专利名称：监控酒后驾车的智能装置与方法
技术领域：
本发明涉及的是一种汽车工程中的控制技术领域的装置与方法，具体是一种监控 酒后驾车的智能装置与方法。
背景技术：
尽管酒后驾车行为普遍受到公众的谴责和痛恨，世界上绝大多数的国家都对酒后 驾车行为采取非常严厉的法律措施加以制止和惩罚，但是出于社会上的种种恶习和不良风 气，要希望所有驾车者能够彻底做到自觉遵守交通法规，尚需经历一段漫长的时间。针对如 此状况，采用先进智能化技术对汽车性能予以改进，显然是不可或缺的事情，而且也是十分 有效的技术措施。本发明提供的监控酒后驾车的智能装置与方法能够准确监控并有效阻止 驾驶员酒后驾车的违法行为，因此能够防止因酒后驾车(乃至醉驾)而酿成各种形式的交 通惨案的发生。经对现有技术文献的检索发现，周巽的“一种制止司机酒后开车的汽车气敏自锁 装置及其监控系统”(中国发明专利，专利号=02152589. 7)提出“一种制止司机酒后开 车的汽车气敏自锁装置及其监控系统，是通过在汽车驾驶座位附近增设酒类气敏传感器 和由它控制的串接在蓄电池对汽车启动电机供电线路上的继电器触点，以及主要由交通 安全部门远距离遥控酒类气敏传感器的指令路线通与断来实现的，此外，在交通安全部门 还能显示出欲酒后驾车司机所在的汽车车号和开通与该车司机的对话装置等涉及监控的 事项与举措，目的在于有效地控制住司机酒后驾车事件的发生。，，该装置系统值得肯定，但 是仍然存在两项缺陷(1)无法防范由他人代为启动后，饮酒者再行上车驾驶的舞弊行为； (2) “由交通安全部门远距离遥控”系统过于复杂，而且还难免会出现漏检现象。再经对现有技术文献的检索发现，吴跃成、谢佩、夏云清等的“一种可保证驾驶员 唯一性的防酒后驾车车载系统”(中国发明专利申请号=200910100453. 0)公开了一种可保 证驾驶员唯一性的防酒后驾车车载系统，该车载系统包括酒精探测器、A/D转换器、起动控 制器，酒精探测器和A/D转换器连接，并且还包括人脸识别系统、CCD传感器电路、空气阀、 中央处理器，人脸识别系统分别与CCD传感器电路和中央处理器连接，中央处理器分别与 A/D转换器、起动控制器和空气阀连接，空气阀包括空气口，酒精探测器设于靠近所述空气 口的位置处。该技术将酒精检测系统作为主检测，人脸识别系统作为辅助监测，将这两个系 统结合起来，在杜绝酒后驾车的同时对驾驶员进行全程监控，可对驾驶员进行唯一性控制， 用以防止驾驶员找人代为吹气或中途停车换人驾驶的舞弊行为。必须指出该系统增加了 “CCD传感器电路”和“人脸识别系统”对“防止驾驶员找人代为吹气或中途停车换人驾驶的 舞弊行为”有一定的效果，但是，无疑系统过于复杂，阻止酒后驾车的可靠性明显会被降低， 何况“代为吹气”者和“酒后驾车”者分别加戴墨镜和帽子等伪装情况下，势必会使“人脸识 别系统”识别的错判率大幅提升，其实用性必然大打折扣。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种监控酒后驾车的智能装置与 方法，本发明能够有效阻止驾驶员酒后驾车的违法行为，极大地发挥了保障人们生命财产 安全的作用。本发明是通过以下技术方案实现的本发明涉及监控酒后驾车的智能装置，包括被动式红外传感器、酒精传感器、第 一调理放大器、第二调理放大器、信号处理器、控制器、电子启动开关器、语音提示器、车速 操控机构、第一电源适配器、第二电源适配器。被动式红外传感器用于传感人们辐射红外 线，被动式红外传感器的输出接口与第一调理放大器的输入接口连接；第一调理放大器的 输出接口与信号处理器第一输入接口连接；酒精传感器用于传感周围空气中的酒精蒸汽， 酒精传感器的输出接口与第二调理放大器的输入接口连接；第二调理放大器的输出接口与 信号处理器第二输入接口连接；信号处理器第一输出接口与控制器的输入接口连接，控制 器的输出接口与电子启动开关器的输入接口连接；电子启动开关器的输出接口与原有汽车 启动装置的输入接口连接；信号处理器第二输出接口与语音提示器以及车速操控机构的输 入接口连接；第一电源适配器的输入接口与车载24V直流电源的输出端口连接，第一电源 适配器的输出接口与第一调理放大器、第二调理放大器、信号处理器、控制器、语音提示器、 电子启动开关器、车速操控机构的电源端口并联；第一电源适配器的输出接口的正极端头 还与被动式红外传感器的正极端头连接；第一电源适配器的输出接口的负极端头与被动式 红外传感器、酒精传感器的负极共地；第二电源适配器的输入端口与信号处理器的+5V电 压输出端口连接，第二电源适配器的输出接口的正、负极端头分别与酒精传感器的正、负极 端头连接，负极接地。