Sau khi hoàn thành khoảng thời gian học tập tại trường ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH dưới sự giảng dạy và chỉ bảo tận tình của các thầy cô giúp chúng em được tiếp thu thêm nhiều kiến thức cũng như nhiều kinh nghiệm bổ ích cho bản thân. Những bài học của thầy cô hôm nay sẽ là hành trang quý báu cho em sau này khi bước qua ngưỡng cửa đại học. Xin gửi đến quý thầy cô lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc của em vì đã tạo mọi điều kiện trong quá trình học tập, rèn luyện, tích luỹ kinh nghiệm, kiến thức cũng như kỹ năng để em thực hiện khoá luận này.
TỔNG QUAN
Đặt vấn đề
Dựa trên các thống kê của Tổ chức Y Tế Thế Giới (WHO) thì rượu, bia hay các chất kích thích có cồn là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây tai nạn cho người tham gia giao thông Điều này đặc biệt quan trọng ở Việt Nam, nơi có lượng tiêu thụ bia rượu đứng đầu thế giới Vì vậy, việc tập trung vào việc tuyên truyền và thúc đẩy nhận thức cho người dân về việc không nên tham gia giao thông sau khi đã tiêu thụ cồn, là một ưu tiên hàng đầu
Ngoài ra, việc cảnh sát giao thông được trang bị những thiết bị đo nồng độ cồn là cực kỳ cần thiết Nhờ vào những thiết bị này, cảnh sát giao thông có khả năng phát hiện kịp thời để có thể cảnh báo, nhắc nhở và đưa ra mức xử phạt thích đáng đối với những người tham gia giao thông với nồng độ cồn vượt quá mức quy định Điều này đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu những vụ tai nạn giao thông đau lòng có thể xảy ra
Hình 1 1 Lái xe có nồng độ cồn
Tóm lại, việc tạo ra ý thức cộng đồng về việc không tham gia giao thông khi đã tiêu thụ cồn và việc sử dụng thiết bị đo nồng độ cồn trong công tác xử lý vi phạm giao thông là hai biện pháp quan trọng trong việc hạn chế tai nạn giao thông
Trong thời gian vừa qua, trên cả nước đã xảy ra nhiều vụ tai nạn giao thông thương tâm mà người điều khiển phương tiện là người đã sử dụng rượu, bia quá mức quy định Theo những thống kê của Bộ Y tế đưa ra, nước ta đứng thứ hai trong khu vực Đông Nam Á, thứ 10 châu Á và thứ 29 trên thế giới về tiêu thụ rượu, bia Mỗi năm nước ta có khoảng 18.000 nạn nhân nhập viện do tai nạn giao thông trong đó có 36,9% ca tai nạn giao thông liên quan đến bia rượu, 36% số người lái xe máy có nồng độ cồn trong máu vượt ngưỡng cho phép, 66,8% số lái ô tô vi phạm quy định về việc điều khiển phương tiện giao thông khi có nồng độ cồn vượt quá mức quy định và 11% số người tử vong do tai nạn giao thông có liên quan đến rượu, bia…
Vì vậy, việc đề xuất và tạo nên một thiết bị đo và cảnh báo nồng độ cồn bên trong xe người thường xuyên vi phạm về nồng độ cồn nên là cần thiết, cấp bách và kịp thời
Vì trước khi tham gia giao thông thiết bị có thể cảnh báo người điều khiển phương tiện, nhằm nhắc nhở và giúp các tài xế khi say xỉn có thể tập trung lái xe và hạn chế rượu bia khi tham gia giao thông, và cảnh báo bằng hình thức gửi tin nhắn về cho người thân khi người lái xe say xỉn Quy định từ luật giao thông đường bộ nghiêm cấm việc điều khiển xe máy chuyên dùng, xe ô tô, xe máy kéo trên đường mà trong máu hoặc hơi thở có nồng độ cồn vượt quá 50 miligam/100 mililít máu hoặc 0,25 miligam/1 lít khí thở, nhằm hạn chế, phòng ngừa những rủi ro có thể xảy ra, gây nguy hiểm cho chính bản thân của người uống rượu, bia cũng như những người tham gia giao thông khác lưu thông trên đường
Tuy nhiên, hiện nay trên thị trường các thiết bị đo được tích hợp trên những dòng xe chưa được phổ biến và hầu như là chưa có, nên việc nghiên cứu thiết bị nhằm tạo công nghệ mới cho xe và cũng giúp việc lái xe được an toàn hơn, vì thế việc nghiên cứu và thiết kế ra thiết bị này là phù hợp với nhu cầu thực tế.
Lý do chọn đề tài
Việc nghiên cứu và thiết kế thiết bị đo và cảnh báo nồng độ cồn trên xe ô tô nhằm: giảm thiểu các tai nạn giao thông do tài xế say rượu bia có chất nồng độ cồn bên trong
3 cơ thể để giảm thiểu các trường hợp lái xe khi có chất men Trong những thập niên tới, mối quan tâm hàng đầu của việc ứng dụng những công nghệ mới trên ô tô là cần thiết
Tình hình tai nạn giao thông ở nước ta là rất lớn, nếu chúng ta không có phương án mới để giảm thiểu tai nạn giao thông ở nước ta, thì việc tai nạn giao thông sẽ làm cho nước ta tổn thất về tinh thần, thiệt hại về tài sản, nền kinh tế chậm phát triển Nước ta là một trong những nước có mức độ tai nạn giao thông hàng đầu trên thế giới Xuất phát từ những nguyên nhân chính là người tham gia giao thông gây ra nhiều vụ tai nạn, nguồn gốc là lái xe sử dụng chất kích thích có cồn Việc gây tai nạn không chỉ để lại nhiều hệ quả lớn không chỉ người gây ra tai nạn mà còn để lại hệ quả cho người thân, gia đình và xã hội
Theo báo cáo của Văn phòng Bộ Công an và Cục Hàng hải Việt Nam, trong quý
I năm 2023 (tính từ ngày 15/12/2022 đến 14/3/2023), toàn quốc đã xảy ra 2.346 vụ tai nạn giao thông, làm chết 1.436 người và 1.578 người bị thương So với cùng kỳ năm
2022, giảm 428 vụ (-15,43%), giảm 258 người chết (-15,23%), giảm 148 người bị thương (-8,57%)
Trong đó, đường bộ xảy ra 2.319 vụ, làm chết 1.417 người, bị thương 1.574 người So với cùng kỳ năm trước giảm 424 vụ (-15,46%), giảm 230 người chết (-13,96%), giảm
Về nguyên nhân, có 14,71% do người điều khiển phương tiện đi sai làn đường, phần đường; 7,71% do chuyển hướng không chú ý; 0,26% do dừng đỗ sai quy định; 3,83% do vượt xe sai quy định; 2,16% do sử dụng rượu bia, chất kích thích có cồn; 2,11% do người đi bộ sang đường sai quy định; 1,72% do vi phạm tốc độ; 0,18% do sử dụng ma túy, chất gây nghiện; 0,09% do phương tiện không đảm bảo ATKT; 0,04% do công trình giao thông đường bộ không đảm bảo an toàn; 32,95% các nguyên nhân khác và
Hình 1 2 Tai nạn giao thông do tài xế say rượu gây ra
34,23% chưa xác định được nguyên nhân Đường sắt đã xảy ra 20 vụ, làm 13 người thiệt mạng và 4 người bị thương So với cùng kỳ năm trước tăng 2 vụ (11,11%), tăng 1 người thiệt mạng (8,33%), giảm 2 người bị thương (-33,33%) Đường thuỷ đã xảy ra 4 vụ, làm 4 người thiệt mạng và không ai bị thương So với cùng kỳ năm trước giảm 8 vụ (-66,67%), giảm 21 người thiệt mạng (-84%), giảm 1 người bị thương (-100%)
Ta nhìn vào các con số “biết nói” ở trên ta thấy rằng tình trạng tai nạn giao thông ngày càng nghiêm trọng, đặc biệt là nguyên nhân chủ yếu xuất phát từ tình trạng lái xe trong người có sử dụng chất kích thích có cồn (rượu, bia) Do vậy, cần thiết phải có một thiết bị nào đó để có thể đo và cảnh báo tài xế không được phép điều khiển phương tiện lưu thông trên đường khi có nồng độ cồn trong người Và hơn nữa là khi người lái xe có nồng độ cồn vượt mức cho phép thì không thể khởi động máy, cảnh báo liên tục và tự động gửi tin nhắn về cho người thân Tất cả những lý do trên, xuất phát từ nhu cầu thực tiễn, tôi đã quyết định “Nghiên cứu và thiết kế hệ thống cảnh báo tài xế sử dụng chất kích thích có cồn khi lái xe ” Hệ thống được nghiên cứu, thiết kế dành cho các dòng xe ở thị trường và có khả thi, giải pháp thiết thực.
Những ảnh hưởng của rượu/bia
- Ảnh hưởng đến khả năng nhìn và xử lý thông tin
Uống rượu/bia làm chậm quá trình truyền thông tin từ mắt đến não bộ, tầm quan sát và khả năng xử lý các tình huống xấu của người uống rượu bia dần trở nên yếu kém Người say rượu/bia sẽ bị mất dần đi khả năng nhìn nhận những tình huống xấu, phản ứng không còn được nhạy bén và xử lý tình huống không còn được tỉnh táo như bình thường
- Ảnh hưởng đến khả năng nhận thức
Khi trong cơ thể có nồng độ cồn đạt mức cao, khả năng nhận thức của con người có thể bị ảnh hưởng đáng kể Con người có thể rơi vào tình trạng mệt mỏi và mất nhận thức, không nhận biết được các sự vật, hiện tượng xảy ra xung quanh Thậm chí, một lượng cồn nhỏ cũng có thể làm chậm quá trình nhận thức, ảnh hưởng đến hành vi và khả năng diễn đạt lời nói
- Ảnh hưởng đến khả năng tập trung
Tác động của cồn ảnh hưởng trực tiếp đến hệ thần kinh trung ương, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng tập trung của bộ não chúng ta Đặc biệt, khi tham gia giao thông, người điều khiển phương tiện cần xử lý đồng thời một lượng lớn thông tin từ các cơ quan cảm giác và đưa ra quyết định để xử lý các tình huống phức tạp Điều này yêu cầu sự kết hợp nhạy bén và linh hoạt giữa nhiều thao tác một cách nhanh chóng Theo giáo sư Godfrey Pearlson, một chuyên gia về tâm thần học và làm giám đốc trung tâm nghiên cứu Olin Neuropsychiatry, người bị ảnh hưởng bởi cồn thường lái xe ở tốc độ cao do tác động của cồn đến vùng tiểu não - khu vực quản lý chức năng vận động Họ thường thích thú việc đánh võng vì khu vực đỉnh vỏ não có trách nhiệm quản lý hành vi có thể bị ảnh hưởng do tác động của cồn
Các nghiên cứu cũng cho thấy, tác động của cồn lên cơ thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố như trọng lượng cơ thể, giới tính, lượng cồn tiêu thụ, thời gian từ khi bắt đầu uống và lượng cồn nạp thêm sau đó Như vậy, người có trọng lượng nhỏ sẽ dễ bị ảnh hưởng bởi cồn hơn so với người có trọng lượng lớn hơn Phụ nữ thường bị tác động xấu của cồn đối với khả năng lái xe hơn so với nam giới Lượng cồn uống càng lớn thì nồng độ cồn trong máu tăng không theo quy luật tuyến tính mà theo hàm mũ, và thời gian tác động lên người điều khiển xe càng kéo dài Cồn sau khi tiêu thụ sẽ trải qua quá trình lan truyền trong cơ thể, vì vậy, tác động của cồn lên cơ thể diễn ra chậm rãi theo thời gian.
