车内红外酒精测试器及其对司机酒后驾车警示和制动控制的分析

1、编号：13目录摘要3关键词3一：课题背景及意义3二、醉酒驾车的危害、交通事故中与醉酒驾车有关的比例5酒后驾驶的危害：5醉酒引发的症状：5交通事故中醉酒驾车的比例：5三、对醉酒驾车的处罚6四、现存测试酒精方法与装置的缺陷6五：车内红外光酒精测试系统组成8系统的基本思路：8六：车内红外光酒精测试仪器选择10整个控制系统如下：13七：政策背景14中国对酒后驾驶处罚：14酒后驾驶最新处罚标准15八：市场分析16九：总结与展望16参考文献：17车内红外酒精测试器及其对司机酒后驾车警示和制动控制的分析摘要: 随着城市交通规模的发展和扩大，醉酒驾车和酒后交通事故越来越受到社会各界的关注。酒后驾驶发生交通肇事

2、，不仅给国家造成巨大经济损失、给受害人和驾车人双方家庭造成家破人亡的悲剧，而且严重影响交通破坏社会和谐。所以，遏制酒后驾车成为交通部门一项中非常重要的工作。目前，交通部门普遍采用呼气式酒精检测仪随机上路进行抽查，这不仅需要大量的警力，而且醉酒司机不配合造成的矛盾也是时有发生。其做不到随时对司机的酒精含量检测和对酒后司机驾驶的车辆警示标示，也做不到对酒后司机驾驶的车辆上路做出处罚。针对上述问题，本论文提出的车内酒精测试器将做到对驾驶司机自动实时检测，并且能对酒后司机驾驶的车辆作出警示的标示，对醉酒司机驾驶的车辆作出制动控制，能对酒后司机驾驶的上路车辆实时作出处罚。可以做到警察不再需要到路边随机检

3、查驾驶的司机有没有酒后驾驶了，只要坐在路口的电子摄像头的控制室里就能对酒后司机驾驶的车辆开出罚单。并且警示标示作用还能提醒酒后司机驾驶车辆的前、后车辆，该车的前、后车辆的司机也可以更好的选择驾驶，远离酒后司机驾驶的车辆，以免造成事故。关键词：红外光、酒精检测器、光谱分析仪、光电信号转换器、控制器一：课题背景及意义酒后驾车造成交通事故不计其数，带来很大危害。各国都在采取各种方法来解决这个问题，但最终没有找到一个很好的解决方法。美、日等国的研究表明,血液中酒精浓度为0.03%、0.09%、0.15%时,驾驶能力分别可下10%、25%、30%。饮酒可致驾驶员视觉功能、触觉敏感度、判断能力、注意力等下

4、降,从而致交通事故的发生。而醉酒驾车是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于80mg/100mL的驾驶行为。多少悲剧是因为醉酒驾车造成的，又有多少生命因为这个原因而留有遗憾。如今的马路上，车辆已不是新鲜玩意，数量不计其数。正因为如此，我们更应该注意安全。然而醉酒驾车却给人们的生命造成很大的威胁。拒绝醉酒驾车，给人们一个安全的生活环境，是我们神圣的责任。目前，我国对于酒后驾车行为的监控主要采取出动警力，定期抽查的方式。但由于人员有限等原因，管理仍存在一定的难度。交管部门对此也非常苦恼。由于酒后驾车的危害，交管部门加大处罚力度。虽然这样，事故仍然频发。本论文提出的酒后驾车控制器就是因此而设计的

