技術(shù)名稱
天津同陽——非接觸式機(jī)動車尾氣測量技術(shù)與監(jiān)控平臺
申報單位
天津同陽科技發(fā)展有限公司
推薦單位
天津市環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會
適用范圍
本技術(shù)適用于柴油車，汽油車的尾氣排放監(jiān)測，高排放車輛篩查，對過往車輛進(jìn)行24h全天候的尾氣排放快速監(jiān)測，黑尾氣柴油車等尾氣污染大戶將無處可逃。
主要技術(shù)內(nèi)容
一、基本原理
利用長光程特性在道路上監(jiān)測正常行駛的汽車排放污染物濃度。采用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光、非色散紅外等紅外光源，紫外差分吸收的紫外光源，半導(dǎo)體激光吸收的國標(biāo)綠光光源，發(fā)射到道路對面的反射鏡形成回路到接收器中，利用光譜的吸收特性對機(jī)動車尾氣排放進(jìn)行在線測量。
汽車尾氣從排氣管中高壓噴出后，立即被環(huán)境空氣流所稀釋，濃度發(fā)生較大變化，但其成分的比例變化不大。當(dāng)汽車穿過激光束時，檢測儀在不到1s的時間內(nèi)對其排放的尾氣即時進(jìn)行50次左右不間斷檢測，尾氣濃度從高到低依次稀釋，分析儀器隨即將測得的CO、HC、NO濃度作圖，并檢查其線性度，由此測出QCO、QHC、QNO。
在監(jiān)測過程中，遙測儀在汽車經(jīng)過前的極短時間內(nèi)，對環(huán)境空氣中的CO、HC、NO背景值進(jìn)行監(jiān)測，隨后在對汽車排放的煙羽監(jiān)測時自動扣除背景值。汽油中99%以上是碳?xì)浠衔?，其他元素含量極少，一般汽車發(fā)動機(jī)所排放的CO2濃度約在12%以上，而以化學(xué)計量空氣量進(jìn)入發(fā)動機(jī)時所排放的CO2為13.04%。所以實際上汽車發(fā)動機(jī)的空燃比相當(dāng)接近化學(xué)計量空燃比，使用電噴技術(shù)的汽車更是如此。
在實際檢測中，遙測儀所測量的是汽車排放的各種氣體的相對濃度，即CO/CO2、HC/CO2、NO/CO2，再由發(fā)動機(jī)的化學(xué)計量空燃比燃燒所導(dǎo)的理論關(guān)系式，計算其所排放的各種氣體的絕對濃度。所以，在化學(xué)計量空燃比燃燒狀態(tài)下行駛的車輛其遙測值比較準(zhǔn)確，遙測的成功率也比較高。
二、技術(shù)關(guān)鍵
1. 測量速度
非接觸式機(jī)動車尾氣測量技術(shù)與監(jiān)控平臺是基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光、非色散紅外等紅外光源，紫外差分吸收的紫外光源，半導(dǎo)體激光吸收的國標(biāo)綠光光源，其測量時間可以做到10ms，保證了機(jī)動車尾氣排放遙測中化學(xué)成分測量的高精度和高穩(wěn)定性。
2. 檢測算法精準(zhǔn)度
檢測儀在每輛車經(jīng)過后采集到50組數(shù)據(jù)，可能包括有用也可能包含無效或干擾的數(shù)據(jù)，本技術(shù)使用一種尾氣煙團(tuán)位置智能檢測算法，可以自動快速分析出車輛的輪廓圖、車型以及尾氣煙囪位置，有效地提高了檢測的準(zhǔn)確性。
當(dāng)車輛經(jīng)過檢測點位時，系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集和分析模塊采集車輛經(jīng)過的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集的是多組檢測機(jī)構(gòu)的實時光能量值。數(shù)據(jù)采集完成后由數(shù)據(jù)采集和分析模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件濾波、線性校正、歸一化處理，并通過內(nèi)置的智能檢測算法，分析出車輛的輪廓圖、車型以及尾氣煙團(tuán)位置。
三、針對不同排氣管的車輛，如何保證能測量到？
本技術(shù)研制了一種多維矩陣式機(jī)動車尾氣遙測儀，能夠測量排氣管位置不同的各類車輛的尾氣排放，解決了側(cè)排超標(biāo)車無法檢測的難題。
架設(shè)于道路兩邊與龍門架上的多維矩陣式尾氣遙測儀、地面清掃系統(tǒng)、蜂窩遮陽防風(fēng)矩陣、速度/加速度測量系統(tǒng)、車輛抓拍識別系統(tǒng)、環(huán)境氣象檢測系統(tǒng)、前端主控和服務(wù)器平臺。針對不同車輛特別是柴油車排氣口位置在車輛下部或左側(cè)，系統(tǒng)采用矩陣式布局，可以實現(xiàn)對99%以上車輛排氣口的污染物直接測量。
系統(tǒng)中采用蜂窩遮陽防風(fēng)矩陣，可以有效降低外界環(huán)境(陽光、刮風(fēng))對檢測的干擾。采用多維矩陣式檢測，通過對不同維度的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)分析，設(shè)置環(huán)境因子補(bǔ)償功能，從而保證測量的有效性和準(zhǔn)確性。此方案可解決側(cè)排車輛的污染物排放測量，經(jīng)在北京某地實測，側(cè)排尾氣超標(biāo)的車輛可通過此系統(tǒng)檢測出來。
主要技術(shù)指標(biāo)
1. VSP最大允許誤差：±2kW/t
2. 車輛圖形抓獲率：≥98%
3. 車輛牌照識別率：≥80%
投資情況
1.總投資為800萬元，其中，設(shè)備投資為350萬元；
2.主體設(shè)備壽命為5年。
推廣情況
目前項目成果已陸續(xù)在北京、天津、河北、河南、山東等十幾個省(直轄市)環(huán)保監(jiān)測部門安裝運行，累計80臺，示范安裝點各項指標(biāo)通過環(huán)保驗收，同時支持接入環(huán)境空氣、黑煙車、道路車流量等信息，平臺實現(xiàn)了三級聯(lián)網(wǎng)；結(jié)合國家及各地方環(huán)保政策，抓住機(jī)遇，迅速打開市場，通過參加行業(yè)展會，舉辦各種技術(shù)論壇，逐漸打開市場，并取得不俗成績；完成了柴油車過境檢測站多維矩陣的設(shè)計和開發(fā)，本系統(tǒng)將檢測站的效率提升了3～6倍，遙感測量數(shù)據(jù)和手持設(shè)備測量數(shù)據(jù)吻合率高達(dá)40%以上；針對在線遙感監(jiān)測儀的在線數(shù)據(jù)挖掘，開發(fā)了多套智能算法，給后續(xù)遙感監(jiān)測的準(zhǔn)確性提供了支撐。
獲獎情況
1. 2018年12月，獲得由天津市科學(xué)技術(shù)局頒發(fā)的天津市重點新產(chǎn)品證書，證書編號18XCHPJH012；
2. 2019年12月，獲得由中國產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)會頒發(fā)的2019年中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果獎二等獎，證書編號20199115。
原標(biāo)題：2020實用技術(shù)|天津同陽——非接觸式機(jī)動車尾氣測量技術(shù)與監(jiān)控平臺