Mục đích nghiên cứu đề tài
Nghiên cứu và thiết kế thiết bị đo và cảnh báo nồng độ cồn trong hơi thở với các đặc tính sau:
- Nghiên cứu và thiết kế thiết bị đo và đưa ra kết quả được hiển thị ngay trên thiết bị
- Nếu người điều khiển phương tiện giao thông có lượng nồng độ cồn vượt mức quy định thì hệ thống sẽ cảnh báo và ngăn chặn người điều khiển phương tiện tham gia giao thông
- Gửi tin nhắn cảnh báo cho người thân
- Có thể thương mại hóa thiết bị trên các dòng xe hiện nay Việc lắp đặt các thiết bị trên các dòng xe và nếu phổ biến rộng rãi sẽ là giải pháp hay, hữu ích, hiệu quả, khả thi Nhằm nâng cao ý thức hệ của người tham gia giao thông.
1.4.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu thiết kế thiết bị đo và cảnh báo nồng độ cồn ngay trên xe, bao gồm:
- Bộ khuếch đại tín hiệu âm thanh
- Cảm biến đo nồng độ cồn
- Các thiết bị, mô đun có trong sản phẩm: loa, mô đun sim, …
- Can thiệp vào tín hiệu khởi động của ô tô.
Nghiên cứu cảm biến đo nồng độ cồn MQ3 và đưa ra bo mạch của thiết bị đo nồng độ cho tài xế Thiết bị được nghiên cứu và có thể áp dụng trên các dòng xe hiện nay Can thiệp vào tín hiệu khởi động của ô tô.
Nghiên cứu và tìm hiểu về các đặc tính, ứng dụng của cảm biến nồng độ cồn MQ3:
- Phương pháp khảo sát đối tượng: Tiến hành khảo sát từng đối tượng nghiên cứu để cải tiến làm sao thiết bị vận hành được hiệu quả tối ưu nhất nhưng vẫn đảm bảo yếu tố kỹ thuật
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Tham khảo các thông số, dữ liệu thiết bị máy đo nồng độ cồn, và các mức quy định chỉ tiêu nồng độ cho phép Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của thiết bị cần thiết cho bản thiết kế
- Phương pháp xây dựng mô hình toán và mô phỏng: Mô phỏng thiết bị được lập trình bằng Arduino, kiểm nghiệm lại cơ sở lý thuyết để tính toán các thông số chỉ tiêu phù hợp
- Phương pháp thiết kế, mô phỏng Arduino: Thiết kế toàn bộ các bo mạch, các thông số, các mã code thiết bị, vị trí gắn thiết bị trên xe, can thiệp vào máy đề để kiểm soát xe khi người tham gia giao thông đang có mức nồng độ cồn vượt quá so với quy định
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu các mã code của từng bo mạch của thiết bị, viết code tính toán thời gian phù hợp với từng nồng độ Bên cạnh đó còn nghiên cứu luật quy định về mức phạt nồng độ cồn khi tham gia giao thông.
KHẢO SÁT VÀ PHÂN TÍCH YÊU CẦU BÀI TOÁN ĐO VÀ CẢNH BÁO NỒNG ĐỘ CỒN
Khảo sát
2.1.1 Tổng quan về đo và cảnh báo nồng độ cồn
Khi nhắc đến rượu bia, hầu hết mọi người đều nghĩ đến những tác hại nghiêm trọng mà thức uống này gây ra Ví dụ như là ảnh hưởng, tác động đến sức khỏe của con người, gia đình, cộng đồng, trật tự an toàn giao thông, an toàn xã hội, kinh tế và các vấn đề xã hội khác Việc uống bia rượu ngày nay không chỉ là tập quán của người Việt Nam nữa mà tốc độ tiêu thụ bia, rượu tăng vọt và đang trở thành tệ nạn của xã hội Hiện nay, Việt Nam đang là đất nước xếp thứ hai trong các nước khu vực Đông Nam Á và xếp thứ 3 châu Á về mức tiêu thụ bình quân rượu bia/người Tình trạng uống rượu bia quá độ đến mức nguy hại cũng đang rất phổ biến ở người trưởng thành Bia rượu là những chất kích thích gây ảnh hưởng rất xấu đến sức khỏe và tinh thần của người sử dụng Uống nhiều bia rượu có thể gây ra những tổn hại đến sức khỏe của con người Một trong những tác hại điển hình của bia rượu là gây ra những vụ tai nạn giao thông khi tham gia giao thông mà bị say bia rượu
Thực tế cho thấy, trong các cuộc vui, tiệc tùng hay khi bàn việc làm ăn với đối tác thì việc uống quá chén không còn là xa lạ mà thậm chí nếu bạn không uống sẽ bị cho là
Hình 2 1 Tài xế đang có dấu hiệu say rượu/bia
8 không nể mặt người mời Người uống nhiều rượu bia có thể dần mất đi khả năng kiểm soát, không làm chủ được hành vi của chính bản thân mình lại còn thực hiện hành vi tham gia giao thông bằng xe máy hoặc ô tô có thể dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng không đáng có khiến chính họ và một số người khác phải ra đi trong nước mắt Tệ nạn rượu bia đang là hiện tượng mang tính tiêu cực, biểu hiện thông qua các hành vi lạm dụng thức uống này gây ra những hành vi vi phạm pháp luật chuẩn mực đạo đức hay thuần phong mỹ tục có thể gây những hậu quả nghiêm trọng cho các cá nhân, gia đình và xã hội
Theo nghiên cứu của Bộ Y tế, tỷ lệ nam vị thành niên, thanh niên có sử dụng rượu bia tại Việt Nam là 79,9% & nữ là 36,5%, trong đó 66,5% nam & 22% nữ đã từng bị say rượu bia
Tỷ lệ sử dụng rượu bia trong độ tuổi pháp luật không cho phép (14 – 17 tuổi) được đánh giá là cao, với 47,5%
Nhằm đảm bảo an toàn trật tự an toàn giao thông và để giảm thiểu tối đa các vụ tai nạn, hệ thống pháp luật của Việt Nam đã đưa ra và áp dụng nhiều những quy định và luật lệ mới, trong đó bao gồm quy định về mức xử phạt đối với người điều khiển phương tiện có lượng nồng độ cồn vượt quá những gì luật pháp đã đưa ra Khẩu hiệu "Đã uống rượu bia thì không lái xe" đã dần trở thành một thông điệp quen thuộc trong cộng đồng người dân
Hình 2 2 Hình ảnh tuyên truyền
Bộ Giao thông Vận tải đã chủ động đưa ra các chính sách và biện pháp nhằm giảm thiểu tai nạn giao thông trong tương lai Điều này bao gồm việc thiết lập mức nồng độ cồn cho phép khi tham gia giao thông, từ đó giới hạn khả năng ảnh hưởng của cồn đối với người lái Hơn nữa, việc áp dụng các biện pháp xử phạt có tính chất răn đe và trừng trị sẽ tạo ra sự nhận thức rõ ràng về tác động tiêu cực của việc lái xe khi trong tình trạng có nồng độ cồn Những biện pháp xử phạt sẽ được điều chỉnh tương ứng với mức độ vi phạm và nguy hiểm mà việc lái xe trong tình trạng say rượu, bia gây ra
Từ những hành động này, Bộ Giao thông Vận tải đang đặt mục tiêu an toàn giao thông lên hàng đầu, thông qua việc tạo ra những quy định cụ thể và khuyến nghị về hành vi giao thông an toàn, đồng thời thúc đẩy ý thức trong cộng đồng về tác động tiêu cực của việc lái xe khi trong tình trạng ảnh hưởng của cồn
Bộ Công an đã thống kê, chỉ trong quý I của năm 2023, cả nước đã có 3.125 vụ tai nạn giao thông xảy ra, làm 1.347 người phải thiệt mạng và bị thương 2.379 người So với cùng kỳ năm 2022, tai nạn giao thông giảm 15,43% về số vụ, giảm 15,23% về số người chết và giảm 8,57% số người bị thương Trong đó, trên đường bộ có 2.319 vụ, làm 1.417 người thiệt mạng, bị thương 1.574 người Với số liệu trên, so sánh với cùng kỳ năm trước đã giảm số vụ tai nạn xuống 424 vụ (-15,46%), giảm 230 số người thiệt mạng (-13,96%), giảm 145 số người bị thương (-8,44%)
Hình 2 3 Xử phạt đối với hành vi vi phạm nồng độ cồn
Một phần làm nên thành công đó đến từ hiệu quả của Nghị định số 100/2019/NĐ-
CP quy định xử phạt hành vi vi phạm hành chính trong lĩnh vực giao thông trên đường bộ và các tuyến đường sắt có hiệu lực từ ngày 01/01/2020
Theo thực tế cho thấy, sau khoảng 1 tháng kể từ khi Nghị định 100 được ban hành và có hiệu lực, thì số vụ tai nạn, số người chết hoặc bị thương vì tai nạn giao thông xảy ra do uống rượu bia đã giảm rõ rệt, từ 30 - 50%
Mức phạt đối với lái xe có nồng độ cồn năm 2023 đưa ra:
- Theo Điểm e khoản 11 điều 5: Tước giấy phép lái xe từ 10 đến 12 tháng đối với lái xe có nồng độ cồn chưa vượt quá 50 miligam/100 mililít máu hoặc chưa vượt quá 0,25 miligam/1 lít khí thở và phạt tiền từ 6 triệu đồng đến 8 triệu đồng
- Theo Điểm g Khoản 11 Điều 5: Tước giấy phép lái xe từ 16 tháng đến 18 tháng đối với các lái xe có lượng nồng độ cồn trong máu vượt quá 50 miligam đến 80 miligam/100 mililít máu hoặc nồng độ cồn trong hơi thở vượt quá 0,25 miligam đến 0,4 miligam/1 lít khí thở và sẽ bị phạt tiền giao động từ 16 triệu đồng đến 18 triệu đồng
- Theo Điểm h Khoản 11 Điều 5: Tước giấy phép lái xe trong khoảng từ
22 tháng đến 24 tháng đối với lái xe có nồng độ cồn vượt quá 80 miligam/100 mililít máu hoặc vượt quá 0,4 miligam/1 lít khí thở và phạt tiền từ 30 triệu đồng đến 40 triệu đồng
Từ ngày 01/08/2016, nhằm tăng tính răn đe đối với những người có hành vi vi phạm liên quan đến nồng độ cồn và giảm thiểu số vụ tai nạn giao thông đường bộ đối với người điều khiển phương tiện giao thông khi tham gia giao thông, nhà nước đã tăng thời gian tạm giữ giấy phép lái xe và mức phạt tiền đối với những người vi phạm
Những biện pháp này được thực hiện nhằm đặt ra một rào cản cứng rắn đối với hành vi lái xe khi có tác động của cồn Mức phạt tiền được tăng lên nhằm đánh bại tính nghiện rượu, bia và tư duy sai lầm về việc vi phạm nồng độ cồn khi lái xe Thêm vào đó, thời gian tạm giữ giấy phép lái xe cũng được kéo dài để đảm bảo người vi phạm thực sự nhận thức được hậu quả của hành động của mình và từ đó có những điều chỉnh hợp lý trong hành vi lái xe trong tương lai
Những biện pháp cứng rắn này mang mục tiêu tạo ra một môi trường giao thông an toàn hơn, thúc đẩy ý thức trong cộng đồng về nguy hiểm của việc lái xe khi trong tình trạng ảnh hưởng của cồn, và đồng thời giảm thiểu khả năng xảy ra các vụ tai nạn giao thông do tác động của cồn
2.1.2 Mục đích của đề tài
- Đề xuất chọn phương pháp phát hiện và cảnh báo về nồng độ cồn trong hơi thở.