5、。车内红外光酒精检测器将做到自动实时检测，并将检测的结果通过警示标示器显示出来。采用车内红外光酒精检测器将会提示酒后司机驾驶车辆的附近车辆的司机，作出更好的选择，也能提示行人等，能让其他人作出主动的选择。通过车内红外光酒精检测器，加强路口电子摄像头的管理，加重酒后司机驾驶的处罚，将能减少酒后驾驶，减少酒后驾车造成的事故。二、醉酒驾车的危害、交通事故中与醉酒驾车有关的比例酒后驾驶的危害：1 引发交通事故2 危害公共安全3 本人神智不清4 民警解决困难醉酒引发的症状：1.触觉能力降低。饮酒后驾车，由于酒精的麻醉作用，人的手、脚的触觉较平时降低，往往无法正常控制油门、刹车及方向盘。2.判断能力和操作

6、能力降低。饮酒后，对光、声刺激反应时间延长，本能反射动作的时间也相应延长，感觉器官和运动器官如眼、手、脚之间的配合功能发生障碍，因此，无法正确判断距离、速度。 3.视觉障碍。饮酒后可使视力暂时受损，视像不稳，辨色能力下降，因此不能发现和正确领会交通信号、标志和标线。同时饮酒后视野大大减小，视像模糊，眼睛只盯着前方目标，对处于视野边缘的危险隐患难以发现，易发生事故。 4.心理变态。在酒精的刺激下，人有时会过高地估计自己，对周围人的劝告常不予理睬，往往干出一些力不从心的事。5.疲劳。饮酒后易困倦，表现为行驶不规律，空间视觉差等疲劳驾驶的行为。交通事故中醉酒驾车的比例：交通事故已成为对人类生命安全威

7、协最大的“第一公害”。全球每年有50万人因车祸丧生。引起交通事故的基本因素有人、车、路、环境与管理等,其中驾驶员本身因素占70%。而酒后驾车是驾驶员驾驶事故重要因素之一。世界各国统计,30%50%的交通事故由饮酒后驾车所至。我国交通部门报道,酒后驾车的交通事故率比平常人高出至少56倍。在19891990年中,因酒后驾车引起的交通事故平均每年高达3万余起 。我国交通法规规定：禁止酒后驾车。三、对醉酒驾车的处罚 辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于20mg/100ml，小于80mg/100ml属于饮酒后驾车;饮酒后驾驶机动车的，处暂扣1个月以上3个月以下机动车驾驶证，并处200元以上500元以下

8、罚款，记6分;醉酒驾车是指车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于80mg/100ml的驾驶行为。醉酒后驾驶机动车的，由公安机关交通管理部门约束至酒醒，处15日以下拘留和暂扣3个月以上6个月以下机动车驾驶证，并处500元以上2000元以下罚款，记12分。四、现存测试酒精方法与装置的缺陷目前全世界几乎所有国家都采用呼气酒精测试仪对驾驶人员进行现场检测，以确定被测量者是否是酒后驾驶。主要有燃料电池型呼气酒精测试仪和半导体型呼气酒精测试仪。可以对气体中酒精含量进行检测的设备有五种基本类型，即：燃料电池型（电化学）、半导体型、红外线型、气体色谱分析型、比色型。但由于价格和使用方便的原因，目前常用的只有

9、燃料电池型（电化学型）和半导体型两种。这两种能够制造成便携型呼气酒精测试器，适合于现场使用半导体型采用氧化锡半导体作为传感器，这类半导体器件具有气敏特性，当接触的气体中其敏感的气体浓度增加，对外呈现的电阻值就降低。这种半导体在不同工作温度时，对不同的气体敏感程度是不同的，因此半导体型呼气酒精测试仪中都采用加热元件，把传感器加热到一定的温度，该传感器对酒精具有最高的敏感度。燃料电池型呼气酒精测试仪采用燃料电池酒精传感器作为气敏元件，它属于电化学类型，因此又称为电化学型。燃料电池酒精传感器采用贵金属白金作为电极，在燃烧室内充满特种催化剂，使进入燃烧室内的酒精充分燃烧转变为电能，也就是在两个电极上产

