Nghiên cứu xây dựng mạch cảnh báo về nồng độ cồn tại vùng không gian làm việc của người lái xe cao quá

Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Nghiên cứu xây dựng mạch cảnh báo về
nồng độ cồn tại vùng không gian làm việc
của người lái xe cao quá
mức qui định

Hà Nội, 3/2014


NéI DUNG NGHI£N CøU
I.

Tổng quan vấn đề nghiên cứu

II.

Các phương pháp xác định nồng độ cồn

III.

Nghiên cứu phương án thiết kế hệ thống phát
hiện và cảnh báo nồng độ cồn

IV.

Tính toán thiết kế, chế tạo hệ thống phát hiện
và cảnh báo nồng độ cồn

V.

Thí nghiệm, khảo sát sự làm việc của hệ thống

VI.

Kết luận chung và kiến nghị


NéI DUNG NGHI£N CøU
I.

Tổng quan vấn đề nghiên cứu

II.

Nghiên cứu phương án thiết kế hệ thống phát
hiện và cảnh báo nồng độ cồn

III.

Tính tốn thiết kế, chế tạo hệ thống phát hiện
và cảnh báo nồng độ cồn

IV.

Thí nghiệm, khảo sát sự làm việc của hệ thống

V.

Kết luận chung và kiến nghị

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1. Phân tích các tai nạn giao thơng có ngun nhân liên
quan đến rượu bia
- Các số liệu thống kê tai nạn giao thơng có nguyên nhân liên quan
đến rượu bia ở một số nước trên thế giới

Nguồn NHTSA 2006b, Table 19


Tỉ lệ khả năng xảy ra va chạm là1.03 khi BAC ít hơn 50 mg /100 ml,
Tỷ lệ này tăng 2.69 lần khi BAC đạt tới 80 mg / 100 ml,
Khi BAC gia tăng thêm, nguy cơ va chạm gia tăng đáng kể.
Nghiên cứu trên được thực hiện ở các bang Florida và California
(Jones, 2008 ).


- Phân tích các số liệu thống kê tai nạn giao thơng có
ngun nhân liên quan đến rượu bia ở Việt Nam:
- Trong số các vụ xử lý vi phạm an tồn giao thơng được xử lý ở
nước ta có 80% số vụ liên quan đến bia, rượu. 30% số ca tử vong liên
quan quan đến bia, rượu. Trong số lái xe say rượu bia gây tai nạn, tỷ
lệ lái xe dưới 25 tuổi chiếm tới 52%
- Trong năm 2003, 34% số người chết do TNGT đường bộ có nồng độ
cồn vượt quá 80mg/100ml máu
- Số liệu thống kê ở bệnh viện Việt Đức và Saint Paul năm 2008 –
2009: số nạn nhân bị TNGT có nồng độ cồn trong máu chiếm tỷ lệ
62%.
- Viện pháp y quốc gia xét nghiệm 500 nạn nhân tử vong do tai nạn
giao thông thì có 34% nạn nhân có nồng độ cồn trong máu vượt mức

cho phép.


Hậu quả nghiêm trọng của các tai nạn giao thông liên quan
đến rượu bia:
- Ước tính mỗi năm các quốc gia trên thế giới đã chi phí cho khắc
phục hậu quả tai nạn giao thông đường bộ là 518 tỉ USD. Thiệt hại
do va chạm giao thông đường bộ chiếm 1-5% tổng sản phẩm quốc
nội ở các nước thu nhập cao.
- Ở Việt Nam, trong năm 2012, các vụ tai nạn giao thơng đã gây thiệt
hại 2,7% GDP, trong đó có 1/3 liên quan đến bia rượu

- Với chi phí rất cao song người bị tai nạn cũng chỉ có thể thốt khỏi
tử vong, cịn các hậu quả thương tật vẫn để lại lâu dài.


2. Ảnh hưởng của rượu bia đến hành vi của người lái xe
BAC (% vol.)

Hành vi

0.010–0.029

Các phản xạ của người bình thường

0.030–0.059

Trạng thái hưng phấn: nói nhiều, hoạt bát, phấn kích

0.06–0.09

Các phản xạ về quan sát, phản ứng, tư duy giảm.
Gặp khó khăn trong các cử động khéo léo như viết, ký tên…

0.10–0.19

Phản ứng chậm, khó nhận thức hay ghi nhớ vấn đề, dễ mất
thăng bằng

0.20–0.29

Trạng thái kích động cao: các phản xạ về thần kinh và hoạt
động cơ bắp khơng đúng. Giảm sút các khả năng cảm giác
như: nhìn mọi vật đều mờ ảo, nghe, nói khơng mạch lạc


Ảnh hưởng của rượu bia đến hành vi của người lái xe

BAC (%
vol.)

