1、物联网技术 2014年 / 第7期 全面感知Comprehensive Perception80 引 言近 年 来，随 着 我 国 经 济 的 快 速 发 展，人 民 生 活 水 平 的 不 断提 高，全 国 机 动 车 辆 数 量 和 驾 驶 员 人 数 迅 猛 增 长。汽 车 在 给 人们 带 来 生 活 便 利、经 济 利 益 和 生 活 品 质 的 同 时，也 带 来 了 交 通事 故。近 年 来 道 路 交 通 事 故 频 发，造 成 了 严 重 的 经 济 损 失 和 人员 伤 亡。酒 驾、超 速 和 疲 劳 是 交 通 事 故 高 发 的 三 个 主 要 原 因，这 其 中 酒
2、后 驾车 所 引 发 的 交 通 事 故 已 占 到 总 数 相 当 大 的 比 例。无 视 交 通 管 理 法 规 酒 后 及 醉 酒 驾 车 造 成 严 重 后 果 的 违 法 犯 罪 事件 越 来 越 多1。目 前 我 国 酒 驾 检 测 主 要 是 由 交 通 警 察 在 路 口 设置 警 点，使 用 呼 气 式 检 测 仪 器 对 过 往 可 疑 车 辆 进 行 拦 车 检 查2。但 要 进 行 路 检 只 能 针 对 部 分 车 辆 抽 样 检 测，以 确 定 驾 驶 员 是 否酒 驾，且无 法 实 时 监 控 驾 驶 员 酒 后 驾 车 情 况3。而 且 进 行 路 检需 要 大
3、 量的 人 力 和 物 力，另 外 一 些 酒 后 驾 车 者 拒 不 配 合 检 测，也 给 我 们 交 警 的 执 法 带 来 困 难。为 了更 好地 遏 制 酒 驾，减 少 交 通 事 故 的 发 生。本 文 提 出了 一 种 基 于 物 联 网 的 车 载 酒 驾 自 动 识 别 系 统。系 统 利 用 目 前流 行 的 物 联 网 技 术，以 STC12C5A16AD 单 片 机 为 核 心，通 过MQ-3 传 感 器 来 检 测 是 否 酒 驾。把 传 感 器 嵌 入 驾 驶 室 内，通 过对 驾 驶 座 位 的 前 方、上 方和 左 右 4 个 检 测 点 的 酒 精 浓 度 检
4、 测，判 断 是 否 酒 驾4,5。当 检 测 到 酒 驾 后，系 统 发 出 声 光 报 警 并 禁止 汽 车 发 动，同 时 通 过 GPRS 模 块 将 酒 驾 车 辆 信 息 实 时 地 发送 给 家 人 和 当 地 交 通 部 门6。这 样 可 以 有 效 的 预 防 酒 驾，便 于交 通 部 门 集 中 监 控，不 再 需 要 交 警 进 行 大 规 模 的 进 行 蹲 点 拦车 检 测，节 省 的 人 力 和 物 力7。系 统 借 助 物 联 网 技 术，把 每 辆 汽 车 作 为 一 个 节 点，从 众多 的 节 点 传 感 器 采 集 数 据，然 后 通 过 无 线 传 输
5、技 术 把 信 息 发送 给 家 人 和 当 地 交 通 部 门 总 节 点。系 统 整 体 结 构 如 图 1 所 示，每 辆 汽 车 的 通 信 对 象 有 两个：一 个 是 家 人，另 一 个 是 交 通 部门 服 务 器。每 辆 汽 车 安 装 一 个 车 载 酒 驾 自 动 检 测 系 统，每 个检 测 系 统 主 要 由 以 下 模 块 组 成：STC12C5A16AD 单 片 机 控 制系 统、呼 气 式 酒 精 传 感 器 MQ-3、LCD 显 示 模 块、声 光 报 警模 块、继 电 器 控 制 模 块 和 GPRS 模 块。酒 驾 自 动 检 测 系 统 的整 体 架 构
6、如 图 2 所 示。1 系 统 整 体架 构 与 工 作 原 理1.1 系 统 整 体 架 构 设 计*356FJFJGL= “E“E“E图 1 系 统 整 体 架 构 图6737;3,173,1737373:53533$3$3$3$3$3$3$3$3$3$3$3$3$3$3$3$/(352*36(1;7$/ *1;7$/9*167;86786%5/47;7J7;86%,45;5.15;/ 32:(59*19LQ5;7;32:(5.86%+e$ ;E 图 8 供 电 电 路2.7 软 件 设 计系统 采 用 C 语 言 进 行 编 程，软 件 设 计 的 主 流 程 如 图 9 所示。系 统
