淺談汽車(chē)尾氣遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的原理及應(yīng)用

關(guān)佩琪 關(guān)綺文

摘 要：佛山市的機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量增長(zhǎng)非常迅速，而機(jī)動(dòng)車(chē)帶來(lái)的排氣污染也對(duì)城市環(huán)境造成極其嚴(yán)重的影響，甚至成為主要的城市大氣污染源，造成大氣環(huán)境質(zhì)量的惡化。在城市化的進(jìn)程中，為了解決城市污染問(wèn)題，必須對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)排氣污染進(jìn)行控制。文章對(duì)汽車(chē)遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)及其原理進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，并介紹了汽車(chē)尾氣遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要設(shè)置和組成部分，對(duì)汽車(chē)尾氣遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了分析。希望能夠更好地推廣汽車(chē)尾氣遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)，發(fā)揮其監(jiān)控汽車(chē)尾氣、改善空氣質(zhì)量的重要作用。

關(guān)鍵詞：監(jiān)測(cè)；遙感；汽車(chē)尾氣

中圖分類(lèi)號(hào)：X831 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）24-0021-01

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，機(jī)動(dòng)車(chē)已作為一種普通的交通工具深入到我們的生活工作中，一方面為人們的日常出行帶來(lái)了極大的方便，另一方面其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展更為擴(kuò)大內(nèi)需、拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)作出重大的貢獻(xiàn)。然而，機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣中含有一氧化碳、碳?xì)浠衔铩⒌趸衔铩⒘蜓趸衔铩U化合物等，隨著佛山市機(jī)動(dòng)車(chē)保有量的快速增長(zhǎng)，機(jī)動(dòng)車(chē)排氣污染已成為大氣污染的主要來(lái)源之一。它在對(duì)城市環(huán)境造成嚴(yán)重影響的同時(shí)，也造成了大氣環(huán)境質(zhì)量的惡化，促使當(dāng)局必須采取有效的措施來(lái)監(jiān)測(cè)和解決汽車(chē)尾氣的污染問(wèn)題。因此，汽車(chē)尾氣遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)具有較大的應(yīng)用空間，是汽車(chē)尾氣控制和監(jiān)測(cè)的新興手段。

1 汽車(chē)尾氣遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的主要原理

目前，我市對(duì)在用機(jī)動(dòng)車(chē)的定期排氣污染檢測(cè)主要使用簡(jiǎn)易工況法（點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)）和加載減速工況法（壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)），路檢及場(chǎng)檢由于受到條件限制則只能使用傳統(tǒng)的雙怠速法（點(diǎn)燃式將發(fā)動(dòng)機(jī)）和自由加速煙度法（壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)）。前者的檢測(cè)結(jié)果雖然能夠較真實(shí)地反映機(jī)動(dòng)車(chē)行駛中的排氣狀態(tài)，但所需儀器設(shè)備及控制系統(tǒng)相對(duì)昂貴，且具有不可移動(dòng)性。后者雖然操作簡(jiǎn)便、滿(mǎn)足移動(dòng)需求，檢測(cè)結(jié)果的誤差值較大。這迫使監(jiān)測(cè)技術(shù)需要得到進(jìn)一步優(yōu)化——汽車(chē)尾氣遙感監(jiān)測(cè)。

汽車(chē)尾氣遙感監(jiān)測(cè)，是一種實(shí)驗(yàn)室光譜分析技術(shù)，因此又被稱(chēng)為長(zhǎng)光程吸收光譜法，它能夠?qū)Φ缆飞险Ｐ旭偟钠?chē)所排放的污染物的濃度進(jìn)行監(jiān)控。其主要的工作原理是，通過(guò)光源向道路對(duì)面的光學(xué)反光鏡發(fā)送紫外光和紅外光，光學(xué)反光鏡會(huì)將其反射到檢測(cè)器中。汽車(chē)在道路上行駛時(shí)要通過(guò)這些光束，由于汽車(chē)尾氣會(huì)吸收光線，從而改變透射光的強(qiáng)度，從而通過(guò)對(duì)檢測(cè)器中光強(qiáng)的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)道路行駛的汽車(chē)排放的氮氧化物、碳?xì)浠衔锖鸵谎趸嫉臐舛冗M(jìn)行監(jiān)測(cè)。

排氣管排出尾氣之后，汽車(chē)尾氣就會(huì)向周?chē)目諝庵袛U(kuò)散，其濃度也會(huì)發(fā)生變化。風(fēng)向風(fēng)速和氣體的擾動(dòng)都會(huì)影響車(chē)尾氣的濃度。因此，要對(duì)排氣管中污染物的排放濃度進(jìn)行測(cè)量，很難通過(guò)直接測(cè)量汽車(chē)排放的尾氣煙羽的方式。事實(shí)上，汽車(chē)尾氣遙感監(jiān)測(cè)儀主要是對(duì)汽車(chē)尾氣的各相對(duì)濃度進(jìn)行測(cè)量，例如NO /CO2、HC /CO2、CO /CO2等。之后再依據(jù)一定的公式來(lái)進(jìn)行推導(dǎo)和計(jì)算，從而得出尾氣中各種氣體的絕對(duì)濃度。因此如果行駛的車(chē)輛處于化學(xué)計(jì)量空燃比燃燒狀態(tài)，則能夠取得更好的遙測(cè)效果。