- Phân tích những tác hại, ảnh hưởng của rượu, bia đến hành vi điều khiển xe.
- Nghiên cứu thiết kế xây dựng hệ thống phát hiện và cảnh báo về nồng độ cồn. Tham gia giao thông phải đặt sự an toàn lên hàng đầu:
Phân tích đề tài
- Đề xuất đưa ra phương pháp giúp phát hiện nồng độ cồn có trong hơi thở của người điều khiển phương tiện.
- Thiết kế bộ mạch có thể đo và cảnh báo nồng độ cồn.
- Nghiên cứu về các thiết bị cần thiết cho bản thiết kế.
- Thiết bị yêu cầu hỗ trợ từ xa.
2.2.2 Phương pháp phát hiện nồng độ cồn
Hiện nay có rất nhiều phương pháp cảnh báo nồng độ cồn, như là:
- Phương pháp đo nồng độ cồn trong máu: Đây là một kỹ thuật được sử dụng để xác định nồng độ của các hợp chất hoạt động và chất kích thích có khả năng tác động đến cơ thể con người được tìm thấy trong huyết thanh Phương pháp này thường sử dụng một số chỉ số sinh hóa trong môi trường phòng thí nghiệm được kiểm soát để xác định nồng độ cồn với độ chính xác cao Tuy nhiên, cách tiếp cận này không phải là không có giới hạn của nó Một trong những nhược điểm quan trọng của quá trình đo nồng độ cồn trong máu là cần phải lấy mẫu máu của người cần kiểm tra nồng độ cồn tại trung tâm y tế Quá trình lấy mẫu máu này có thể gây phiền toái và không thoải mái cho người tham gia, đồng thời cũng đòi hỏi phải có sự hiện diện của người có trách nhiệm và nghiệp vụ chuyên nghiệp trong y tế để thực hiện quá trình lấy mẫu một cách đúng cách và an toàn
Thêm vào đó, phương pháp này cần thực hiện các bước thử nghiệm trong môi trường phòng thí nghiệm, và điều này thường đòi hỏi một thời gian đáng kể để hoàn thành Điều này làm cho phương pháp trở nên không thể áp dụng ngay lập tức trong các tình huống khẩn cấp hoặc cần đo đạc nhanh tại hiện trường
Trong thực tế, việc đo nồng độ cồn trong máu vẫn đóng vai trò quan trọng trong xác định tình trạng ảnh hưởng của các chất kích thích có cồn đối với người điều khiển phương tiện Tuy nhiên, để giải quyết nhược điểm về thời gian và khả năng áp dụng ngay lập tức, cần phải xem xét và phát triển các phương pháp thử nhanh hơn để đo đạc nồng độ cồn, đặc biệt trong các tình huống cấp bách tại hiện trường, cần được kiểm tra nhanh chóng
- Phương pháp đo nồng độ cồn trong hơi thở: Người đã uống rượu, bia trong khi say sẽ thể hiện một lượng đáng kể nồng độ cồn trong hơi thở của họ Cồn của người uống rượu bia xuất hiện trong hơi thở vì nó được hấp thụ từ miệng đi qua cổ họng đến dạ dày và ruột sau đó đi vào máu Cồn đã không được chuyển hóa trong quá trình hấp thụ và cũng không thay đổi về mặt cấu trúc hóa học trong máu Vì vậy, khi máu đi qua phổi, do cồn là chất dễ bay hơi nên cồn dễ dàng di chuyển qua màng hô hấp của phổi đi vào không khí Nồng độ của rượu bia trong không khí phế nang cũng phản ánh đến lượng nồng độ cồn trong máu Cồn có trong phổi sẽ đi ra ngoài khi thực
15 hiện động tác thở ra và thiết bị kiểm tra nồng độ cồn sẽ có thể phát hiện ra nồng độ cồn trong hơi thở Để đánh giá tình trạng nhiễm độc rượu, nên sử dụng các dụng cụ đo nồng độ cồn trong không khí trong khu vực thở của người lái xe hoặc định lượng rượu có trong hơi thở của họ Sau khi uống rượu, bia nồng độ cồn trong máu sẽ không tăng ngay lập tức Cần phải đợi một khoảng thời gian sau đó thì nồng độ cồn trong máu mới có sự tăng lên, tiếp đó sẽ tăng nồng độ cồn trong hơi thở của người uống rượu bia.
- Phương pháp đo nồng độ cồn qua da (DADSS): Đây là một dự án nghiên cứu đang được phát triển bởi Hiệp hội An toàn Giao thông Đường bộ Mỹ, cùng với sự hợp tác của các hãng ô tô hàng đầu trên thế giới và Cơ quan An toàn Giao thông Cao tốc Quốc gia Mỹ Mục tiêu của dự án này là phát triển công nghệ để phát hiện nồng độ cồn và ngăn chặn việc điều khiển xe khi trong máu có lượng nồng độ cồn vượt quá quy định
Công nghệ DADSS có thể đo nồng độ cồn sử dụng phương pháp đo thông qua bề mặt da và có khả năng giúp giảm thiểu tình trạng tai nạn do lái xe khi say rượu, bia Công nghệ này có thể xác định xem người lái xe có đang trong trạng thái say rượu hay không bằng cách đo nồng độ cồn trong máu của họ và ngăn chặn không cho xe di chuyển nếu trong cơ thể người lái có nồng độ cồn vượt quá mức cho phép
Dự án DADSS đề xuất hai phương pháp nhận biết chính, bao gồm:
Dựa trên cảm ứng : Phương pháp này sẽ đo đạc và phân tích nồng độ cồn trong máu thông qua bề mặt da Công nghệ này sử dụng ánh sáng hồng ngoại (NIR) để chiếu qua các đầu ngón tay của người lái xe và đo bước sóng phù hợp để xác định nồng độ cồn
Dựa trên hơi thở: Phương pháp này sẽ đo nồng độ cồn thông qua hơi thở của người lái xe Cảm biến sẽ được đặt trong vùng lái và theo dõi liên tục nồng độ cồn trong hơi thở Nếu nồng độ cồn vượt quá mức cho phép, hệ thống sẽ ngăn chặn xe khởi động
Ngoài ra, Hyundai cũng đang nghiên cứu một hệ thống tương tự với tên gọi "công nghệ đo sắc tố da", đặt trên nút khởi động của xe
Công nghệ DADSS hứa hẹn đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu tai nạn giao thông do lái xe trong trạng thái say rượu
Việc nghiên cứu và phát triển các cảm biến để phát hiện nồng độ cồn (BAC) qua lỗ chân lông trên bề mặt da là một phương pháp tiềm năng trong việc ngăn chặn người lái xe khi có tình trạng say rượu Cách tiếp cận này có thể giúp kiểm tra tình trạng say rượu một cách không cần lấy mẫu máu hay thử hơi thở, và có thể tích hợp vào phần thiết bị của xe ô tô
Hãng Toyota đang nghiên cứu việc sử dụng các cảm biến để phát hiện BAC thông qua da, được lắp trên vùng vành lái hoặc tay nắm cần chuyển số Có hai phương pháp chính mà họ đang nghiên cứu:
Phương pháp điện hóa: Sử dụng cảm biến áp da, thông qua mồ hôi để kiểm tra nồng độ cồn Cảm biến này có khả năng đo lường nồng độ cồn dựa trên sự thay đổi trong điện trở của da do tác động của cồn Đây là phương pháp hiện đang được sử dụng trong lĩnh vực y tế để kiểm tra nồng độ cồn trong mồ hôi của những người nghiện rượu
Phương pháp sử dụng ánh sáng hồng ngoại (NIR): Phương pháp này sẽ chiếu ánh sáng NIR qua các đầu ngón tay của người lái xe để đo bước sóng phù hợp và xác định nồng độ cồn
Phương pháp kiểm tra nồng độ cồn thông qua da có thể giúp giảm thiểu việc lấy mẫu máu hoặc thử hơi thở, nhưng cũng có nhược điểm như độ trễ trong việc phát hiện và đo lường Tuy nhiên, với sự phát triển và cải thiện công nghệ, các phương pháp này có khả năng trở thành một phần quan trọng trong việc đảm bảo an toàn giao thông và ngăn chặn tai nạn do lái xe khi say rượu.