7、上 电 后，系 统 先 进 行初 始 化，然 后 传 感 器 会 把 检 测到 的 酒 精 浓 度 与 设 定 到 外 置 存储 器 中 的 阈 值 进 行 比 较，从 而 判断 酒 精 浓 度 是 否 超 标。当 检 测 到 浓 度 超 过 设 定 值 200 mg/L 时，系 统 通 过 继 电 器 切 断 发 动 机 电 源，发 动 机 不 能 正 常 启 动，同时 把 相 关 位 置 信 息 与 酒 驾 信 息 发 送 给 预 先 设 定 好 的 家 人 与 当地 交 通 部 门。 M F$EM F G 9K4*6G2#n/jAFJGL图 9 主 程序 流 程 图3 结 语本 文 设
8、计 基 于 物 联 网 的 酒 驾 自 动 检 测 系 统 是 采 用STC12C5A16AD 单 片 机 作 为 主 控 系 统。系 统 能 够 自 动 对 驾 驶员 酒 精 浓 度 检 测，根 据 检 测 结 果 来 控 制 发 动 机 是 否 启 动，如果 酒 精 含 量 超 标 则 会 发 出 声 光 报 警，并 通 过 GPRS 模 块 向 交通 管 理 部 门 报 警以 及 家 人 发 送 短 消 息。该 系 统 体 积 小，功 耗低，便 于 安 装 等 特 点。测 试 结 果 表 明，该 系 统 可 以 实 现 很 好的 实 时 性 和高 精 度，运 行 稳 定，具 有 可 靠、
9、适 应 力 强 的 特 点，达 到 了 良 好 的控 制 效 果，具 有 较 好 的 使 用 价 值。参 考 文 献1 段 现 星，王 晓 侃 . 基 于 单 片 机 控 制 的 车 载 酒 精 浓 度 检 测 仪 设 计 J.测 控 技 术，2013，32（8）： 5-7，11.（下 转 第 14页）物联网技术 2014年 / 第7期 全面感知Comprehensive Perception142 李 晓 静，刘 书 伦 . 基 于 物 联 网 的 嵌 入 式 酒 驾 智 能 辨 识 系 统 J. 制 造业 自 动 化，2012，34（21）： 39-42.3 徐 京 莲，韩 峻 峰，潘 盛
10、 辉，等 . 基于 多 传 感 器 融 合 的 车 载 酒 精 检测 系 统 设 计 J. 仪 表 技 术 与 传 感 器，2010（7）： 109-111.4 郭 东 峰，李 彦 . 基 于 物 联 网 的 嵌 入 式 酒 驾 自 动 检 测 系 统 设 计 J. 计算 机 测 量 与 控 制，2013，21（3）： 50-52.5 卓 郑 安，朱 文 立，黄 敏 . 基 于 GPRS 的 智 能 酒 精 浓 度 检 测 仪 设 计 与应 用 J. 实 验 技 术 与 管 理，2013，30（5）： 53-56.6 陈 丽，朱 瑞 祥，云 超 . 基 于 单 片 机 的 防 酒 后 驾 驶
11、控 制 系 统 设 计 J.传 感 器 与 微 系 统，2009，28（2）： 100-102.7 朱 明，王 亚 坤，宋 莉 莉，等 . 基 于 MC55i 的 车 载 酒 精 检 测 系 统 J.仪 表 技 术 与 传 感 器，2012（6）： 107-109.8 周 鸿 武 . 基 于 单 片 机 的 酒 精 浓 度 检 测 仪 设 计 J. 制 造 业 自 动 化，2012，34（2）： 153-155.作 者 简 介：芦 芝 萍（1977），女，常 州 第 四 中 学（中 学 一 级），江 苏 宝 应 人、本 科、学 士。主 要 研 究 方 向 为 计 算 机 应 用。再 通 过 矩
12、 阵运 算 得 到 模 糊 关 系 矩 阵，这 与 模 糊 控 制 规 则 表 相对 应，矩 阵 运 算 是 由 微 处 理 器来 完 成 的，在 35 条 规 则 中，有一 部 分 是 可 以 合 并 的，这 样 计 算 机 的 计 算 量 可 以 减 少。为 了 得到 精 确 输 出，需 要 先 对 E 求 出 对 应 的 模 糊 向 量，对 EC求 出 对应 的 最 大 隶 属 度，最 后 进 再 利 用 和 反 模 糊 化，得 出 确 定 的 输 出。本 系 统 设 计 的控 制 变 量 输 出 信 号 为 控 制 信 号 的持 续 时 间，是 由于 猪 舍 环 境 控 制 对 象 为
