一种基于多传感器的车载自适应驾驶员酒精检测报警系统的制作方法

本发明涉及智慧交通和交通安全的技术领域，尤其涉及一种基于多传感器的车载自适应驾驶员酒精检测报警系统。

背景技术：

随着汽车日渐普及，交通出行安全日渐引起社会各方面的关注，在发生的重大交通事故中，很大一部分是由于酒后驾车所引起，现行的酒精度检测大都是离线式设备和便携式设备，需要交警强制检测，需要大量的警力，并且高灵敏、高稳定的警用酒精浓度测量仪成本高，具有一定的局限性，预防酒后驾车行为效果不佳，并且很难做到随车的在线检测。针对现有酒精检测设备和技术的不足，开发一种在线、车载、基于多传感器、高精度的酒精检测和报警系统具有重要意义。

技术实现要素：

针对现有酒精浓度测量仪成本高，预防酒后驾车行为效果不好的技术问题，本发明提出一种基于多传感器的车载自适应驾驶员酒精检测报警系统，实现对酒后驾车的在线和高精准度测量，实现酒驾信息的便捷传输和发布告警，集酒精检测和酒驾预防于一体，大大提高了酒精检测和报警系统的智能化和信息化水平，也一定程度上提高了车辆驾驶安全水平，降低国家和个人财产损失问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种基于多传感器的车载自适应驾驶员酒精检测报警系统，包括传感器模块、智能锁检测模块、报警模块和中心控制模块，传感器模块、报警模块和智能锁检测模块均与中心控制模块相连接，中心控制模块通过无线技术与远端的智能交通云服务器相连接；所述传感器模块包括智能酒精探测模块、智能加速度检测模块、智能压力检测模块、智能声音拾取模块和智能图像检测模块，智能酒精探测模块、智能加速度检测模块、智能压力检测模块、智能声音拾取模块和智能图像检测模块与中心控制模块相连接。

所述智能酒精探测模块包括酒精探头、第一传感器数据处理模块和第一数据传输模块，酒精探头和第一数据传输模块均与第一传感器数据处理模块相连接，第一传感器数据处理模块与第一供电模块相连接；所述酒精探头、第一传感器数据处理模块、第一供电模块和第一数据传输模块封装为一体，智能酒精探测模块的数量设有四个，智能酒精探测模块分别设置在左车门上方、右车门上方、驾驶座位上方车顶壁内侧和副驾驶座位上方车顶壁内侧。

所述智能加速度检测模块包括加速度探头、第二传感器数据处理模块和第二数据传输模块，加速度探头和第二数据传输模块均与第二传感器数据处理模块相连接，第二传感器数据处理模块与第二供电模块相连接；所述加速度探头、第二传感器数据处理模块、第二供电模块和第二数据传输模块封装为一体，智能加速度检测模块的数量设有三个，智能加速度检测模块分别设置于左车门上方、右车门上方和车控制室。

所述智能压力检测模块包括压力探头、第三传感器数据处理模块和第三数据传输模块，压力探头和第三数据传输模块均与第三传感器数据处理模块相连接，第三传感器数据处理模块与第三供电模块相连接，压力探头、第三传感器数据处理模块、第三供电模块和第三数据传输模块封装为一体，所述智能压力检测模块设有一个，智能压力检测模块设置于驾驶员座椅的下方。

所述智能声音拾取模块包括高清语音传感器、第四传感器数据处理模块和第四数据传输模块，高清语音传感器和第四数据传输模块均与第四传感器数据处理模块，第四传感器数据处理模块与第四供电模块相连接，高清语音传感器、第四传感器数据处理模块、第四供电模块和第四数据传输模块封装为一体，所述智能声音拾取模块设有两个，智能声音拾取模块分别设置于驾驶员位置前方车顶部和副驾驶位置前方车顶部；所述智能图像检测模块包括高清图像传感器、第五传感器数据处理模块和第五数据传输模块，高清图像传感器和第五数据传输模块均与第五传感器数据处理模块相连接，第五传感器数据处理模块与第五供电模块相连接，高清图像传感器、第五传感器数据处理模块、第五供电模块和第五数据传输模块封装为一体，所述智能图像检测模块设有一个，智能图像检测模块设置于驾驶员前方车顶部。

所述智能锁检测模块包括车门锁检测模块、第六传感器数据处理模块和第六数据传输模块，车门锁检测模块和第六数据传输模块均与第六传感器数据处理模块相连接，第六传感器数据处理模块与第六供电模块相连接，车门锁检测模块、第六传感器数据处理模块、第六供电模块和第六数据传输模块封装为一体，所述智能锁检测模块设有两个，智能锁检测模块分别设置于驾驶室的左车门把手下方和右车门把手下方。

