专利名称：车载酒精监测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于监测酒精浓度的车载呼气式酒精监测电子装置。
背景技术：
近年来，全国不同城市均发生过酒后驾驶导致的严重交通事故，造成了巨大的人员伤亡和损失，社会影响十分恶劣，对此，政府相关部门高度重视，出台了多项措施严厉打击酒后驾驶行为。目前市场上用于交通执法中的酒精测试类产品，从技术特点上看上看以手持式、单机类为主，功能上主要检测为主，缺乏对酒后驾驶的预警性和预防性。受到上述客观条件的限制，现阶段交通执法部门主要采取临时路检的方式对驾驶人员进行抽查式的查验。这些措施起到很好的震慑作用，较大程度的防止酒后驾驶行为，但不能在第一时间纠正和预防酒后驾驶行为的发生，往往检测到违规行为的时候悲剧已经酿成。另外，路检耗费大量的人力物力，不适合长期性、日常性的开展，使得管理和执法过程中存在一定的安全隐患。因此，为了更好的防止酒后驾驶的发生，需要一种更加便利、有效的检测、监控装置，配合相关部门开展工作，更好的预防酒后驾驶，做到防范于未然，减少交通安全隐患。
发明内容
本发明的目的是要提供一种车载酒精监测装置，使管理人员能在远端的监控中心实时监测到车辆驾驶人员酒精浓度检测结果是否超标、车内实时的酒精浓度、车辆的位置、车速等参数。装置要求驾驶人员在发动汽车之前首先要进行呼气式的酒精浓度检测，检测结果不合格将无法发动汽车，同时装置将把检测结果上传到监控中心产生报警信息，严格预防酒后驾驶的发生。在汽车行驶过程中，装置将实时检测车内空气中的酒精浓度，并连同车辆的行驶信息一起上传到远程服务器，使管理人员能实时监测到车辆的行驶信息。实现本发明目的的技术方案是
一种车载酒精监测装置，包括微控制器和分别与微控制器连接的酒精检测模块、定位模块、通信模块、汽车继电器、外部通用I/o
所述的微控制器为16位工业级高性能微控制器，主要功能包括(I)完成与酒精检测模块，定位模块，通信模块之间的通信。读取酒精检测模块的检测数据和定位模块接收到的地理信息，将上述信息打包成与服务器约定好的帧格式传输给通信模块；(2)对酒精检测模块的检测数据进行A/D转换和平滑滤波处理；(3)根据酒精检测结果控制汽车继电器的连通和断开；(4)解析服务器下行的各种指令，并控制系统完成相应的操作；(5)控制外部通用I/O ；
所述的酒精检测模块包括酒精传感器UI、LED I、LED2、由三极管QI、Q2、Q3、电阻R2、R3、R8、R9、电容器C2、C7、保险丝Fl构成酒精传感器电源控制电路、由R10、R11、R13、R14、Q4、Q5、铃LSI构成酒精传感器检测告警电路、由二极管D1、R12、C3、开关Kl构成的主动检测时输入电路、由C5、C6、C8构成供电电源滤波电路,酒精传感器Ul分别与输入电路、检测告警电路和电源控制电路连接。
所述的酒精检测模块是以气敏传感器为核心并包含必要的供电电路进行搭建的外围电路，主要完成对气体的采样和气体中酒精浓度的电压转换，通过数/模转换接口对外围的酒精检测电路的酒精浓度检测模拟量进行读取、量化，完成对酒精浓度进行采集和检测；
所述定位模块为GPS模块，或GLONASS、Galileo等其他的定位系统，用以接收卫星信号并通过通信接口将经纬度、海拔、时间、方向、速度等信息发送给微控制器；
所述通信模块为GPRS通信模块或CDMA模块，用以接收微控制器发出的各种指令，通过TCP/IP协议完成与远程服务器进行全双工的通信；
所述的汽车继电器为汽车电路中通用的继电器，完成对汽车电路的通断控制；
