一种基于生物技术的防酒驾系统设计

章丽莹，姜华东，闫 斌，王怀佳，马新坤，张爱卿，付 旭，张友恒

(北华航天工业学院 建筑工程学院，河北 廊坊 065000)

0 引 言

酒驾是导致交通事故最为致命的一点。而现有的车载一体式检测方法大多需要司机主动去进行检测(呼气)，以判断驾驶员是否酒后驾驶，这样的方法增加了交通警察的工作量，降低了检测的准确率(无法判断被检测人是否为驾驶员)，抗干扰能力弱。为解决检测酒驾的过程中存在的工作量大、检测过程繁琐、检测不准确，以及检测结果出来以后应对措施的问题，设计一种专门的自动检测驾驶员汗液中酒精浓度的装置。研究弥补了现存检测方法的缺点，使得检测过程更加精准和高效。

1 酒精含量的检测方法

酒后驾驶是交通事故的重要成因，对交通安全形成了巨大隐患，如何有效预防酒驾和提高交通执法能力十分重要。国内外试验数据结果表明，机动车驾驶者血液、唾液、尿液与呼出气体中的酒精含量可应用于判断酒驾行为。

1.1 血液酒精含量检测方法

血液酒精浓度检测方法是指将机动车驾驶人的血液送由当地法医部门或具有资质的鉴定机构进行血液酒精含量的检测。常用方法是采用气相色谱仪(顶空)进行定性定量检测，原理是应用乙醇的易挥发性。

1.2 唾液酒精含量检测方法

唾液酒精含量检测方法采用试纸检测法机动车驾驶者唾液中的酒精浓度进行检测，因试纸上含有酒精酶，所以针对不同的酒精浓度会发生不同程度的化学显色反应，试纸条的颜色深浅与乙醇的含量成线性关系。

1.3 尿液酒精含量检测方法

检测尿液中酒精含量的方法是指通过提取机动车驾驶者的尿液，并送往具有资质的检测机构进行成分检测分析，通常采用气相色谱法进行分析。

1.4 呼气酒精含量检测方法

检测驾驶证呼出气体中的酒精含量的方法也是一种无创伤的酒驾测试方法，应用原理亨利定律。根据其所应用的材料和技术分为电化学类、半导体类、红外类和比色类。

2 酒精含量检测技术分析

以“驾驶者血液中的酒精含量与血液、唾液、尿液和呼气中的酒精含量存在一定的关系”为依据，针对各类检测方法的特点进行分析。详见表1。

2.1 血液酒精含量检测方法

一方面血液酒精含量检测无法在执法现场执行，因现场通常不同时具备抽血与检验两种条件，而血液中的各种成分经过复杂的生理化学反应实时动态变化，所以使血液酒精含量检测数据的可信度大打折扣。

2.2 唾液酒精含量检测方法

研究表明：在饮酒1 min后，唾液与血液中的酒精含量的比值大约是1.07，浓度差小于等于0.30 mg/ml。该方法无创伤，数据采集方便，但口腔唾液成分易受环境影响，所以只能作为酒驾现象的初步定性判断。

2.3 尿液酒精含量检测方法

一方面，人体尿液不易被收集；另一方面，试验研究数据表明，尿道尿液中的的酒精与血液中酒精含量的比值为1.3∶1，而膀胱中尿液检测得出的酒精含量数据极不准确，而且尿液中酒精含量的的检测结果只是几小时内膀胱中尿液的平均酒精含量，不具有实时性。

2.4 呼气酒精含量检测方法

截止到目前，利用呼气酒精检测仪对驾驶者进行定性定量检测的办法是交通管理部门检测酒驾现象最常采用的方法。但是此方法所得数据差异大，精确度和稳定性等都易被环境影响。

表1 酒精含量检测方法优缺点对比表

3 一种基于生物技术的防酒驾系统设计

3.1 总体方案设计

以汗液为检测样本。在开车的时候，人们通常会双手紧握方向盘，手部自然而然会与贴片相接触，贴片刺激驾驶者手部皮肤，促使其分泌更多汗液，随后另一个组件对汗液成分进行分析处理以获得准确的酒精含量数据，单机片会对数据进行进一步处理。如果确实存在酒驾现象，系统会通过语音提示驾驶员在指定时间内停好车，自动熄火；短时间内第二次查出酒驾，系统将自动报警并再次通过语音提示驾驶员在指定时间内停好直至交警解除限制。

3.2 主要技术要点

(1)传感器

将装有汗液检测贴片的软硅胶管环绕于方向盘上，贴片刺激驾驶者手部皮肤，促使其分泌更多汗液，随后另一个组件对汗液成分进行分析处理以获得准确的酒精含量数据。

(2)单片机

以单片机为处理器，通过传感器将检测到的信号放大之后转换为数字信号，并传输到单片机进行处理判断，以便于单片机控制语音播报系统和继电器。

(3)语音提示

酒精含量经系统计算分析后若超出固定参数则被视为酒后驾驶，触发语音播报提醒司机停车。

(4)联网报警

如果系统判定酒驾，驾驶者仍然强行开车，则会触发报警系统。

4 结 语

传统酒驾检测方式，即血液、唾液、尿液和呼气酒精检测方法等，是在固定的地点，需要大量的工作人员去进行检测，检测方式具有随机性，并会对正常交通运行造成影响。而基于生物技术的防酒驾系统能够在任意时间地点更快速、更全面、更高效地检测驾驶员是否酒驾，并做出处理措施，节省大量人力物力，方便执法。该系统除监测酒精含量数据外，通过对汗液成分进行检测与分析，同时能够对驾驶者的身体状况进行监测，避免因突发疾病造成交通事故，也能够有效降低交通事故发生率，对驾驶者与乘车者地生命安全提供了重要保障。