浅谈汽车尾气遥感监测技术的原理及应用

地质少侠 · 发表于 2017-11-13 17:07

摘要：佛山市的机动车数量增长非常迅速，而机动车带来的排气污染也对城市环境造成极其严重的影响，甚至成为主要的城市大气污染源，造成大气环境质量的恶化。在城市化的进程中，为了解决城市污染问题，必须对机动车排气污染进行控制。文章对汽车遥感监测技术及其原理进行了简要的介绍，并介绍了汽车尾气遥感监测系统的主要设置和组成部分，对汽车尾气遥感监测技术的应用领域进行了分析。希望能够更好地推广汽车尾气遥感监测技术，发挥其监控汽车尾气、改善空气质量的重要作用。

浅谈汽车尾气遥感监测技术的原理及应用

　　关键词：监测；遥感；汽车尾气

　　中图分类号：X831 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）24-0021-01

　　随着经济的不断发展，机动车已作为一种普通的交通工具深入到我们的生活工作中，一方面为人们的日常出行带来了极大的方便，另一方面其产业的发展更为扩大内需、拉动经济增长作出重大的贡献。然而，机动车尾气中含有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、硫氧化合物、铅化合物等，随着佛山市机动车保有量的快速增长，机动车排气污染已成为大气污染的主要来源之一。它在对城市环境造成严重影响的同时，也造成了大气环境质量的恶化，促使当局必须采取有效的措施来监测和解决汽车尾气的污染问题。因此，汽车尾气遥感监测技术具有较大的应用空间，是汽车尾气控制和监测的新兴手段。

　　1.汽车尾气遥感监测技术的主要原理
　　目前，我市对在用机动车的定期排气污染检测主要使用简易工况法（点燃式发动机）和加载减速工况法（压燃式发动机），路检及场检由于受到条件限制则只能使用传统的双怠速法（点燃式将发动机）和自由加速烟度法（压燃式发动机）。前者的检测结果虽然能够较真实地反映机动车行驶中的排气状态，但所需仪器设备及控制系统相对昂贵，且具有不可移动性。后者虽然操作简便、满足移动需求，检测结果的误差值较大。这迫使监测技术需要得到进一步优化――汽车尾气遥感监测。

　　汽车尾气遥感监测，是一种实验室光谱分析技术，因此又被称为长光程吸收光谱法，它能够对道路上正常行驶的汽车所排放的污染物的浓度进行监控。其主要的工作原理是，通过光源向道路对面的光学反光镜发送紫外光和红外光，光学反光镜会将其反射到检测器中。汽车在道路上行驶时要通过这些光束，由于汽车尾气会吸收光线，从而改变透射光的强度，从而通过对检测器中光强的变化进行监测，对道路行驶的汽车排放的氮氧化物、碳氢化合物和一氧化碳的浓度进行监测。

　　排气管排出尾气之后，汽车尾气就会向周围的空气中扩散，其浓度也会发生变化。风向风速和气体的扰动都会影响车尾气的浓度。因此，要对排气管中污染物的排放浓度进行测量，很难通过直接测量汽车排放的尾气烟羽的方式。事实上，汽车尾气遥感监测仪主要是对汽车尾气的各相对浓度进行测量，例如NO /CO2、HC /CO2、CO /CO2等。之后再依据一定的公式来进行推导和计算，从而得出尾气中各种气体的绝对浓度。因此如果行驶的车辆处于化学计量空燃比燃烧状态，则能够取得更好的遥测效果。

　　遥感装置与其他测量汽车排放的仪器不同，它不需要接触被测车辆，因此能够快速的对重污染车辆进行鉴别。不仅如此，汽车尾气遥感监测技术能够监测汽车的加速度和速度，对运行特征进行确定，这样可以有效地避免非正常运行对汽车监测准确性所造成的影响。通过拍摄汽车尾部的图像和车牌，能够在电脑中记录与汽车排放有关的一些数据，例如车辆的型号、制造厂家、车主、生产年份等等，以此为依据来判断该汽车是否存在排放控制问题。同时，汽车尾气排放的遥感监测中运用了可调二极管激光器技术（TDL），从而扩大了特定气体浓度检测的量程范围。