Cảnh báo nồng độ cồn
Hệ thống phát hiện nồng độ cồn trong hơi thở người lái đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc đảm bảo an toàn giao thông Nó là một công cụ quan trọng để kiểm soát và ngăn chặn việc lái xe khi dưới tác động của chất cồn, một yếu tố có thể gây ra tai nạn nghiêm trọng và đe dọa tính mạng của cả người lái và những người tham gia giao thông khác
Hệ thống này hoạt động bằng cách định lượng mức độ nhiễm độc rượu của lái xe được đo thông qua hơi thở của người điều khiển phương tiện Khi một người cố gắng khởi động xe và hơi thở của họ chứa nồng độ cồn vượt quá ngưỡng cho phép, hệ thống sẽ ngay lập tức phát đi các tín hiệu cảnh báo
Ngưỡng cảnh báo và ngăn chặn nồng độ cồn thường được xác định dựa trên các quy định của luật giao thông đường bộ và các yếu tố kỹ thuật Trong trường hợp này, ngưỡng đã được chọn là 0,4mg/lít khí thở, đây là một ngưỡng phổ biến được áp dụng trong nhiều quốc gia Sự lựa chọn này căn cứ vào sự đánh giá của các chuyên gia và nhà lập pháp về sự an toàn giao thông và tác động của cồn đối với khả năng lái xe an toàn
Hệ thống này cũng có tính năng gửi cảnh báo đến điện thoại của người vi phạm, nếu đã được cài đặt sẵn trong thiết bị Điều này có thể giúp tạo ra một sự nhận thức mạnh mẽ về tình trạng lái xe của họ và khuyến khích họ không lái xe khi bị ảnh hưởng bởi cồn
Ngoài ra, hệ thống còn có khả năng ngắt dòng điện khi phát hiện nồng độ cồn bên trong xe Điều này có thể ngăn chặn việc người lái cố gắng lái xe trong tình trạng say rượu hoặc có nồng độ cồn cao Tất cả những tính năng này cùng nhau tạo nên một hệ thống an toàn và hiệu quả để kiểm soát và ngăn chặn việc lái xe dưới tác động của cồn, góp phần làm giảm tai nạn giao thông và bảo vệ tính mạng của mọi người trên đường
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ
Cơ sở lý thuyết
3.1.1 Cơ sở khoa học của việc đo nồng độ cồn
Khi một người uống rượu, khoảng 20% ethanol được hấp thu ở dạ dày và 80% được hấp thu ở ruột non Ethanol được hấp thu từ ruột sẽ theo tĩnh mạch chuyển đến gan để xử lý Khoảng 90% lượng Ethanol tiêu thụ được phân giải ở gan bởi enzym ADH ở bào tương của tế bào gan tạo thành acetaldehyde, phần còn lại sẽ được hệ thống tĩnh mạch vận chuyển trở lại tim và phổi Một phần Ethanol sẽ được phổi lọc và chuyển ra ngoài dưới dạng hơi thở, phần còn lại tiếp tục đi theo dòng tuần hoàn máu đi vào động mạch và chuyển đi khắp cơ thể thông qua một mạng lưới mao mạch, cuối cùng chúng sẽ được thải ra ngoài dưới dạng nước tiểu Vì vậy, chúng ta có thể đo chính xác nồng độ cồn trong máu bằng cách lấy mẫu máu hoặc nước tiểu để phân tích bằng các máy phân tích sinh hóa hiện đại
Sự xuất hiện của cồn trong hơi thở người uống rượu/bia vì nó được hấp thụ từ miệng qua cổ họng, dạ dày và ruột đi vào trong máu Cồn không được chuyển hóa khi hấp thụ và cũng không thay đổi về mặt cấu trúc hóa học trong máu Cồn chứa Ethanol là chất dễ dàng bay hơi, do đó, khi máu có chứa cồn đi qua phổi cồn sẽ dễ dàng di chuyển qua màng hô hấp của phổi và đi vào không khí Nồng độ cồn trong không khí phản ánh đến nồng độ cồn trong máu Khi cồn trong phổi đi ra ngoài khi thực hiện động tác thở ra, thiết bị kiểm tra nồng độ cồn thông qua cảm biến đo nồng độ cồn có thể phát hiện ra nồng độ cồn trong hơi thở Thay vì cần phải lấy máu của tài xế để có thể kiểm tra nồng độ cồn, cảnh sát giao thông hiện nay đã có thể kiểm tra hơi thở của tài xế ngay tại chỗ và nhanh chóng để biết được liệu tài xế này có say rượu, ngộ độc rượu và dẫn tới hành vi vi phạm giao thông hay không
Ethanol là chất dễ bay hơi, do đó, khi máu chứa ethanol đi vào trong phế nang phổi, ethanol trong máu sẽ được chuyển sang dạng hơi và được thải ra ngoài cùng với
CO2 qua đường hô hấp Mặc dù nồng độ cồn trong hơi thở phụ thuộc vào nồng độ cồn trong máu nhưng đây không phải là một mối tương quan chặt chẽ, tỷ lệ này còn phụ thuộc vào thời gian, cũng như phụ thuộc vào một số thông số sinh lý khác nhau của con người, như chiều cao, cân nặng, giới tính và tuổi tác… Do đó, theo nguyên tắc không thể chuyển đổi chính xác tuyệt đối nồng độ cồn trong hơi thở đo được thành nồng độ
19 cồn trong máu Tuy nhiên, trong khoảng thời gian từ 2 đến 5 giờ sau khi uống rượu, tỷ lệ giữa nồng độ cồn trong hơi thở và nồng độ cồn trong máu có thể được tính xấp xỉ khoảng 2100:1 (tức là cứ 2.100 ml khí thở sẽ chứa cùng một lượng cồn tương đương với 1 ml máu) và được pháp luật công nhận
Nồng độ cồn trong hơi thở là nồng độ khí và có đơn vị chuẩn là miligam ethanol trên một lít khí thở (mg / L) Ngược lại, nồng độ cồn trong máu là nồng độ chất lỏng và có đơn vị chuẩn là %BAC đại diện cho khối lượng ethanol tính bằng gam trên 100 mL máu
3.1.2 Các nghiên cứu về đo nồng độ cồn trong hơi thở Để giải quyết vấn đề đo nồng độ cồn thông qua phân tích hơi thở, đã có nhiều nghiên cứu được thực hiện nhờ sử dụng các cảm biến pin nhiên liệu, quang phổ hồng ngoại hoặc cảm biến bán dẫn Công nghệ được sử dụng rộng rãi nhất là dùng cảm biến pin nhiên liệu
Các cảm biến này hoạt động bằng cách sử dụng ethanol thở ra trong hơi thở của con người để sinh ra dòng điện Đo giá trị của dòng điện có thể đưa ra giá trị nồng độ cồn trong hơi thở tương ứng Cảm biến loại này có độ chính xác khá cao, nhưng độ nhạy dễ bị thay đổi theo thời gian sử dụng
Một loại cảm biến khác thường được sử dụng là cảm biến màng bán dẫn Trong cảm biến màng bán dẫn, ethanol sẽ được hấp phụ qua bề mặt cảm biến Do đó độ dẫn của cảm biến được thay đổi tỷ lệ với nồng độ của khí Sự thay đổi độ dẫn này có thể được chuyển đổi thành điện áp đầu ra giúp xác định giá trị nồng độ cồn tương ứng Loại cảm biến này có thị trường rộng, giá thành rẻ, độ nhạy cao và độ phục hồi tương đối nhanh, dù còn nhiều hạn chế về độ chính xác
Một phương pháp với độ chính xác cao được sử dụng là dùng cảm biến khí ethanol nhờ hồng ngoại Dựa vào sự hấp thụ ánh sáng hồng ngoại của phân tử khí ethanol để xác định nồng độ ethanol tương ứng Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi có giá thành rất cao, và rất khó tìm trên thị trường mà thường được sử dụng trong các phòng thí nghiệm hoặc các dự án lớn đòi hỏi độ chính xác cao Đối với công nghệ không sử dụng ống thổi, khí thở ra sẽ có nồng độ bị pha loãng với không khí gây ảnh hưởng đến kết quả đo đạc Vào năm 2010, tiến sĩ Annika
Kaisdotter Andersson đã dựa vào nồng độ CO2 trong hơi thở để phát triển các kỹ thuật phân tích hơi thở theo dõi nồng độ cồn Lượng carbon dioxide đo được khi thở ra có liên quan đến nồng độ carbon dioxide trong phế nang được dùng để đo độ pha loãng của mẫu hơi thở Dựa vào độ pha loãng này, ta có thể tính giá trị nồng độ cồn trong khí ở phế nang từ nồng độ cồn trong hơi thở
Ngoài ra, một số nghiên cứu đã chỉ ra mối quan hệ giữa nồng độ cồn có trong tuyến mồ hôi tiết ra và nồng độ cồn có trong máu Nồng độ cồn trong máu có thể đo đạc thông qua lấy mẫu mồ hôi nhanh chóng nhờ vào sensor tattoo dán vào da của đối tượng cần kiểm tra.
