酒后驾驶无线报警系统设计与实现

摘  要： 详细介绍了将检测技术与无线通信技术用于预防酒后驾驶系统的设计方法。系统选用半导体型酒精传感器完成对司乘人员呼气的酒精检测，经放大、比较和判断，通过编程把判断结果分别形成语音预警信号，再利用公用通信网(G网、CDMA或固定电话网)把语音预警信号传送给车主或乘客。测试结果表明，对司乘人员的饮酒情况判定准确，接收的语音信号清晰可靠。证明了该设计方法的有效性和可行性。
关键词： 无线通信；酒精检测；公用通信网；语音预警
   　随着汽车的普及，酒后驾驶的危害日益突出。为有效控制酒后交通事故的发生，公安交管方面使用便携式酒精检测仪对汽车驾驶员酒后驾车做出快速检查，测量结果可以作为客观评判标准。然而这些工作主要用于交通事故发生后的公正执法，很难做到防患于未然。本课题把传统的酒精检测技术与移动通信技术结合起来，设计实现了无线预警系统，使车主与乘客在第一时间知道司机是否酒后驾驶，为高效杜绝交通事故提供技术保证。
1 检测原理
　检测气体中酒精含量的传感器有燃料电池型(电化学)、半导体型、红外线型、气体色谱分析型、比色型等五种基本类型。考虑到价格和使用方便与否等因素，目前普遍使用燃料电池型(电化学型)和半导体型传感器。使用这两种传感器可以制造成便携式呼气酒精测试仪，适合于现场检测[1]。
　半导体型传感器以氧化锡作为半导体，当接触的气体中的敏感气体浓度增加时，它对外呈现的电阻值就降低。在不同的工作温度下，这种半导体对不同的气体敏感程度是不同的，为了使传感器对酒精具有最高的敏感度，在半导体型呼气酒精测试仪中采用加热元件，把传感器加热到所需的温度。
检测原理图如图1所示，采用对乙醇气体灵敏度较高，且对其他气体具有较高分辨率的WS-2型乙醇气敏半导体传感器，其响应时间小于10 s，恢复时间小于30 s，电导变化大。考虑到汽车内提供的直流电压[2]多为12 V/14 V，输入电压采用12 V，并用LED来指示电源的接通情况。LM7805输出的5 V电压作为传感器的加热电压，并为后边芯片提供驱动电压。传感器的负载电阻RP1选用0.5 kΩ-5 kΩ的可调电阻，以达到最佳效果。
   
   2 系统设计
　当接触到司乘人员的呼气中有乙醇分子时，酒精传感器的输出电压将发生变化，完成“气”→“电”信号的转换。
　传感器的输出电压经过比较电路被判定为三级，分别对应“没有饮酒”、“微量饮酒”、“过量饮酒”。微量饮酒即为酒后(驾驶)标准，对应血液酒精浓度为0.2 mg/ml，换算成呼气浓度为44 ppm；过量饮酒即为醉酒(驾驶)标准[3]，对应血液酒精浓度为0.8 mg/ml，换算成呼气浓度则为176 ppm，此时比较电路的输出控制开关电路驱动语音芯片报警；传感器的输出电压经放大后加至方波发生电路，当检测到酒精时，电路就会驱动发光二极管来控制手机自动拨号，使远方的车主可以通过公网接收到现场的语音报警信号，使乘客与车主同时对驾驶员的醉酒情况实施监督，系统原理如图2所示。
   
   2.1 比较电路设计
　比较电路如图3所示，选用LM339芯片的三个单限比较器对传感器输出信号分三个电压限来比较判断。输入信号Uin加到比较器的同相输入端，在反相输入端接相应的阈值电压Ur，当输入电压大于阈值电压时，输出为高电平UOH。每个电压比较器的阈值电压可通过调节电位器设置。