　　2.汽车尾气遥感监测系统的现场设置和组成情况
　　汽车尾气遥感监测系统的主要组成部分有监视器、数据处理装置、尾气分析仪、车牌摄像仪、加速度和速度测量装置、检测器、汽车检测光源。

　　要提高汽车尾气遥感监测的准确率，就必须选择合适的检测地点。在测量的时候，最好使车辆处于正常负载的加速状态，不要在车辆马力过大、减速或者空挡时对其进行测量，必须把握最佳的仪器安置地点和交通状况。当车辆满足在轻微的加速状态下产生较强排放烟羽，保持0～110 km /h之间的平均车速，以及200～3 000辆次/h的车流量时，汽车尾气遥感监测达到最佳效果。

　　通过详细的现场实验和调查分析来确定合适的监测地点，对监测地点进行确定之后，还要通过实验来调整仪器的具体位置。为了避免两车排放的烟羽产生重叠，影响检测数据的准确性，两车之间应保持一定的距离，故可以在桥梁引道的入口处、略有上坡的单行车道、高速公路收费站等设置测量点。

　　3.汽车尾气遥感监测技术的具体应用
　　3.1 检查净化装置
　　通过汽车尾气遥感监测技术中的可调二极管激光技术，对机动车环保催化装置产生的特殊气体进行检测，能够检查汽车是否已经安装催化净化装置，以及初步判断其催化净化装置是否有效工作。
　　3.2 筛选清洁车辆
　　为了缓解城市大气污染问题，政府一直鼓励高性能车辆的发展，并鼓励人们定期对车辆进行保养和检修。通（下转23页）（上接21页）过汽车尾气遥感检测筛选出清洁车辆，并考虑将其列入免检名单，一方面有利于减少机动车环检机构的工作压力，另一方面也方便群众高效地完成汽车年检业务。
　　3.3 筛选污染车辆
　　在明确汽车工况的前提下，汽车尾气遥感监测技术能够对重污染车辆进行筛选，多次遥测不合格的高排放车辆，集中列入黑名单，为对其勒令整改、提前淘汰提供依据，有利于改善城市的空气质量。
　　3.4 验证减排效果
　　为了控制我市的大气污染，政府出台了一系列对汽车尾气进行控制的相关政策，例如，分阶段实施限制高污染（高排放）汽车通行、提前淘汰黄标车领取奖励补贴等，可以通过遥感监测技术检测出来的结果，分析汽车尾气排放与空气质量之间的关系，从而达到对减排政策的使用效果进行考核的目的。
　　3.5 实现客观检测
　　与传统的汽车尾气检测技术相比，汽车尾气遥感检测技术具有检测速度快、自动化程度高、且无需停车检查等优点，能准确地监测汽车发动机的运行工况，并如实反映汽车尾气排放的实际情况。通过隐藏监测点，在驾驶员不知情的情况下进行监测，可以避免一些人为因素对检测结果的准确性造成影响。同时，驾驶员与仪器操作员之间没有产生联络，排除检测数据被人为干扰的可能，实现客观检测。因此，汽车尾气遥感监测技术更容易被驾驶员所接受。

　　4.结语
　　尽管当前汽车尾气遥感监测技术还不能完全取代怠速法及工况法，但作为一种新的检测技术，其已经表现出了良好的使用性能，具有广阔的发展前景。值得注意的是，汽车尾气遥感监测技术尚未成熟，在实际使用过程中还存在一些问题，例如对监测环境有着较高的要求、具有较低的检出率、单车重复性较差等，故汽车尾气遥感监测技术仍然存在很大的发展空间，这也需要研究者不断对汽车尾气遥感监测技术进行完善，从而推动汽车尾气遥感监测技术的进一步发展。

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