所述酒精传感器，是一类半导体气体传感器。当半导体气体传感器工作时，首先其 基体材料表面对周围气体吸附作用产生界面电势变化，再通过氧化、还原反应，由此而形成 气敏材料的电导率变化现象，将化学信号转变为电信号，从而达到检测的目的。换句话说，当氧化物半导体表面吸附某种气体时，由于被吸附气体在半导体表面 所形成的表面能级与半导体本身的费米能级不在同一水平，因此，在表面附近形成空间电 荷层。该空间电荷区的宽度和载流子浓度分布及电导率随被吸附气体的性质和浓度的变化 而变化，因而能定性甚至定量地反应出被测气体的存在及其含量。所述“半导体本身的费米能级”，是指暴露于大气中的一种类型氧化物半导体，如 Pd-La2O3-SnO2等，其表面总是吸附着一定量的电子施主(如氢原子)或电子受主(如氧原 子)，由此形成空间表面电荷量的大小。由于形成的表面能级的不同，其间便形成势垒，从 而与半导体内部形成位于表面附近的空间电荷层。该表面能级相对于半导体本身费米能级 的位置，取决于被吸附气体的亲电性。如果其亲电性低(即还原性气体)，产生的表面能级 将位于费米能级下方，被吸附分子向空间电荷区域提供电子而成为正离子吸附在半导体表 面；同时，空间电荷层内由于电子浓度增加，使电荷层的电导率相应增加。反之，如果被吸附 气体的亲电性高(即氧化性气体)，产生的表面能级将位于费米能级上方，被吸附分子从空 间电荷区域内吸取电子而成为负离子吸附在半导体表面；同时，空间电荷层内由于电子浓 度降低，使电荷层的电导率相应减少。因此，当气体浓度在半导体表面发生变化时，空间电 荷区域的电导率就发生变化。这就是说，空间电荷区的电导率受气体类型和浓度所调制。
具体地说，如Pd-La2O3-SnO2之类半导体的导电载流子为电子，其表面电导率的变 化Ag可由下式给出Ag = θμ Δη (公式一)式中，e为电子电量；μ为表面电子迁移率；Δ η为表面载流子密度变化量。在厚度为h的空间电荷层内，Δη可通过积分来求得，且Δη= )由(公式二)式中，nb为半导体内部载流子浓度，η(ζ)为空间电荷层内载流子浓度。对规则长方体的空间电荷层，其表面电导的变化为AG = ￥ (公式三)式中，Δ G为空间电荷层表面电导变化量；A为半导体元件的截面积；L为半导体元 件的长度。同样，假设构成元件的敏感材料为连续的厚膜，则对规则长方体的氧化物半导体 元件，其内部电导Gb为Gfe=CTW^I (公式四)式中，μ b为半导体内部电子迁移率；H为半导体总厚度。如果电子迁移率受氧化物半导体表面状态的影响极小，即μ b μ，则氧化物半导 体的相对电导变化可由式(公式一)、(公式二)和(公式三)得出
AG An了厂=^^公式五)
Gh nhH
AG氧化物半导体气敏元件的相对电导变化了厂正是该元件的检测灵敏度。因此，由
(公式五)可知，若要提高气敏元件的灵敏度，必须选用半导体内部载流子浓度nb低的氧化 物材料，而且应该尽量降低元件厚度H。而对已选定材料及构造的气敏传感器，其灵敏度则 取决于单位浓度气体所能引入的氧化物半导体表面载流子浓度的变化量Δη。所述被动式红外传感器，简称红外传感器，具有被动接收人体(或其它能够向外 辐射红外线的物体)所辐射出红外线的功能，并将其转换成电气信号输出。被动式红外传 感器具有D、S、G三个电极，D接电源正极，G接地，S为电信号输出极。所述第一调理放大器，包括两级电压放大器。当调理放大器的输入端接收到红外 传感器输出的红外电信号时，首先经第一级电压放大器将原始信号进行放大，放大后的信 号经阻容耦合至第二级电压放大器继续进行放大，经第二级放大后的信号输入至信号处理 器第一输入接口。所述第二调理放大器的电路结构与第一调理放大器相同，只是两者的静 态工作点有所不同，第二调理放大器专门用于放大酒精传感器输出的电信号，经第二调理 放大器放大的酒精传感器传感电信号通过其输出接口输送至信号处理器第二输入接口。