CN108267605A - 一种带声纹识别的酒精检测设备及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带声纹识别的酒精检测设备，属于警用设备的技术领域，包括嵌入式设备本体，还包括嵌入式主板，所述嵌入式设备本体上设有分别与所述嵌入式主板电连接的触摸显示屏、图像采集装置和指纹识别装置；所述嵌入式设备本体的内部设有分别与所述嵌入式主板电连接的声纹识别装置、酒精探测器、语音播放装置、存储装置、供电装置和通信装置；所述嵌入式设备本体上设有第一安装筒和第二安装筒，且第一安装筒和第二安装筒分别与声纹识别装置和酒精探测器对应匹配；所述嵌入式设备本体上贴附有PVC保护膜；所述通信装置通过通信网络连接有平台服务器，改善了现有的枪弹管理安全系数低，验证方式单一，工作效率低且达不到安全标准要求的问题。

Description

一种带声纹识别的酒精检测设备及其检测方法

技术领域

本发明属于警用设备的技术领域，具体涉及一种带声纹识别的酒精检测设备及其检测方法。

背景技术

枪支作为一种作为威慑犯罪且具有杀伤力的特殊工具，如果监管不到位将会给国家和社会带来重大安全隐患；在我国，枪支属于严格管制的器械，但是在目前对于枪支的管理中，却存在许多问题，由于枪械管理者保管不善，枪支失窃事件经常发生。

随着高科技的蓬勃发展，智能化、信息化管理已经涉及到社会生产、生活各个方面，为适应信息的时代需要，枪支弹药管理作为司法部门管理的重要组成部分，必须在功能上满足当前和未来发展的需求。

由于枪弹安全监管的特殊需求，现有的枪弹柜一般都会将指纹识别模块作为取枪过程中的验证识别工作；但采用指纹识别功能进行枪弹监管，根据各种人群皮肤粗糙度不同，会有一定的失误率，缺乏一种准确率更高、不可复制、不可伪造、不会遗失的技术对枪弹的管理进行可靠保障，同时，验证方式比较单一，存在误识别的几率，也无法避免人员信息被盗取、伪造等情况发生，而且单一的识别方式，无法判断取用枪弹的人员是否处于正常的身体状态；由此导致了极大的安全隐患，且对枪弹保存、监管及反查均造成了很大的不便，导致枪弹管理往往还需要依赖人工监管的方式，工作效率低，且安全系数达不到安全标准要求。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种带声纹识别的酒精检测设备及其检测方法以达到优化枪弹管理设备的结构、安全系数高、便捷实用、多重验证以及管理方便的目的，改善了现有的枪弹管理安全系数低，验证方式单一，工作效率低且达不到安全标准要求的问题的目的。

本发明所采用的技术方案为：一种带声纹识别的酒精检测设备，包括嵌入式设备本体，还包括位于嵌入式设备本体内部的嵌入式主板，所述嵌入式设备本体的端面上设有分别与所述嵌入式主板电连接的触摸显示屏、图像采集装置和指纹识别装置；所述嵌入式设备本体的内部设有分别与所述嵌入式主板电连接的声纹识别装置、酒精探测器、语音播放装置、存储装置、供电装置和通信装置；所述嵌入式设备本体的内壁上设有第一安装筒和第二安装筒且第一安装筒和第二安装筒的底部分别开设有声纹孔和进气孔，第一安装筒和第二安装筒分别与声纹识别装置和酒精探测器对应匹配；所述嵌入式设备本体的端面上贴附有PVC保护膜，PVC保护膜上开设有分别与声纹孔和进气孔相对应的通孔；所述通信装置通过通信网络连接有平台服务器。

进一步地，所述平台服务器通过有线以太网连接有监控终端。

进一步地，所述存储装置包括TF插座和TF卡，所述TF卡与TF插座插接连接且TF插座与所述嵌入式主板电连接。

进一步地，所述声纹识别装置包括音频处理芯片和麦克风，所述麦克风嵌入于所述第一安装筒的内部，麦克风与音频处理芯片电连接，音频处理芯片与所述嵌入式主板电连接。

进一步地，所述酒精探测器包括MQ-3酒精传感器和PCB板，所述MQ-3酒精传感器伸入至所述第二安装筒的内部，且MQ-3酒精传感器与PCB板电连接；所述PCB板与嵌入式主板电连接且PCB板通过螺钉固定于所述嵌入式设备本体的内壁上。

