专利名称：基于无线网络的酒精测试方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及酒精测试方法及系统，尤其是涉及一种基于无线网络的酒精测试 方法及系统。
背景技术：
随着汽车工业的迅猛发展，因酒后驾车而引起的交通事故与日俱增，严重的 威胁着人们的生命财产安全，而检测司机是否酒后驾车是减少交通事故的重要
措施之一。要判断是否是酒后驾驶，最理想的方法是检査驾驶员的BAC (Blood Alcohol Concentration),即血液中的酒精浓度。在事故现场勘验或交通警察的日 常交通检査中，最简单有效的方案是现场检测驾驶员呼气中的酒精含量。而目前 交警执法所采用的酒精测试方法或测试仪，比较笨拙、效率不高；仪器的可修 改性造成执法主观性对测试结果影响较大，缺乏有效的监管方式；而且测得的 数据比较分散，容易丢失，不便管理和统计；如测试完数据后要通过数据线下 载测试结果到本地计算机中，再汇总各个本地计算机的数据， 一旦数据量很大 时工作效率会大大降低。
发明内容
针对上述现状和技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于无线网络的 酒精测试方法及系统。它能提供可靠的嵌入式无线传感器网络，将各个酒精测 试仪作为网络节点，通过无线传输技术，完成信息的集成和整合，达到信息和 执法的统一管理。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下
一、 一种基于无线网络的酒精测试方法
包括作为传感器网络节点的手持式酒精测试仪、作为传感器网关节点的基 站控制计算机群和作为服务器的主控计算机；其中酒精测试仪用于测量被测者 呼出气体内的酒精含量，从而转换得到被测者体内血液中的酒精含量；每个基 站控制计算机用于接收本地区所有传感器节点，即酒精测试仪测得的数据信息， 并进行分类和汇总，然后通过以太网接口或GSM通信网络接口，定期向服务器 上传汇总后的数据信息；主控计算机利用数据管理系统有效管理由基站控制计 算机上传的汇总信息，完成远程监控任务。
所述的传感器节点包括随机测试点和执法测试点。二、 一种基于无线网络的酒精测试系统
包括虚拟的城市模型、以太网、GSM通信网络、主控计算机和数据浏览器； 虚拟的城市模型中设置酒精测试仪的执法测试点和酒精测试仪的随机测试点完 成本地区的测试，并通过RF射频传输及时将测试数据信息，上传到各地区的基 站控制计算机，基站控制计算机对本地区测试数据进行整理和存储，通过以太 网或GSM通信网络传输给主控计算机和数据浏览器。
所述的酒精测试仪包括中央处理单元、信息采集模块、信息预处理模块、 显示模块、数据存储模块、报警与时钟模块、人机交互模块、复位、USB接口、 RF通信模块、电源和GPS模块；其中中央处理单元分别与信息预处理模块、显 示模块、数据存储模块、报警与时钟模块、人机交互模块、复位、USB接口、 RF通信模块和GPS模块相连接，信息采集模块与信息预处理模块相连接；电源 给整个系统供电；
所述的基站控制计算机包括另一个中央处理单元、RF接收模块、以太网 控制模块、耦合滤波、RJ45、路由装置、另一个数据存储模块、串行接口、 GSM 通信模块、另一个USB接口、另一个复位、JTAG调试模块和另一个电源；其 中另一个中央处理单元分别与RF接收模块、以太网控制模块、另一个数据存储 模块、串行接口、 GSM通信模块、另一个USB接口、另一个复位、JTAG调试 模块相连接；以太网控制模块与耦合滤波相连接；耦合滤波通过RJ45与路由装 置相连接；另一个电源给整个系统供电。
