一、項(xiàng)目背景
隨著城市不斷發(fā)展，機(jī)動(dòng)車尾氣已成為空氣污染中具備數(shù)量多、增長(zhǎng)快、流動(dòng)強(qiáng)、分散廣等特性的污染源，根據(jù)環(huán)保部門PM2.5來(lái)源解析工作研究結(jié)果表明，目前 PM2.5 的主要來(lái)源是機(jī)動(dòng)車、燃煤、工業(yè)生產(chǎn)和揚(yáng)塵，其中：機(jī)動(dòng)車占比較高的代表城市有北京、深圳、杭州、廣州等；燃煤占比較高的代表城市有石家莊、南京等；揚(yáng)塵、流動(dòng)源、工業(yè)生產(chǎn)占比較高代表城市：天津、上海、寧波等。空氣污染源統(tǒng)計(jì)分布如下圖：
大氣污染源分析統(tǒng)計(jì)
汽車尾氣中，使用柴油的大型車是排放細(xì)顆粒物的"重犯"，包括大公交、各單位的班車，以及大型運(yùn)輸卡車等，機(jī)動(dòng)車減排成為一個(gè)起步晚、人手少、任務(wù)重、難度大的污染減排新領(lǐng)域。在用機(jī)動(dòng)車管理日益成為城市管理的重要部分；其管理智能化程度也直接反映了智慧城市管理水平。各地政府陸續(xù)根據(jù)自身情況制定相應(yīng)實(shí)施條例，如:《西安市機(jī)動(dòng)車和非道路移動(dòng)機(jī)械排氣污染防治條例》(環(huán)保部門處500 元以下罰款)、《武漢機(jī)動(dòng)車排氣污染防治條例》(環(huán)保部門處500 元以下罰款)、《深圳經(jīng)濟(jì)特區(qū)機(jī)動(dòng)車排氣污染防治條例》(交警部門處500元以下罰款)、《山東省機(jī)動(dòng)車排氣污染防治條例》(公安機(jī)關(guān)處200元罰款)等。國(guó)家財(cái)政方面，國(guó)家中央財(cái)政每年都設(shè)立大氣污染防治專項(xiàng)基金，解決突出大氣污染問題。機(jī)動(dòng)車尾氣排放監(jiān)測(cè)項(xiàng)目也是大氣污染防治專項(xiàng)基金項(xiàng)目之一。尾氣遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)動(dòng)車尾氣檢測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、監(jiān)控、分析與處理，為政府決策、了解綜合環(huán)境信息提供數(shù)據(jù)支持，并且對(duì)所有檢測(cè)站尾氣檢測(cè)的過程進(jìn)行監(jiān)控，以確保數(shù)據(jù)采集的規(guī)范性與真實(shí)性。
系統(tǒng)利用尾氣遙測(cè)路檢、道路空氣監(jiān)測(cè)、智能識(shí)別等先進(jìn)的前端動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)采集單元，組成區(qū)域道路監(jiān)測(cè)路網(wǎng)，結(jié)合后端數(shù)據(jù)傳輸與信息平臺(tái)，通過與其他信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)或信息交換，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛排放檢測(cè)全程跟蹤和環(huán)保標(biāo)志化管理，將為環(huán)保執(zhí)法部門嚴(yán)格控制機(jī)動(dòng)車尾氣排放污染，實(shí)現(xiàn)排污總量控制，以更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式實(shí)現(xiàn)跨部門實(shí)時(shí)、高效、智能化監(jiān)管與執(zhí)法。
二、系統(tǒng)概況
機(jī)動(dòng)車尾氣遙測(cè)系統(tǒng)分為移動(dòng)式和固定式兩大類，固定式遙測(cè)系統(tǒng)安裝在城市干路上，可對(duì)來(lái)往車輛進(jìn)行不間斷測(cè)量，其中包括水平固定式和垂直固定式(龍門架式)。而移動(dòng)式遙測(cè)系統(tǒng)可靈活決定測(cè)量時(shí)間和測(cè)量地點(diǎn)，形成對(duì)固定點(diǎn)遙測(cè)測(cè)量的有效補(bǔ)充。對(duì)此，公司推出移動(dòng)式機(jī)動(dòng)車尾氣遙測(cè)系統(tǒng)，產(chǎn)品在應(yīng)用中的安裝方式如下所示。