进一步地，所述MQ-3酒精传感器的外部套有海绵圈，海绵圈与所述第二安装筒的内孔相匹配。

进一步地，所述语音播放装置包括扬声器和音频解码芯片，所述扬声器与音频解码芯片电连接，音频解码芯片与所述嵌入式主板电连接；所述扬声器装配于所述嵌入式设备本体的内壁上且嵌入式设备本体的端面开设有与扬声器相对应的播音孔。

进一步地，所述图像采集装置包括摄像头和位于摄像头两侧的LED补光灯，所述摄像头和LED补光灯均与所述嵌入式主板电连接，且摄像头的外部铰接连接有摄像头安装座，摄像头安装座固定于所述嵌入式设备本体的端面上。

进一步地，所述嵌入式主板电连接有声光报警器，且声光报警器连接于所述嵌入式设备的端面上。

本发明还提供了一种带声纹识别的酒精检测设备的检测方法，包括以下步骤：

(1)领用人员点击触摸显示屏上的枪支申请使用功能，触摸显示屏反馈信息至嵌入式主板；

(2)嵌入式主板开启图像采集装置，且通过嵌入式主板生成验证信息，并将验证信息发送至触摸显示屏，领用人员口述验证信息；

(3)通过声纹识别装置接收领用人员的声音信息，同时，酒精探测器接收空气中的酒精含量信息；

(4)声音信息通过声纹识别装置处理转换为声纹信息并传输至嵌入式主板，同时，酒精含量信息也传输至嵌入式主板；

(5)嵌入式主板将接收到的声纹信息与存储装置内部存储的原始声纹信息进行比对，同时，判断接收的酒精含量信息是否超标；

(6)若声纹信息与原始声纹信息比对通过且酒精含量信息未超标，则进入取枪流程；若声纹信息与原始声纹信息比对不通过或酒精含量信息超标，则退出验证状态，同时，触发声光报警器并通过通信装置发送异常报警信息至平台服务器。

本发明的有益效果为：

1.采用本发明的带声纹识别的酒精检测设备，通过嵌入式设备本体上的各个功能部件与嵌入式主板之间通信连接，使得枪弹取放的各项数据能够被完整记录，整个设备结合声纹识别、指纹采集识别及酒精检测等验证方式，在方便人们使用的同时提高了整体系统的安全性，使得设备内部的枪弹取放安全系数更高，且智能化程度更高，并且嵌入式主板将采集的信息实时录入存储装置中，并根据实际需求实时或定时传送至平台服务器进行备份，有效地完成了枪弹取出放回的完整记录，方便后期回查，避免了由于管理人员失误而造成安全隐患；

2.各个功能部件所进行的识别验证与嵌入式主板之间通信连接，使得在出现异常情况时，嵌入式主板可通过通信装置将异常预警信息传送至平台服务器，平台服务器可将异常预警信息传送至管理人员的监控终端，保证管理人员对设备进行远程实时监控；

3.由于嵌入式主板连接有声光报警器，枪弹管理控制器在进行身份验证的过程中，如其中任一项验证识别方式通过后下一项验证识别方式没有通过或超时未通过时，则会退出验证状态，同时触发声光报警器并发送异常预警信息至平台服务器，提升了枪弹管理的可靠性；

4.本发明中的图像采集装置可在枪弹取放过程中实现抓拍图片和视频录制的功能，通过嵌入式主板可对抓拍或录取到的视频进行处理，以得到当前操作人员的有效影像，且图像采集装置中的摄像头能够根据不同操作人员的不同身高情况进行调节角度，保证了图像采集的准确性；

5.本发明的酒精传感器与第二安装筒的内孔之间套有海绵圈，当领用人员进行口述验证的过程中，口述的呼出气体通过进气孔进入至第二安装筒内，此时海绵圈具有阻挡作用，防止空气进入至嵌入式设备本体的内部后导致其他功能部件受潮，提升了整体设备的使用寿命；且在嵌入式设备本体的端面上贴附有PVC保护膜，拆开PVC保护膜后可对海绵圈进行快速更换；

6.本发明提供的带声纹识别的酒精检测设备的整体结构简单、安全性高、管理方便、操作简单、使用便捷、省时实用，能够在对领用人员进行识别声纹的同时对当前操作人是否醉酒进行检测，能够适于在有需求的场所进行大范围推广。

附图说明

图1是本发明提供的带声纹识别的酒精检测设备的整体结构示意图；

图2是本发明提供的带声纹识别的酒精检测设备的局部剖视图；

图3是本发明提供的带声纹识别的酒精检测设备的系统框图；

图4是本发明提供的带声纹识别的酒精检测设备的检测方法的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。

