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天津同陽——非接觸式機(jī)動(dòng)車尾氣測(cè)量技術(shù)與監(jiān)控平臺(tái)
申報(bào)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(huì)
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(cè)，高排放車輛篩查，對(duì)過往車輛進(jìn)行24h全天候的尾氣排放快速監(jiān)測(cè)，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(zhǎng)光程特性在道路上監(jiān)測(cè)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(duì)面的反射鏡形成回路到接收器中，利用光譜的吸收特性對(duì)機(jī)動(dòng)車尾氣排放進(jìn)行在線測(cè)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(shí)，檢測(cè)儀在不到1s的時(shí)間內(nèi)對(duì)其排放的尾氣即時(shí)進(jìn)行50次左右不間斷檢測(cè)，尾氣濃度從高到低依次稀釋，分析儀器隨即將測(cè)得的CO、HC、NO濃度作圖，并檢查其線性度，由此測(cè)出QCO、QHC、QNO。
在監(jiān)測(cè)過程中，遙測(cè)儀在汽車經(jīng)過前的極短時(shí)間內(nèi)，對(duì)環(huán)境空氣中的CO、HC、NO背景值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，隨后在對(duì)汽車排放的煙羽監(jiān)測(cè)時(shí)自動(dòng)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(dòng)機(jī)所排放的CO2濃度約在12%以上，而以化學(xué)計(jì)量空氣量進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)所排放的CO2為13.04%。所以實(shí)際上汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比相當(dāng)接近化學(xué)計(jì)量空燃比，使用電噴技術(shù)的汽車更是如此。
在實(shí)際檢測(cè)中，遙測(cè)儀所測(cè)量的是汽車排放的各種氣體的相對(duì)濃度，即CO/CO2、HC/CO2、NO/CO2，再由發(fā)動(dòng)機(jī)的化學(xué)計(jì)量空燃比燃燒所導(dǎo)的理論關(guān)系式，計(jì)算其所排放的各種氣體的絕對(duì)濃度。所以，在化學(xué)計(jì)量空燃比燃燒狀態(tài)下行駛的車輛其遙測(cè)值比較準(zhǔn)確，遙測(cè)的成功率也比較高。
二、技術(shù)關(guān)鍵
1. 測(cè)量速度
非接觸式機(jī)動(dòng)車尾氣測(cè)量技術(shù)與監(jiān)控平臺(tái)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(cè)量時(shí)間可以做到10ms，保證了機(jī)動(dòng)車尾氣排放遙測(cè)中化學(xué)成分測(cè)量的高精度和高穩(wěn)定性。
2. 檢測(cè)算法精準(zhǔn)度
檢測(cè)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(cè)算法，可以自動(dòng)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(cè)的準(zhǔn)確性。
當(dāng)車輛經(jīng)過檢測(cè)點(diǎn)位時(shí)，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(cè)機(jī)構(gòu)的實(shí)時(shí)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(duì)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(cè)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(duì)不同排氣管的車輛，如何保證能測(cè)量到？
本技術(shù)研制了一種多維矩陣式機(jī)動(dòng)車尾氣遙測(cè)儀，能夠測(cè)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(cè)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(cè)儀、地面清掃系統(tǒng)、蜂窩遮陽防風(fēng)矩陣、速度/加速度測(cè)量系統(tǒng)、車輛抓拍識(shí)別系統(tǒng)、環(huán)境氣象檢測(cè)系統(tǒng)、前端主控和服務(wù)器平臺(tái)。針對(duì)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(shí)現(xiàn)對(duì)99%以上車輛排氣口的污染物直接測(cè)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(duì)檢測(cè)的干擾。采用多維矩陣式檢測(cè)，通過對(duì)不同維度的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，設(shè)置環(huán)境因子補(bǔ)償功能，從而保證測(cè)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(cè)量，經(jīng)在北京某地實(shí)測(cè)，側(cè)排尾氣超標(biāo)的車輛可通過此系統(tǒng)檢測(cè)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(shí)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(xiàng)目成果已陸續(xù)在北京、天津、河北、河南、山東等十幾個(gè)省(直轄市)環(huán)保監(jiān)測(cè)部門安裝運(yùn)行，累計(jì)80臺(tái)，示范安裝點(diǎn)各項(xiàng)指標(biāo)通過環(huán)保驗(yàn)收，同時(shí)支持接入環(huán)境空氣、黑煙車、道路車流量等信息，平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了三級(jí)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(chǎng)，通過參加行業(yè)展會(huì)，舉辦各種技術(shù)論壇，逐漸打開市場(chǎng)，并取得不俗成績(jī)；完成了柴油車過境檢測(cè)站多維矩陣的設(shè)計(jì)和開發(fā)，本系統(tǒng)將檢測(cè)站的效率提升了3～6倍，遙感測(cè)量數(shù)據(jù)和手持設(shè)備測(cè)量數(shù)據(jù)吻合率高達(dá)40%以上；針對(duì)在線遙感監(jiān)測(cè)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(cè)的準(zhǔn)確性提供了支撐。
獲獎(jiǎng)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(diǎn)新產(chǎn)品證書，證書編號(hào)18XCHPJH012；
2. 2019年12月，獲得由中國產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)會(huì)頒發(fā)的2019年中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，證書編號(hào)20199115。
原標(biāo)題：2020實(shí)用技術(shù)|天津同陽——非接觸式機(jī)動(dòng)車尾氣測(cè)量技術(shù)與監(jiān)控平臺(tái)