汽、柴油車輛經(jīng)過機(jī)動(dòng)車尾氣遙測(cè)系統(tǒng)時(shí)，觸發(fā)遙測(cè)主機(jī)位置判定單元，此時(shí)系統(tǒng)即刻準(zhǔn)備開始測(cè)量，當(dāng)車輛全部通過遙測(cè)系統(tǒng)且排放的尾氣煙羽在光路中時(shí)，遙測(cè)系統(tǒng)開始測(cè)量。遙測(cè)主機(jī)發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出特定波長(zhǎng)的激光和紫外光通過機(jī)動(dòng)車尾氣環(huán)境后被反射單元返回到遙測(cè)主機(jī)接收系統(tǒng)，遙測(cè)主機(jī)系統(tǒng)通過光源被尾氣煙羽吸收的強(qiáng)度差值初步計(jì)算出尾氣中 CO、CO2、NO、HC 等氣體排放信息。速度/加速度單元測(cè)量得到車輛的運(yùn)行狀態(tài)信息，同時(shí)車牌識(shí)別系統(tǒng)記錄車輛的車牌數(shù)據(jù)，一體氣象環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)收集測(cè)量的環(huán)境參數(shù)以便更加精準(zhǔn)的測(cè)量和分析。同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控與管理，實(shí)時(shí)分析監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)。各單元通過測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)動(dòng)車尾氣遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)控制軟件的計(jì)算機(jī)控制運(yùn)行，測(cè)量信息可以通過 LED 屏幕顯示。
三、工作原理
移動(dòng)式機(jī)動(dòng)車尾氣遙測(cè)系統(tǒng)采用先進(jìn)的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TDLAS)技術(shù)、紫外差分光譜(DOAS)技術(shù)、微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)及計(jì)算機(jī)軟硬件、圖像識(shí)別技術(shù)。
可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TDLAS)技術(shù)是利用激光波長(zhǎng)的可調(diào)諧性，激光的發(fā)射波長(zhǎng)隨著工作溫度和電流的變化而改變。通過對(duì)電流的周期性調(diào)制，可以使激光波長(zhǎng)在小范圍內(nèi)周期性變化，在每個(gè)周期內(nèi)可以獲得被測(cè)氣體的“單線吸收譜線”數(shù)據(jù)和背景氣體、粉塵等干擾因素的譜線數(shù)據(jù)。在氣體檢測(cè)與濃度分析中，為了提高探測(cè)靈敏度，一般會(huì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況選擇合適的吸收譜線和合適的激光器調(diào)制參數(shù)，圖2.1為可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)原理框圖。
采用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TDLAS)技術(shù)使用的半導(dǎo)體激光的譜寬小于0.0001nm，約為紅外光源譜寬的1/106，遠(yuǎn)小于被測(cè)氣體吸收譜線的譜寬。其頻率調(diào)制掃描范圍也僅包含被測(cè)氣體單吸收譜線(半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)也因此被稱為單線光譜技術(shù))，因此成功消除了背景氣體交叉干擾影響。
四、技術(shù)優(yōu)勢(shì)
移動(dòng)式機(jī)動(dòng)車尾氣遙測(cè)系統(tǒng)通過可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)、紫外差分吸收光譜技術(shù)、微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)及圖像識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)汽柴油車尾氣中 CO、CO2、NO、HC 和不透光度的檢測(cè)，響應(yīng)時(shí)間快(小于 0.8s)，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單。測(cè)量信號(hào)通過 WIFI 傳輸，可外接 LED 顯示屏，顯示車輛的尾氣排放信息。此外，該系統(tǒng)還具有以下特點(diǎn)：
1)體積小巧輕便
高度集成的一體化設(shè)計(jì)，體積小巧輕便，更利于操作。
2)高效的現(xiàn)場(chǎng)布置
采用*的光路調(diào)節(jié)模塊，在現(xiàn)場(chǎng)高效的完成布置。
3)一體化標(biāo)定系統(tǒng)
多個(gè)組分(CO，CO2，HC，NO，不透光度，速度加速度)可同時(shí)進(jìn)行標(biāo)定，并且支持手動(dòng)和自動(dòng)校準(zhǔn)方式，操作簡(jiǎn)潔方便，工作效率高。
