一种强制检测式禁止酒后操作装置的设计

　　0 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》第一百四十二条也规定：“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。而机动车和船舶都具有分布面广，流动性大的特点，完全依靠道路交通管理部门和海事部门的监管，也有很大难度。为了解决酒后驾驶机动车的问题，美国洛杉矶交通管理部门规定：酒后驾车除受到重罚外，还要花300美元在车上安装一种装置，这种装置对酒味十分敏感，只要有酒味，车子就发动不起来。同时规定这些受罚的司机不准驾驶没有这种装置的汽车，否则就会被吊销驾驶执照。经调查研究发现，这种开放式的检测方式，存在着难以克服的缺欠：当打开车窗或者将检测探头遮掩住时，这种装置会产生漏动作；当同乘的其他人员饮酒量大，车内空气酒精浓度高时，这种装置会产生误动作；在船舶的开放空间，这种装置更是无能为力。针对上述问题，提出一种强制检测式禁止酒后操作的装置。
　　
　　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。

　　
　　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。这个开关可以是一个光电开关，也可以是一个触点式开关。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。[page]

　　2 具体实施方式
　　
　　下面结合图2和图3，详细说明该装置的细节和工作原理。

　　
　　该装置主要是由酒精检测仪P1，风动信号发生器，延时保持电路D2，电压比较器IC1，电压比较器IC2，组成电源控制器的V1，V2，KL，报警电路P2，A和图2的风筒组成，这里的风动信号发生由图2中的风门MC和一个光电开关组件E2组成。酒精检测仪P1采用检测到酒精时输出高电平的接法，通过D1反相后到调节电位器RP，再连接到电压比较器IC1的同相输入端(+)，当酒精检测仪P1未检测到酒精时，电压比较器IC1输出高电平，当酒精检测仪P1检测到酒精时，电压比较器IC1输出低电平。强制检测作用是由该装置的结构决定的，风动信号发生器和酒精检测仪P1一起装入特制的风筒内，见图2，风动信号发生器E2的输出电压经过延时保持电路D2的延时保持，加至电压比较器IC2的同相输入端(+)，要使电源控制器KL动作，必须向风筒内吹气，使风动信号发生器E2产生一个电压信号。由于酒精检测仪P1与风动信号发生器E2装在同一风筒内，这样在吹动风动信号发生器风门MC的同时，也就自然地作了酒精检测。电压比较器IC1和电压比较器IC2的参考电压均加至两个比较器的反相输入端(-)，参考电压由R1，R2分压取得。
　　
　　V1，V2和继电器KL组成了电源控制器。在未进行酒精检测时，酒精检测仪P1输出低电平，其输出信号经D反相，电压比较器IC1输出高电平，VD1截止。风动信号发生器E2无电压输出，电压比较器IC2输出为低电平，VD2导通，V2导通，V1截止，继电器KL不吸合，受控终端的电源不能接通，受控终端无法工作。
　　
　　当从风门MR端向图2风筒内吹气时，酒精检测仪P1同时对所吹入的气体进行了酒精检测，风动信号发生器E2会产生一个电压，使电压比较器IC2输出高电平，VD2截止。此时若无酒精被检出，则电压比较器IC1保持高电平输出，VD1截止。VD1，VD2均截止的情况下，V2截止，V1导通，电源控制器的继电器KL通电吸合，受控终端可以工作。
　　
　　当向图2风筒吹气检测到酒精含量超限时，酒精检测仪P1输出高电平，其输出信号经D反相，电压比较器IC1输出低电平，这时，VD1导通，V2导通，V1截止，继电器KL不吸合，受控终端的电源不能接通，受控终端无法工作。
　　
　　V1，V2和继电器KL控制着受控终端的电源。当无酒精被检测到时，V2截止，V1导通，继电器KL通电吸合，可以接通受控终端的电源，受控终端可以工作。当检测到酒精含量超限时，继电器KL不吸合，受控终端的电源不能接通，受控终端无法工作。
　　
　　当向图2风筒吹气检测到酒精含量超限时，酒精检测仪P1输出高电平，其输出信号加至型号为TW8778的电子开关E1的控制端，使电子开关闭合，接通报警发声电路P2，A的工作电源。报警发声电路P2被触发后，会连续不断的发出警告语，经功放电路A放大后，由扬声器B放出。
　　
　　机动车、小型船舶和大型船舶的受控终端各有不同。
　　
　　机动车的受控终端为电子点火器A。当被检测人员呼出的气体酒精含量正常时，机动车的电子点火器可以点火，机动车可以启动。当被检测人员呼出的气体酒精含量超标时，机动车的电子点火器接地，机动车无法启动。
　　
　　小型船舶的受控终端为船舶启动系统的电源B。当船舶值班人员呼出的气体酒精含量正常时，船舶启动系统的电源可以接通，船舶可以启动。当被检测人员呼出的气体酒精含量超标时，船舶启动系统的电源无法接通，船舶无法启动。
　　
　　大型船舶的受控终端可以是一个考勤机C和报警器。当船舶值班人员呼出的气体酒精含量正常时，考勤机定时器的电源接通，考勤机在定时器设定的合理时间内正常工作，值班人员可以打卡，记录为值班。当船舶值班人员呼出的气体酒精含量超标时，考勤机定时器的电源无法接通，考勤机无法工作，值班人员不能打卡，不能记录为值班。同时报警器报警通知船长。
　　
　　3 结 语
　　
　　本文提出的强制检测式禁止酒后操作的装置，对于解决酒后操船驾车问题，有一定的实用价值(本发明已申报专利)。但若具体实施，还需要有相关部门的政策法规配合，此问题已超出本文的讨论范围，故在这里不做深入讨论。