13、 开 关控 制 机 构。表 2 模 糊 控 制 规 则 表E（偏差）EC（偏差变化）PB PM PS 0 NS NM NBPB NM NB NB NB NM 0 0PM NM NB NB NB NM 0 0PS NM NM NM NM 0 PS PS0 NM NM NS 0 PS PM PMNS NS NS 0 PM PM PM PMNM 0 0 PM PB PB PB PBNB 0 PM PM PB PB PB PB4 实 验 结 果对 幼 猪 的 100 m2小 屋 内 用 模 糊 控 制 温 度 调 节 系 统 进 行 独立 实 验，用 一 周 的时 间 进 行 测 量 分 析，把 每
14、天 分 为 四 个 阶 段，8：0012：00、13：0017：00、18：0022：00、23：003：00，每 次 3 个 小 时 的 连 续 监 测，随 机 抽 取 一 组，实验 测 得 的 数 据 如 图 4 所 示。 $Y&L$PLQAl图 4 模 糊 控 制 温 度 响 应 曲 线从 图 中 可 以 看 出，控 制 精 度 很 高，基 本 上 没 有 过 冲 的 问 题，而 采 用 传 统的 调 节 控 制 方 法，温 度 波 动 很 大，过 冲 量 也 很 大，系 统 用 电量 明 显 增 加，用 模 糊 控 制 器 来 控 制 温 度，响 应 速 度 快，温 室 内 温 度 变
15、化 小，有 利 于 猪 只 的 生 长，适 合 规 模 化 养 殖 的需 要。5 结 语本 文 以 幼 猪 生 活 环 境 的 温 度 应 用 系 统 的 为 基 础，采 用 模糊 控 制 器 进 行 了 设 计 和 研 究，从 开 关 量 简 控 制 和 模 糊 控 制 的实 验 对 比 来 看，表 明 了 模 糊 控 制 器 在 运 行 时 波 运 性 很 小，对猪 舍 环 境 温 度 来 说，过 部 量 基 本 上 可 以 忽 略，模 糊 控 制 的 精髓 是 依 据 经 验 根 据 被 控 制 对 象 设 计 模 糊 控 制 方 案，可 以 灵 活的 改 变 实 验 数 值，也 可 以
16、 建 立 模 糊 经 验 值 数 据 库，供 不 同 条件 和 环 境 下 查 表 使 用，可 提 供 更 加 灵 活 精 确 的 控 制，它 被 控对 象 的 数 学 模 型 没 有 关 系，简 单 易 行。本 项 目 在 对 其 它 量 的 测量 上，如 氨 气、二 氧 化 碳 气 体 的 浓 度 等 的 控 制 也 采 用 类 似 的模 糊 控 制 算 法，也 得 到 良 好 效 果，从 而 验 证 了 模 糊 控 制 技 术在 实 际 应 用 上 的 优 越 性。参 考 文 献1 李 立 峰，武 佩，麻 硕 士，等哺 乳 母 猪 舍 环 境 监 控 系 统 的 研 究 J.农 机 化
17、研 究，2011（11）：195-1982 王 立 舒 .日 光 温 室 温、湿 度 模 糊 控 制 系 统 研 究 J. 东 北 农 业 大 学 学报 .2010，36（5）：625-627.3郭 燕基 于单 片 机 的 氨 气 测 控 仪 的 研 制 J.自 动 化 技 术 与 应 用，2012，31（11）：89-90.4 王 立 新 . 模 糊 系 统 与 模 糊 控 制 教 程 M. 北 京：清 华 大 学 出 版 社，2008.5 贾 瑞 林，马 红基 于 单 片 机 的 温 度 测 控 系 统 设 计 J. 西 安 邮 电 学院 学 报，2011，16（S2）：58-59.作 者 简 介：刁 志 刚（1978），男，淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院 讲 师。研 究 方 向 为 嵌 入 式 通 信 技 术。（上 接 第 11页）