所述智能报警模块包括声光报警模块、振动报警模块、gprs短信报警模块、网络报警模块、报警控制模块、第七供电模块和第七数据传输模块，声光报警模块、振动报警模块、gprs短信报警模块、网络报警模块、第七供电模块和第七数据传输模块均与报警控制模块相连接，声光报警模块、振动报警模块、gprs短信报警模块、网络报警模块、报警控制模块、第七供电模块和第七数据传输模块封装为一体，智能报警模块安置于车载音响下方。

所述中心控制模块包括综合评估控制单元和第八数据传输模块，综合评估控制单元和第八数据传输模块封装为一体，中心控制模块安置于驾驶室控制室内，中心控制模块与车载控制电脑相连接；第八数据传输模块与远端的智能交通云服务器相连接；综合评估控制单元包括酒精浓度滤波算法模块、加速度滤波算法模块、压力滤波算法模块、图像识别智能算法模块、语音识别算法模块、酒精浓度识别预测模块和报警控制模块，酒精浓度滤波算法模块通过通信接口与智能酒精探测模块相连接，加速度滤波算法模块通过通信接口与智能加速度检测模块相连接，压力滤波算法模块通过通信接口与智能压力检测模块相连接、图像识别智能算法模块通过通信接口与智能图像检测模块相连接，语音识别算法模块通过通信接口与智能声音拾取模块相连接，报警控制模块与报警模块相连接。

所述的第一数据传输模块、第二数据传输模块、第三数据传输模块、第四数据传输模块、第五数据传输模块、第六数据传输模块、第七数据传输模块和第八数据传输模块均包含射频接口、can接口、gprs接口和主控模块，射频接口、can接口和gprs接口均与主控模块相连接。

其工作过程为：当车门被锁上后，智能锁检测模块发出信号给中心控制模块，系统开始工作，首先中心控制模块启动智能酒精探测模块检测车内酒精浓度；基于梯度加权平均的酒精浓度滤波算法模块对三个智能酒精探测模块检测的酒精浓度数据进行融合处理，得到车内酒精浓度，并与预设的酒精阈值进行比较，若超过阈值，则启动智能加速度检测模块、智能压力检测模块、智能声音拾取模块和智能图像检测模块，分别采集行驶加速度、驾驶座椅压力、车内图像和车内语音数据；基于算术平局的加速度滤波算法模块对三个智能加速度检测模块测得车辆行驶加速度信息进行处理，得到车辆行驶晃动特征信息；基于生物特征的压力滤波算法模块对两个智能压力检测模块测得驾驶员座椅的压力信息进行处理，得到驾驶员躁动度信息；基于时间序列贝叶斯网络盲源分离语音识别算法模块对车内语音信息进行盲源分离和饮酒指数评估得到车内饮酒人员信息，并与预存的人员信息进行配对，得到车内饮酒人员和未喝酒人员序列；基于马尔科夫链gentleadaboost的图像识别智能算法模块对车内图像进行人员身份识别和喝酒特征初选得到车内人员身份序列和喝酒人员序列；酒精浓度识别预测模块基于酒精浓度信息、车辆行驶晃动特征信息、基于语音的车内饮酒人员和未喝酒人员序列信息、基于图像的车内人员身份序列和喝酒人员序列信息利用svm智能算法，分析出车内人员喝酒人员信息序列和对应的车内位置，若驾驶员有饮酒特征将形成报警信息，发送报警信息至报警模块进行报警，并存下一副图片发送到远端的智能交通云服务器。

与现有技术相比，本发明的有益效果：（1）基于多传感器信息融合实现了对酒精浓度的高精度随车在线检测和报警，且抗干扰能强；（2）基于多传感器检测技术、智能图像处理技术、智能语音盲源分离技术、人工智能技术实现了车载酒精检测报警系统的综合信息化和智能化；（3）利用射频、can、gprs等多种通信方式实现各组成模块间的可靠、便捷传输，为智慧城市和智慧社区提供强有力支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的功能结构示意图。

图2为本发明智能酒精探测模块的功能结构示意图。

图3为本发明智能加速度检测模块的功能结构示意图。

图4为本发明智能压力模块的功能结构示意图。

图5为本发明智能声音拾取模块的功能结构示意图。

图6为本发明智能图像检测模块的功能结构示意图。

图7为本发明智能锁检测模块的功能结构示意图。

图8为本发明智能报警模块的功能结构示意图。

图9为本发明中心控制模块的功能结构示意图。

图10为本发明数据传输模块的功能结构示意图。

图11为本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种基于多传感器的车载自适应驾驶员酒精检测报警系统，包括传感器模块、智能锁检测模块、报警模块和中心控制模块，传感器模块、报警模块和智能锁检测模块均与中心控制模块相连接，中心控制模块通过无线技术与远端的智能交通云服务器相连接。所述传感器模块包括智能酒精探测模块、智能加速度检测模块、智能压力检测模块、智能声音拾取模块和智能图像检测模块，智能酒精探测模块、智能加速度检测模块、智能压力检测模块、智能声音拾取模块和智能图像检测模块与中心控制模块相连接。智能酒精探测模块、智能加速度检测模块、智能压力检测模块、智能声音拾取模块、智能图像检测模块、智能锁检测模块、智能报警模块数量为多个，安装在车内不同位置处。