Hành vi

0.30–0.39

Trạng thái sững sờ: các hoạt động tri giác, hệ hơ hấp
và tuần hồn rối loạn, khơng biết mình là ai, đang làm gì.
Hoa mắt, chóng mặt, đi đứng lảo đảo. Có những cảm xúc
cực đoan

0.40–0.50

Bất tỉnh: các hoạt động tri giác, hệ hô hấp và tuần hồn
ngưng trệ. Khơng cịn ý thức. Phản ứng của cơ thể giảm
mạnh, đồng tử hầu như không phản ứng với ánh sáng.
Hơi thở chậm và yếu. Nhịp tim chậm dần. Lúc tỉnh lúc mê.
Nôn mửa

>0.50

Tử vong


- Chú ý: Nồng độ cồn trong máu (BAC) hoặc trong hơi thở (BrAC)
không tăng ngay sau khi uống, mà trễ một khoảng thời gian (20
đến 30 phút)
- Thời gian và mức độ tác động của cồn đến hành vi con người
phụ thuộc vào sức khỏe, lứa tuổi, giới tính và trạng thái tâm
sinh lý


3. Các qui định, điều luật quản lý ngăn cấm người tham gia
giao thơng trong tình trạng say rượu bia

Các quốc gia châu âu qui định ngưỡng cho phép nồng độ cồn
trong máu của người điều khiển xe g/100 ml



- Nhiều nước, hãng xe trên thế giới đã ban hành các qui định về lắp

đặt hệ thống phát hiện và cảnh báo nồng độ cồn

NationalHighwayTrafficSafetyAdministration



4. Nghị định 171/2013/NĐ-CP chính phủ nhằm quản lý ngăn
cấm lái xe trong tình trạng say rượu bia
Theo Điều 5 Mục 1 :
Tại Điểm b khoản 5 :
Phạt tiền từ 2.000.000 đồng đến 3.000.000 đồng đối với người điều
khiển xe trên đường mà trong máu hoặc hơi thở có nồng độ cồn
nhưng chưa tới mức vi phạm quy định tại Điểm b Khoản 7, Điểm a
Khoản 8 Điều này
Tại Điểm b Khoản 7 :
Phạt tiền từ 7.000.000 đồng đến 8.000.000 đồng đối với người điều
khiển xe trên đường mà trong máu hoặc hơi thở có nồng độ cồn
vượt quá 50 mg /100 ml máu đến 80 mg /100 ml máu hoặc vượt quá
0,25 mg/1 lít khí thở đến 0,4 mg/1 lít khí thở
Tại Điểm a Khoản 8 :
Phạt tiền từ 10.000.000 đồng đến 15.000.000 đồng đối với người
điều khiển xe trên đường mà trong máu hoặc hơi thở có nồng độ
cồn vượt quá 80 mg /100 ml máu hoặc vượt quá 0,4 mg/1 lít khí thở


4. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài
- Các điều luật, nghị định qui định về giám sát và quản lý, xử phạt người
điều khiển phương tiện trong tình trạng say bia, rượu đã được ban
hành.
- Để chủ động ngăn ngừa tại nạn do lái xe trong tình trạng say rượu, cần

phải thực hiện các biện pháp cảnh báo, phát hiện sớm , hoặc ngăn
chặn, xử lý kịp thời, khơng cho phép điều khiển xe trong tình trạng say
rượu.
- Nhiều nước trên thế giới, nhiều hãng xe đã chế tạo và lắp các thiết bị
ngay trong buồng lái của xe để phát hiện, cảnh báo nồng độ cồn cao
quá mức qui định.
- Ở trong nước, cho đến nay chưa có đề tài nào nghiên cứu đề xuất các
biện pháp ngăn chăn người lái điều khiển xe trong tình trạng say rượu.
- Việc nghiên cứu chế tạo lắp đặt một hệ thống tự động phát hiện, cảnh
báo, ngăn chặn người điều khiển ơ tơ trong tình trạng nồng độ cồn cao
quá mức cho phép là rất cần thiết tại thời điểm hiện nay.