所述外部I/O为电子设备通用的蜂鸣器和LED灯，用以产生提示信息。 装置工作时，在汽车熄火的状态下，即汽车ACC关闭的状态下，微控制器通过汽车继电器断开汽车点火电路。驾驶者在发动汽车之前，需打开酒精检测开关进行酒精浓度检测，只有检测到的酒精浓度低于预先设置的门限值方能点火成功发动汽车；否则，汽车点火电路将始终处于断开状态，无法发动汽车。如连续检测次数超过预先设置的门限值，微控制器将控制外部I/o发出酒精超标报警提示信息，对驾驶人员进行提醒；同时控制通信模块将报警信息上传到服务器，提醒监控中心的工作人员有违规行为的发生。从上述过程可以看出，装置能在第一时间有效地防止酒后驾驶的发生，避免不安全行车隐患的发生。在驾驶过程中，主机仍将定期的通过酒精检测电路检测车内空气的酒精浓度,并将量化后的酒精浓度定时上传到服务器，实时监控车内的酒精浓度情况。本发明的优点是能够及时、有效地防范酒后驾驶行为的发生，消除酒后驾驶可能带来的安全隐患，同时使管理人员能够实时的远程监控到车辆的位置、车内酒精浓度，增强车辆监管的严密性和有效性。
图I是本发明总体结构框图 图2是酒精检测电路原理图
图3是本发明工作流程图
具体实施例方式参照图1，车载酒精监测装置由微控制器、酒精检测模块、定位模块、通信模块、汽车继电器、外部通用I/o组成。微控制器为STM32F107VCT6，定位模块为高性能的GPS接收模块U-Blox LEA-5S-0-004、通信模块为支持TCP/IP协议的GPRS/CDMA通信模块、汽车继电器为通用汽车继电器，外部通用I/O为电子设备通用的蜂鸣器和LED灯。微控制器为STM32F107VCT6是整个系统装置的核心部分，控制着整个装置的工作流程，完成与酒精检测模块、定位模块、通信模块的通信，读取酒精检测模块的检测电压值并进行A/D转换和平滑滤波，根据滤波后的检测电压值来判断被检测人是否酒精含量超标，从而断开或接通汽车继电器，达到控制汽车的点火电路的目的。除此之外，微控制器周期性的将酒精检测电路检测到的酒精含量参数连同定位模块接收到的定位信息打包成指定的帧格式，通过通信模块内嵌的指令集控制通信模块将数据帧上传到服务器。
参照图2，本发明所述的酒精检测电路包括酒精传感器Ul、LEDU LED2、由三极管Ql、Q2、Q3、电阻R2、R3、R8、R9、电容器C2、C7、保险丝Fl构成酒精传感器电源控制电路、由R10、R11、R13、R14、Q4、Q5、铃LSI构成酒精传感器检测告警电路、由二极管D1、R12、C3、开关Kl构成的主动检测时输入电路、由C5、C6、C8构成供电电源滤波电路，酒精传感器Ul分别与输入电路、检测告警电路和电源控制电路连接。图2中Ul为酒精传感器；LED1用来指示酒精传感器的供电情况，当酒精传感器电源接通时，LEDl亮；当需要检测酒精浓度时，微控制器控制Q2工作在截止状态，从而Q1、Q3导通，电流通过F1、Q1流向U1，酒精传感器Ul开始工作；当不需要检测酒精浓度时，微控制器控制Q2工作在饱和导通状态，从而使Q1、Q3截止，切断酒精传感器的供电回路，起到减少功耗的作用；F1为自恢复保险，起到防止因电流过大影响系统的正常运行；酒精传感器Ul的内阻会根据酒精浓度不同而改变，通过采样R25的分压值可计算出Ul的内阻，从而计算出测量得到的酒精浓度值；R1和R2对R5上的电压进行分压，使电压的最大值不超过微控制器能够采样的最大电压值；主要起到提示受测者何时开始检测、何时检测结束以及检测结是否通过；当微控制器检测到按键按下后，开始进行检测。 本实施例系统的工作流程如图3所示