如图1-图3所示，一种带声纹识别的酒精检测设备，包括嵌入式设备本体1，还包括位于嵌入式设备本体1内部的嵌入式主板，所述嵌入式设备本体1的端面上设有分别与所述嵌入式主板电连接的触摸显示屏2、图像采集装置和指纹识别装置3，其中，触摸显示屏2用于人机之间的信息交互，图像采集装置用于收集设备周围的环境信息，指纹识别装置3用于采集领用人员的指纹信息；所述嵌入式设备本体1的内部设有分别与所述嵌入式主板电连接的声纹识别装置15、酒精探测器16、语音播放装置、存储装置、供电装置和通信装置，其中，声纹识别装置15用于采集领用人员的声音信息，酒精探测器16用于采集领用人员呼出气体中酒精的含量，语音播放装置用于播放操作的提示语音，存储装置用于储存各种预先录入信息和图像采集装置的拍摄信息，通信装置用于发送报警的异常信息；所述嵌入式设备本体1的内壁上设有第一安装筒和第二安装筒且第一安装筒和第二安装筒的底部分别开设有声纹孔12和进气孔17，第一安装筒和第二安装筒分别与声纹识别装置15和酒精探测器16对应匹配，第一安装筒和第二安装筒之间的间距较小，便于同时采集声纹信息和领用人员的呼出信息，整个验证过程的时间更短、更方便和更快捷；所述嵌入式设备本体1的端面上贴附有PVC保护膜4，PVC保护膜4上开设有分别与声纹孔12和进气孔17相对应的通孔；所述通信装置通过通信网络连接有平台服务器。作为优选的，所述指纹识别装置3采用UARTFingerprint Reader模块，UART Fingerprint Reader模块通过UART串口接口与所述嵌入式主板连接；所述供电装置为蓄电池或外界市电，对整个设备进行持续供电；所述通信装置与平台服务器之间通过有线网络建立通信连接；所述PVC保护膜4的表面上印刷有“酒精检测”的字样。

其中，嵌入式设备本体1装配于枪弹柜上，嵌入式设备本体1上设有用于控制电子锁的插口，插口与所述嵌入式主板电连接；电子锁安装于枪弹柜上，电子锁用于控制枪弹柜的启闭。

所述平台服务器通过有线以太网连接有监控终端，平台服务器可将异常预警信息传送至管理人员的监控终端，保证管理人员对设备进行远程实时监控。

所述存储装置包括TF插座和TF卡，所述TF卡与TF插座插接连接且TF插座与所述嵌入式主板电连接，TF卡可储存大量的信息且更换方便快捷。

所述声纹识别装置15包括音频处理芯片和麦克风9，所述麦克风9嵌入于所述第一安装筒的内部，麦克风9与音频处理芯片电连接，音频处理芯片与所述嵌入式主板电连接，音频处理芯片将麦克风9录入的声音信息转换为声纹信息。作为优选的，所述麦克风9即为咪头，咪头的外部套有橡胶套且咪头的端部与所述声纹孔12对准，橡胶套塞入至第一安装筒的内部。

所述酒精探测器16包括MQ-3酒精传感器10和PCB板11，所述MQ-3酒精传感器10伸入至所述第二安装筒的内部，且MQ-3酒精传感器10与PCB板11电连接；所述PCB板11与嵌入式主板电连接且PCB板11通过螺钉固定于所述嵌入式设备本体1的内壁上，MQ-3酒精传感器10是气敏传感器，具有很高的灵敏度、良好的选择性、长期的使用寿命和可靠的稳定性，可抵抗汽油、烟雾、水蒸气的干扰。采用本申请的安装结构，当酒精传感器MQ-3发生故障时，更换简单，维护方便。作为优选的，所述MQ-3酒精传感器10为圆柱状结构，第二安装筒的内孔直径大于所述MQ-3酒精传感器10的外径。

所述MQ-3酒精传感器10的外部套有海绵圈13，海绵圈13与所述第二安装筒的内孔相匹配；当领用人员进行口述验证的过程中，口述的呼出气体通过进气孔17进入至第二安装筒内，此时海绵圈13具有阻挡作用，防止空气进入至嵌入式设备本体1的内部后导致其他功能部件受潮(海绵圈13的能够吸附呼出气体中的水分含量)，提升了整体设备的使用寿命。作为优选的，所述第二安装筒的内孔直径与所述进气孔17的孔径相等，可通过拆开PVC保护膜4对套于MQ-3酒精传感器10外部的海绵圈13进行及时更换。