5. Các mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Đề xuất chọn phương pháp phát hiện nồng độ cồn ở
vùng không gian người lái cao quá mức cho phép.
- Phân tích chọn các phương pháp, mức độ cảnh báo và
các chế độ cảnh báo bao gồm cả biện pháp ngăn chặn
không cho động cơ xe hoạt động và gửi thông tin về các
bộ phận quản lý.
- Thiết kế, xây dựng thử nghiệm thiết bị phát hiện nồng độ
cồn (bao gồm các việc chính là chọn lắp cảm biến báo
nồng độ cồn, thiết kế chế tạo các mạch điện tử điều khiển,
các thiết bị gá lắp…).
- Lắp đặt, thử nghiệm đánh giá hiệu quả làm việc của hệ
thống cảnh báo


6. Tổ chức thực hiện đề tài
Các nội dung nghiên cứu của đề tài được thực hiện thông

qua các chuyên đề nghiên cứu với các nội dung chuyên môn
cụ thể:
Chuyên đề 1: Thu thập tài liệu, phân tích tổng quan các biện
pháp phát hiện, cảnh báo về nồng độ cồn trong hơi thở
người lái và trong không gian buồng lái.
Chuyên đề 2: Phân tích chọn phương án phát hiện nồng độ
cồn trong không gian buồng lái xe tải.
Chuyên đề 3: Nghiên cứu để chọn cảm biến để đo nồng độ
cồn và thiết bị gá lắp vào các vị trí trong buồng lái.
Chuyên đề 4: Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch xử lý tín hiệu
nhận được tử cảm biến báo nồng độ cồn.


Chuyên đề 5: Thử nghiệm đánh giá hiệu quả làm việc của
cảm biến và mạch xử lý tín hiệu.
Chuyên đề 6: Nghiên cứu phân tích chọn vị trí bố trí cảm biến
đo nồng độ cồn trong buồng lái
Chuyên đề 7: Nghiên cứu các biện pháp cảnh báo.
Chuyên đề 8: Thiết kế chế tạo các mạch cảnh báo và ngăn
không cho khởi động động cơ trong tình trạng người lái có
nồng độ cồn cao quá mức qui định.
Chuyên đề 9: Nghiên cứu thiết kế mạch nối ghép với thiết bị
kiểm soát hành trình để gửi thơng tin về trung tâm điều hành
Chuyên đề 10: Tiến hành các khảo nghiệm để đánh giá tính
năng hoạt động của thiết bị
Chuyên đề 11: Biên soạn tài liệu hướng dẫn sử dụng thiết bị.


NéI DUNG NGHI£N CøU
I.

Tổng quan vấn đề nghiên cứu

II.

Các phương pháp xác định nồng độ cồn

III.

Nghiên cứu phương án thiết kế hệ thống phát
hiện và cảnh báo nồng độ cồn

IV.

Tính toán thiết kế, chế tạo hệ thống phát hiện
và cảnh báo nồng độ cồn

V.

Thí nghiệm, khảo sát sự làm việc của hệ thống

VI.

Kết luận chung và kiến nghị


1. PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH
NỒNG ĐỘ CỒN
Phương pháp đo nồng độ cồn trong mẫu máu
- Sử dụng các biện pháp hóa sinh trong phòng thí nghiệm để xác

định lượng các chất kích thích và hoạt chất gây ảnh hưởng tới
cơ thể con người có trong máu với độ chính xác cao
- Phân tích đo đạc trực tiếp mẫu máu là phương pháp chính xác
nhất để xác định lượng cồn chứa trong máu (Blood Alcohol
Concentration – BAC).
- Nhược điểm: phải lấy mẫu máu của người cần kiểm tra tại cơ
sở y tế, thông qua quy trình thử nghiệm trong phòng thí nghiệm
mới cho ra kết quả, và do đó tốn thời gian và không thể áp dụng
trong các trường hợp cần kiểm tra nhanh, tại hiện trường.
- Đơn vị đo BAC mg cồn / 100 ml máu


Phương pháp đo nồng độ cồn qua hơi thở (BrAC)
Nguyên lý cơ bản của đo nồng độ cồn qua phân
tích hơi thở là sự bay hơi của cồn trong quá trình
ln chuyển máu, cồn bay hơi hịa lẫn vào khơng
khí đi qua phổi trong quá trình thở.
Lượng cồn bay hơi hịa lẫn trong hơi thở ra ngồi.
Nồng độ cồn trong hơi tỷ lệ thuận với khả năng
tập trung của nó trong máu (định luật W. Henry,
1803)
Mối quan hệ giữa nồng độ cồn trong máu và
nồng độ cồn trong hơi thở: BAC/BrAC = 2300
Đơn vị đo BrAC mg cồn / litre khí thở


Phương pháp phát hiện nồng độ cồn qua tiếp xúc với da


Lắp cảm biến tiếp xúc với

da để phát hiện nồng độ cồn

Lắp cảm biến ở cần điều
khiển hộp số để phát hiện
nồng độ cồn


Phương pháp xác định trạng thái say rượu thông qua phản
ứng nét mặt và mắt người điều khiển xe