机动车尾气遥感监测系统研究与应用分析

徐建磊

摘 要： 现代城市发展通常涉及环境污染问题。其中，由于各种人类活动的影响而造成的空气污染正在成为一种隐性危险，逐渐威胁着人类的健康甚至生存。早期的空气污染在很大程度上是由于工业生产产生的烟尘污染。随着时代的发展，交通排放污染是现代空气污染的主要原因。汽车尾气中的CO，HC和NO2都是空气污染物。加强汽车尾气排放管理对于保护大气环境，促进城市生态可持续发展非常重要。本文从车辆排放控制系统的研究和应用分析中提供了一些见解。

关键词： 机动车;尾气遥感监测;高排污车辆

【中图分类号】X87     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）11-0156-02

由于社会发展的十分迅速，我国汽车的数量也在不断上升，特别是私人汽车的数量正在迅速增加。同时，我国仍然是世界上重要的汽车生产国。但是，与我国汽车数量快速增长的现状相比，汽车尾气污染监测与控制技术的发展相对较晚，与发达国家相比差距还很大，严重威胁了整体的空气质量水平。机动车尾气污染的组成相对复杂，大气环境造成的污染也多种多样，热岛效应都与此有关。因此，加强车辆废气的监测和处理具有相应的现实意义和需要。

1 汽车尾气与城市大气环境分析

随着民用车辆总数的不断增加，汽车尾气污染已成为空气污染的最重要原因，比任何其他人类活动（单一事件）污染更严重。据相关部门分析，汽车在运行中，排放的一氧化碳HC是燃烧总数的50%，针对目前的汽车行业的发展现状，主要是缺乏汽车尾气的检测和处理方式。由于现代城市环境的影响，汽车废气污染可达到总燃烧污染的70%至80%。已成为对人类健康的重大威胁。

2 汽车尾气遥感监测系统概述

传统的车辆排放监控主要依靠怠速和运行状况方法。然而，随着现代车辆交通的发展，这两种方法具有一定的局限性，使其不适用于当前的车辆排放监测方法。遥感监测，也称为长途吸收光谱学，主要使用光学和光谱学相关理论来实时监测车辆尾气排放。好处主要是以下几个方面：首先，不用接触。监视设备放置在高速公路旁，且不会碰到汽车，并且不会干扰驾驶员的正常驾驶。其次，检测时间短。该装置可以在相对较短的时间内完成废气监测，具有很高的实用性。

（1）可调二极管激光光谱吸收技术

光谱技术检测汽车尾气是有很长的历史的，不是最近兴起的技术手段。激光具有很强的方向强度和单色性。所形成的可调谐二极管激光器的光谱吸收技术以该激光器为基础并辅以调制技术，有反应速度快，灵敏度强，选择性丰富的优点，在实际情况中，特殊的激光发射特定波长的激光，可以监测被测气体分子产生的电子信号，以获得相应的浓度信息。

（2）光谱吸收技术原理概述

遥感监测车辆废气的成分和相关特性的理论依据是气体中的原子分子和电磁波相互作用。该设备可以根据大气环境中痕量气体的特定特性来逆转污染物浓度。可见，红外和紫外线光谱。一般而言，遥感监测是对实验室测试的现实扩展，它将实验室采样距离扩展到实际距离。在整个过程中，光在检测气体的发射器中发射出去，最终由接收器接受，假设大气的折射率为1，就可以得出下面的公式。

变形后，S（T）代表线的强度单位（cm至2Mpa），并且仅受温度影响。P代表总气压。P（v）代表特定于压力的线性函数。温度等因素。

上面的公式可让您测量吸收光谱的强度，线宽和线形。通过绕过校准过程并确定和计算所测气体的浓度，可将其用于直接测量。

（3）谱线选择分析

吸收线的选择与车辆排气压力监测的实际有效性有关。结合步态监测的实际需求，吸收线必須完全满足以下要求：

首先，吸收线的中心波长必须保持适应TDL中心波长和光电探测器的相应波长。

其次，应避免在多种气体的交点处选择谱线，以避免相互干扰。即，除了保持TDL中心波长的适用性之外，还必须确保所选择的吸收线与其他气体没有吸收交叉。避免干扰监视并提高干扰精度的区域。