3.1.3 Cảm biến nồng độ cồn màng bán dẫn
Ngày nay, các cảm biến khí đang được ứng dụng một cách rộng rãi trong rất nhiều các lĩnh vực khác nhau, ví như: kiểm soát môi trường sống và môi trường công nghiệp nhằm đảm bảo sức khỏe và an toàn lao động; điều khiển tỷ tệ không khí - nhiên liệu trong các động cơ đốt trong nhằm nâng cao hiệu suất của các phản ứng cháy và tiết kiệm tối đa nhiên liệu; điều khiển môi trường bên trong máy bay hay tàu vũ trụ; phát hiện ra hàng cấm tại các cửa khẩu và sân bay Do đó, đòi hỏi các cảm biến cần phải có độ nhạy rất cao, chọn lọc tốt và hoạt động phải luôn ổn định
Cảm biến khí cho phép xác định các thông tin liên quan đến môi trường khí, dựa trên lớp nhạy khí và phần chuyển tín hiệu điện Việc phát hiện khí dựa vào sự thay đổi của môi trường khí dẫn đến thay đổi các tính chất lớp nhạy khí và được chuyển thành tín hiệu điện Lớp nhạy khí có thể được tối ưu hóa bằng việc lựa chọn vật liệu, phần chuyển tín hiệu điện được tối ưu hóa bằng việc lựa chọn những công nghệ thích hợp
Trong số các cảm biến khí, các cảm biến dựa trên các vật liệu bán dẫn oxit kim loại (include resistance type and non-resistance type) rất quan trọng do sự đa dạng về vật liệu nhạy khí và phương pháp chế tạo Một số vật liệu nhạy khí đang được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi là SnO2, In2O3, TiO2, WO3 Để có thể tăng độ chọn lọc của các cảm biến dựa trên các vật liệu này, các nhà nghiên cứu đã pha tạp những vật liệu này với một số kim loại có hoạt tính xúc tác cao như Pt, Pd, Au hay trộn lẫn với các oxit kim loại khác Nhược điểm của cảm biến loại này có độ nhạy và thời gian đáp ứng phụ thuộc rất nhiều bởi nhiệt độ, độ ẩm môi trường
Lựa chọn thiết bị
Arduino được coi là một board mạch vi xử lý, với mục tiêu xây dựng các ứng dụng tương tác với môi trường hoặc với nhau một cách thuận tiện và dễ dàng hơn Phần cứng của nó là một board mạch nguồn mở, được thiết kế dựa trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8-bit hoặc ARM Atmel 32-bit
Hiện tại, có nhiều mẫu Arduino khác nhau được trang bị các tính năng đa dạng Một số tính năng chung bao gồm 6 chân đầu vào analog, một cổng giao tiếp USB và 14 chân I/O kỹ thuật số, có khả năng tương thích với nhiều board mạch mở rộng khác nhau
Một board Arduino bao gồm một vi điều khiển AVR kèm với nhiều linh kiện bổ sung, giúp lập trình trở nên dễ dàng và khả năng mở rộng với các board mạch khác Một khía cạnh quan trọng của nền tảng Arduino là tuân thủ các giao thức kết nối tiêu chuẩn Tính năng này cho phép người dùng tích hợp liền mạch các module bổ sung với bộ xử lý trung tâm của bo mạch, được gọi là "shield" Một số shield có thể truyền thông trực tiếp với board Arduino thông qua các chân khác nhau, trong khi nhiều shield khác được địa chỉ thông qua giao tiếp serial bus I2C Nhiều shield có thể được xếp chồng lên nhau và sử dụng đồng thời
Arduino chính thống thường sử dụng một loạt các dòng chip như: megaAVR, đặc biệt là ATmega8, ATmega168, ATmega328, ATmega1280 và ATmega2560 Một số bộ xử lý khác cũng được sử dụng trong các phiên bản Arduino tương thích Nhiều bảng Arduino có mặt trên thị trường bao gồm một bộ dao động thạch anh có tần số 16 MHz Trong một số trường hợp, một bộ cộng hưởng gốm có thể được sử dụng thay thế Ngoài
22 ra, một bộ điều chỉnh tuyến tính, cung cấp điện áp 5V, cũng thường được bao gồm trong các bảng Tuy nhiên, có một vài thiết kế như LilyPad chạy tại tần số 8 MHz và bỏ qua bộ điều chỉnh điện áp onboard do có những hạn chế về kích cỡ thiết bị
Việc sử dụng bộ nạp khởi động trong vi điều khiển Arduino có thể cho phép lập trình trước thiết bị, do đó cho phép người dùng dễ dàng tải các chương trình vào bộ nhớ flash trên chip Đây là một tính năng phân biệt so với các thiết bị khác, thường cần một bộ tải bên ngoài Do đó, Arduino là một tùy chọn thuận tiện hơn vì nó phù hợp với việc sử dụng một máy tính thông thường như một trình tải chương trình
Như một thông lệ tiêu chuẩn, trong bối cảnh lập trình Arduino, kết nối RS-232 đóng vai trò là ống dẫn để lập trình tất cả các bo mạch Arduino Tuy nhiên, điều đáng chú ý là phương pháp được sử dụng để thực hiện việc này phụ thuộc vào thế hệ phần cứng cụ thể Thông thường, các bo mạch Arduino dựa trên giao tiếp nối tiếp được trang bị mạch chuyển mạch giao tiếp RS-232 và TTL
Tuy nhiên, các board Arduino hiện đại thường được lập trình thông qua cổng USB, và điều này được hỗ trợ bởi các chip chuyển đổi USB-to-Serial, chẳng hạn như FTDI FT232 Trong trường hợp của Arduino Mini và Boarduino, mặc dù chúng không phổ biến, một bo mạch hoặc cáp bộ chuyển đổi USB-to-Serial có thể tháo rời thường được sử dụng hoặc chúng kết nối thông qua các phương tiện thay thế, chẳng hạn như Bluetooth hoặc các phương pháp khác Tùy thuộc vào công cụ lập trình được sử dụng, nếu không sử dụng Arduino IDE, thì công cụ lập trình AVR ISP tiêu chuẩn có thể được sử dụng thay thế
Môi trường phát triển tích hợp (IDE) của Arduino là một ứng dụng đa nền tảng được viết bằng Java IDE này được sử dụng để lập trình các dự án sử dụng Ngôn ngữ lập trình xử lý (Processing programming language) và project Wiring
Các chương trình Arduino thường được viết bằng ngôn ngữ lập trình C hoặc C++ Arduino IDE đi kèm với một thư viện phần mềm được gọi là "Wiring," xuất phát từ dự án gốc Wiring Thư viện Wiring giúp đơn giản hóa các thao tác input/output Người dùng chỉ cần định nghĩa hai hàm sau để tạo ra một chương trình vòng thực thi (cyclic executive) có thể chạy:
- setup(): Khi chương trình được khởi động hàm này sẽ chạy, và nó được sử dụng để thiết lập các cài đặt ban đầu
- loop(): Hàm này cho phép lặp lại liên tục một nhiệm vụ cho đến khi board mạch Arduino tắt nguồn, cho phép người dùng thực hiện các hoạt động lặp đi lặp lại trong chương trình của họ
3.2.1.3 Giới thiệu về Arduino Mega 2560
Arduino Mega 2560 đại diện cho loạt bảng Mega và cung cấp nhiều cải tiến so với Arduino Uno Cụ thể, nó có tổng cộng 54 chân IO kỹ thuật số và 16 chân IO tương tự, cùng với bộ nhớ flash đã trải qua kích thước tăng gấp bốn lần so với phiên bản trước của Arduino Uno R3 Ngoài bản nâng cấp này, bo mạch Arduino Mega còn có ba bộ hẹn giờ và sáu cổng ngắt, khiến nó trở thành một công cụ cực kỳ mạnh mẽ có thể giải quyết hiệu quả vô số vấn đề phức tạp, chẳng hạn như xử lý song song nhiều luồng dữ liệu kỹ thuật số và điều khiển một loạt các động cơ đa dạng
Việc phát triển và kế thừa đã được chú trọng trong thiết kế của Arduino Mega Các chân digital vẫn được đánh số từ 0 đến 13, các chân analog từ 0 đến 5, và cấu trúc chân nguồn gần giống với thiết kế của Arduino Uno Do đó, người dùng có thể dễ dàng chuyển từ Arduino Uno sang Arduino Mega và phát triển các dự án theo kiểu gắn ghép các module
Ngoài ra, để đáp ứng được nhu cầu của các dự án lớn và cần nhiều bộ nhớ hơn, Arduino Mega 2560 đã thay đổi chip vi điều khiển từ Atmega1280 sang một con chip
24 khác Điều này thể hiện sự tiến bộ mạnh mẽ trong lĩnh vực vi điều khiển nhúng Arduino Mega được thiết kế nhằm xử lý các dự án phức tạp được hiệu quả và dễ dàng hơn Với một không gian lưu trữ rất lớn, có đến 54 chân I/O kỹ thuật số, cùng với 16 chân analog, thì bạn đã có đủ tài nguyên và thoải mái gắn thêm những mạch điện tử cho dự án của mình
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Yêu cầu chung đối với hệ thống phát hiện, ngăn chặn và cảnh báo
Mục tiêu chính của hệ thống phát hiện rượu là tiến hành đo trực tiếp nồng độ cồn trong hơi thở người lái xe trước mỗi lần thực hiện thao tác khởi động động cơ (sử dụng thiết bị thổi) và kiểm tra gián tiếp dựa trên các cảm biến có khả năng phát hiện nồng độ cồn có trong vùng không gian thở trước mặt người lái xe.
Hệ thống ngăn chặn làm các nhiệm vụ chính là điều khiển mạch khởi động động cơ, khi nồng độ cồn trong hơi thở người lái (phát hiện qua thiết bị thổi) không cao quá mức quy định, cho phép động cơ được khởi động, ngược lại, khi nồng độ cồn cao quá mức quy định, không cho phép khởi động động cơ Đồng thời với tác động này sẽ phát các tín hiệu cảnh báo (bằng đèn màu đỏ và còi) và gửi thông tin về trung tâm điều hành qua hệ thống
Nồng độ cồn được phát hiện nhanh chóng bằng thiết bị kiểm tra trực tiếp nồng độ cồn trong hơi thở Tuy nhiên chỉ có thể sử dụng thiết bị này khi người lái bắt đầu chuẩn bị khởi động động cơ và cần có quy định bắt buộc (phải thổi vào ống thổi của thiết bị và mạch khởi động chỉ được nối khi nồng độ cồn trong hơi thở không cao quá mức quy định) Trong khi người lái đang điều khiển xe, sử dụng biện pháp tắt động cơ, dừng xe đột ngột là không khả thi mà còn cản trở điều khiển xe an toàn
Hệ thống cảnh báo có nhiệm vụ chính là phát các tín hiệu cảnh báo cho người lái xe, hành khách ngồi trên xe, trung tâm kiểm soát (thông qua hệ thống giám sát) khi người lái đang điều khiển xe trên đường trong tình trạng say rượu bia (nồng độ cồn trong vùng không gian thở trước mặt của người lái cao quá giới hạn quy định) Hệ thống cảnh báo còn có ý nghĩa đối với công tác quản lý, kiểm tra an toàn giao thông Trong thành phần các thiết bị của hệ thống cảnh báo có cả thiết bị giám sát hành trình Tín hiệu cảnh báo gửi qua thiết bị giám sát hành trình về trung tâm điều khiển Các cơ quan quản lý, thanh tra giao thông sẽ nhanh chóng, chính xác, kịp thời xử lý và ngăn chặn không cho xe tiếp tục tham gia giao thông nữa
Mức độ quan trọng của việc đảm bảo độ chính xác và hiệu quả của hệ thống đo nồng độ cồn MQ3 phụ thuộc nhiều vào việc lựa chọn các ngưỡng chặn và cảnh báo thích hợp Quá trình lựa chọn này phải xem xét các quy định giao thông có liên quan cũng như các thông số kỹ thuật của cảm biến Trong trường hợp này, ngưỡng ngăn chặn là
53 mức nồng độ cồn tối đa cho phép mà một người có thể lái xe mà không vi phạm luật giao thông, trong khi ngưỡng cảnh báo là mức nồng độ cồn khi mà hệ thống cần phải đưa ra cảnh báo cho người dùng
Dựa trên các qui định luật giao thông ở nhiều quốc gia, nồng độ cồn tối đa cho phép trong hơi thở của người lái thường là khoảng 0,50 mg/lit Tuy nhiên, để đảm bảo tính chính xác và an toàn, nên xem xét một mức ngưỡng thấp hơn, ví dụ như 0,40 mg/lit, để đảm bảo rằng người lái sẽ không vượt quá ngưỡng pháp luật
Ngưỡng nồng độ cồn này là rất thấp (tương ứng với trường hợp người lái xe đã uống 1/3 lon bia nồng độ 3,5% hoặc ~ 1/3 cốc bia hơi) và đủ đảm bảo loại trừ sai số đo của điện áp đầu ra của cảm biến ở giai đoạn sấy trong trường hợp khi hơi thở không có nồng độ cồn và có nồng độ cồn.
