CN204055387U - 智能车载防酒驾控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能车载防酒驾控制器，涉及预防酒后驾车的汽车辅助装置；它包括酒精传感器、连接在酒精传感器上的A/D转换电路、连接在A/D转换电路上的信息融合系统以及可与该信息融合系统进行信息传递的数据处理模块，所述酒精传感器包括电化学酒精传感器和半导体酒精传感器，所述电化学酒精传感器安装于方向盘上，该方向盘上还安装着一微型抽风机，所述半导体酒精传感器安装在靠近副驾驶员和乘员的位置；所述数据处理模块上还连接着一继电器模块，该继电器模块用于控制安装在充电电瓶和点火装置之间的一电子锁；本实用新型的有益效果是：本实用新型节省了时间与精力,大大增加了其实用性，弥补了市场上一些系统精确度不高的缺陷。

Description

智能车载防酒驾控制器

【技术领域】

本实用新型涉及预防酒后驾车的汽车辅助装置，尤其涉及一种智能车载防酒驾控制器。

【背景技术】

汽车的诞生，使人们的生活更加便捷。然而，汽车带来的安全隐患也不容忽视，尤其是酒后驾驶。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，其已经成为交通事故的第一大“杀手”。

当下，国内公安交管部门主要采用便携式呼吸酒精测试仪检测司机是否酒后驾车，但是这种酒精检测仪必须由执法人员对驾驶员强制检测，而且只针对部分车辆抽样检测，因此无法随时监控驾驶员酒后驾车情况。目前欧美一些国家的汽车已经安装了酒精锁一类的装置，但由于采用高科技，此类装置的价格比较昂贵。此外，市场上已有的车载酒精检测系统多采用单个传感器，不能充分考虑车内气流流动实际情况，干扰大，灵敏度和精确度都不高，很难应用推广。随着多传感器数据融合技术的发展，利用多处布点采集信息，通过对多个酒精传感器酒精浓度信息进行融合，来给驾驶员发出警示，能够有效防患因驾驶员酒后驾车造成的事故。

近年来，国内外酒后驾驶引发的重大伤亡事故呈愈演愈烈之势。除了严格执法外，推行预防酒驾的新技术，也是减少酒驾的有力手段。目前，世界各国都在积极研发防酒驾系统，尤其是美国、日本等发达国家，已相继研发出各种用于防酒驾的系统装置，如酒精锁、酒精探测仪、防酒驾手机、激光探测等，但由于现有产品存在精确度低，操作复杂（如：吹气式酒精检测仪），成本高等缺点，无法广泛应用推广。

目前防酒驾系统正从理论和实验研究向实际应用发展。随着汽车的普及，酒驾问题也成为世界各国关注的焦点。日本和美国的手机制造人员利用类似“天使”检测仪的方法，分别开发出可以预防酒后驾车的新型手机，来减少酒驾的危害。瑞典、比利时等国家规定，多次因酒驾而受到处罚的司机，其所用汽车被强制安装酒精锁。在我国，防酒驾系统也已经成为研究的热点之一，众高校和研究所早已相继开展该领域的研究。另外，国家也颁布了许多相关的法律法规，并积极运用新技术到防酒驾中，进而控制酒驾问题的频繁出现。

随着信息技术的发展和传感器融合、单片机的运用，激光探测以及传感器定位导航技术已成为防酒驾系统研究的重要领域，高可靠的通讯联通方式也是防酒驾系统领域的研究热点之一。另外更精密的酒精传感器也在研究之中。总之，公众对防酒驾系统的研究正向着简单化和精密化发展。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于有效克服上述技术的不足，提供一种能够准确判断驾驶员是否饮酒的智能车载防酒驾控制器，本系统使用方便，节约了时间和精力，增大了其实用性，并且精度高，具有良好的市场效益。

本实用新型的技术方案是这样实现的：它包括酒精传感器、连接在酒精传感器上的A/D转换电路、连接在A/D转换电路上的信息融合系统以及可与该信息融合系统进行信息传递的数据处理模块，其特征在于：所述酒精传感器包括电化学酒精传感器和半导体酒精传感器，所述电化学酒精传感器安装于方向盘上，该方向盘上还安装着一微型抽风机，所述半导体酒精传感器安装在靠近副驾驶员和乘员的位置；所述数据处理模块上还连接着一继电器模块，该继电器模块用于控制安装在充电电瓶和点火装置之间的一电子锁。