第三，建议使用普通吸收线，例如高斯和洛伦兹线。

（4）频谱调制技术分析

可调二极管激光装置具有以下特性。如果注入电流等于或大于合法电流密度，则发射的激光波长将根据注入电流密度的变化而变化，从而产生激光波长。每个分子只能对应一个吸气管，以确保监测过程不会被其他气体分子打断，从而有效提高了气体浓度监测的准确性。

3 汽车尾气遥感监测系统的实用性分析

3.1 系统基本配置分析

该系统主要是应用于高速公路上的实时监测，并且根据交通的需求，具体结构包含以下模块：①车辆牌照监控摄像系统。②车速测量系统。③用于机械车辆的排气遥测系统。④本地汽车管理系统。⑤城市环境保护中心管理制度。在实际应用中，车辆的废气遥测系统分析高速公路上行驶的车辆的废气成分和浓度。如果车辆的废气超过标准，则牌照监控摄像头系统会记录非法车辆的牌照信息。请与交通警察联系，以实时获取经过验证的车辆。记录信息，并相应地记录非法车辆的原始数据。检查非法车辆信息后，会生成相应的车辆违规文件，并同时发送到本地车辆管理系统和城市环保中心管理系统。交警部门责令违法车主改正尾气排放。通过测试后，他们可以再次上路。速度检测系统主要用于检查车辆的行驶状态，避免错误判断车辆的异常行驶，提高废气估算的准确性。图中显示了整个车辆排气的实际遥感监测过程。

3.2 监测关键技术分析

实时对车辆排放物进行遥感和监测的关键是在车辆排放物通过检测器时对其进行准确检测。上图显示了遥感监测系统的实际运行过程。其次，汽车的实际驾驶情况更加复杂。从车辆中排出废气后，废气很容易受到周围环境的影响，并且发生各种变化，例如废气管的实际高度，风速和其他天气情况。监测结果受到影响，废气的自然扩散对监测最为明显。

三维计算流体动力学模型可用于获得不同自然条件下的废气扩散。一氧化碳在废气中的自然扩散速度非常快，大气环境浓度约为1S。该问题的解决方案是监视测量气体相对于二氧化碳气体的浓度。该测试证明，测量两种气体的浓度比是科学的，并且可以不受气体流量或气体扩散影响地准确测量所测量的气体信息。

3.3 系统优势分析

现代汽车排气遥感监测系统相对于传统排气排放监测系统的优势主要体现在以下方面：一，安装简便，成本低，工期短。系统设备相对简单，便于实际安装，对实际应用和广告制作很有帮助。第二，非接触式监控的优势。该系统不影响正常的公路交通。系统将自动完成所有数据的采集和传输。这有效地避免了控制营销的人为因素，排放检测数据的准确性的提高。第三，它优化了频谱线的选择，改善了监视距离和干扰保护。反应速度更快，操作更加便捷，第四，交通和环境之间的联系也加强了，进一步提高了车辆尾气排放的科学性。

4 高排放车辆检查和低排放车辆豁免

4.1 高排放车辆的筛选。

如果车辆保持符合相关要求的排放，其排气不会对环境造成严重损害。高排放车辆的实际排放量远远超过普通车辆。实际的驾驶过程会造成能源消耗和环境破坏的恶性循环。在研究开发之初，人们就认为汽车尾气的遥感监测技术可用于高排放量反车辆的快速识别和修改，以达到改善环境的基本目的。根据相关组织的调查结果，全球高排放车辆总排放量的10.0%相当于所有车辆总排放量的50.0%。因此，及时识别道路上的高排放车辆非常重要意义。

4.2 低污染车辆免税分析

在此阶段，已经使用操作状态方法完成了对汽车废气的监视。您可以获得更准确的监视数据，但成本较高。对于双方的车辆监视而言，这都是沉重的财务负担。因此，提出了低排放豁免的概念。与高排放车辆相比，低排放车辆排放的废气较少，大气环境污染水平在可控范围内。此类车辆在进行连续的遥感监测后免除检测权，从而降低了车辆检测成本并提高了车辆监测的总体水平。

总而言之，汽车的废气排放是当前大气污染的主要源头。限制了现代城市生态系统的发展。最先进的力感监测技术使用由气体产生的信号检测汽车尾气的成分，并不会与车辆接触，所以不会影响正常的道路交通。不易于安装，灵活而准确的监控，适用于道路交通。高排放和低排放车辆的管理和识别可以有效地提高车辆的排放控制水平，并促进现代城市的进一步改善大气环境。

参考文献

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