Do đặc tính đầu ra của các cảm biến phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ của cảm biến (loại cảm biến MQ3) cho nên, nếu cấp điện liên tục cho mạch sấy các cảm biến sẽ làm thay đổi đặc tính đầu ra ảnh hưởng đến kết quả đo Vì vậy hệ thống cảnh báo được thiết kế theo chế độ làm việc theo chu kỳ Thời gian chu kỳ chọn là 15 phút, mỗi chu kỳ kéo dài 45 giây Việc chọn chế độ làm việc không liên tục còn nhằm tiết kiệm năng lượng điện cấp cho hệ thống
Việc lắp và vận hành hệ thống phát hiện, ngăn chặn và cảnh báo nồng độ cồn này lên xe không được gây ảnh hưởng đến sự làm việc của người lái cũng như các thiết bị, hệ thống cơ khí, điện khác của xe.
Sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống phát hiện
Hình 4 1 Sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống phát hiện
Theo quy định của luật giao thông, nghiêm cấm người lái xe uống rượu bia trong khi điều khiển xe vì vậy, nếu phát hiện có nồng độ cồn trong hơi thở là người lái đã vi phạm luật đã định Hình 4.1 trình bày một sơ đồ nguyên lý của hệ thống phát hiện rượu, như đã được báo trước trong luận văn Hệ thống bao gồm các thành phần thiết yếu, cụ thể là cảm biến đo nồng độ cồn, một thiết bị để kiểm tra trực tiếp nồng độ cồn trong hơi thở của người lái xe, bộ vi xử lý và các thiết bị cảnh báo mạch
Trước khi khởi động động cơ, người lái phải thổi trực tiếp vào ống gắn trên thiết bị này (Thiết bị phát hiện nồng độ cồn là thiết bị kiểm tra trực tiếp nồng độ cồn trong hơi thở người lái và được nối với bộ vi xử lý) Sau khoảng 5 giây, nếu nồng độ cồn trong hơi thở của người lái không vượt quá mức quy định, bộ vi điều khiển sẽ nối mạch relay điều khiển, cho phép khởi động động cơ
Trong trường hợp ngược lại, khi phát hiện nồng độ cồn trong hơi thở vượt quá mức quy định, bộ vi điều khiển sẽ ngắt mạch khởi động và gửi tín hiệu đến kích hoạt mạch cảnh báo Đây là một biện pháp ngăn chặn tích cực, không cho phép người lái khởi động động cơ khi bị xác định đang ở trạng thái say bia, rượu Tác động ngăn chặn này sẽ duy trì hiệu lực trong khoảng thời gian nhất định (có thể quy định là 30 phút) Sau khoảng thời gian đó, người lái lại có thể tiến hành thao tác khởi động lại Động cơ chỉ được khởi động khi tín hiệu từ thiết bị đo nồng độ cồn gửi về bộ xử lý có trị số không quá ngưỡng quy định Việc truyền tín hiệu từ thiết bị đo nồng độ về bộ vi xử lý có thể thực hiện kiểu có dây hoặc không dây (thu phát vô tuyến) Các cảm biến làm nhiệm vụ phát hiện nồng độ cồn trong không gian làm việc của người lái xe cao quá mức quy định phải có đặc tính nhạy cảm với cồn
Thiết bị cũng sử dụng cảm biến phát hiện nồng độ cồn (ví dụ như cảm biến MQ3) Tuy nhiên để có thể xác định nhanh chóng và chính xác nồng độ cồn trong hơi thở người lái, trong kết cấu của thiết bị cần có một ống thổi và đường dẫn trực tiếp hơi thở người lái qua cảm biến đã được sấy nóng Thời gian đo xác định nồng độ BrAC trong khoảng từ 3 đến 6 giây sau khi thổi hơi thở qua ống Kết quả đo sẽ được hiển thị trên màn hình Oled SSD của thiết bị và kèm theo cảnh báo bằng đèn LED màu đỏ và âm thanh trong trường hợp nồng độ BrAC vượt quá giới hạn 0,40 mg cồn trên 1 lít khí thở Đồng thời với việc hiển thị kết quả trên màn hình để phục vụ cho các mục đích cảnh báo và ngăn chặn không cho phép người lái xe khởi động động cơ khi nồng độ cồn trong hơi thở vượt quá mức cho phép
Sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống cảnh báo và ngăn chặn
Sơ đồ hệ thống cảnh báo và ngăn chặn nồng độ cồn do luận văn xây dựng thiết kế được trình bày trên Hình 4.2 Muốn khởi động động cơ, người lái nhất thiết phải thổi vào ống thổi của thiết bị đo nồng độ cồn trong hơi thở Nếu nồng độ cồn trong hơi thở vượt quá ngưỡng quy định, tín hiệu từ thiết bị đo nồng độ gửi về bộ vi xử lý sẽ ngắt mạch relay khởi động, không cho phép khởi động động cơ Thời gian ngắt mạch này có thể kéo dài 30 phút Sau đó người lái có thể lặp lại các thao tác kiểm tra nồng độ để khởi động động cơ Ghép nối giữa thiết bị đo nồng độ và mạch vi xử lý là kiểu Aireless (truyền qua sóng radio)
Các tín hiệu cảnh báo từ bộ vi xử lý được đưa tới kích hoạt mạch tín hiệu còi và đèn cảnh báo Đồng thời, tín hiệu cảnh báo từ vi xử lý cùng được gửi đến thiết bị giám sát hành trình GPS lắp trên xe để gửi thông tin về trung tâm điều khiển
Hình 4 2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống cảnh báo và ngăn chặn
56 Để phân biệt trường hợp chủ động ngắt mạch khởi động do nồng độ cồn cao quá mức cho phép với trường hợp có sự cố ở mạch khởi động do nguyên nhân khác, trong hệ thống có bố trị thiêm cảnh báo bằng âm thanh (còi) trong trường hợp không cho phép khởi động do người lái say rượu.
Thiết kế hệ thống cảnh báo nồng độ cồn qua hơi thở của người lái xe
Trên cơ sở phương pháp xây dựng hệ thống phát hiện và cảnh báo nồng độ cồn đã chọn ở trên, luận văn đã tiến hành tính toán, chọn lựa các phần tử, xây dựng thiết kế các mạch nối ghép và giao tiếp thành phần của hệ thống, đảm bảo hệ thống làm việc ổn định và hiệu quả nhất Nhằm đánh giá sự làm việc của hệ thống phát hiện và cảnh báo nồng độ cồn trong hơi thở của người lái xe cao quá mức quy định.