上述结构中，所述电化学酒精传感器为ME3C₂H₅OH酒精传感器，所述半导体酒精传感器为MQ-3半导体酒精传感器。

上述结构中，所述数据处理模块为一单片机。

上述结构中，所述单片机为STC12C5A60S2单片机。

上述结构中，所述单片机上还连接有一语音模块，该语音模块由LD3320语音识别模块和SYN6288语音合成模块组成，所述语音模块通过单片机的控制可发出语音报警。

上述结构中，所述单片机上还连接有一无线通信模块，并且该无线通信模块为SIM900AGSM模块，所述无线通信模块可通过单片机的控制发出短信和打电话提醒信息。

上述结构中，它还包括一电源电路，该电源电路连接至上述的外围模块和电路上，提供所述元器件和电路工作的电能，所述电源电路采用LM2596作为初级电压转换芯片，提供5V电压来给外围模块和电路供电。

本实用新型的有益效果在于：其一、本实用新型使用便捷，无需复杂操作，安装后，按正常驾驶流程运行即可，综合运用微型抽风机和多个不同类型酒精传感器，利用模糊控制算法融合多传感器信号判断驾驶员是否饮酒，减小副驾驶和乘客饮酒对驾驶员酒精检测的影响，相比于其他设计开车前需要司机主动用嘴朝酒精传感器呼气的情况，本系统节省了时间与精力,大大增加了其实用性，弥补了市场上一些系统精确度不高的缺陷；其二、近年来人们的生活品质不断提升，对安全系数高的汽车需求也逐年增加，一方面，广阔的市场需求为本实用新型的车载防酒驾系统的大量推广提供了可靠的温床，另一方面，本实用新型的设备安全性能较好，成本较低，可批量化生产，经济效益明显较好。其三、在防酒驾系统下，司机酒驾会导致汽车突然熄火，而此时汽车若停在不恰当的位置可能会造成相当严重的后果，因此，本实用新型的继电器模块延迟120s启动，通过语音提醒让司机把握好120s的时间将车停在合适的位置，防止意外发生；其四、安装在主驾驶员方向盘上的传感器选用灵敏度高的ME3C2H5OH酒精传感器，并附加微型抽风机，在靠近副驾驶员和乘员的地方则选用MQ-3半导体酒精传感器，当司机发动汽车时，各酒精传感器开始检测酒精气体浓度信号，利用模糊控制算法融合多传感器信号判断驾驶员是否饮酒，其精度高，不会出现误判的情况。

【附图说明】

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型的数据处理模块原理图；

图3为本实用新型的酒精传感器的接口示意图；

图4为本实用新型的微型抽风机的驱动电路图；

图5为本实用新型的ME3C₂H₅OH酒精传感器检测处理电路；

图6为本实用新型的ME3C₂H₅OH酒精传感器灵敏度、响应恢复及输出信号特性图；

图7为本实用新型的浓度线性特征曲线图；

图8为本实用新型的MQ-3半导体酒精传感器的电路图；

图9为本实用新型的电源电路原理图；

图10为本实用新型的3.3V电源部分的电路图；

图11为本实用新型的语音合成电路原理图；

图12为本实用新型的SIM900AGSM模块的电源部分电路图；

图13为本实用新型的SIM900AGSM模块的电路图；

图14为本实用新型的网络指示电路；

图15为本实用新型的状态指示电路；

图16为本实用新型的GSM软开关电路；

图17为本实用新型的GSM软复位电路；

图18为本实用新型的通信指示电路；

图19为本实用新型的MIC接口电路；

图20为本实用新型的耳机接口电路；

图21为本实用新型的SIM升级接口；

图22为本实用新型的SIM_ESD电路；

图23为本实用新型的LCD液晶显示电路；

图24为本实用新型的键盘接口；

图25为本实用新型的汽车熄火控制电路；

图26为本实用新型的序下载电路。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。

参照图1所示，本实用新型揭示的一种智能车载防酒驾控制器，该系统包括酒精传感器10、连接在酒精传感器10上的A/D转换电路20、连接在A/D转换电路20上的信息融合系统30以及可与该信息融合系统30进行信息传递的数据处理模块40，该数据处理模块40为一单片机；另外，所述单片机上还连接有一语音模块50和一无线通信模块60。在本实施例中，参照图2所示，单片机采用低功率高速抗干扰工业级芯片STC12C5A60S2，STC12C5A60S2系列基于专为要求高性能，低成本，低功耗的嵌入式应用专门设计的增强型8051CPU内核，指令代码完全兼容传统8051,1280KB ROM，64KB RAM，普通I/O口为44个,具有4个16位定时计数器,2个SPI2个FC总线,3个通用全双工异步串行口(UART)，可用定时器或PCA软件实现多串口,1个USB,1个CAN总线等通信端口,1个us的双12位,内部集成优异的安全时钟模式,带唤醒的低功耗模式,内部RC振荡器,内部集成MAX810专用复位电路,完全满足本酒精浓度探测系统的设计需求。

