一种强制检测式禁止酒后操作装置的设计与实现

　　引 言

　　《中华人民共和国道路交通安全法》第二十二条规定：“饮酒不得驾驶机动车”，《中华人民共和国海船船员值班规则》百四十二条也规定：“严禁船员酗酒，值班人员在值班前4小时内禁止喝酒，且值班期间血液中的酒精含量不得超过0.08％”。酒后驾驶机动车和船员酒后值班的危害众所周之，但一些机动车驾驶员和船员总是存有侥幸心理，使得上述规定有时如同虚设。事实证明，禁止酒后驾驶机动车和禁止酒后船员值班，仅仅依靠机动车驾驶员和船员的自律是不行的。无论是在国内还是在国外，酒后驾车都是严重问题。英国因酒后驾车导致的死亡人数占交通事故中总死亡人数的17%%，美国每年因酒后驾车导致的死亡者约1.3万人。美国公路安全管理者协会主席克里斯托弗？墨菲说，传统的罚款、暂扣和吊销驾驶执照的方式对管理酒后驾车效果不佳。在这种情况下，不断推广预防酒后驾车的新技术成为挽救人们生命的重要手段。日本一家汽车制造商把多种单一的检测手段集成在一起，开发出一款预防酒后驾车的概念车。相对先前的车内酒精测试技术，这种车的独特之处在于“全方位性”。研究人员表示，多项检测装置相配合将有效排除干扰，甚至可判定饮酒者是司机还是乘客。研究人员在换挡杆上安装了气味检测器和汗液传感器。如果乘客接触换挡杆，面部识别系统会启动，进一步做出识别。分别安装在驾驶座和乘客座位上的4个气味传感器可鉴定是司机饮酒还是乘客饮酒。车的换挡手柄上还暗藏检测器，可检测司机脉搏是否因喝酒而变化。此外，车内安装的面部表情分析系统还能够捕捉到酒后驾车者的身份及其眼中的醉意，司机能否驾车沿车道正常行驶也会受到监视器的监控。如果司机的综合酒精检测系数超标，车上的导航系统会发出警告，提醒司机把车开到路边休息。如果司机不听劝告，电脑系统将迫使汽车减速。

　　1 装置的工作原理

　　强制检测式禁止酒后操作的装置结构简单，方框图如图1所示。主要由风筒（见图2），酒精检测仪、风动信号发生器、延时保持电路、两个电压比较器和一个电源控制器组成。两个电压比较器的两个输出信号，共同控制一个电源控制器。根据不同的需求，电源控制器控制着不同的终端。对于机动车可以控制发动机的电子点火器；对于小型船舶可以控制船舶启动系统的电源；对于大型船舶可以控制一个考勤机和报警器。

　　酒精传感器是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，它具有对酒精具有高的灵敏度和快速的响应得特性。但它缺点是由于有电加热丝寿命较短，我们可以利用第二部分的车内人体红外检测电路来控制它的工作。所以第二部分功能为车内人体红外检测，当检测到有人体时，首先给酒精传感器通0.5-2S的大电流使传感器快速加热，从而迅速进入正常工作状态（如正常加热传感器需要预热1-2分钟，才能正常工作），然后启动相应电路。

　　该装置的功能如下：把酒精检测仪和风动信号发生器装置在一个特制的风筒内，见图2。图2（a）是风筒的静态，图2（b）是风筒的动态。风筒的一端有风门MR，另一端有风门MC，风门是有方向性的，只有从风门MR端向风筒内吹入气体，才可以把风门MR和风门MC吹开，见图2（b）。停止吹气后，风门MR和风门MC上的弹性部件，可使风门MR和风门MC自动复位闭合，重新回到静态，使吹入的气体在风筒的腔内能够保留Nj秒。

　　Nj=nw+nj+n0

　　式中：nw为酒精检测仪的温机时间，通常为5 s左右；ni为酒精检测仪的检测时间，通常为3 s左右；n0为设定的时间常数。

　　当吹动风门MR和风门MC时，风门MR或风门MC的轴向位移，可以改变一个开关的状态。开关状态的变化可以产生一个电信号。这个电信号也可由吹动一只风轮微型直流发电机产生。各种形式的开关或者风轮微型直流发电机，在这里称之为风动信号发生器。

　　在风筒两端的风门MR和风门MC的外侧，均设有导流板L，层数不限。导流板L的作用是，可以使气体顺利通过，却能阻止细杆状物插入触及风门MR和风门MC，以防止人为作弊。

　　机动车驾驶员或者船舶值班人员在吹动风动信号发生器时，同时也进行了酒精检测。风门MR和风门MC的自动复位闭合，保证了酒精检测所需要的Nj秒时间。酒精检测仪产生的控制信号由一个电压比较器进行比较，风动信号发生器产生的控制信号，需要经过延时保持电路延时Nf秒后再由另一只电压比较器进行比较。

　　Nf=nw+nj+n1

　　式中：n1为设定的时间常数。

　　两个电压比较器的两个输出信号，共同控制一个电源控制器。只有两个电压比较器输出的两个控制信号同时为高电平时，电源控制器才能动作，接通受控终端的电源。如果机动车驾驶员或者船舶值班人员未吹动风动信号发生器，电压比较器输出的是低电平，如果酒精检测仪检测到酒精含量超限，电压比较器输出的也是低电平，这两种情况都未能满足两个电压比较器输出的两个控制信号同时为高电平的条件，所以电源控制器不能动作，受控终端无法工作。

　　这项新汽车安全设施的硏究经费是由美国国家道路交通安全局、由几个世界主要汽车制造商组成的“汽车交通安全联盟”等机构共同合资，初期经费约为一千万美元。这将消除人们餐后或观看球赛期间飮用少量葡萄酒或啤酒的意欲，有时候飮用少量酒类后开车回家是安全且合法的，目前美国全国五十个州的法律都允许上述做法。