10、生电压，电能消耗在外接负载上，此电压与进入燃烧室内气体的酒精浓度成正比。与半导体型相比，燃料电池型呼气酒精测试仪具有稳定性好，精度高，抗干扰性好的优点。但是由于燃料电池酒精传感器的结构要求非常精密，制造难度相当大，目前只有美国、英国、德国等少数几个国家能够生产，加上材料成本高，因此价格相当昂贵，是半导体酒精传感器的几十倍。半导体型酒精测试仪的最大优点是价格低廉，只有燃料电池型的几分之一，但性能远比燃料电池差，所以通常用在自我检测或一般性测试。对于作为执法或者处罚依据的人体酒精含量检测，就应该使用燃料电池型酒精测试仪。原有的酒精测试仪器不灵敏，并且只能被动的工作，起不到预防的作用，仍然无法减少交

11、通事故的发生，造成惨剧，致使很多家庭破裂。同时，原有的装置价格昂贵，安装程序繁杂，吸引不了那些追求简单方便的驾车族的注意力，装置得不到推广，对人们起不到很大的作用。针对这一缺陷，我们设置了一款自动控制装置，该系统测试到司机喝酒并且在酒精浓度到达一定时，制动系统自动控制车辆的启动，制止司机醉酒驾驶车辆，减少交通事故发生。该装置简单、便于安装。五：车内红外光酒精测试系统组成系统的基本思路：整个产品由红外光发射、接收器，压力传感器，频谱分析仪，光电转换器，控制器和警示灯组成。频谱分析仪分析酒精含量，光电转换器将接收到的光信号转换为电信号，电信号输入到控制系统，控制系统控制制动和警示灯，车的前后分别安

12、装有两个警示灯，前后的警示灯可以提示该车的前、后车司机，该车是否为酒后司机驾驶，同时两个警示灯还可被路边电子摄像头拍摄，类似于摄像头拍摄超速行驶车辆一样，可作为开出罚单的依据。光电转换器警示标示灯和制动控制器傅立叶变换红外光谱仪压力传感器图一：系统思路前端由红外线发射端和接收端组成，红外光发射端和接收端安装在车的驾驶座的上方，能使发出的红外光照射到司机。当司机坐到驾驶座上时，压力传感器受到压力的作用，启动整个系统；安装在驾驶座上方的红外线发射端将发出红外光，发射出的红外光照射到司机的皮肤上，经过皮肤的吸收、反射之后，由接收端接收由皮肤反射回来的红外光，接收到的反射光将传入频谱分析仪；频谱分析仪

13、根据反射红外光的频谱情况，对比分析反射光的频谱组成，将光信号输入到光电信号转换仪中;光电信号转换器将光信号转换成电信号，电信号输入到控制系统；控制系统将根据由光电转换器输入的电信号强弱，选择发出控制系统中的指令。控制系统中的指令包括：警示灯不亮、汽车不制动；警示灯亮、汽车不制动；警示灯亮、汽车制动。压力传感器图二：原理图整个系统的启动依靠设在座椅上的压力传感器来控制，当压力传感器受到一定的压力时，控制开关接通电源，整个系统的电路电源接通，红外光发射端发出红外光，红外光经过皮肤的吸收、反射之后由接收端接收反射回来的红外光。频谱分析仪根据普通人和饮酒后人的皮肤吸收红外光中各频段光的量不同而制成。红

14、外光的发射端发出各个频段光量相等的红外光，接收端接收皮肤反射回来的红外光，输入到频谱分析仪，频谱分析仪分析接收到的各个频谱段的光量，根据接收到的各个频段的光量情况，分析被检测人的饮酒量，将分析后的信号输入给光电信号转换器。而饮酒后人体的皮肤吸收某个频段的光量情况，根据实验分析饮酒量和吸收该频段光量的比例来确定，通过实验形成数据库，通过数据库找到饮酒量与皮肤吸收各频段的光量的比例关系，通过比例关系形成频谱分析仪中的分析程序。从而根据饮酒量的多少转换成了光信号。光电转换器主要是将由频谱分析仪分析之后的光信号转换成电信号。光电转换器根据频谱分析仪分析出来的司机皮肤中的酒精含量，输出大小不一样的电信号