该智能车载防酒驾控制器还包括一电源电路，该电源电路连接至上述元器件和各类电路上，提供所述元器件和电路工作的电能，在本实施例中，参照图9所示为电源电路原理图，电源电路采用LM2596作为初级电压转换芯片，提供5V电压来给外围模块供电，采用AMS3.3作为末级电压转换芯片，用来提供3.3V电压给单片机供电，参照图10所示，即为3.3V电源部分的电路图，该芯片的输出电流可以达到1A，输入电压调节率小于0，负载调解率小于0.4%，输出电压稳定。

作为本实用新型的创新点，上述的酒精传感器10包括电化学酒精传感器和半导体酒精传感器，其中，所述的电化学传感器为ME3C₂H₅OH酒精传感器，所述的半导体酒精传感器为MQ-3半导体酒精传感器，在本实施例中，具有一个ME3C₂H₅OH酒精传感器和两个MQ-3半导体酒精传感器，参照图3即为酒精传感器的接口示意图，其中ME3C₂H₅OH酒精传感器安装于方向盘上，MQ-3半导体酒精传感器安装在靠近副驾驶员和乘员的位置，所述的方向盘上还安装着一微型抽风机80，微型抽风机80正对司机面部可以更好的采集驾驶员呼出的气体，增强系统灵敏度，参照图4所示，即为所述的微型抽风机80的驱动电路图。

进一步的，我们对两种酒精传感器10的工作原理进行描述，参照图5所示，为ME3C₂H₅OH酒精传感器检测处理电路，ME3C₂H₅OH酒精传感器根据电化学原理工作，利用待测气体在电解池中工作电极电位上的电化学氧化过程，待测气体电化学反应所产生的电流与其浓度成正比并遵循法拉第定律，通过检测电流的大小就可以确定待测气体的浓度。对被测者呼出气体中酒精浓度的反应以采样电阻R1来获取采样电压，通过运放负反馈放大电路，对采样电压进行放大。电路中的RT是热电阻，用来抵消温度漂移，保证恒定的放大系数、放大后的电压信号送入单片机的ADC中，对经过A/D转换电路转化后的数据进行分析处理，最后计算出酒精浓度的大小，从而判断被测者是否饮酒。图6为ME3C₂H₅OH酒精传感器灵敏度、响应恢复及输出信号特性图，图7为浓度线性特征曲线图，由图6和图7可以看出，ME3C₂H₅OH酒精传感器灵敏度高、响应速度快、零点漂移较小，而且此元件是线性的，因此，采用这类电化学元件来检测酒精浓度值精度较高，反应较快。

参照图8所示，为MQ-3半导体酒精传感器的电路图，其探测范围为10～1000pp，MQ-3半导体酒精传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO₂)。当传感器所处环境中存在酒精蒸汽时，传感器的电导率随空气中酒精气体浓度的增加而增大，使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ-3半导体酒精传感对酒精的灵敏度高，可以抵抗汽油、烟雾、水蒸气的干扰，这种传感器可检测多种浓度酒精气体，是一款适合多种应用的低成本传感器，使用本传感器不仅可以满足系统要求而且可以降低产品造价。

本实用新型使用便捷，无需复杂操作，安装后，按正常驾驶流程运行即可，综合运用微型抽风机和多个不同类型酒精传感器，利用模糊控制算法融合多传感器信号判断驾驶员是否饮酒，减小副驾驶和乘客饮酒对驾驶员酒精检测的影响，相比于其他设计开车前需要司机主动用嘴朝酒精传感器呼气的情况，本系统节省了时间与精力,大大增加了其实用性，弥补了市场上一些系统精确度不高的缺陷。

上述的语音模块50由LD3320语音识别模块和SYN6288语音合成模块组成，语音模块50通过单片机的控制可发出语音报警，参照图11所示，为语音合成电路原理图，LD3320语音识别模块通过SYN6288语音合成模块，先将汉字输入模块中可合成对应的音频，通过音频输出接口输出音频，模拟真人发音，假如酒精浓度超标，由单片机I／O口驱动语音模块，此时语音模块将会对醉酒司机进行三遍语音报警提示“您已醉酒，请勿酒驾,两分钟后车将自动熄火，请及时将车停在合适位置”。

