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一種基于生物技術(shù)的防酒駕系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2021-12-11 03:58章麗瑩姜華東王懷佳馬新坤張愛(ài)卿張友恒
黑龍江交通科技 2021年11期
關(guān)鍵詞:汗液駕駛者唾液

章麗瑩,姜華東,閆 斌,王懷佳,馬新坤,張愛(ài)卿,付 旭,張友恒

(北華航天工業(yè)學(xué)院 建筑工程學(xué)院,河北 廊坊 065000)

0 引 言

酒駕是導(dǎo)致交通事故最為致命的一點(diǎn)。而現(xiàn)有的車(chē)載一體式檢測(cè)方法大多需要司機(jī)主動(dòng)去進(jìn)行檢測(cè)(呼氣),以判斷駕駛員是否酒后駕駛,這樣的方法增加了交通警察的工作量,降低了檢測(cè)的準(zhǔn)確率(無(wú)法判斷被檢測(cè)人是否為駕駛員),抗干擾能力弱。為解決檢測(cè)酒駕的過(guò)程中存在的工作量大、檢測(cè)過(guò)程繁瑣、檢測(cè)不準(zhǔn)確,以及檢測(cè)結(jié)果出來(lái)以后應(yīng)對(duì)措施的問(wèn)題,設(shè)計(jì)一種專(zhuān)門(mén)的自動(dòng)檢測(cè)駕駛員汗液中酒精濃度的裝置。研究彌補(bǔ)了現(xiàn)存檢測(cè)方法的缺點(diǎn),使得檢測(cè)過(guò)程更加精準(zhǔn)和高效。

1 酒精含量的檢測(cè)方法

酒后駕駛是交通事故的重要成因,對(duì)交通安全形成了巨大隱患,如何有效預(yù)防酒駕和提高交通執(zhí)法能力十分重要。國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果表明,機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛者血液、唾液、尿液與呼出氣體中的酒精含量可應(yīng)用于判斷酒駕行為。

1.1 血液酒精含量檢測(cè)方法

血液酒精濃度檢測(cè)方法是指將機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛?cè)说难核陀僧?dāng)?shù)胤ㄡt(yī)部門(mén)或具有資質(zhì)的鑒定機(jī)構(gòu)進(jìn)行血液酒精含量的檢測(cè)。常用方法是采用氣相色譜儀(頂空)進(jìn)行定性定量檢測(cè),原理是應(yīng)用乙醇的易揮發(fā)性。

1.2 唾液酒精含量檢測(cè)方法

唾液酒精含量檢測(cè)方法采用試紙檢測(cè)法機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛者唾液中的酒精濃度進(jìn)行檢測(cè),因試紙上含有酒精酶,所以針對(duì)不同的酒精濃度會(huì)發(fā)生不同程度的化學(xué)顯色反應(yīng),試紙條的顏色深淺與乙醇的含量成線(xiàn)性關(guān)系。

1.3 尿液酒精含量檢測(cè)方法

檢測(cè)尿液中酒精含量的方法是指通過(guò)提取機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛者的尿液,并送往具有資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行成分檢測(cè)分析,通常采用氣相色譜法進(jìn)行分析。

1.4 呼氣酒精含量檢測(cè)方法

檢測(cè)駕駛證呼出氣體中的酒精含量的方法也是一種無(wú)創(chuàng)傷的酒駕測(cè)試方法,應(yīng)用原理亨利定律。根據(jù)其所應(yīng)用的材料和技術(shù)分為電化學(xué)類(lèi)、半導(dǎo)體類(lèi)、紅外類(lèi)和比色類(lèi)。

2 酒精含量檢測(cè)技術(shù)分析

以“駕駛者血液中的酒精含量與血液、唾液、尿液和呼氣中的酒精含量存在一定的關(guān)系”為依據(jù),針對(duì)各類(lèi)檢測(cè)方法的特點(diǎn)進(jìn)行分析。詳見(jiàn)表1。

2.1 血液酒精含量檢測(cè)方法

一方面血液酒精含量檢測(cè)無(wú)法在執(zhí)法現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行,因現(xiàn)場(chǎng)通常不同時(shí)具備抽血與檢驗(yàn)兩種條件,而血液中的各種成分經(jīng)過(guò)復(fù)雜的生理化學(xué)反應(yīng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化,所以使血液酒精含量檢測(cè)數(shù)據(jù)的可信度大打折扣。

