CN202049584U

CN202049584U - 汽车驾驶员酒后驾驶与疲劳预警装置

Info

Publication number: CN202049584U
Application number: CN 201020554425
Authority: CN
Inventors: 张杨; 罗茶根; 戴广锋; 孙法雄; 张鑫
Original assignee: East China Jiaotong University
Current assignee: East China Jiaotong University
Priority date: 2010-10-09
Filing date: 2010-10-09
Publication date: 2011-11-23
Anticipated expiration: 2020-10-09

Abstract

本实用新型涉及一种汽车驾驶员酒后驾驶与疲劳预警装置，装置由压力传感器、气敏传感器、红外传感器、继电器、电机、单片机、两个USB通讯模块、摄像头、图像采集卡、语音提示器、嵌入式系统及外部通讯模块，并由电源及UPS供电。本实用新型装置结合传感器、信息和图像处理等技术实现对驾驶员呼出气体的酒精浓度的检测，由此判断汽车能否开启，并通过驾驶员的面部图像监测驾驶员的疲劳状况，达到预防汽车驾驶员酒后驾驶与预警驾驶员疲劳驾驶的双重目的，有效保障驾驶员的人身安全及行车安全。

Description

汽车驾驶员酒后驾驶与疲劳预警装置

技术领域：

本实用新型属于预警装置，具体涉及应用于汽车驾驶员酒后驾驶与疲劳驾驶的预警装置。

背景技术：

国家统计局数据显示，截止2009年，全国汽车保有量达到7619.31万辆，庞大的汽车数量带来的交通安全问题已越来越受到人们的重视。而我国所特有的“酒桌文化”，时常忽略酒后开车的容易肇事的严重性，这使得因酒后驾车肇事的事故层出不穷。另一方面，疲劳驾驶也是引发交通事故的一个重要因素。据美国国家公路交通安全管理局保守估计，美国每年因疲劳驾驶导致的交通那个事故至少有10万起。我国因疲劳驾驶所导致的交通事故也高速递增。

国内专利No.200710051345.X判断疲劳需要测试项目太多，有几项传感器需要身体接触，安装非常不方便，并且传感器都是特殊传感器，价格昂贵，测试系统复杂，不利于实际推广和应用。国内专利No.200910116929.X只能在驾驶员驾驶前对驾驶员疲劳状况进行检测判断，无法实时的监测驾驶员的疲劳状况，驾驶员在行驶过程中的精神状况得不到反馈，达不到真正消除疲劳驾驶安全隐患的目的。国内专利No.200720201366.0通过检测空气中酒精含量来判断驾驶员是否酒后驾驶，但这样可能将饮酒乘客呼出的气体误判为驾驶员饮酒，导致驾驶员即使没有喝酒也无法通过检测，汽车无法正常启动。

本实用新型提供一种驾驶员预防酒后驾车及防止疲劳驾驶的报警控制装置，装置使用低功耗的单片机实现系统的检测和通讯的整体控制，单独采用高性能嵌入式平台进行图像的分析和处理，实现快速可靠地驾驶员酒精检测和实时疲劳状态识别。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本实用新型提供一种基于嵌入式系统的汽车驾驶员酒后驾驶与疲劳预警装置。

汽车驾驶员酒后驾驶与疲劳预警装置，包括疲劳检测装置和酒精检测装置，其中：疲劳检测装置包括检测控制单元，酒精检测装置包括图像检测处理单元；检测控制单元由压力传感器、气敏传感器、红外传感器、继电器、电机、单片机、USB通讯模块a和UPS组成，图像检测处理单元由摄像头、图像采集卡、语音提示器、嵌入式系统、USB通讯模块b和外部通讯模块组成；检测控制单元、USB通讯模块a和USB通讯模块b与图像检测处理单元通过数据线连接。

汽车驾驶员酒后驾驶与疲劳预警装置，其中：压力传感器、气敏传感器、红外传感器与单片机通过数据线双向连接，USB通讯模块和外部接口与嵌入式系统通过数据线双向连接。为了实现更好的人机交互，本装置还包括外部接口、键盘、液晶显示屏等外围设备。