作为本实用新型的另一创新点，上述的单片机上还连接着一继电器模块70，该继电器模块70用于控制安装在充电电瓶和点火装置之间的一电子锁，以便于系统及时切断点火装置的电源，禁止汽车启动，并且，该继电器模块70通过单片机的控制，延时120S启动，因此可避免遇到不方便停车的情况，在上述的语音模块发出语音报警后延时120s发出控制信号。

所述的无线通信模块为SIM900AGSM模块，参照图12，为SIM900AGSM模块的电源部分电路图，SIM900AGSM模块可通过单片机的控制发出短信提醒信息。参照图13所示，为SIM900AGSM模块的电路图，SIM900AGSM模块是一款尺寸紧凑的GSM/GPRS模块，采用SMT封装，基于STE的单芯片案，采用ARM926EJ-S架构,性能强大，可以内置应用程序。SIM900AGSM模块是SMT封装，易于生产，加工尺寸小，功耗低，待机模式电流低于18mA，sleep模式低于2mA；支持频段GSM/GPRS900/1800MHz；语音编码支持半速率、全速率、增强型速率支持回声抑制算法，可以基于不同设备通过AT命令调节回音抑制消除。SIM900AGSM模块将预设定的提示短信信息发送给司机的亲属（比如：警告！您的家人正在酒驾，请马上与其联系！），并拨通其亲属的号码。另外，所述的SIM900AGSM模块还具有外围电路，参照图14至图22所示，其中图14为网络指示电路，图15为状态指示电路，图16为GSM软开关电路，图17为GSM软复位电路，图18为通信指示电路，图19为MIC接口电路，图20为耳机接口电路，图21为SIM升级接口，图22为SIM_ESD电路。

本实用新型作为一个完整的智能车载防酒驾控制器，参照图23至图26所示，其中图23为LCD液晶显示电路，图24为键盘接口，图25为汽车熄火控制电路，图26为序下载电路。

本实用新型的继电器模块70延迟120s启动，通过语音提醒让司机把握好120s的时间将车停在合适的位置，防止意外发生，安装在主驾驶员方向盘上的传感器选用灵敏度高的ME3C2H5OH酒精传感器，在靠近副驾驶员和乘员的地方则选用MQ-3半导体酒精传感器，当司机发动汽车时，各酒精传感器开始检测酒精气体浓度信号，利用模糊控制算法融合多传感器信号判断驾驶员是否饮酒，其精度高，不会出现误判的情况。

以上所描述的仅为本实用新型的较佳实施例，上述具体实施例不是对本实用新型的限制。在本实用新型的技术思想范畴内，可以出现各种变形及修改，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本实用新型所保护的范围。

Claims (7)

1.一种智能车载防酒驾控制器，它包括酒精传感器、连接在酒精传感器上的A/D转换电路、连接在A/D转换电路上的信息融合系统以及可与该信息融合系统进行信息传递的数据处理模块，其特征在于：所述酒精传感器包括电化学酒精传感器和半导体酒精传感器，所述电化学酒精传感器安装于方向盘上，该方向盘上还安装着一微型抽风机，所述半导体酒精传感器安装在靠近副驾驶员和乘员的位置；所述数据处理模块上还连接着一继电器模块，该继电器模块用于控制安装在充电电瓶和点火装置之间的一电子锁。 

2.根据权利要求1所述的一种智能车载防酒驾控制器，其特征在于：所述电化学酒精传感器为ME3C₂H₅OH酒精传感器，所述半导体酒精传感器为MQ-3半导体酒精传感器。 

3.根据权利要求1所述的一种智能车载防酒驾控制器，其特征在于：所述数据处理模块为一单片机。 

4.根据权利要求3所述的一种智能车载防酒驾控制器，其特征在于：所述单片机为STC12C5A60S2单片机。 

5.根据权利要求1或4所述的一种智能车载防酒驾控制器，其特征在于：所述单片机上还连接有一语音模块，该语音模块由LD3320语音识别模块和SYN6288语音合成模块组成，所述语音模块通过单片机的控制可发出语音报警。 

6.根据权利要求1或4所述的一种智能车载防酒驾控制器，其特征在于：所述单片机上还连接有一无线通信模块，并且该无线通信模块为SIM900AGSM模块，所述无线通信模块可通过单片机的控制发出短信提醒信息并拨打电话。 

7.根据权利要求1所述的一种智能车载防酒驾控制器，其特征在于：它还包括一电源电路，该电源电路连接至上述的外围模块和电路上，提供所述元器 件和电路工作的电能，所述电源电路采用LM2596作为初级电压转换芯片，提供5V电压来给外围模块和电路供电。