15、。输出的电信号输入到控制系统中。控制系统由逻辑组合电路组成，当输入的电信号小于或等于设定的普通人的电信号时，警示灯不亮、汽车不制动；当输入的电信号大于普通人而小于醉酒者的电信号时，警示灯亮、汽车不制动；当输入的电信号大于或等于醉酒者的电信号时，警示灯亮、汽车制动。这样就能控制了醉酒驾驶者，并且能够给别人提示，自己身边的车辆是否是酒后司机驾驶，给别人有了一定的主动性。同时也比较的人性化，有些人虽然喝了一些酒但还没喝醉，还能够驾驶车辆的，我们给他们打上了标示，以便交通警察开出罚单和邻近酒后司机驾驶车辆的司机的自主性，同时还给过马路的行人一个提醒，在酒后司机驾驶的车辆行驶在路上时，是否选择过马路。警

16、示灯的颜色我们会选择颜色比较鲜艳，能够在远距离、雨天和浓雾天气中不影响到观察。比如黄色等。并且灯光我们会采用闪烁式的，那样更能引起人们的注意，起到提醒的作用。警示灯安装的时候应该选择在前后车牌的附近，那样路边电子摄像头拍摄到警示灯亮时也能拍摄到车牌号码。六：车内红外光酒精测试仪器选择本论文中我们选择的是傅立叶变换红外光谱仪，傅立叶变换红外光谱仪是二十世纪七十年代问世的，属于第三代红外光谱仪，它是基于光相干涉原理而设计的干涉型红外光谱仪。傅立叶变换红外光谱仪具有扫描速度快，光通量大，分辨率高，测定光谱范围宽，适合各种联机等优点。傅立叶变换红外光谱仪没有色散元件，主要由光源、干涉仪、检测器、计算机

17、和记录仪等组成。其核心部分是迈克尔逊干涉仪（见图1）。它将光源来的信号以干涉图的形式送往计算机进行傅立叶变换的数学处理，最后将干涉图还原成光谱图。干涉仪由定镜、动镜、分束器和探测器组成，其中分束器（简称 BS）是核心部分。分束器的作用是使进入干涉仪中的光，一半透射到动镜上，一半反射到定镜上，又返回到 BS 上，形成干涉光后送到样品上。不同红外光谱范围所用的 BS 不同。图三：迈克尔逊干涉仪示意图M1定镜；M2动镜；S光源；D探测器；BS光束分离器傅立叶变换红外光谱仪工作原理见图 2。由红外光源 S 发出的红外光，经准直为平行红外光束进入干涉仪系统，经干涉仪调制后得到一束干涉光。干涉光通过人体皮

18、肤表层（Sa），获得含有光谱信息的干涉信号到达探测器（即检测器）D 上，由 D 将干涉信号变为电信号。此处的干涉信号是一时间函数，即由干涉信号绘出的干涉图，其横坐标是动镜移动时间或动镜移动距离。这种干涉图经过 A/D 转换器送入计算机，由计算机进行傅立叶变换的快速计算，即可获得以波数为横坐标的红外光谱图。然后通过 D/A 转换器送入绘图仪而绘出人们十分熟悉的标准红外光谱图。图 四：傅立叶变换红外光谱仪工作原理示意图S光源；M1定镜；M2动镜；BS分束器；D探测器；Sa样品；A放大器；AD模数转换器；DA数模转换器；Sw键盘；O外部设备傅立叶变换红外光谱仪通常使用的光源是能斯特灯、硅碳棒或涂有稀