本实用新型的优点有：

(1)此辨识装置结合了酒精浓度检测及疲劳监测双重主动安全功能，一方面有效防止酒后驾驶，另一方面可以实时监测疲劳驾驶，并予以报警提示。能够给驾驶员提供有效的安全保障。

(2)本装置包含传感器、信息和图像处理等技术的综合利用，以及汽车主动安全检测等专业知识的结合。

(3)此装置的可靠性好，利用高精度的传感器进行信号采集，能对驾驶员的饮酒状态和疲劳状况做出精确的判断。

(4)开发出的检测系统能实现全自动化实时监控，交互性强。

图1是本实用新型的结构原理图；

图2是本实用新型的工作原理图；

图3是本实用新型的控制单元与图像处理单元的通讯电路图；

图4是本实用新型的酒精采样装置结构图；

图5是本实用新型的图像采集装置结构图。

附图标记：

压力传感器1、气敏传感器2、红外传感器3、继电器4、电机5、UPS6、电源7、摄像头8、图像采集卡9、键盘10、单片机11、USB通讯模块a12a、USB通讯模块b12b、外部通讯模块13、外部接口14、嵌入式系统15、液晶显示屏16、语音提示器17、气孔18、外壁19、叶片20、红外接收器21、红外发射器22、红外补光灯23、疲劳检测装置A、酒精检测装置B、检测控制单元I、图像检测处理单元II。

实施例1、汽车驾驶员酒后驾驶与疲劳预警装置，包括疲劳检测装置A和酒精检测装置B，其中：疲劳检测装置A包括检测控制单元I，酒精检测装置B包括图像检测处理单元II；检测控制单元I由压力传感器1、气敏传感器2、红外传感器3、继电器4、电机5、单片机11、USB通讯模块a12a和UPS6组成，图像检测处理单元II由摄像头8、图像采集卡9、语音提示器17、嵌入式系统15、USB通讯模块b12b和外部通讯模块13组成；检测控制单元I、USB通讯模块a12a和USB通讯模块b12b与图像检测处理单元II通过数据线连接。

实施例2、汽车驾驶员酒后驾驶与疲劳预警装置，由压力传感器1、气敏传感器2、红外传感器3、单片机11、USB通讯模块a12a、USB通讯模块b12b、嵌入式系统15和外部通讯模块13组成，其中：压力传感器1、气敏传感器2、红外传感器3与单片机11通过数据线双向连接，USB通讯模块b12b和外部接口14与嵌入式系统15通过数据线双向连接。其余同实施例1。

实施例3、汽车驾驶员酒后驾驶与疲劳预警装置，其中：该装置可以外接外围设备，外围设备包括外部接口14、键盘10、液晶显示屏16；外部接口14、键盘10、液晶显示屏16通过数据线与嵌入式系统15连接。其余同实施例1。

实施例4、汽车驾驶员酒后驾驶与疲劳预警装置，其中：气孔18、外壁19和叶片20设置在疲劳检测装置A上；红外接收器21、红外发射器22和红外补光灯23设置在酒精检测装置B上。其余同实施例1。

实施例5、汽车驾驶员酒后驾驶与疲劳预警装置，其中：红外传感器3包括红外接收器21、红外发射器22；包括红外接收器21与红外发射器22通过红外信号联络。其余同实施例1或4。

