述的语音报警系统与所述的主控系统相连接，用于播放警示音。

2.根据权利要求1所述的一种基于传感器阵列车载防酒驾在线监控系统，其特征在于：所述的第一类无线传输系统采用NRF24L01芯片。

3.根据权利要求1所述的一种基于传感器阵列车载防酒驾在线监控系统，其特征在于：所述的第二类无线传输系统包括PT2262发射芯片以及PT2272接收芯片。

4.根据权利要求1所述的一种基于传感器阵列车载防酒驾在线监控系统，其特征在于：所述的语音报警系统包括芯片ISD4004。