Phác thảo bản thiết kế về hệ thống cảnh báo nồng độ cồn, gồm có:
Cảm biến khí gas: Hệ thống sẽ sử dụng cảm biến khí gas để phát hiện nồng độ cồn trong hơi thở của người lái xe Cảm biến này có khả năng phát hiện khí cồn (ethanol) có mặt trong hơi thở và chuyển đổi thành tín hiệu điện tử
Bộ xử lý tín hiệu (Arduino Mega 2560): Tín hiệu từ cảm biến sẽ được chuyển đến bộ xử lý, để tiến hành xử lý dữ liệu Bộ xử lý sẽ đọc dữ liệu từ cảm biến và áp dụng các thuật toán để tính toán nồng độ cồn trong hơi thở của người lái
Ngưỡng cảnh báo: Dựa trên dữ liệu tính toán, hệ thống sẽ so sánh nồng độ cồn với ngưỡng cảnh báo được đặt trước Nếu nồng độ cồn vượt quá ngưỡng này, hệ thống sẽ kích hoạt cảnh báo để thông báo về tình trạng của người lái xe
Hình thức cảnh báo đa dạng: Hệ thống cảnh báo có thể được thiết kế để cung cấp nhiều loại cảnh báo khác nhau Điều này có thể bao gồm âm thanh còi, đèn báo trên bảng điều khiển, tin nhắn trực tiếp đến điện thoại di động của người thân, và thậm chí có thể kết nối với hệ thống GPS để thông báo cho người thân hoặc cơ quan quản lý giao thông
Kiểm tra độ tin cậy và an toàn: Để đảm bảo tính đáng tin cậy và an toàn cho hệ thống, cần có các biện pháp bảo vệ như kiểm tra và hiệu chuẩn định kỳ cho cảm biến Hệ thống cũng cần có khả năng tự kiểm tra lỗi và cảnh báo nếu có sự cố trong quá trình hoạt động
Tích hợp phần mềm quản lý hoạt động hệ thống: Hệ thống cảnh báo nồng độ cồn cần được tích hợp với phần mềm để quản lý dữ liệu, lưu trữ thông tin về nồng độ cồn của người lái, cảnh báo và cung cấp báo cáo chi tiết cho quản lý hoặc các cơ quan liên quan
Thử nghiệm và tối ưu hóa thiết bị: Sau khi hoàn thành thiết kế, hệ thống cần được thử nghiệm trong nhiều tình huống khác nhau, bao gồm cả điều kiện nhiệt độ khác biệt Các dữ liệu thử nghiệm sẽ giúp điều chỉnh và tối ưu hóa các tham số để đảm bảo tính chính xác và đáng tin cậy của hệ thống
Trong quá trình thiết kế hệ thống cảnh báo nồng độ cồn qua hơi thở, việc tương tác với các chuyên gia về công nghệ, an toàn giao thông và y học là quan trọng để đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng đáp ứng được các tiêu chuẩn an toàn và hiệu suất cao nhất
THIẾT KẾ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ
Thiết kế
5.1.1 Sơ đồ khối và chức năng
Sơ đồ khối của thiết bị được trình bày trên hình 5.1
Chức năng của các khối như sau:
- Khối nguồn: Lấy nguồn từ mạch hạ áp 9V cung cấp cho Arduino Mega
2560 Khối nguồn được kích hoạt khi công tắc xe được bật
- Khối Buck giảm áp: Do cảm biến MQ3 nguồn áp đầu vào ảnh hưởng đến kết quả phép đo, nên cần dùng thêm bộ buck để hạ áp từ 9V sang 5V ổn định Giúp kết quả đo được chính xác
- Khối tản nhiệt: Quạt tản nhiệt mini được kích hoạt khi hệ thống bắt đầu làm việc, nhằm tản nhiệt cho thiết bị khi bên trong xe đang nóng
- Khối vi điều khiển: Sử dụng Arduino Mega 2560 để điều khiển các khối cảm biến từ đó thu thập dữ liệu, xử lý tính toán và hiển thị kết quả đo cuối cùng
Hình 5 2 Sơ đồ mạch điện thiết bịHình 5 3 Sơ đồ khối
- Khối cảm biến nồng độ cồn: Dùng một cảm biến MQ3 lắp đặt trên thiết bị để đo đạc giá trị nồng độ cồn trong hơi thở của đối tượng Nhận tín hiệu điều khiển từ Arduino Mega 2560 để tiến hành thu thập dữ liệu, sau đó trả dữ liệu trở về Arduino Mega 2560 để xử lý dưới dạng tín hiệu analog
- Khối âm thanh: Dùng mạch phát âm thanh MP3 UART tích hợp Amply DFPlayer Mini để phát tín hiệu âm thanh cảnh báo cũng như lời chào của hệ thống
- Khối hiển thị: Sử dụng Oled SSD 1306 để hiển thị thông báo và kết quả đo giá trị nồng độ cồn trong hơi thở và trong máu tương ứng
- Khối ánh sáng: Dùng LED để gửi tín hiệu nhấp nháy của hệ thống nhằm cảnh báo đến tài xế trên xe
- Khối cảnh báo: LED, âm thanh, module Sim900A gửi tin nhắn về cho người thân
Bảng 5 1 Các linh kiện sử dụng trong hệ thống
STT Tên linh kiện Số lượng Mô tả
2 Module MQ3 1 Module cảm biến khí nồng độ cồn
3 Oled SSD 1306 1 Hiển thị thông tin
4 Module LM2560 2 Mạch hạ áp
6 Đèn LED 5 Màu xanh lá, màu vàng, 2 màu đỏ, màu xanh dương
7 Công tắc 2 Công tắc on/off
9 Sim900A 1 Nhận và gửi tin nhắn
10 Relay 1 Đóng mở thiết bị điện
11 Quạt mini 1 Giúp tản nhiệt cho thiết bị
12 Module khuếch đại âm thanh
1 PAM8403 khuếch đại âmthanh có chiết áp
Sơ đồ mạch điện thiết bị
Nguồn dương công tắc sau khóa sẽ cấp nguồn đi qua công tắc tiếp điểm, tiếp đến đi qua Diot Denzer cấp nguồn cho Quạt mini nguồn 12V và mạch hạ áp LM2560
Mạch hạ áp từ nguồn 12V giảm xuống 9V cấp nguồn cho mạch điều khiển Arduino Mega 2560 Đồng thời cũng cấp nguồn cho mạch hạ áp từ nguồn 9V xuống còn 5V cấp nguồn cho các hệ thống cảm biến.
Hình 5 2 Sơ đồ mạch điện thiết bị
Hình 5 4 Cấp nguồn cho Arduino Mega 2560Hình 5 5 Sơ đồ mạch điện thiết bị
Mạch hạ áp LM2560 5V sẽ cấp nguồn VCC và GND cho các cảm biến, các thiết bị như: Module Sim900A, Relay, mạch khuếch đại PAM8403, mạch phát âm thanh MP3 UART, Oled SSD1306, cảm biến nồng độ cồn MQ3.
Arduino Mega 2560 cấp các chân tín hiệu Analog A1 cho cảm biến nồng độ cồn MQ3 Chân TX10 RX11 cho mạch MP3 UART Chân TX15 RX16 cho module sim 900A Chân SDA20 SDL21 cho Oled SSD1306 Chân 13 cho tín hiệu Relay MP3 UART tích hợp AMPLY được kết nối với mạch khuếch đại âm thanh PAM8403 và loa
Hình 5 3 Cấp nguồn cho Arduino Mega 2560
Hình 5 6 LM2560 5V cấp nguồn cho các cảm biến và thiết bịHình 5 7
Cấp nguồn cho Arduino Mega 2560
Hình 5 4 LM2560 5V cấp nguồn cho các cảm biến và thiết bị
Arduino cấp nguồn tín hiệu 5V cho LED qua điện trở 10kw, còi pip được gắn theo LED.
Relay thực hiện quá trình đóng mở và qua công tắc kết nối có thể khởi động thiết bị khi hộp xảy ra sự cố, LED được câu với tín hiệu IN của Relay, có thể sáng tắt theo Relay đóng mở
Hình 5 5 MP3 UART tích hợp AMPLY và mạch khuếch đại
Hình 5 8 Relay kết nối với dây nguồn máy đềHình 5 5 MP3 UART tích hợp AMPLY và mạch khuếch đại
Hình 5 6 Arduino và các LED
Hình 5 5 MP3 UART tích hợp AMPLY và mạch khuếch đạiHình 5 6
Nguyên lý hoạt động
Hệ thống dành riêng cho đo và cảnh báo nồng độ cồn trong hơi thở bao gồm các thành phần chính, cụ thể là cảm biến MQ3, vi điều khiển Arduino Mega 2560, Module giảm áp LM2596,
Khi hệ thống bắt đầu làm việc, quạt tản nhiệt sẽ được khởi động, Arduino Mega
2560 gửi địa chỉ giao tiếp tới Oled SSD 1306, module nhận đúng địa chỉ của mình thì cho phép Arduino tạo điều kiện thuận lợi cho việc giao tiếp đọc và ghi dữ liệu Sau đó, Arduino Mega 2560 thực hiện nhiệm vụ đọc các giá trị của cảm biến và sau đó tiến hành hiển thị chúng.
Khối nguồn chịu trách nhiệm cung cấp nguồn điện cho toàn bộ hệ thống Nó đảm bảo rằng các thành phần khác như khối cảm biến, khối điều khiển, khối hiển thị và khối tản nhiệt hoạt động trong điều kiện ổn định và an toàn
Khối cảm biến hoạt động bằng cách thu thập dữ liệu về nồng độ cồn từ môi trường Đây là bước quan trọng để có dữ liệu đầu vào chính xác cho hệ thống
Tín hiệu từ khối cảm biến được đưa vào khối điều khiển dưới dạng tín hiệu tương tự Quá trình này nhằm chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số, tạo điều kiện cho vi xử lý tiếp theo
Tín hiệu tương tự từ khối điều khiển đi qua bộ chuyển đổi tín hiệu để chuyển đổi chúng thành dạng tín hiệu số Điều này giúp dữ liệu dễ dàng xử lý và tiếp tục xử lý
Bộ vi xử lý nhận và xử lý tín hiệu kỹ thuật số, thực hiện các tính toán và xử lý dữ liệu rộng rãi để ước tính chính xác nồng độ cồn trong một lít khí hô hấp của lái xe Quá trình này dựa trên thông số cụ thể của cảm biến và sử dụng các thuật toán xử lý
Hình 5 7 Relay kết nối với dây nguồn máy đề
Kết quả nồng độ cồn và tín hiệu cảnh báo được truyền từ vi xử lý đến khối hiển thị và cảnh báo Điều này cho phép người sử dụng biết được kết quả cùng với tình trạng cảnh báo liên quan đến nồng độ cồn
Khối tản nhiệt giúp kiểm soát nhiệt độ của hệ thống, đảm bảo rằng các linh kiện hoạt động trong môi trường nhiệt độ ổn định và an toàn
Khi người lái bước vào xe và bật công tắc hệ thống điện trên xe, nguồn điện 12V sẽ đi qua mạch giảm áp LM2596 cấp nguồn 9V cho vi điều khiển Arduino Mega 2560, tín hiệu nhận được từ vi điều khiển sẽ kích hoạt mở Relay làm ngắt dòng điện đi qua củ đề xe
Vì cảm biến MQ3 cần thời gian làm nóng, nên màn hình Oled SSD1306 sẽ hiển thị nội dung “Xin Vui Long Cho” Khi đủ thời gian làm nóng, vi điều khiển sẽ gửi tín hiệu đến mạch phát âm thanh MP3 và phát ra âm thanh “Xin mời bạn kiểm tra nồng độ cồn”
Arduino Mega 2560 sẽ đọc giá trị ADC từ cảm biến MQ3…
Nếu giá trị đo được khi thổi hơi vào cảm biến nhỏ hơn 0.15mg/l khí thở thì Arduino Mega 2560 sẽ kích hoạt đóng relay, màn hình Oled SSD sẽ hiển thị thông tin nồng độ và dòng chữ “Ban Rat Tinh Tao”, MP3 sẽ nhận tín hiệu và truyền đến loa với âm thanh
“Bạn rất tỉnh táo, bạn được phép lái xe”
Nếu giá trị đo được < 0.35mg/l khí thở, thì Oled SSD sẽ hiển thị “………”
Nếu giá trị đo được 0.40mg/l khí thở thì Arduino Mega
2560 sẽ gửi tín hiệu cảnh báo bằng màn hình Oled SSD sẽ hiển thị “Ban Da Say” và mạch phát âm thanh MP3 sẽ nhận tín hiệu truyền đến loa “Nồng độ cồn vượt mức cho phép, bạn không được phép lái xe”, hệ thống thiết bị sẽ đếm ngược 30 phút cùng với mạch loa Pip 5 lần trong 1s và delay 2s để người lái có thời gian nghỉ ngơi, tỉnh táo để lái xe tham gia giao thông Đồng thời module Sim900A sẽ gửi cảnh báo về cho người thân của tài xế
Ngoài ra, khối cảnh báo hiển thị sẽ còn có các loại bóng LED khác nhau, nhằm cảnh báo cho tài xế biết được mình đang ở mức nồng độ cồn nào LED xanh lá sẽ sáng khi < 0.15mg/l LED Vàng sẽ sáng khi 0.15mg/l 0.35mg/l LED Đỏ sẽ chớp tắt chậm khi 0.35mg/l 0.40mg/l LED Đỏ chớp tắt nhanh khi 0.40mg/l Hệ thống sẽ hiển thị nồng độ cồn của bạn và dòng chữ: “Ban Da Say”, LED đỏ sẽ chớp tắt nhanh, âm thanh sẽ nói: “Bạn đã say, bạn không được phép lái xe”, âm thanh pip sẽ kêu tắt kêu tắt đến khi bạn không còn nồng độ cồn
Relay sẽ ngắt dòng điện, không cho bạn được khởi động xe, LED relay sẽ tắt Hệ thống sẽ chuyển sang đếm ngược thời gian đã được cài đặt sẵn, nhằm cho bạn được nghỉ ngơi tỉnh táo trước khi lái xe Sau đó, hệ thống sẽ gửi tin nhắn về cho người thân Hệ thống sẽ gửi tin nhắn về số điện thoại đã được cài đặt sẵn, nhằm cảnh báo nhắc nhở người lái phương tiện đang có nồng độ cồn cao.