如图2所示，智能酒精探测模块包括酒精探头、第一传感器数据处理模块和第一数据传输模块，酒精探头和第一数据传输模块均与第一传感器数据处理模块相连接，第一传感器数据处理模块与第一供电模块相连接。所述酒精探头、第一传感器数据处理模块、第一供电模块和第一数据传输模块封装为一体，智能酒精探测模块的数量设有四个，智能酒精探测模块分别设置在左车门上方、右车门上方、驾驶座位上方车顶壁内侧和副驾驶座位上方车顶壁内侧。酒精探头选用西北工业大学研发推广的声表面波酒精传感器saw-al002，第一传感器数据处理模块选用lpc2210芯片。

如图3所示，智能加速度检测模块包括加速度探头、第二传感器数据处理模块和第二数据传输模块，加速度探头和第二数据传输模块均与第二传感器数据处理模块相连接，第二传感器数据处理模块与第二供电模块相连接；所述加速度探头、第二传感器数据处理模块、第二供电模块和第二数据传输模块封装为一体，智能加速度检测模块的数量设有三个，智能加速度检测模块分别设置于左车门上方、右车门上方和车控制室。加速度探头选用西北工业大学研发推广的声表面加速度传感器saw-acc001，第二传感器数据处理模块选用lpc2210芯片。

如图4所示，智能压力检测模块包括压力探头、第三传感器数据处理模块和第三数据传输模块，压力探头和第三数据传输模块均与第三传感器数据处理模块相连接，第三传感器数据处理模块与第三供电模块相连接，压力探头、第三传感器数据处理模块、第三供电模块和第三数据传输模块封装为一体，智能压力检测模块设有一个，智能压力检测模块设置于驾驶员座椅的下方。压力探头选用西北工业大学研发推广的声表面波压力传感器saw-npc002，第三传感器数据处理模块选用lpc2210芯片。

如图5所示，智能声音拾取模块包括高清语音传感器、第四传感器数据处理模块和第四数据传输模块，高清语音传感器和第四数据传输模块均与第四传感器数据处理模块，第四传感器数据处理模块与第四供电模块相连接，高清语音传感器、第四传感器数据处理模块、第四供电模块和第四数据传输模块封装为一体，所述智能声音拾取模块设有两个，智能声音拾取模块分别设置于驾驶员位置前方车顶部和副驾驶位置前方车顶部。高清语音传感器选用三色堇凌云监控拾音器ly-901ls，第四传感器数据处理模块选用stm32f103zet6芯片。

如图6所示，智能图像检测模块包括高清图像传感器、第五传感器数据处理模块和第五数据传输模块，高清图像传感器和第五数据传输模块均与第五传感器数据处理模块相连接，第五传感器数据处理模块与第五供电模块相连接，高清图像传感器、第五传感器数据处理模块、第五供电模块和第五数据传输模块封装为一体，所述智能图像检测模块设有一个，智能图像检测模块设置于驾驶员前方车顶部。高清图像传感器选用cmucam（pixy）图像传感器模块，第五传感器数据处理模块选用stm32f103zet6芯片。

如图7所示，智能锁检测模块包括车门锁检测模块、第六传感器数据处理模块和第六数据传输模块，车门锁检测模块和第六数据传输模块均与第六传感器数据处理模块相连接，第六传感器数据处理模块与第六供电模块相连接，车门锁检测模块、第六传感器数据处理模块、第六供电模块和第六数据传输模块封装为一体，所述智能锁检测模块设有两个，智能锁检测模块分别设置于驾驶室的左车门把手下方和右车门把手下方。车门锁检测模块选用ms-01磁传感器，第六传感器数据处理模块选用lpc2210芯片。

如图8所示，智能报警模块包括声光报警模块、振动报警模块、gprs短信报警模块、网络报警模块、报警控制模块、第七供电模块和第七数据传输模块，声光报警模块、振动报警模块、gprs短信报警模块、网络报警模块、第七供电模块和第七数据传输模块均与报警控制模块相连接，声光报警模块、振动报警模块、gprs短信报警模块、网络报警模块、报警控制模块、第七供电模块和第七数据传输模块封装为一体，智能报警模块安置于车载音响下方。gprs短信报警模块选用tc35通信模块，网络报警模块选用cc1101模块，报警控制模块选用lpc2210芯片。

