“三维定向”监测方法在机动车排气固定垂直式遥感监测中的运用

摘要：针对城市道路机动车保有量迅速增加、尾气污染日益凸显、管控压力不断加大的现状，文章结合城市高排放车辆筛选与整治、融合尾气遥感检测、重型柴油车黑烟视频抓拍以及道路环境空气质量实时监测等多种技术手段，为城市机动车污染监管体系的建立和完善，提供实用高效的监测技术保障和充足有效的监测数据支撑。

关键词：机动车排气固定式遥感;黑烟车电子抓拍;路边空气监测

中图分类号：X831 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）10-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.10.064

Abstract： In view of the rapid increase in the number of motor vehicles on urban roads， the increasingly prominent exhaust pollution， and the increasing pressure of control， this paper combines the screening and remediation of urban high emission vehicles， the integration of remote sensing detection of exhaust gas， the video capture of black smoke of heavy diesel vehicles and real-time monitoring of road air quality， so as to establish and improve the urban vehicle pollution monitoring system， Provide practical and efficient monitoring technical support and sufficient and effective monitoring data support.

Key words：Fixed remote sensing of motor vehicle exhaust;Electronic capture of smoky vehicles;Roadside air monitoring

1 機动车尾气遥感监测

机动车尾气遥感监测一般是采用光谱吸收技术，在车辆正常行驶经过瞬间，光源发出特定波长光穿过气团后经反射系统返回探测单元，利用朗伯-比尔定律计算污染物体积浓度，主要监测参数包括CO、CO2、HC、NO浓度和不透光烟度等。目前市面上对光源的选择一般有两种，传统光源（红外光源、紫外光源）和激光光源，传统光源（红外光源、紫外光源）产生的测量光均为复合光，稳定性弱，发散角大，使用寿命一般不到一年，光谱范围广包含多种气体吸收谱线，选择性低，受大气分子、水汽和气溶胶影响较大;激光光源产生的测量光为单色光，稳定性强，光谱线宽极窄，分辨率高，可以准确测量，最大的优势在于不会受到背景气的影响，大大地提高了测量的准确性。

本次讨论在选择激光光源技术下，运用“三维定向”的模式进行的机动车排气固定垂直式遥感监测。

2 “三维定向”的定义

“三维定向”是指在机动车排气固定垂直式监测设备中集成了固垂式遥感监测仪、黑烟车电子抓拍、路边空气质量监测小型站（国标法）三种设备所建立起的三维一体的定向监测系统，该系统可以采集和比对遥感监测、黑烟车抓拍和空气质量三种数据。

传统固垂式遥感监测仪是当被检车辆通过检测区域后测量尾部排气污染物的浓度，相比传统单一的遥感监测，引入三维定向体系建设的固定垂式遥感监测设备创新了遥测模式，采用激光多路发射技术，建立了车辆进入监测区间立体的监测跟踪方式，从被检车辆的车头进入检测区域开始，以三维的多角度对途径车辆各个部位的排气污染物的浓度进行扫描，犹如对被检车辆进行“CT扫描”，可以避免车辆排气口位置的差异对监测结果的影响，能更具科学性、更精准地测出机动车的排放污染物，结合黑烟车电子抓拍技术，对汽车尾气排放进行可视化智能监控及判断，加强对柴油车排放可视黑烟车等高排放车辆的监控，运用路边空气监测实时对路边空气质量情况进行监控。

运用“三维定向”监测方法的机动车排气固定垂直式遥感监测系统，是机动车污染防治工作中所应用的比较全面的监测系统，通过多种监测方法对机动车排气进行检测以实时监测道路空气质量。该方法能更准确更全面地为研究机动车尾气与空气质量之间的变化提供科学可靠的数据，并在机动车排气污染管理中为政府决策提供更全面的管理依据和管理方式。

3 三维定向模块功能

3.1 固垂式遥感监测模块

固垂式遥感检测是应用遥测技术来测量汽车排放污染物引起的长距离光度变化的方法。它无人值守，可以快速测量获得途径监测点位车辆的污染物浓度，不影响正常行驶，多车道同时有车通过时互不干扰。其工作原理是：由龙门架上的遥感监测仪自上而下发射端发出光源，经过地面上的反射装置后光源回到龙门架上接收端，当车辆途径遥感监测点位时，光谱强度和特征会发生变化，这种变化代表了待测车辆排气污染物的浓度。

3.2 黑烟车电子抓拍模块

机动车的尾气黑烟是由80%的炭黑颗粒和20%左右的气溶胶颗粒物组成，该颗粒物在可见光条件下可对部分波段进行吸收，机动车尾气黑烟排除尾气管需要3s左右的扩散时间，利用视频抓拍、图像识别等技术，在黑烟尾气团扩散的这段时间内能够捕捉到相关信号，自动将监测点位车辆尾气颜色与林格曼黑度进行对比分析，就能判断该车的尾气黑烟排放状况。

3.3 路边空气质量监测小型站

采用国标方法建设路边空气质量小型站，集成SO2、NOX、CO、O3及PM2.5、PM10等多种分析监测模块，同时监测六种参数的浓度，实时准确地反映遥感点位的空气质量，比传统的微型站的数据，准确性和可溯源性上准确率较高。

4 优势和必要性

4.1 提高环境执法效率，控制污染排放

通过不间断监测可以搜集大量车辆信息，将道路网格监测系统与国省道交管执法站进行结合，快速将可疑车辆信息及时发送给监测点位下方的执法站，提高环境执法的工作效率。结合交管及尾气检测线车辆数据，找出违规驶入限行地区的高排放车辆、渣土车等车辆，通过罚款、强制维修或报废等手段，有效降低氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳等车辆排放主要污染物的排放总量。

4.2 为环境管理决策提供科学依据

通过获得城市大量机动车尾气排放信息、路边空气质量监测数据并加以科学的统计分析，获取城市机动车尾气的排放特征及主要污染因子和路边空气质量污染实时数据，为环境管理部门制定机动车整治方案及法规，为提高环境执法的针对性提供数据支持。

4.3 完善车辆环保定期检查管理

通过将道路网格监测数据与车检线数据以及车管所数据进行统计分析，可对车检线出具的数据进行反向检验，筛选出可疑的汽车检测线并进行调查，进而对环检机构进行有效管理;同时通过大量的数据统计，可分析出城市尾气超标的车辆品牌及型号，进而为环境管理部门加强环检机构管理提供数据支持。

参考文献

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收稿日期：2020-08-21

作者简介：徐德伟（1983-），男，汉族，本科学历，中级工程师，研究方向为环境监测及机动车排气污染防治。