所述的酒精测试仪中，中央处理单元采用ARM9芯片,芯片中的操作系统采 用嵌入式pCLinux系统；信息采集模块的核心部件是电化学燃料电池传感器， 完成对呼气酒精浓度的检测，信息采集模块还包括压力传感电路，温度传感电 路；信息预处理模块主要对信息采集模中的电化学燃料电池传感器采集到的呼 气酒精浓度的电压信号进行滤波放大处理，处理后的信号通过耦合电容传入中 央处理单元中；显示模块采用TFT彩屏显示，核心部件是2.2英寸的 24(^RGB+320TFT液晶屏；RF通信模块(18)核心部件是nRF2401芯片，采用该 芯片的经典连接电路；
所述的基站控制计算机中，另一个中央处理单元采用ARM7芯片，芯片中的 操作系统采用嵌入式实时操作系统uC/OS-n，网络协议采用LwIP协议；RF接 收模±央，核心部件是nRF2401芯片，采用该芯片的经典连接电路；以太网控制 模块，核心部件是ENC28J60; GSM通信模块，核心部件是MOTOROLA-G24通讯模块。
本发明所述的基于无线网络的酒精测试系统包括以传感器网络节点角色存 在的便携式的酒精测试仪、基站控制计算机群、主控计算机。其中系统的基础
核心是传感器网络节点，也就是酒精测试仪，它是以ARM9芯片为核心的硬件 和以嵌入式实时操作系统uCLinux和GUI图形界面为核心的软件组成，构成了 基于嵌入式Web Server的Internet的无线网络传输平台的基础。基站控制计算机 主要由以ARM7芯片为核心的硬件和以嵌入式实时操作系统uC/OS-II和LwIP 协议为核心的软件组成，通过RF无线传输完成本地区数据的接收和汇总，对数 据进行分类和按时间排列。主控计算机主要通过以太网通信平台整合各个基站 控制计算机的数据信息，完成信息和执法的统一管理。 本发明具有的有益效果是
1、 酒精测试仪方面采用高灵敏度、独特的电化学燃料电池技术，传感器 只对酒精起反应，对烟、碳酸饮料不起反应，这样更能确保酒精检测的准确性； 超大彩色图形液晶显示，显示效果具有极高的清晰度和适应性；"一键式"全自 动完成操作，简单而快捷；具有强大的GPS接收器，内置天线，便于区域管理; 内置抗干扰天线，不受任何高频无线电干扰；采用RF无线传输技术，可以自动 无线传输打印，及时上传现场测试数据。
2、 基站控制计算机方面采用嵌入式实时操作系统，能够实时接收存储测 试数据，可靠性高；采用以太网控制器，实现系统的网络化，保证数据的网络 传输；附有GSM无线通讯模块，保证网络故障的情况下与服务器端正常通信； 大容量存储数据，可保存30,000个以上检测结果；提供RS232串口传输，以及 USB接口传输，便与PC机通信。
3、 主控计算机方面操作简单、界面美观的数据信息管理系统；采用稳定 可靠的数据库系统。
图1是基于无线网络的酒精测试系统的网络模型。
图2是本发明中酒精测试仪的结构框图。
图3是本发明中基站控制计算机的结构框图。
图4是本发明中酒精测试仪的信息预处理模块电路图。
图5是本发明中酒精测试仪的信息采集模块的压力传感电路图。
图6是本发明中酒精测试仪的信息采集模块的温度传感电路图。
图中1、虚拟的城市模型，2、随机测试点(传感器节点)，3、执法测试点(传感器节点)，4、基站控制计算机(传感器网关节点)，5、以太网，6、 GSM通信网 络，7、主控计算机(数据管理中心)，8、数据浏览器，9、中央处理单元，10、 信息采集模块，11、信息预处理模块，12、显示模块，13、数据存储模块，14、 报警与时钟模块，15、人机交互模块，16、复位，17、 USB接口， 18、 RF通信 模块，19、电源，20、 GPS模块，21、中央处理单元，22、 RF接收模块，23、 以太网控制模块，24、耦合滤波，25、 RJ45， 26、路由装置，27、数据存储模 块，28、串行接口， 29、 GSM通信模块，30、 USB接口， 31、复位，32、 JTAG 调试模块，33、电源。