所述信号处理器，包括第一输入接口、第二输入接口、第一模数转换模块、第二模 数转换模块、运算决策模块、第一输出接口、第二输出接口。其中第一输入接口的输出端口 与第一模数转换模块的输入端口连接，第一模数转换模块的输出端口与运算决策模块第一 输入通道端口连接；第二输入接口的输出端口与第二模数转换模块的输入端口连接，第二模数转换模块的输出端口与运算决策模块第二输入通道端口连接；运算决策模块的第一输 出通道端口与第一输出接口的输入端口连接，运算决策模块的第二输出通道端口与第二输 出接口的输入端口连接；第一输出接口的输出端口与控制器的输入接口连接，第二输出接 口的输出端口与第二电源适配器的输入接口连接。所述语音提示器，包括数字指令输入接口、开关信号输入接口、译码器、数字语音 模块、数模转换器、功率放大模块、扬声器；其中数字指令输入接口的输出端与译码器的 数字信号输入端口连接，开关信号输入接口的输出端与译码器的开关信号输入端口连接， 译码器的输出端口与数字语音模块的输入端口连接，数字语音模块的输出端口与数模转换 器的输入端口连接，数模转换器的输出端口与功率放大模块的输入端口连接，功率放大模 块的输出端口与扬声器的输入端口连接。当语音提示器数字指令输入接口接收到信号处理 器输出的控制指令后，经过译码器的解释，链接数字语音模块中的语音单元，将链接后的语 音单元序列依次输至数模转换器转换为语音模拟信号，再将语音模拟信号输至功率放大模 块经功率放大后驱动扬声器发出相应的语音警示。所述车速操控机构，包括输入接口、第一数模转换器、功率放大器、电磁阀和电动 刹车推杆。其中，输入接口的输入端口与信号处理器的输出接口连接，输入接口的输出端口 与第一数模转换器的输入端口连接，第一数模转换器的输出端口与功率放大器的输入端口 连接，功率放大器的输出端口同时与电磁阀线圈的两个端点及电动刹车推杆线圈的两个端 点相并接。所述的电磁阀线圈套在电磁铁芯的外面，电磁线圈受电时通过电磁铁芯产生磁力 对阀门产生磁性吸力，随着加在电磁线圈两端点电压信号的大小变化，电磁铁芯的磁性吸 力同时产生相应的变化，电磁铁芯的磁性吸力作用于阀门、拉动阀门以改变阀门的开度，阻 力弹簧是一种拉伸弹簧，阀门在电磁铁芯磁性吸力拉动的同时，阻力弹簧也同时受到拉伸， 因此产生一个与电磁铁芯磁性吸力相反的弹性力，当电磁铁芯磁性吸力和阻力弹簧弹力达 到平衡时，阀门就被停止拉动，即阀门开度与加在电磁线圈两端点电压相对应。所述电动刹车推杆，包括电刹车线圈与电磁推杆，电刹车线圈套装在电磁推杆的 一端，电磁推杆的另一端与脚踏刹车杆杠机构连接，当电刹车线圈受电时，电刹车线圈所产生 的电磁场对套装在电刹车线圈内的推杆产生轴向机械推力，该轴向机械推力作用在脚踏刹车 杆杠机构的电动推杆作力点上，通过杆杠机构起到与脚踏刹车同样的效果使车辆自动刹车。所述第一电源适配器，是为被动式红外传感器、两个调理放大器、信号处理器、控 制器、语音提示器、电子启动开关器设置的，能够根据不同的电路工作要求提供相应的工作 电压。所述第二电源适配器，是专门为酒精传感器的加热电路设置的，而且其开关方式 直接受到信号处理器输出指令的控制。所述电子启动开关器，包括第一档机械/电气开关模块；第二档酒精传感控制开 关模块；第三档发动机启动开关模块。电子启动开关器的档次转换由汽车启动钥匙的机械 转动来实现。电子启动开关器每一档次功能为顺时针转动第一档，机械开关器开通第一电 源适配器，向被动式红外传感器、两个调理放大器、信号处理器、控制器、语音提示器、电子 启动开关器等车载检控系统设备提供工作电源；继续顺时针转动第二档，酒精传感控制开 关模块的主通道导通；第三档即进入准备启动发动机的工作状态。第一档机械/电气开关模块与第三档发动机启动电气开关模块均为原有汽车电气开关模块。所述第二档酒精传感 控制开关模块，其核心器件为双向晶闸管，第二档转柄开关触点串接于双向晶闸管的控制 信号通道上，即第二档转柄开关的输入触点与控制器的输出接口连接，其输出触点与双向 晶闸管的控制极连接；双向晶闸管的源、漏两极串接于第三档发动机启动回路中，当信号处 理器判定当前驾驶室充满一定浓度的酒精蒸汽时，控制器输出低电平至双向晶间管的控制 极，致使双向晶闸管处于截止(不导通)状态，禁止第三档的汽车发动机启动；否则，控制器 高电平输出，确保双向晶闸管处于导通状态，能够执行第三档的汽车发动机正常启动。