2.2 唾液酒精含量檢測(cè)方法

研究表明:在飲酒1 min后,唾液與血液中的酒精含量的比值大約是1.07,濃度差小于等于0.30 mg/ml。該方法無(wú)創(chuàng)傷,數(shù)據(jù)采集方便,但口腔唾液成分易受環(huán)境影響,所以只能作為酒駕現(xiàn)象的初步定性判斷。

2.3 尿液酒精含量檢測(cè)方法

一方面,人體尿液不易被收集;另一方面,試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)表明,尿道尿液中的的酒精與血液中酒精含量的比值為1.3∶1,而膀胱中尿液檢測(cè)得出的酒精含量數(shù)據(jù)極不準(zhǔn)確,而且尿液中酒精含量的的檢測(cè)結(jié)果只是幾小時(shí)內(nèi)膀胱中尿液的平均酒精含量,不具有實(shí)時(shí)性。

2.4 呼氣酒精含量檢測(cè)方法

截止到目前,利用呼氣酒精檢測(cè)儀對(duì)駕駛者進(jìn)行定性定量檢測(cè)的辦法是交通管理部門(mén)檢測(cè)酒駕現(xiàn)象最常采用的方法。但是此方法所得數(shù)據(jù)差異大,精確度和穩(wěn)定性等都易被環(huán)境影響。

表1 酒精含量檢測(cè)方法優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表

3 一種基于生物技術(shù)的防酒駕系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 總體方案設(shè)計(jì)

以汗液為檢測(cè)樣本。在開(kāi)車(chē)的時(shí)候,人們通常會(huì)雙手緊握方向盤(pán),手部自然而然會(huì)與貼片相接觸,貼片刺激駕駛者手部皮膚,促使其分泌更多汗液,隨后另一個(gè)組件對(duì)汗液成分進(jìn)行分析處理以獲得準(zhǔn)確的酒精含量數(shù)據(jù),單機(jī)片會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理。如果確實(shí)存在酒駕現(xiàn)象,系統(tǒng)會(huì)通過(guò)語(yǔ)音提示駕駛員在指定時(shí)間內(nèi)停好車(chē),自動(dòng)熄火;短時(shí)間內(nèi)第二次查出酒駕,系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警并再次通過(guò)語(yǔ)音提示駕駛員在指定時(shí)間內(nèi)停好直至交警解除限制。

3.2 主要技術(shù)要點(diǎn)

(1)傳感器

將裝有汗液檢測(cè)貼片的軟硅膠管環(huán)繞于方向盤(pán)上,貼片刺激駕駛者手部皮膚,促使其分泌更多汗液,隨后另一個(gè)組件對(duì)汗液成分進(jìn)行分析處理以獲得準(zhǔn)確的酒精含量數(shù)據(jù)。

(2)單片機(jī)

以單片機(jī)為處理器,通過(guò)傳感器將檢測(cè)到的信號(hào)放大之后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),并傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)進(jìn)行處理判斷,以便于單片機(jī)控制語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)和繼電器。

(3)語(yǔ)音提示

酒精含量經(jīng)系統(tǒng)計(jì)算分析后若超出固定參數(shù)則被視為酒后駕駛,觸發(fā)語(yǔ)音播報(bào)提醒司機(jī)停車(chē)。

(4)聯(lián)網(wǎng)報(bào)警

如果系統(tǒng)判定酒駕,駕駛者仍然強(qiáng)行開(kāi)車(chē),則會(huì)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)。

4 結(jié) 語(yǔ)

傳統(tǒng)酒駕檢測(cè)方式,即血液、唾液、尿液和呼氣酒精檢測(cè)方法等,是在固定的地點(diǎn),需要大量的工作人員去進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)方式具有隨機(jī)性,并會(huì)對(duì)正常交通運(yùn)行造成影響。而基于生物技術(shù)的防酒駕系統(tǒng)能夠在任意時(shí)間地點(diǎn)更快速、更全面、更高效地檢測(cè)駕駛員是否酒駕,并做出處理措施,節(jié)省大量人力物力,方便執(zhí)法。該系統(tǒng)除監(jiān)測(cè)酒精含量數(shù)據(jù)外,通過(guò)對(duì)汗液成分進(jìn)行檢測(cè)與分析,同時(shí)能夠?qū)︸{駛者的身體狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè),避免因突發(fā)疾病造成交通事故,也能夠有效降低交通事故發(fā)生率,對(duì)駕駛者與乘車(chē)者地生命安全提供了重要保障。

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