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明基于无线网络的酒精测试系统，包括传感器节点2、 3 的酒精测试仪、传感器网关节点的基站控制计算机4和主控计算机7的数据整 合管理系统。其中l为虚拟的城市模型，各测试点2、 3完成本地区的测试，并 通过RF射频传输及时将测试数据信息，上传到各地区的基站控制计算机4，即 传感器网关节点，基站控制计算机4对本地区的测试数据进行初步整理和存储， 定期(比如1天)通过以太网5或GSM移动通信网络6提交给主控计算机7， 并在服务器端的数据浏览器8中显示各地区基站控制计算机4的上传进程及数 据信息。
如图2所示是酒精测试仪的结构框图。包括中央处理单元9、信息采集模 块10、信息预处理模块11、显示模块12、数据存储模块13、报警与时钟模块 14、人机交互模块15、复位16、 USB接口 17、 RF通信模块18、电源19和GPS 模块20;其中中央处理单元9分别与信息预处理模块11、显示模块12、数据存 储模块13、报警与时钟模块14、人机交互模块15、复位16、 USB接口 17、 RF 通信模块18和GPS模块20相连接，信息采集模块10与信息预处理模块11相 连接；电源19给整个系统供电。
所述的酒精测试仪中，中央处理单元9采用ARM9芯片,芯片中的操作系统 采用嵌入式pCLinux系统；信息采集模块10的核心部件是电化学燃料电池传感 器，完成对呼气酒精浓度的检测，信息采集模块10还包括压力传感电路，温度 传感电路；信息预处理模块11主要对信息采集模块10中的电化学燃料电池传 感器采集到的呼气酒精浓度的电压信号进行滤波放大处理，处理后的信号通过 耦合电容传入中央处理单元中；显示模块12采用TFT彩屏显示，核心部件是 2.2英寸的240*RGB*320TFT液晶屏；RF通信模块18核心部件是nRF2401芯片，采用该芯片的经典连接电路。
作为传感器节点的酒精测试仪结构组成，被测者用嘴含住吹气端，轻轻地
连续吹气3_5秒，吹气时设备会发出连续的声音和感觉到颤动，当屏幕上显示"停 止"时为吹气采样成功。此时被测者的BAC信号被通过了信息采集模块10，进 入信息预处理模块U，放大后再通过A/D转换进入中央处理单元9，中央处理 单元9通过信息计算，将最终结果显示在TFT彩屏的显示模块12上。于此同时， 中央处理单元9读取报警与时钟模块14的当前同步时钟信息，读取GPS模块 20的经纬度信息，以及地区码和身份码，与最终测试结果一起作为一个数据包， 存入数据存储模块13的大容量片外Flash中。当测试完毕，交警可以有选择性 的将准确数据通过RF通信模块的RF射频传输进行无线打印及上传至本地区的 基站控制计算机4。
如图3所示是基站控制计算机的结构框图，包括另一个中央处理单元21、 RF接收模块22、以太网控制模块23、耦合滤波24、 RJ45 25、路由装置26、另 一个数据存储模块27、串行接口28、 GSM通信模块29、另一个USB接口30、 另一个复位31、 JTAG调试模块32和另一个电源33;其中另一个中央处理单元 21分别与RF接收模块22、以太网控制模块23、另一个数据存储模块27、串行 接口28、 GSM通信模块29、另一个USB接口30、另一个复位31、 JTAG调试 模块32相连接；以太网控制模块23与耦合滤波24相连接；耦合滤波24通过 RJ45 25与路由装置26相连接；另一个电源33给整个系统供电。
所述的基站控制计算机中，另一个中央处理单元21采用ARM7芯片，芯片 中的操作系统采用嵌入式实时操作系统uC/0S-I1，网络协议采用LwIP协议；RF 接收模块22，核心部件是nRF2401芯片，采用该芯片的经典连接电路；以太网 控制模块23,核心部件是ENC28J60; GSM通信模块29，核心部件是 MOTOROLA-G24通讯模块。