也就是说，当电子启动开关器开启第一档开关时，车载检控系统开始处于工作状 态，第一电源适配器向相应设备供电；接着，电子启动开关器开启第二档开关时，就要受到 酒精传感信号的控制只要是酒后驾驶者，装置系统输出的指令就会禁止电子启动开关器 在第三档的开关无法使启动马达及其辅助电路具备工作电源。与此同时，如果出现驾驶员找人代为吹气或中途停车换人驾驶的舞弊行为时，本 发明也不会让此类舞弊行为得逞。因为，其中的酒精传感器始终处于监控工作状态，汽车启 动后，本装置系统一旦继续检测到驾驶室里的酒精仍然超出核定阈值，则信号处理器会实 时地向语音提示器和车速操控机构发送控制指令，在控制指令的作用下，警示驾驶者禁止 驾驶并自动对车辆实施减速直至刹车。本发明还涉及监控酒后驾车的智能方法，包括步骤如下步骤一、初始化工作状态，即电子启动开关器打开第一档，第一电源适配器被开 启，红外传感器、两个调理放大器、信号处理器、控制器、语音提示器、电子启动开关器、车速 操控机构等处于工作状态。步骤二、信号处理器根据红外传感器接收到的人体辐射红外线确认有人入座驾 驶位，则继续执行步骤三；否则，执行程序一直处于监测人体辐射红外线的步骤二工作状 态。步骤三、信号处理器向第二电源适配器发送第一个控制指令，控制第二电源适配 器中的电子开关开通大电流快速加热通道，使酒精传感器的加热丝在大电流的作用下迅速 对酒精(气体)敏感元件进行快速加热。步骤四、经过一定时间的延时t1;如tl = 0. 5 2s，信号处理器向第二电源适配器 发送第二个控制指令，关断大电流通道上的电子开关，同时开通小电流，即额定维持加热电 流通道上的电子开关，使酒精传感器的加热丝在小电流下继续对酒精(气体)敏感元件进 行加热，并维持工作环境温度稳定，称为正常加热酒精传感器。步骤五、酒精传感器开始对附着在敏感元件周围的气体成分进行鉴别，S卩如果 被吸附的气体酒精浓度超过灵敏度，则在其传感高电位输出端头有高电位输出，高电位对 “地”形成的电压信号经第二调理放大器后，通过信号处理器的第二输入接口被送入信号处 理器的第二路模拟信号输入通道。步骤六、信号处理器对接收到的酒精传感信号进行计算后，根据判定阈值确定当 前被检测者散发气体的酒精含量是否“超标”；如是，则生成第三个控制指令并行输出至控 制器和语音提示器，执行步骤七；否则，信号处理器在延时一定时间t2后，如t2 = 2s，系统 执行步骤九。步骤七、在第三个控制指令的作用下，控制器向电子启动开关器的第二档酒精传感控制开关模块输出低电平控制信号，迫使其双向晶间管处于截止状态，进而使启动马达 的电气回路处于断开状态，即电子启动开关器第二档开关被闭锁，第三档发动机无法启动， 因此有效禁止了酒后驾驶；同时，语音提示器进行语音合成并通过语音提示器向驾驶员告 知，如“请您不要酒后开车！，，步骤八、信号处理器根据红外传感器接收到的人体辐射红外线确认喝酒者是否 离开驾驶位；如果没有离开，信号处理器的运算程序继续上述步骤七，直至“酒驾者”离开驾 驶室为止；否则，信号处理器中断第三个控制指令的输出，即电子启动开关器第二档开关的 闭锁被解除，控制语音提示器停止播放“警示”，系统重新回到步骤一的初始化工作状态。步骤九、信号处理器中断第三个控制指令的输出，即电子启动开关器第二档开关 的闭锁被解除，控制语音提示器停止播放“警示”，允许电子启动开关器进入第三档次，进行 汽车发动机的启动工作。并继续对驾车者所散发的气体进行测试，如果，此时驾驶室内的酒 精浓度继续存在超标现象，即酒精浓度超出标定阈值，则信号处理器向车速操控机构发送 第四控制指令，在该控制指令的作用下，车辆开始关闭油门、自动减速直至刹车，并使本发 明的监控系统重新回到初始化工作状态。因此能够有效防止驾驶员找人代为吹气或中途停 车换人驾驶的舞弊行为的发生。本发明能够有效阻止驾驶员酒后驾车的违法行为，因此能够防止因酒后驾车(乃 至醉驾)而酿成各种形式的交通事故的发生，能够起到禁止酒后驾驶的良好效果，识别的 准确率达到100%，极大地发挥了保障人们生命财产安全的作用。