所述语音播放装置包括扬声器和音频解码芯片，所述扬声器与音频解码芯片电连接，音频解码芯片与所述嵌入式主板电连接；所述扬声器装配于所述嵌入式设备本体1的内壁上且嵌入式设备本体1的端面开设有与扬声器相对应的播音孔14，扬声器用于播放。

所述图像采集装置包括摄像头5和位于摄像头5两侧的LED补光灯6，所述摄像头5和LED补光灯6均与所述嵌入式主板电连接，且摄像头5的外部铰接连接有摄像头安装座7，摄像头安装座7固定于所述嵌入式设备本体1的端面上；作为优选的，所述摄像头5设为红外线摄像头或者高清摄像头。

所述嵌入式主板电连接有声光报警器，当领用人员在操作过程中出现了验证识别错误的情况，则会触发声光报警器进行预警。

本发明中采用声纹识别的技术优势在于：

声纹识别，又称说话人识别是生物识别技术的一种，该技术通过语音波形中反映说话人生理和行为特征的语音参数，进而分辨出说话人身份。主要具有以下优点：

1.(1)蕴含声纹特征的语音获取方便、自然，声纹提取可在不知不觉中完成，因此使用者的接受程度也高；(2)获取语音的识别成本低廉，使用简单，一个麦克风9即可，在使用通讯设备时更无需额外的录音设备；(3)适合远程身份确认，只需要一个麦克风9或电话、手机就可以通过网络(通讯网络或互联网络)实现远程登录；(4)声纹辨认和确认的算法复杂度低；(5)可实现非接触式测量，卫生性好，易于为用户接受；

2.人类语言的产生是人体语言中枢与发音器官之间一个复杂的生理物理过程，人在讲话时使用的发声器官--舌、牙齿、喉头、肺、鼻腔在尺寸和形态方面每个人的差异很大，所以任何两个人的声纹图谱都有差异，不存在伪造的可能性。

如图4所示，本发明还提供了一种带声纹识别的酒精检测设备的检测方法，包括以下步骤：

(1)领用人员点击触摸显示屏2上的枪支申请使用功能，触摸显示屏2反馈信息至嵌入式主板，嵌入式主板接收到枪支申请使用功能的请求指令；

(2)嵌入式主板开启图像采集装置，图像采集装置拍摄周围的图像信息并存入至存储装置中，可用于调取监控信息，且通过嵌入式主板对步骤(1)中的请求指令处理后，嵌入式主板生成验证信息，并将该验证信息发送至触摸显示屏2，触摸显示屏2显示验证信息的内容(为了达到收集信息的完整性，验证信息可以是一段话)，领用人员口述验证信息；

(3)由于领用人员在口述验证信息的时候会发出声音和呼出气体，通过声纹识别装置15接收领用人员的声音信息，同时，酒精探测器16接收空气中呼出气体的酒精含量信息；其中，声音信息从声纹孔12传输至麦克风9，麦克风9检测声音信息，呼出气体从进气孔17传输至MQ-3酒精传感器10的探测端，MQ-3酒精传感器10开始检测空气中的酒精含量信息；

(4)声音信息通过声纹识别装置15处理转换为声纹信息并传输至嵌入式主板中，同时，酒精含量信息也传输至嵌入式主板中；即，声纹识别装置15中的音频处理芯片将声音信息处理转化为声纹信息；

(5)嵌入式主板将接收到的声纹信息与存储装置内部存储的原始声纹信息进行比对，同时，判断接收的酒精含量信息是否超标；其中，原始声纹信息是通过录入人员的3次声纹数据录入而形成的，并存储至存储装置中；

(6)若声纹信息与原始声纹信息比对通过且酒精含量信息未超标，则进入取枪流程；若声纹信息与原始声纹信息比对不通过或酒精含量信息超标，则退出验证状态，同时，触发声光报警器并通过通信装置发送异常报警信息至平台服务器，平台服务器可将异常预警信息传送至管理人员的监控终端，保证管理人员智能枪弹柜进行远程实时监控。