基站控制计算机4的结构框图，它的主要功能是汇总本地区的信息数据，减 轻主控计算机的负担，屏蔽RF传输距离有限的缺点。基站控制计算机4通过中 央处理单元21控制RF接收模块22，经过严格的通信协议接收本地区各传感器 节点发送的数据包，对接收来的数据包进行解释、排列和存储。由于基站控制 计算机4提供串行接口 28和USB接口 30，方便了现场与PC机的通讯，通过 PC机专用的监控软件可以方便的监视数据的传输和整理过程。另外，基站控制 计算机4的特色在于提供了以太网接口和GSM无线通讯接口 ，它能实现基站端 与服务器端的远距离通信，使得执法过程透明化，基站控制计算机4定期向主控计算机7提交本地区汇总的测试数据信息，网络故障时，可以采用GSM移动 通信的方式来补救，保证执法的顺利进行。
如图4所示，为酒精测试仪的信息预处理模块电路图，含有酒精的气体从 FCELLSHORT进入，通过BS170场效应管的缓冲，使得在燃料电池传感器的两 端产生一个电压值，经过C1滤波进入LMC6848进行一级放大，再经过限流电 阻R9和滤波电容C4进入LMC6848进行二级放大，最后燃料电池传感器所感 应的电压值放大到方便被处理器处理的电压范围，从BACV端传送给中央处理 单元9。
如图5所示，为酒精测试仪的信息采集模块的压力传感电路图，其中PS1 为压力传感器，压力传感器采集被测试者的呼气压力，只有当压力满足一定的 接受范围，中央处理单元9才接收信息预处理模块11的电压信号；PS1在采集 到压力信号时，将这个信号转换为电压值，从OUT+和OUT—输出至LMC6848 进行放大处理，然后从PSENSE端输出给中央处理单元9，作为中央处理单元9 的接收信号依据。
如图6所示，为酒精测试仪的信息采集模块的温度传感电路图，其中 LM60CIM3为温度传感器，主要采集Fuel Cell燃料电池传感器的工作温度； HEATER BANK为加热电阻阵列，为Fuel Cell燃料电池传感器加热，以便清除 残留的测试酒精；LM60CIM3温度传感器采集温度并转化为电压值，通过VOUT 端口将温度电压信号通过Jl接口传递给中央处理单元，中央处理单元根据这个 温度电压信号进行分析判断，控制HEATERBANK加热电阻阵列对Fuel Cell进 行加热或停止加热。
权利要求
1、一种基于无线网络的酒精测试方法，其特征在于包括作为传感器网络节点的手持式酒精测试仪、作为传感器网关节点的基站控制计算机群和作为服务器的主控计算机；其中酒精测试仪用于测量被测者呼出气体内的酒精含量，从而转换得到被测者体内血液中的酒精含量；每个基站控制计算机用于接收本地区所有传感器节点，即酒精测试仪测得的数据信息，并进行分类和汇总，然后通过以太网接口或GSM通信网络接口，定期向服务器上传汇总后的数据信息；主控计算机利用数据管理系统有效管理由基站控制计算机上传的汇总信息，完成远程监控任务。
2、 根据权利要求1所述的一种基于无线网络的酒精测试方法，其特征在于 所述的传感器节点包括随机测试点和执法测试点。
3、 用于权利要求l所述的一种基于无线网络的酒精测试方法的系统，其特 征在于包括虚拟的城市模型(l)、以太网(5)、 GSM通信网络(6)、主控计算机(7) 和数据浏览器(8);虚拟的城市模型(1)中设置酒精测试仪的执法测试点(3)和酒精 测试仪的随机测试点(2)完成本地区的测试，并通过RF射频传输及时将测试数据 信息，上传到各地区的基站控制计算机(4),基站控制计算机(4)对本地区测试数 据进行整理和存储，通过以太网(5)或GSM通信网络(6)传输给主控计算机(7)和 数据浏览器(8)。