4)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)匹配
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)匹配，無(wú)需后期處理。實(shí)時(shí)輸出監(jiān)測(cè)結(jié)果，并結(jié)合車輛識(shí)別技術(shù)，對(duì)超標(biāo)排放的車輛進(jìn)行篩選。
5)遠(yuǎn)程在線監(jiān)控系統(tǒng)
在線監(jiān)控電池狀態(tài)，標(biāo)定狀態(tài)，系統(tǒng)報(bào)警信息，無(wú)線通訊信號(hào)等。*意義上遠(yuǎn)程監(jiān)控與操作，便于操作者監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)。
6)自動(dòng)記錄與存儲(chǔ)
日志記錄所有操作信息和報(bào)警信息，方便查詢與追溯，便于問題處理與解決。斷電不影響數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
五、系統(tǒng)組成
移動(dòng)式機(jī)動(dòng)車尾氣遙測(cè)系統(tǒng)主要由遙測(cè)主機(jī)、車牌自動(dòng)識(shí)別及拍照系統(tǒng)、速度/加速度測(cè)量系統(tǒng)、大氣環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、空氣質(zhì)量微型監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、主控計(jì)算機(jī)、LED 顯示屏及機(jī)動(dòng)車尾氣遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)控制軟件等組成。
組成部件功能說(shuō)明：
(1)遙測(cè)主機(jī)：對(duì)尾氣各組分進(jìn)行測(cè)量
(2)車牌自動(dòng)識(shí)別及拍照系統(tǒng)：車牌自動(dòng)抓拍識(shí)別
(3)速度/加速度測(cè)量系統(tǒng)：測(cè)量速度、加速度
(4)大氣環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：對(duì)周圍環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量
(5)機(jī)動(dòng)車尾氣遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)控制軟件：通過系統(tǒng)控制軟件實(shí)現(xiàn)測(cè)量、校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮?br />
(6)LED 顯示屏：顯示車輛測(cè)量結(jié)果
(7)空氣質(zhì)量微型監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：測(cè)量大氣環(huán)境 PM 及污染物含量
(8)主控計(jì)算機(jī)：車測(cè)量結(jié)果處理及分析
(9)黑煙車智能識(shí)別系統(tǒng)：識(shí)別黑煙車，林格曼黑度
技術(shù)參數(shù)：
| 項(xiàng)目 | 測(cè)量范圍 | 測(cè)量精度 |
| CO | 0％－10％； | 相對(duì)誤差±10%，誤差±0.25×10-2 |
| CO2 | 0％～16％； | 相對(duì)誤差±10%，誤差±0.25×10-2 |
| HC | 0～10000×10-6； | 相對(duì)誤差±10%，誤差±10×10-6 |
| NO | 0～10000×10-6； | 相對(duì)誤差±10%，誤差±10×10-6 |
| 不透光度 | 0～100%。 | 相對(duì)誤差±5%，誤差±2％。 |
六、項(xiàng)目實(shí)施
移動(dòng)式尾氣遙感檢測(cè)車改變了傳統(tǒng)的汽車尾氣檢測(cè)方法，通過遙感監(jiān)測(cè)車，對(duì)機(jī)動(dòng)車輛排放的污染氣體進(jìn)行準(zhǔn)確抓拍并記錄車輛信息，可快速、高效篩選出行駛在道路上的高污染、高排放車輛，幾秒內(nèi)就能顯示到遙感車內(nèi)的屏幕上，一小時(shí)內(nèi)就可檢測(cè)1000多輛車。
日前，移動(dòng)式設(shè)備已順利交付，能夠快速準(zhǔn)確的對(duì)道路機(jī)動(dòng)車尾氣濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)“抓捕”超標(biāo)車輛，成為環(huán)保部門的得力助手。
智易時(shí)代將不斷提升服務(wù)品質(zhì)，為大氣污染治理工作出力，為我國(guó)打贏大氣污染治理攻堅(jiān)戰(zhàn)做貢獻(xiàn)。
監(jiān)測(cè)端界面
管理端界面
黑煙車識(shí)別