所述步骤(6)中的取枪流程为：领用人员触摸位于嵌入式设备本体1端面上的指纹识别装置3，指纹识别装置3将收集的指纹信息传输至嵌入式主板中，嵌入式主板将指纹信息与预先录入的原始指纹信息进行比对，若比对通过，嵌入式主板开启嵌入式设备本体1上的电子锁，以领用枪支；若比对不通过，则触发声光报警器并通过通信装置发送异常报警信息至平台服务器，平台服务器可将异常预警信息传送至管理人员的监控终端。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带声纹识别的酒精检测设备，包括嵌入式设备本体，其特征在于，还包括位于嵌入式设备本体内部的嵌入式主板，所述嵌入式设备本体的端面上设有分别与所述嵌入式主板电连接的触摸显示屏、图像采集装置和指纹识别装置；所述嵌入式设备本体的内部设有分别与所述嵌入式主板电连接的声纹识别装置、酒精探测器、语音播放装置、存储装置、供电装置和通信装置；所述嵌入式设备本体的内壁上设有第一安装筒和第二安装筒且第一安装筒和第二安装筒的底部分别开设有声纹孔和进气孔，第一安装筒和第二安装筒分别与声纹识别装置和酒精探测器对应匹配；所述嵌入式设备本体的端面上贴附有PVC保护膜，PVC保护膜上开设有分别与声纹孔和进气孔相对应的通孔；所述通信装置通过通信网络连接有平台服务器。

2.根据权利要求1所述的带声纹识别的酒精检测设备，其特征在于，所述平台服务器通过有线以太网连接有监控终端。

3.根据权利要求1所述的带声纹识别的酒精检测设备，其特征在于，所述存储装置包括TF插座和TF卡，所述TF卡与TF插座插接连接且TF插座与所述嵌入式主板电连接。

4.根据权利要求1所述的带声纹识别的酒精检测设备，其特征在于，所述声纹识别装置包括音频处理芯片和麦克风，所述麦克风嵌入于所述第一安装筒的内部，麦克风与音频处理芯片电连接，音频处理芯片与所述嵌入式主板电连接。

5.根据权利要求1所述的带声纹识别的酒精检测设备，其特征在于，所述酒精探测器包括MQ-3酒精传感器和PCB板，所述MQ-3酒精传感器伸入至所述第二安装筒的内部，且MQ-3酒精传感器与PCB板电连接；所述PCB板与嵌入式主板电连接且PCB板通过螺钉固定于所述嵌入式设备本体的内壁上。

6.根据权利要求5所述的带声纹识别的酒精检测设备，其特征在于，所述MQ-3酒精传感器的外部套有海绵圈，海绵圈与所述第二安装筒的内孔相匹配。

7.根据权利要求1所述的带声纹识别的酒精检测设备，其特征在于，所述语音播放装置包括扬声器和音频解码芯片，所述扬声器与音频解码芯片电连接，音频解码芯片与所述嵌入式主板电连接；所述扬声器装配于所述嵌入式设备本体的内壁上且嵌入式设备本体的端面开设有与扬声器相对应的播音孔。

8.根据权利要求1所述的带声纹识别的酒精检测设备，其特征在于，所述图像采集装置包括摄像头和位于摄像头两侧的LED补光灯，所述摄像头和LED补光灯均与所述嵌入式主板电连接，且摄像头的外部铰接连接有摄像头安装座，摄像头安装座固定于所述嵌入式设备本体的端面上。

9.根据权利要求1所述的带声纹识别的酒精检测设备，其特征在于，所述嵌入式主板电连接有声光报警器，且声光报警器连接于所述嵌入式设备的端面上。

10.一种带声纹识别的酒精检测设备的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)领用人员点击触摸显示屏上的枪支申请使用功能，触摸显示屏反馈信息至嵌入式主板；

(2)嵌入式主板开启图像采集装置，且通过嵌入式主板生成验证信息，并将验证信息发送至触摸显示屏，领用人员口述验证信息；

(3)通过声纹识别装置检测领用人员的声音信息，同时，酒精探测器检测空气中的酒精含量信息；

(4)声音信息通过声纹识别装置处理转换为声纹信息并传输至嵌入式主板，同时，酒精含量信息也传输至嵌入式主板；

(5)嵌入式主板将接收到的声纹信息与存储装置内部存储的原始声纹信息进行比对，同时，判断接收的酒精含量信息是否超标；

(6)若声纹信息与原始声纹信息比对通过且酒精含量信息未超标，则进入取枪流程；若声纹信息与原始声纹信息比对不通过或酒精含量信息超标，则退出验证状态，同时，触发声光报警器并通过通信装置发送异常报警信息至平台服务器。