图1为本发明装置系统结构示意图2为本发明酒精传感器结构原理图3为本发明酒精传感器等效电路图4为本发明被动式红外传感器设置位置图5为本发明酒精传感器设置位置图6为本发明电子启动开关器工作原理示意
图7为本发明的车速操控机构示意图8为本发明方法原理框图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前 提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下 述的实施例。如图1所示，本实施例涉及监控酒后驾车的智能装置，包括被动式红外传感器1、 酒精传感器2、第一调理放大器3、第二调理放大器4、信号处理器5、控制器6、电子启动开 关器8、语音提示器7、车速操控机构9、第一电源适配器10、第二电源适配器11。被动式红 外传感器1用于传感人们辐射红外线，被动式红外传感器1的输出接口与第一调理放大器 3的输入接口连接；第一调理放大器3的输出接口与信号处理器5第一输入接口连接；酒精 传感器2用于传感周围空气中的酒精蒸汽，酒精传感器2的输出接口与第二调理放大器4的输入接口连接；第二调理放大器4的输出接口与信号处理器5第二输入接口连接；信号 处理器5第一输出接口与控制器6的输入接口连接，控制器6的输出接口与电子启动开关 器8的输入接口连接；电子启动开关器8的输出接口与原有汽车启动装置的输入接口连接； 信号处理器5第二输出接口与语音提示器7以及车速操控机构9的输入接口连接；第一电 源适配器10的输入接口与车载24V直流电源的输出端口连接，第一电源适配器10的输出 接口与第一调理放大器3、第二调理放大器4、信号处理器5、控制器6、语音提示器7、电子启 动开关器8以及车速操控机构9的电源端口并联；第一电源适配器10的输出接口的正极端 头还与被动式红外传感器1的正极端头连接；第一电源适配器10的输出接口的负极端头与 被动式红外传感器1、酒精传感器2的负极共地；第二电源适配器11的输入端口与信号处 理器5的+5V电压输出端口连接，第二电源适配器11的输出接口的正、负极端头分别与酒 精传感器2的正、负极端头连接，负极接地。如图2所示，所述酒精传感器2，实用结构包括=Pd-La2O3-SnO2半导体，简称二氧化 锡半导体21、加热器22、加热电极23、传感高电位输出端头24、基座25、金属外壳26、不锈 钢网罩27。其中，核心的部件是敏感元件二氧化锡半导体21和激活敏感元件的加热器22。 加热器22靠近二氧化锡半导体21安装，利用加热器22在通电时所产生的辐射热能对二氧 化锡半导体21加热；二氧化锡半导体21通过支架、加热器22通过两根加热电极23与基座 25固定；传感高电位输出端头24通过基座25与外界连接；金属外壳26与不锈钢网罩27 做成一体罩在基座25上；酒精蒸汽能够通过不锈钢网罩27扩散并分布于二氧化锡半导体 21的敏感元件表面。酒精传感器2中二氧化锡半导体21敏感元件必须在被加热的条件下， 才能被激活，此时只要有酒精蒸汽散播在二氧化锡半导体21周围，二氧化锡半导体21便产 生燃料效应，在连接二氧化锡半导体21的传感高电位输出端头24上形成高电位输出。酒 精传感器2的等效电路，如图3所示。其中，Vk为加热器12的加热电压信号;VC为二氧化 锡半导体21的工作电压；V为二氧化锡半导体21输出的酒精传感电压。如图4所示，被动式红外传感器1设置于驾驶室上方正对着驾驶员的头部用以接 收人体头部向外辐射的红外线。通过调整红外传感器1前端的聚光凸透片(树脂凸透片) 可以改变红外线接收角度的大小，即变换不同焦距的树脂凸透片，就可以改变红外传感器1 能够感应到的来自周边人体向其辐射的红外线范围大小。根据驾驶室顶部高低，控制红外 线接收角度在30 40°之间为宜。如图5所示，酒精传感器2设置于方向盘的中心区域附 近较为合适，即面向驾驶者脸部能够最佳传感到人体五官散发出的酒精蒸汽的位置。其优