如图9所示，中心控制模块包括综合评估控制单元和第八数据传输模块，综合评估控制单元和第八数据传输模块封装为一体，中心控制模块安置于驾驶室控制室内，中心控制模块与车载控制电脑相连接；第八数据传输模块与远端的智能交通云服务器相连接；综合评估控制单元包括酒精浓度滤波算法模块、加速度滤波算法模块、压力滤波算法模块、图像识别智能算法模块、语音识别算法模块、酒精浓度识别预测模块和报警控制模块，酒精浓度滤波算法模块通过通信接口与智能酒精探测模块相连接，加速度滤波算法模块通过通信接口与智能加速度检测模块相连接，压力滤波算法模块通过通信接口与智能压力检测模块相连接、图像识别智能算法模块通过通信接口与智能图像检测模块相连接，语音识别算法模块通过通信接口与智能声音拾取模块相连接，报警控制模块与报警模块相连接。中心控制模块选用stm32f103vet6控制板。

智能锁检测模块检测用于检测车门是否上锁，当车门上锁后启动后续的检测模块。中心控制模块接收智能酒精探测模块、智能加速度检测模块、智能压力检测模块、智能声音拾取模块和智能图像检测模块分别检测的车内酒精浓度、车辆行车速度抖动信息（车前进、后退加速度、左右摆动加速度）、车内图像信息、车内人员语音信息，进行基于人工智能算法综合评估预测，得到驾驶员酒精度评测结论，向智能报警模块发送报警模式形成报警，并将评测结论和相关评测数据特征包发送到远端云服务器。酒精浓度滤波算法模块是基于梯度加权平均的酒精浓度滤波算法模块，加速度滤波算法模块是基于算术平均的加速度滤波算法模块，压力滤波算法模块是基于生物特征的压力滤波算法模块，图像识别智能算法模块是基于马尔科夫链gentleadaboost的图像识别智能算法模块，语音识别算法模块是基于时间序列贝叶斯网络盲源分离语音识别算法模块，酒精浓度识别预测模块是基于多传感器融合的智能酒精浓度识别预测模块。

如图10所示，第一数据传输模块、第二数据传输模块、第三数据传输模块、第四数据传输模块、第五数据传输模块、第六数据传输模块、第七数据传输模块和第八数据传输模块均包含射频接口、can接口、gprs接口、第八供电模块和主控模块，射频接口、can接口和gprs接口与主控模块相连接。射频接口选用cc1101模块，can接口选用sn65hvd1050芯片，gprs接口选用tc35通信模块，主控模块是基于lpc2210控制的。

如图11所示，其工作过程为：当车门被锁上后，智能锁检测模块发出信号给中心控制模块，系统开始工作，首先中心控制模块启动智能酒精探测模块检测车内酒精浓度；基于梯度加权平均的酒精浓度滤波算法模块对三个智能酒精探测模块检测的酒精浓度数据进行融合处理，得到车内酒精浓度，并与预设的酒精阈值进行比较，若超过阈值，则启动智能加速度检测模块、智能压力检测模块、智能声音拾取模块和智能图像检测模块，分别采集行驶加速度、驾驶座椅压力、车内图像和车内语音数据；基于算术平局的加速度滤波算法模块对三个智能加速度检测模块测得车辆行驶加速度信息进行处理，得到车辆行驶晃动特征信息；基于生物特征的压力滤波算法模块对两个智能压力检测模块测得驾驶员座椅的压力信息进行处理，得到驾驶员躁动度信息；基于时间序列贝叶斯网络盲源分离语音识别算法模块对车内语音信息进行盲源分离和饮酒指数评估得到车内饮酒人员信息，并与预存的人员信息进行配对，得到车内饮酒人员和未喝酒人员序列；基于马尔科夫链gentleadaboost的图像识别智能算法模块对车内图像进行人员身份识别和喝酒特征初选得到车内人员身份序列和喝酒人员序列；酒精浓度识别预测模块基于酒精浓度信息、车辆行驶晃动特征信息、基于语音的车内饮酒人员和未喝酒人员序列信息、基于图像的车内人员身份序列和喝酒人员序列信息利用svm智能算法，分析出车内人员喝酒人员信息序列和对应的车内位置，若驾驶员有饮酒特征将形成报警信息，发送报警信息至报警模块进行报警，并存下一副图片发送到远端的智能交通云服务器。

本发明采用声表面波传感技术、图像检测技术、语音检测技术、人工智能技术实现对酒精浓度的高准确度检测和报警，且使用射频、gprs等多种方式传输，集成化设计，可实现高精度、低成本化。可集酒精检测、酒驾预防于一体，大大提高了酒精检测和报警系统的智能化、信息化水平，也可一定程度上提高车辆驾驶安全水平和降低国家和个人财产损失问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。