ĐÁNH GIÁ VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Tính mới và tính sáng tạo
Đây là một giải pháp thông minh, hữu ích Có tính năng tự động gửi tin nhắn về cho người thân khi người lái xe bị say, xỉn Can thiệp, tinh chỉnh vào hệ thống của xe ô tô, can thiệp điều chỉnh hệ thống đề phù hợp với nhiệt độ bên ngoài và nhiệt độ hệ thống lạnh bên trong xe, từ đó đưa ra các công thức tính toán lập trình phù hợp với từng dòng xe Hệ thống đưa ra cảnh báo khi tài xế sử dụng chất kích thích có cồn nhằm mục đích giúp an toàn khi tham gia giao thông Hiện nay, hệ thống này chưa được sử dụng nhiều trên các dòng xe ở Việt Nam Do vậy, nếu lắp đặt hệ thống này và thương mại hóa sản phẩm sẽ là một giải pháp hữu ích Hệ thống này là một hệ thống cảnh báo thông minh, tự gửi tin nhắn về cho người thân khi người lái xe trong tình trạng say xỉn
Có thể định vị và gửi thông báo về tin nhắn khi xe được khởi động, giúp chúng ta có thể quản lý được xe Như là thiết bị thông minh gắn lên xe giúp xe hiện đại và trang trọng hơn.
Hiệu quả kỹ thuật
Việc thử nghiệm thiết bị trên các dòng xe và trong các điều kiện khác nhau là một bước quan trọng để đảm bảo tính đáng tin cậy và chính xác của hệ thống cảnh báo giảm thiểu tai nạn giao thông Các thử nghiệm này giúp xác định khả năng hoạt động của thiết bị trong các tình huống khác nhau và đảm bảo rằng nó có thể cung cấp thông tin chính xác để ngăn chặn nguy cơ tai nạn và vi phạm giao thông
Một khía cạnh quan trọng trong việc thử nghiệm là xác định khả năng hoạt động của thiết bị trong các điều kiện thời tiết khác nhau Với miền Bắc và miền Nam có sự khác biệt về nhiệt độ đáng kể, việc thử nghiệm thiết bị trong cả hai vùng này là cần thiết để đảm bảo rằng nó hoạt động tốt trong mọi trường hợp Nhiệt độ cao và thấp có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của cảm biến khí gas và thời gian làm nóng của thiết bị Do đó, việc kiểm tra trong các điều kiện khác nhau giúp xác định mức độ ổn định của hệ thống và khả năng chịu đựng trong mọi tình huống
Sai số trong kết quả phép tính trong các điều kiện khác nhau là điều không thể tránh khỏi Tuy nhiên, việc xác định các sai số này là một phần quan trọng của quá trình thử nghiệm Những thông tin này có thể giúp người phát triển thiết bị hiểu rõ hơn về
68 yếu điểm và hạn chế của sản phẩm, từ đó có thể tối ưu hóa hiệu suất và cải thiện độ chính xác trong tương lai
Trong tương lai, việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển hệ thống này là cần thiết để cải thiện độ chính xác và tính khả thi của nó trong các điều kiện khác nhau Sự phát triển liên tục sẽ giúp hệ thống ngày càng hoàn thiện và có khả năng ứng phó tốt hơn với các tình huống thực tế
Giá trị nồng độ cồn (mg/l) = (Giá trị cảm biến/1000) - (-0.01) - 0.03
Đối với xe ở khí hậu lạnh:
Giá trị nồng độ cồn (mg/l) = (Giá trị cảm biến/1000) - (-0.01)- 0.03 + 0.02
Đối với xe ở khí hậu nóng:
Giá trị nồng độ cồn (mg/l) = (Giá trị cảm biến/1000) - (-0.01) - 0.03
Xác định chính xác mức độ nồng độ cồn để đưa ra các giải pháp cảnh báo nhắc nhở ý thức người điều khiển phương tiện
Hệ thống được lắp đặt thử nghiệm trên các dòng xe cụ thể, thiết bị lắp đặt thẩm mỹ, gọn gàng, mang tính hiệu quả cao.
Hiệu quả kinh tế
Hệ thống cảnh báo giảm thiểu tai nạn giao thông là một ứng dụng công nghệ mới mang tính đột phá trong lĩnh vực an toàn giao thông Với mục tiêu chính là bảo vệ tính mạng và tài sản của người tham gia giao thông, sản phẩm này không chỉ là một thiết bị cảnh báo thông thường mà còn là một trợ thủ đắc lực cho người lái xe trong việc duy trì trạng thái an toàn khi tham gia vào giao thông đường bộ
Tính năng quan trọng đầu tiên của hệ thống là khả năng phát hiện người lái xe trong tình trạng say xỉn Khi hệ thống xác định nồng độ cồn trong hơi thở của người lái vượt quá một ngưỡng an toàn, nó sẽ tự động kích hoạt cảnh báo Các biểu hiện cảnh báo có thể bao gồm âm thanh còi, đèn báo, và thậm chí là việc gửi tin nhắn đến người thân hoặc bạn bè để thông báo về tình trạng người lái Điều này giúp đảm bảo rằng người lái
69 sẽ không tiếp tục lái xe trong tình trạng không an toàn và tạo điều kiện cho họ để tự điều chỉnh trạng thái của mình trước khi tiếp tục hành trình
Một ưu điểm quan trọng của sản phẩm này là việc nâng cao ý thức trách nhiệm của người lái Khi biết rằng họ đang được giám sát và sẽ nhận được cảnh báo nếu vi phạm, người lái xe có xu hướng tăng cường ý thức về trách nhiệm cá nhân trong việc tham gia giao thông Điều này có thể dẫn đến một tình thái lái xe an toàn hơn, giảm thiểu nguy cơ tai nạn và vi phạm giao thông
Hơn nữa, hệ thống này cũng có khả năng ngăn chặn việc khởi động động cơ khi nồng độ cồn của người lái vượt quá mức cho phép Điều này đảm bảo rằng người lái không thể khởi động xe và tiếp tục hành trình trong tình trạng không an toàn Sản phẩm này không chỉ tạo ra một biện pháp bảo vệ trong quá trình lái xe mà còn là một yếu tố quan trọng đóng góp vào việc thay đổi thói quen và tư duy của người tham gia giao thông
Ngoài tính năng chính là cảnh báo và ngăn chặn tai nạn giao thông, hệ thống này còn được thiết kế với mục đích tạo ra sự hòa hợp với không gian nội thất của xe Sự tích hợp thông minh giữa tính năng an toàn và thiết kế thẩm mỹ giúp sản phẩm này trở thành một phần không thể thiếu trong các phương tiện giao thông hiện đại
Tóm lại, hệ thống cảnh báo giảm thiểu tai nạn giao thông không chỉ đơn thuần là một thiết bị cảnh báo, mà còn là một giải pháp toàn diện đối với vấn đề an toàn giao thông Tích hợp những tính năng thông minh, nó không chỉ giúp giảm thiểu nguy cơ tai nạn và vi phạm giao thông mà còn nâng cao ý thức trách nhiệm và tạo ra một môi trường lái xe an toàn hơn cho tất cả mọi người.
Định hướng phát triển
Giải pháp này đã được thực hiện thực tế nhằm giảm thiểu tình trạng tai nạn giao thông do việc sử dụng rượu bia gây ra Hệ thống đo và cảnh báo nồng độ cồn đã được tích hợp và lắp đặt trong buồng lái của ô tô, nhằm thực hiện việc phát hiện, ngăn chặn và cảnh báo kịp thời trước khi xe khởi hành Đồng thời, hệ thống này cũng thực hiện việc kiểm soát liên tục trong suốt quá trình người lái tham gia giao thông
Hệ thống kiểm soát này đảm bảo rằng động cơ sẽ không thể khởi động nếu nồng độ cồn trong hơi thở của người lái vượt quá ngưỡng quy định Ngay khi phát hiện tình
70 trạng này, hệ thống sẽ tự động phát ra tín hiệu cảnh báo qua ánh sáng và âm thanh, đồng thời gửi thông tin về tình huống phát hiện nồng độ cồn quá mức đến trung tâm điều hành Điều này giúp ngăn chặn nguy cơ người lái tiếp tục lái xe trong tình trạng không an toàn
Phương pháp sử dụng để đo nồng độ cồn trong máu dựa trên việc phân tích hơi thở, mà không yêu cầu sử dụng ống thổi, cho phép thực hiện việc đo đạc một cách nhanh chóng và hiệu quả Sai số trong quá trình đo lường được kiểm soát ở mức khoảng 0.3%, đảm bảo tính chính xác của kết quả
Chung quy lại, giải pháp này đã tạo nên một hệ thống hiệu quả để kiểm soát nồng độ cồn của người lái trong xe ô tô Điều này góp phần quan trọng trong việc giảm thiểu các tai nạn giao thông do việc sử dụng rượu bia, đồng thời bảo vệ tính mạng và an toàn cho cả người lái và các thành viên tham gia giao thông khác trên đường