点在于·(1)最靠近驾驶员的面部，很容易感应到驾驶员呼出的气体；(2)安装与维护方便；(3)与信号处理器5及电子启动开关器8的链接路径简捷。酒精传感器2对气体酒精浓度的感应阈值可以通过第二调理放大器4的放大增益 和信号处理器5运算数学模型来确定。如图6所示，所述电子启动开关器8，包括第一档机械/电气开关模块81 ；第二档 酒精传感控制开关模块82 ；第三档发动机启动开关模块83。电子启动开关器8的档次转换 由汽车启动钥匙的机械转动来实现。电子启动开关器8每一档次功能为顺时针转动第一 档，机械开关器导通，向被动式红外传感器1、第一调理放大器3、第二调理放大器4、信号处理器5、控制器6、语音提示器7、电子启动开关器8等车载检控系统设备提供工作电源；继 续顺时针转动第二档，酒精传感控制开关模块82的主通道导通；第三档即进入准备启动发 动机的工作状态。第一档机械/电气开关模块81与第三档发动机启动电气开关模块83均 为原有汽车电气开关模块。所述第二档酒精传感控制开关模块82，由双向晶闸管构成；双 向晶闸管的源、漏两极串接于第三档发动机启动回路中，双向晶闸管的控制极端口与控制 器6的输出接口连接，当信号处理器5判定当前驾驶室充满一定浓度的酒精蒸汽时，控制器 6低电平输出，致使双向晶闸管处于截止(不导通)状态，禁止第三档的汽车发动机启动； 否则，控制器6高电平输出，确保双向晶闸管处于导通状态，能够执行第三档的汽车发动机 正常启动。如图7所示，所述车速操控机构9，包括输入接口 91、第一数模转换器92、功率放 大器93、电磁阀94和电动刹车推杆95。其中，输入接口 91的输入端口与信号处理器5的输 出接口连接，输入接口 91的输出端口与数模转换器92的输入端口连接，数模转换器92的 输出端口与功率放大器93的输入端口连接，功率放大器93的输出端口同时与电磁阀94线 圈的两个端点及电动刹车推杆95线圈的两个端点相并接；所述电磁阀94由电磁线圈96、 电磁铁芯97、阀门98、阻力弹簧99和阀体90五个部分组成，电磁线圈96套在电磁铁芯97 的外面，电磁线圈96受电时通过电磁铁芯97产生磁力对阀门98产生磁性吸力，随着加在 电磁线圈96两端点电压的大小变化，电磁铁芯97的磁性吸力同时产生相应的变化，电磁铁 芯97的磁性吸力作用于阀门98、拉动阀门98以改变阀门98的开度，阻力弹簧99是一种拉 伸弹簧，阀门98在电磁铁芯97磁性吸力拉动的同时，阻力弹簧99也同时受到拉伸，因此产 生一个与电磁铁芯97磁性吸力相反的弹性力，当电磁铁芯97磁性吸力和阻力弹簧99弹力 达到平衡时，阀门98就被停止拉动，即停止在与加在电磁线圈96两端点电压相对应的一个 阀门98开度；所述电动刹车推杆95，包括电刹车线圈与电磁推杆，电刹车线圈套装在电磁 推杆的一端，电磁推杆的另一端与脚踏刹车杆杠机构连接，当电刹车线圈受电时，电刹车线 圈所产生的电磁场对套装在电刹车线圈内的推杆产生轴向机械推力，该轴向机械推力作用 在脚踏刹车杆杠机构的电动推杆的作力点上，通过杆杠机构起到与脚踏刹车同样的效果使 车辆自动刹车。本实施例当电子启动开关器8开启第一档开关时，车载检控系统开始处于工作状 态，第一电源适配器10向相应设备供电；接着，电子启动开关器开启第二档开关时，就要受 到酒精传感信号的控制只要是酒后驾驶者，装置系统输出的指令就会禁止电子启动开关 器8在第三档的开关无法使启动马达及其辅助电路具备工作电源。与此同时，如果出现驾驶员找人代为吹气或中途停车换人驾驶的舞弊行为时，本 实施例也不会让此类舞弊行为得逞。因为，其中的酒精传感器2始终处于监控工作状态， 汽车启动后，本实施例一旦继续检测到驾驶室里的酒精仍然超出核定阈值，则信号处理器5 会实时地向语音提示器7和车速操控机构9发送控制指令，在控制指令的作用下，警示驾驶 者禁止驾驶并自动对车辆实施减速直至刹车。如图8所示，本实施例还涉及监控酒后驾车的智能方法，包括步骤如下步骤一、初始化工作状态，第一电源适配器10被开启，被动式红外传感器1、第一 调理放大器3、第一调理放大器4、信号处理器5、控制器6、语音提示器7、电子启动开关器8 等处于工作状态；
