關于GPS應用于監測移動碳源的設想

摘要：隨著全球溫室效應的加劇，碳減排成為國際關注的焦點。該文通過將GPS的功能與對移動中碳的定位結合在一起，提出了GMMC概念，并分析了實際可能遇到的情況，與傳統尾氣監測進行了對比。

關鍵詞：GMMC；尾氣監測；二氧化碳

隨著溫室效應的加劇，碳減排成為國際關注的焦點，據政府間氣候變化專門委員會（IPCC）預測，人類活動排放的CO₂將從1997年的271×108t/a增長到2100年的950×108t/a，而大氣中CO₂的體積分數也將從現有的360×10-6增長到2050年的720×10-6。2007年中國超過美國，成為世界上溫室氣體排放最大的國家。2009年11月國家領導人在哥本哈根會議上表明了我國政府減排的決心：中國將在2020年單位GDP碳排放量在2005年的水平上降低40～45%，因此中國碳減排工作承擔著重大的壓力。

眾所周知，碳減排方面最不好統計與控制的就是交通運輸方面所排放的二氧化碳，它作為一個移動體，很難進行監測工作。而我小組提出的方案，就是利用GPS技術來解決這個難題，使得人們對于類似車輛等的移動碳源有了一個更好的把握。我們將其縮寫為“GMMC”（GPS monitoring mobile carbon），以便更好的討論。

一、GMMC的原理

GPS（全球定位系統）的基本原理是根據高速運動的衛星瞬間位置作為已知的起算數據，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點的位置。

利用GMMC的中心思想，我們可以在汽車等移動源上裝載數字式電子記錄裝置，對汽車的行駛速度、時間、里程及剎車等狀態信息進行存儲并通過USB或串口導出數據，此外在汽車排氣管處安裝一能夠檢測汽車尾氣中一氧化碳和二氧化碳含量的空氣污染傳感器。同時，在此基礎上，增加GPS和GPRS模塊，分別用于定位和數據遠程傳輸，結合數據庫技術和相應監控管理軟件實現對車輛和司機全方位監控、調度和管理。

因此，GMMC主要包括汽車記錄終端、服務器和監控管理軟件。其中汽車記錄終端需要包括信號采集、數據記錄、GPS和GPRS等部分。服務器接收記錄儀通過GPRS發送的數據并保存。監控管理軟件對服務器的數據進行統計、分析。類似于“魯大師”等電腦硬件檢測功能，我們可以設想，當一氧化碳和二氧化碳排放量過高時，汽車記錄儀會以“減排小窗口”等形式對駕駛人員發出提示，從而達到警示的目的。進而，相關數據再通過GPS傳輸至交通、環保等部門，便于更好地進行規范管理。

二、GMMC在實際應用中的相關問題

（一）司機非法斷電問題

實際應用過程中，一些交通運輸類公司中司機因為個人利益，為躲避記錄儀監控，可能在運營過程中對記錄儀非法斷電，使記錄儀不能正常工作。因此GMMC技術可以加上斷電記憶程序，對司機法斷電的行為進行監督。同時，因為GPS中的時間可以與國際同步，所以系統啟動時將當前時鐘與上次停機時時鐘進行對比，從死機至重啟的時間應在5min以內，若對比時間超過5min，說明記錄儀長時間斷電，將上次停機時間作為斷電記錄保存，并發送至服務器。

（二）急剎車與碳排放量

在環保意識突起，環境問題日益嚴峻的今天，老司機都知道，良好的駕駛習慣能夠在行駛相同的距離下節能減排，這個是我們再日常生活中就能夠做到的。我們能夠根據“減排小窗口”所反映到的記錄的數據來看看自己的駕駛都有哪些壞習慣，比如為了搶車道或者快紅燈的時候突然加速，急剎車等情況所導致的碳排放量的增加，這個功能即節省又有趣，還可以用簡單明了的數字告訴我們養成一個良好的駕駛習慣非常重要。

三、GMMG技術與現行尾氣監測方法的對比

GMMC技術是一種新的監測概念，我國現行的汽車尾氣的監測方法主要有工況法和怠速法。工況法可以近似地再現汽車實際行駛工況，它要求汽車在底盤測功機（轉鼓試驗臺）上進行負載式測試，按汽車在一定道路上的實際行駛情況所編制的試驗程序進行測定。但是由于這種測試方法需要昂貴的儀器設備和程序控制系統，測試過程十分復雜，因此不適于普遍配置和應用，主要用于科研試驗、定型車的鑒定和出廠車的抽檢。怠速法是汽車停在原地，在怠速工況下進行測試。這種測試方法使用的便攜式儀器比較簡單，操作非常簡便，但代表性較差，目前汽車路檢、抽測和年檢場都使用這種方法。

與傳統的汽車尾氣監測方法相比GMMC具有很多優點：首先，GMMC可以在汽車正常行駛過程中完成監測，監測時汽車發動機的運行工況更具代表性，比怠速法能夠更好地反映汽車尾氣排放的實際情況。司機不存在僥幸心理，而在此基礎上，增加GPS和GPRS模塊，分別用于定位和數據遠程傳輸，結合數據庫技術和相應監控管理軟件實現對車輛和司機全方位監控、調度和管理。環保部門可以根據實時動態的數據對車輛進行管制。對車輛實行時刻監測，避免了個別駕駛員為通過檢測而采取某些手段人為地影響檢測結果。而利用GMMC來檢測汽車尾氣的排放量，可是時時刻刻動態的監測汽車尾氣的排放量。

其次，由于測試過程中遙測儀操作員與駕駛員之間不需要任何聯絡，而且從車輛收回的數據信息被記錄在電腦中的程序里，只有被授權者才能打開這個程序。這就保證了尾氣排放數據不會被更改，是完全可靠的。

此外，整個監測系統安置在汽車上，不需要額外的在路上或者路旁設置任何東西，對交通沒有任何妨礙。同時，自動化程度高，遙檢測過程對汽車的正常行駛沒有任何影響，不必花費車主的時間特意到檢測站接受檢測，省時省力，大大提高了工作效率。

四、結束語

通過提出GMMC概念并且初步設想其現實情況下可能遇到的各種問題，同時與現有的汽車尾氣的監測技術進行對比，筆者發現GMMC技術效率高，用途廣，筆者覺得，其有巨大的發展前景。一方面，它有利于建立起相應的汽車監督機制和較強的交通碳排放數據庫；另一方面，在CCS（carbon capture and storage）技術興起的今天，GMMC技術通過與二氧化碳反應及吸收技術耦合可進一步升級作為碳捕獲階段眾多渠道中的移動碳源的跟蹤與捕集技術。展望明天，愿GMMC為高能效，低排放的未來，做出自己的一份貢獻！

（編輯：YY）