4、 根据权利要求3所述的一种基于无线网络的酒精测试方法的系统，其特 征在于所述的酒精测试仪包括中央处理单元(9)、信息釆集模块(IO)、信息预处 理模块(ll)、显示模±央(12)、数据存储模块(13)、报警与时钟模块(14)、人机交互 模块(15)、复位(16)、 USB接口(17)、 RF通信模块(18)、电源(19)和GPS模块(20); 其中中央处理单元(9)分别与信息预处理模块(11)、显示模块(12)、数据存储模块 (13)、报警与时钟模块(14)、人机交互模块(15)、复位(16)、 USB接口(17)、 RF 通信模i央(18)和GPS模块(20)相连接，信息采集模块(10)与信息预处理模块(11) 相连接；电源(19)给整个系统供电。
5、 根据权利要求3所述的一种基于无线网络的酒精测试方法的系统，其特 征在于所述的基站控制计算机包括另一个中央处理单元(21)、RF接收模块(22)、 以太网控制模块(23)、耦合滤波(24)、 RJ45(25)、路由装置(26)、另一个数据存储 模块(27)、串行接口(28)、 GSM通信模块(29)、另一个USB接口(30)、另一个复 位(31)、 JTAG调试模块(32)和另一个电源(33);其中另一个中央处理单元(21)分别与RF接收模块(22)、以太网控制模块(23)、另一个数据存储模块(27)、串行接 口(28)、 GSM通信模块(29)、另一个USB接口(30)、另一个复位(31)、 JTAG调 试模块(32)相连接；以太网控制模块(23)与耦合滤波(24)相连接；耦合滤波(24) 通过RJ45(25)与路由装置(26)相连接；另一个电源(33)给整个系统供电。
6、 根据权利要求4所述的一种基于无线网络的酒精测试方法的系统，其特 征在于所述的酒精测试仪中，中央处理单元(9)采用ARM9芯片，芯片中的操作 系统采用嵌入式^CLinux系统；信息采集模块(10)的核心部件是电化学燃料电池 传感器，完成对呼气酒精浓度的检测，信息采集模块(10)还包括压力传感电路， 温度传感电路；信息预处理模块(11)主要对信息采集模块(10)中的电化学燃料电 池传感器采集到的呼气酒精浓度的电压信号进行滤波放大处理，处理后的信号 通过耦合电容传入中央处理单元中；显示模块(12)采用TFT彩屏显示，核心部 件是2.2英寸的240*RGB*320TFT液晶屏;RF通信模块(18)核心部件是nRF2401 芯片，采用该芯片的经典连接电路。
7、 根据权利要求5所述的一种基于无线网络的酒精测试方法的系统，其特 征在于所述的基站控制计算机中，另一个中央处理单元(21)采用ARM7芯片， 芯片中的操作系统采用嵌入式实时操作系统uC/OS-II，网络协议采用LwIP协议； RF接收模块(22)，核心部件是nRF2401芯片，采用该芯片的经典连接电路；以 太网控制模块(23)，核心部件是ENC28J60; GSM通信模块(29)，核心部件是 MOTOROLA-G24通讯模块。
全文摘要
本发明公开一种基于无线网络的酒精测试方法及系统。在虚拟城市模型中设置酒精测试仪的执法测试点和酒精测试仪的随机测试点完成本地区的测试，并通过RF射频传输及时将测试数据信息，上传到各地区的基站控制计算机，基站控制计算机对本地区测试数据进行整理和存储，通过以太网或GSM通信网络传输给主控计算机和数据浏览器。酒精测试仪检测后通过RF无线传输将测试数据保存并上传给各地区唯一的基站控制计算机，还可以利用RF无线传输当场打印测试结果；基站控制计算机对接收到的检测数据进行分析、汇总、存储，再通过以太网或移动通信网定期提交给主控计算机；主控计算机利用数据管理系统完成对各地区测试数据的整合与统计，达到远程监控。
文档编号G08C17/00GK101308152SQ200810063678
公开日2008年11月19日 申请日期2008年6月24日 优先权日2008年6月24日
发明者刘海霞, 张志乐, 张鹏举, 李仁旺, 贵 杨 申请人:浙江理工大学