步骤二、信号处理器5根据红外传感器1接收到的人体辐射红外线确认有人入座 驾驶位，则继续执行步骤三；否则，执行程序一直处于监测人体辐射红外线的步骤二工作状 态；步骤三、信号处理器5向第二电源适配器11发送第一个控制指令，控制第二电源 适配器11中的电子开关开通大电流快速加热通道，使酒精传感器2的加热丝12在大电流 的作用下迅速对酒精敏感元件进行快速加热；步骤四、经过、=Is的时间延时，信号处理器5向第二电源适配器11发送第二 个控制指令，关断大电流通道上的电子开关，同时开通小电流通道上的电子开关，使酒精传 感器2的加热丝12在小电流下继续对酒精敏感元件进行加热，并维持工作环境温度稳定；步骤五、酒精传感器2开始对附着在敏感元件周围的气体成分进行鉴别，即如果 被吸附的气体酒精浓度超过灵敏度，则在其传感高电位输出端头14有高电位输出，高电位 对“地”形成的电压信号经第二调理放大器4后，被送入信号处理器5的第二路模拟信号输 入通道；步骤六、信号处理器5对接收到的酒精传感信号进行计算后，根据判定阈值确定 当前被检测者散发气体的酒精含量是否“超标”；如是，则生成第三个控制指令并行输出至 控制器6和语音提示器7，执行步骤七；否则，信号处理器5在延时t2 = 2s的时间后，系统 执行步骤九；步骤七、在第三个控制指令的作用下，控制器6向电子启动开关器8的第二档酒精 传感控制开关模块82输出低电平控制信号，迫使其双向晶间管处于截止状态，进而使启动 马达的电气回路处于断开状态，即电子启动开关器8第二档开关被闭锁，发动机无法启动， 因此有效禁止了酒后驾驶；同时，语音提示器7进行语音合成并通过语音提示器7向驾驶员 告知，如“请您不要酒后开车！，，步骤八、信号处理器5根据红外传感器2接收到的人体辐射红外线确认喝酒者是 否离开驾驶位；如果没有离开，信号处理器5的运算程序继续上述步骤七，直至“酒驾者”离 开驾驶室为止；否则，信号处理器5中断第三个控制指令的输出，即电子启动开关器8第二 档开关的闭锁被解除，控制语音提示器7停止播放“警示”，系统重新回到初始化工作状态。步骤九、信号处理器5中断第三个控制指令的输出，即电子启动开关器8第二档开 关的闭锁被解除，控制语音提示器7停止播放“警示”，允许电子启动开关器8进入第三档 次，进行汽车发动机的启动工作。并继续对驾车者所散发的气体进行测试，如果，此时驾驶 室内的酒精浓度继续存在超标现象，即酒精浓度超出标定阈值，则信号处理器5向车速操 控机构9发送第四控制指令，在该控制指令的作用下，车辆开始关闭油门、自动减速直至刹 车，并使本实施例的监控回到初始化工作状态。因此能够有效防止驾驶员找人代为吹气或 中途停车换人驾驶的舞弊行为的发生。本实施例的实施能够起到禁止酒后驾驶的良好效果，而且在判定阈值符合标准的 情况下，装置系统识别的准确率达到100%。
权利要求
一种监控酒后驾车的智能装置，其特征在于，包括被动式红外传感器、酒精传感器、第一调理放大器、第二调理放大器、信号处理器、控制器、电子启动开关器、语音提示器、车速操控机构、第一电源适配器、第二电源适配器，被动式红外传感器的输出接口与第一调理放大器的输入接口连接，第一调理放大器的输出接口与信号处理器第一输入接口连接，酒精传感器的输出接口与第二调理放大器的输入接口连接，第二调理放大器的输出接口与信号处理器第二输入接口连接，信号处理器第一输出接口与控制器的输入接口连接，控制器的输出接口与电子启动开关器的输入接口连接，信号处理器第二输出接口分别与语音提示器以及车速操控机构的输入接口连接，第一电源适配器的输出接口与第一调理放大器、第二调理放大器、信号处理器、控制器、语音提示器、电子启动开关器、车速操控机构的电源端口并联，第一电源适配器的输出接口的正极端头还与被动式红外传感器的正极端头连接，第一电源适配器的输出接口的负极端头与被动式红外传感器、酒精传感器的负极共地，第二电源适配器的输入端口与信号处理器电压输出端口连接，第二电源适配器的输出接口的正、负极端头分别与酒精传感器的正、负极端头连接，负极接地。
2.根据权利要求1所述的监控酒后驾车的智能装置，其特征是，所述电子启动开关器， 包括第一档机械/电气开关模块、第二档酒精传感控制开关模块、第三档发动机启动开关 模块，第二档酒精传感控制开关模块由双向晶闸管构成，双向晶闸管的源、漏两极串接于第 三档发动机启动回路中，双向晶闸管的控制极端口与控制器的输出接口连接；当信号处理器判定当前驾驶室充满酒精蒸汽时，控制器低电平输出，致使双向晶闸管 处于截止为不导通状态，禁止第三档的汽车发动机启动；否则，控制器高电平输出，确保双向晶闸管处于导通状态，能够执行第三档的汽车发动 机正常启动。