实施例6、汽车驾驶员酒后驾驶与疲劳预警装置，其中：外部通讯模块13可以是无线网络模块。其余同实施例1或2。

本实用新型的工作原理：

驾驶室左前车门开启，UPS6开启，同时汽车蓄电池电源7给检测控制单元I上电复位，检测控制单元I启动，压力传感器1检测驾驶员座上座位上的信号，当压力传感器1检测不到压力信号时，检测控制单元I进行两次循环检测后进入节能待机状态，等待下一次激活。当压力传感器1检测到一定的压力信号时，单片机11控制红外传感器3发射管发出红外射线，接收管循环检测接收信号，根据接收管收到的反射回来的红外信号的波长值判断驾驶员是否进入驾驶位置。如果接收管检测不到红外信号，系统会自动进入节能待机状态。系统确认驾驶员进入驾驶位置后，图像检测处理单元II开始工作，USB通讯模块a12a开始工作，电机5开始向容器内吸入空气，气敏传感器2检测吸入空气的酒精浓度，当检测到酒精浓度超标时，系统发出语音提示，并通过继电器4带动电机5锁死油门，汽车无法启动。当酒精浓度正常时，图像检测处理单元II启动。摄像头8实时采集驾驶员头部图像，并通过图像采集卡9采集图像信息，采集到的图像信号将通过USB通讯模块b12b传给嵌入式处理器15，通过嵌入式处理器15中的图像处理软件及数据库数据，分析驾驶员的疲劳状态。图像检测处理单元II对经过预处理之后的驾驶员头部图像进行霍夫变换，以定位眼睛的位置。然后由连续的图像序列，计算出PERCLOS值。嵌入式处理器15根据所得数值判断驾驶员是否处于疲劳状态，如果判断出驾驶员已经出现疲劳状况，嵌入式处理器15对语音提示器17发出指令，使语音提示器17发出语音信号，以提醒驾驶员注意驾驶安全，同时打开车身危险信号灯提醒周围路过汽车注意行车安全。系统中的通讯模块14可以实现手机短信息通讯，外部接口13可以使系统能实现系统升级扩展等功能。输入设备键盘10方便用户设置一些系统参数，如时间，日期等。该装置配备液晶显示屏16，这些外设设备为驾驶员提供友好的人机交互的界面。

PERCLOS值：the percentage of eyelid closure over the pupilover time，是指在一定的时间内眼睛闭合时所占的时间比例。

UPS：Uninterrupted Power Supply，不间断电源。

Claims

1.汽车驾驶员酒后驾驶与疲劳预警装置，包括疲劳检测装置(A)和酒精检测装置(B)，其特征在于：疲劳检测装置(A)包括检测控制单元(I)，酒精检测装置(B)包括图像检测处理单元(II)；检测控制单元(I)由压力传感器(1)、气敏传感器(2)、红外传感器(3)、继电器(4)、电机(5)、单片机(11)、USB通讯模块a(12a)和UPS(6)组成，图像检测处理单元(II)由摄像头(8)、图像采集卡(9)、语音提示器(17)、嵌入式系统(15)、USB通讯模块b(12b)和外部通讯模块(13)组成；检测控制单元(I)、USB通讯模块a(12a)和USB通讯模块b(12b)与图像检测处理单元(II)通过数据线连接。

2.如权利要求1所述的汽车驾驶员酒后驾驶与疲劳预警装置，其特征在于：压力传感器(1)、气敏传感器(2)、红外传感器(3)与单片机(11)通过数据线双向连接，USB通讯模块b(12b)和外部接口(14)与嵌入式系统(15)通过数据线双向连接。

3.如权利要求1所述的汽车驾驶员酒后驾驶与疲劳预警装置，其特征在于：该装置可以外接外围设备，外围设备包括外部接口(14)、键盘(10)、液晶显示屏(16)；外部接口(14)、键盘(10)、液晶显示屏(16)通过数据线与嵌入式系统(15)连接。

4.如权利要求1所述的汽车驾驶员酒后驾驶与疲劳预警装置，其特征在于：气孔(18)、外壁(19)和叶片(20)设置在疲劳检测装置(A)上；红外接收器(21)、红外发射器(22)和红外补光灯(23)设置在酒精检测装置(B)上。

5.如权利要求1或4中的任意一项所述的汽车驾驶员酒后驾驶与疲劳预警装置，其特征在于：红外传感器(3)包括红外接收器(21)、红外发射器(22)；包括红外接收器(21)与红外发射器(22)通过红外信号联络。