S301，开始；
S302，系统各部分模块完成初始化设置，到S303;
S303，检测汽车ACC开关状态，以判断车辆处于行驶状态或停车状态，如汽车处于行驶状态，到S305，否则，到S304 ；
S304，断开安装在汽车点火线上的点火继电器，断开点火开关，到S306 ；
S305，将GPS主机采集到的包括位置、车速、车辆状态以及车内酒精浓度等信息，到S314 ；
S306，读取酒精检测电路的开关状态，如开关已被打开，到S307，否则，返回S303 ；S307,酒精检测电路的蜂鸣器和LED灯产生提示信号，提示驾驶员对气体采集装置呼气，进行酒精浓度检测，到S308 ；
S308，读取酒精检测结果，如检测结果合格，到S309，否则，到S311 ；
S309，连通点火继电器，使点火线处于连通状态倒计时IOs等待驾驶员点火启动汽车，到 S310 ；
S310，读取汽车点火状态，如已点火启动，到S303，否则，返回S306 ；
S311，判断连续检测次数是否达到门限N次，如达到，到S312，否则，返回S307 ；
S312，产生酒精超标报警，并将酒精报警信息上传到服务器，同时锁死点火继电器状态，到S313 ；
S313，监听服务器指令，如收到服务器解除酒精报警指令，则返回S303，否则，返回S312 ；
S314，将数据打包成指定帧格式，到S315 ；
S315，按设定好的时间间隔将帧数据上传到服务器，返回S303。
权利要求
1.一种车载酒精监控装置，其特征是该装置包括微控制器和分别与微控制器连接的酒精检测模块、定位模块、通信模块、汽车继电器、外部通用I/o ； 所述微控制器的主要功能包括(I)完成与酒精检测模块，定位模块，通信模块之间的通信；读取酒精检测模块的检测数据和定位模块接收到的地理信息，将上述信息打包成与服务器约定好的帧格式传输给通信模块；(2)对酒精检测模块的检测数据进行A/D转换和平滑滤波处理；(3)根据酒精检测结果控制汽车继电器的连通和断开；(4)解析服务器下行的各种指令，并控制系统完成相应的操作；(5)控制外部通用I/O ； 所述酒精检测模块完成对气体的采样和气体中酒精浓度的电压转换，通过数/模转换接口对外围的酒精检测电路的酒精浓度检测模拟量进行读取、量化，完成对酒精浓度进行采集和检测； 所述定位模块用以接收卫星信号并通过通信接口将经纬度、海拔、时间、方向、速度的信息发送给微控制器； 所述通信模块用以接收微控制器发出的各种指令，通过TCP/IP协议完成与远程服务器进行全双工的通信； 所述汽车继电器完成对汽车电路的通断控制。
2.根据权利要求I所述的车载酒精监控装置，其特征是所述的酒精检测模块包括酒精传感器、与酒精传感器连接的LED灯、酒精传感器的检测告警电路、主动检测时输入电路和酒精传感器的电源控制电路。
全文摘要
本发明公开了一种车载酒精监控装置，该装置包括微控制器和分别与微控制器连接的酒精检测模块、定位模块、通信模块、汽车继电器、外部通用I/O。所述的酒精检测模块包括酒精传感器、与酒精传感器连接的LED灯、酒精传感器的检测告警电路、主动检测时输入电路和酒精传感器的电源控制电路。本发明的优点是使管理人员既能监控车辆的位置、车速等常规参数，还能监控到车辆酒精浓度检测结果和车内实时的酒精浓度，严格防止酒后驾驶的发生。
文档编号G01N33/48GK102941810SQ20121050209
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者牛宇 申请人:牛宇