19、土化合物的镍铬旋状灯丝；检测器多使用热释电检测器和碲镉汞检测器；红外谱图的记录、处理一般都是在计算机上进行的。目前国内外都有比较好的工作软件，如美国 PE 公司的spectrum v3.01，它可以在软件上直接进行扫描操作，可以对红外谱图进行优化、保存、比较、打印等。此外，仪器上的各项参数可以在工作软件上直接调整。整个控制系统如下：系统采用的是逻辑组合电路，根据输入的电信号，要控制两个开关，分别整个的控制系为S1，S2。开关S1控制警示灯，开关S2控制汽车的制动。当输入的电信号的值小于或等于A时，开关S1，S2均断开，即警示灯不亮、汽车不制动；当输入的电信号的值大于A小于B时，开关S1闭合，开

20、关S2断开，即警示灯亮、汽车不制动；当输入的电信号的值大于或等于B时，开关S1和S2均闭合，即警示灯亮、汽车制动。假设基准电源Rref1=5V，Rref2=10V 输入信号UinUin(V)S1S2小于5V低电平低电平大于5V小于10V高电平低电平大于10V高电平高电平Rref1即为A：普通人和饮酒者之间区分点的电信号的电压值；Rref2即为B：饮酒者和醉酒者之间区分点的电信号的电压值；Uin：光电转换器的输入给控制器的电压值。S1为低电平时即为S1断开，警示灯不亮；S1为高电平时即为S1闭合，警示灯亮；S2为低电平时即为S2为断开，汽车不制动；S2为高电平时即为S2闭合，汽车制动。七：政策背

21、景从交通事故的统计情况看，酒后驾车特别是醉酒驾车造成的交通事故是首要原因。正因为是首要原因，新道路交通安全法把醉酒驾车的惩罚力度加大了。中国对酒后驾驶处罚：  一、道路交通管理条例第二十六条，机动车驾驶员必须遵守下列规定：（六）饮酒后不准驾驶车辆。第二十九条，驾驶非机动车，必须遵守下列规定：（一）醉酒的人不准驾驶。第七十四条，机动车驾驶员有下列行为之一的，除依照治安管理处罚条例的规定处罚外，可以并处吊扣六个月以下驾驶证；情节严重的可以并处吊扣六个月以上十二个月以下驾驶证；（一）醉酒后驾驶机动车的。二、治安管理处罚条例第二十七条其中规定，违反交通管理，醉酒的人驾驶机动车辆的，

22、处以十五日以下拘留、二百元以下罚款或者警告；饮酒后驾驶机动车辆的，处以五十元以下罚款或者警告。三、最高人民法院关于审理交通肇事刑事案件具体应用法律若干问题的解释第二条其中规定，交通肇事致一人以上重伤，负事故全部或主要责任，并具有下列情形之一的，以交通肇事罪定罪处罚：（一）酒后、吸食毒品后驾驶机动车辆的。酒后驾驶最新处罚标准酒后驾驶机动车，记6分，罚500元，暂扣驾驶证1-3个月;酒后驾驶营运机动车，记12分，罚500元，暂扣驾驶证3个月;醉酒驾驶机动车，记12分，罚2000元，暂扣驾驶证3-6个月，拘留15天以下;酒醉酒驾驶营运机动车，记12分，罚2000元，暂扣驾驶证6个月，拘留15天以下;一年内有醉酒驾驶机动车被处罚两次以上的，吊销机动车驾驶证，五年内不得驾驶营运机动车。八：市场分析中国汽车工业协会公布的数据，2010年9月份全国汽车销量为155.67万辆，保持了继续同比较大增长态势。有关部门预测，到2015年机动车保有量将达到700万辆。上海、广州等一线汽车消费市场已逐渐进入成熟期，市场增长率开始放缓，其增长速度均低于全国平均水平乃至二三线市场。虽然这样，国家信息中心数据显示，2009年，国内一线汽车市场乘用车销量增长率为8.1%，而二三线市场增速分别达到了27.6%和33.7%。汽车业是中国经济的支柱