3.根据权利要求1或者2所述的监控酒后驾车的智能装置，其特征是，所述电子启动 开关器档次为第一档，机械开关器导通，向被动式红外传感器、两个调理放大器、信号处理 器、控制器、语音提示器、电子启动开关器等车载检控系统设备提供工作电源；第二档，酒精 传感控制开关模块的主通道导通；第三档，进入准备启动发动机的工作状态。
4.一种根据权利要求1所述的监控酒后驾车的智能装置的智能方法，其特征在于，包 括以下步骤步骤一、初始化工作状态，即电子启动开关器打开第一档，第一电源适配器被开启，红 外传感器、两个调理放大器、信号处理器、控制器、语音提示器、电子启动开关器、车速操控 机构等处于工作状态；步骤二、信号处理器根据红外传感器接收到的人体辐射红外线确认有人入座驾驶位，则继续执行步骤三；否则，执行程序一直处于监测人体辐射红外线的步骤二工作状态；步骤三、信号处理器向第二电源适配器发送第一个控制指令，控制第二电源适配器中 的电子开关开通大电流快速加热通道，使酒精传感器的加热丝在大电流的作用下迅速对酒 精敏感元件进行快速加热；步骤四、经过时间的延时^信号处理器向第二电源适配器发送第二个控制指令，关断 大电流通道上的电子开关，同时开通小电流，即额定维持加热电流通道上的电子开关，使酒 精传感器的加热丝在小电流下继续对酒精敏感元件进行加热，并维持工作环境温度稳定，为正常加热酒精传感器；步骤五、酒精传感器开始对附着在敏感元件周围的气体成分进行鉴别，如果被吸附的 气体酒精浓度超过灵敏度，则在其传感高电位输出端头有高电位输出，高电位对“地”形成 的电压信号经第二调理放大器后，被送入信号处理器的第二路模拟信号输入通道；步骤六、信号处理器对接收到的酒精传感信号进行计算后，根据判定阈值确定当前被 检测者散发气体的酒精含量是否“超标”如是，则生成第三个控制指令并行输出至控制器和语音提示器，执行步骤七； 否则，信号处理器在延时一定时间t2后，系统执行步骤九；步骤七、在第三个控制指令的作用下，控制器向电子启动开关器的第二档酒精传感控 制开关模块输出低电平控制信号，双向晶闸管处于截止状态，启动马达的电气回路处于断 开状态，即电子启动开关器第二档开关被闭锁，发动机无法启动，禁止了酒后驾驶； 同时，语音提示器进行语音合成并通过语音提示器向驾驶员警示； 步骤八、信号处理器根据红外传感器接收到的人体辐射红外线确认喝酒者是否离开 驾驶位如果没有离开，信号处理器的运算程序继续上述步骤七，直至“酒驾者”离开驾驶室为止；否则，信号处理器中断第三个控制指令的输出，即电子启动开关器第二档开关的闭锁 被解除，控制语音提示器停止播放“警示”，系统重新回到初始化工作状态；步骤九、信号处理器中断第三个控制指令的输出，即电子启动开关器第二档开关的闭 锁被解除，控制语音提示器停止播放“警示”，允许电子启动开关器进入第三档次，进行汽车 发动机的启动工作，并继续对驾车者所散发的气体进行测试；如果，此时驾驶室内的酒精浓度继续存在酒精浓度超出标定阈值，则信号处理器向车 速操控机构发送第四控制指令，在该控制指令的作用下，车辆开始关闭油门、自动减速直至 刹车，回到初始化工作状态。
全文摘要
一种汽车工程中的控制技术领域的监控酒后驾车的智能装置与方法，装置包括被动式红外传感器、酒精传感器、第一调理放大器、第二调理放大器、信号处理器、控制器、电子启动开关器、语音提示器、车速操控机构、第一电源适配器、第二电源适配器。方法包括步骤一、初始化；步骤二、确认是否有人入座驾驶室；步骤三、酒精传感器快速加热；步骤四、酒精传感器小电流加热；步骤五、酒精成分鉴别；步骤六、判定酒精含量；步骤七、禁止酒后驾驶；步骤八、判断喝酒者是否离开驾驶位；步骤九、确定继续监控工作方式。本发明能有效防止驾驶员找人代为吹气或中途停车换人驾驶的舞弊行为的发生，准确监控并有效阻止驾驶员酒后驾车的违法行为。
文档编号B60T7/12GK101954865SQ20101029923
公开日2011年1月26日 申请日期2010年10月2日 优先权日2010年10月2日
发明者应俊豪, 张秀彬, 王胜永, 罗露瑾, 邱祯 申请人:上海交通大学