遙感裝置與其他測(cè)量汽車(chē)排放的儀器不同，它不需要接觸被測(cè)車(chē)輛，因此能夠快速的對(duì)重污染車(chē)輛進(jìn)行鑒別。不僅如此，汽車(chē)尾氣遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠監(jiān)測(cè)汽車(chē)的加速度和速度，對(duì)運(yùn)行特征進(jìn)行確定，這樣可以有效地避免非正常運(yùn)行對(duì)汽車(chē)監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性所造成的影響。通過(guò)拍攝汽車(chē)尾部的圖像和車(chē)牌，能夠在電腦中記錄與汽車(chē)排放有關(guān)的一些數(shù)據(jù)，例如車(chē)輛的型號(hào)、制造廠家、車(chē)主、生產(chǎn)年份等等，以此為依據(jù)來(lái)判斷該汽車(chē)是否存在排放控制問(wèn)題。同時(shí)，汽車(chē)尾氣排放的遙感監(jiān)測(cè)中運(yùn)用了可調(diào)二極管激光器技術(shù)（TDL），從而擴(kuò)大了特定氣體濃度檢測(cè)的量程范圍。

2 汽車(chē)尾氣遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置和組成情況

汽車(chē)尾氣遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要組成部分有監(jiān)視器、數(shù)據(jù)處理裝置、尾氣分析儀、車(chē)牌攝像儀、加速度和速度測(cè)量裝置、檢測(cè)器、汽車(chē)檢測(cè)光源。

要提高汽車(chē)尾氣遙感監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確率，就必須選擇合適的檢測(cè)地點(diǎn)。在測(cè)量的時(shí)候，最好使車(chē)輛處于正常負(fù)載的加速狀態(tài)，不要在車(chē)輛馬力過(guò)大、減速或者空擋時(shí)對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，必須把握最佳的儀器安置地點(diǎn)和交通狀況。當(dāng)車(chē)輛滿(mǎn)足在輕微的加速狀態(tài)下產(chǎn)生較強(qiáng)排放煙羽，保持0～110 km /h之間的平均車(chē)速，以及200～3 000輛次/h的車(chē)流量時(shí)，汽車(chē)尾氣遙感監(jiān)測(cè)達(dá)到最佳效果。

通過(guò)詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和調(diào)查分析來(lái)確定合適的監(jiān)測(cè)地點(diǎn)，對(duì)監(jiān)測(cè)地點(diǎn)進(jìn)行確定之后，還要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)調(diào)整儀器的具體位置。為了避免兩車(chē)排放的煙羽產(chǎn)生重疊，影響檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，兩車(chē)之間應(yīng)保持一定的距離，故可以在橋梁引道的入口處、略有上坡的單行車(chē)道、高速公路收費(fèi)站等設(shè)置測(cè)量點(diǎn)。

3 汽車(chē)尾氣遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 檢查凈化裝置

通過(guò)汽車(chē)尾氣遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)中的可調(diào)二極管激光技術(shù)，對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)保催化裝置產(chǎn)生的特殊氣體進(jìn)行檢測(cè)，能夠檢查汽車(chē)是否已經(jīng)安裝催化凈化裝置，以及初步判斷其催化凈化裝置是否有效工作。

3.2 篩選清潔車(chē)輛

為了緩解城市大氣污染問(wèn)題，政府一直鼓勵(lì)高性能車(chē)輛的發(fā)展，并鼓勵(lì)人們定期對(duì)車(chē)輛進(jìn)行保養(yǎng)和檢修。通（下轉(zhuǎn)23頁(yè)）（上接21頁(yè)）過(guò)汽車(chē)尾氣遙感檢測(cè)篩選出清潔車(chē)輛，并考慮將其列入免檢名單，一方面有利于減少機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)檢機(jī)構(gòu)的工作壓力，另一方面也方便群眾高效地完成汽車(chē)年檢業(yè)務(wù)。

3.3 篩選污染車(chē)輛

在明確汽車(chē)工況的前提下，汽車(chē)尾氣遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠?qū)χ匚廴拒?chē)輛進(jìn)行篩選，多次遙測(cè)不合格的高排放車(chē)輛，集中列入黑名單，為對(duì)其勒令整改、提前淘汰提供依據(jù)，有利于改善城市的空氣質(zhì)量。

3.4 驗(yàn)證減排效果

為了控制我市的大氣污染，政府出臺(tái)了一系列對(duì)汽車(chē)尾氣進(jìn)行控制的相關(guān)政策，例如，分階段實(shí)施限制高污染（高排放）汽車(chē)通行、提前淘汰黃標(biāo)車(chē)領(lǐng)取獎(jiǎng)勵(lì)補(bǔ)貼等，可以通過(guò)遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)檢測(cè)出來(lái)的結(jié)果，分析汽車(chē)尾氣排放與空氣質(zhì)量之間的關(guān)系，從而達(dá)到對(duì)減排政策的使用效果進(jìn)行考核的目的。

3.5 實(shí)現(xiàn)客觀檢測(cè)

與傳統(tǒng)的汽車(chē)尾氣檢測(cè)技術(shù)相比，汽車(chē)尾氣遙感檢測(cè)技術(shù)具有檢測(cè)速度快、自動(dòng)化程度高、且無(wú)需停車(chē)檢查等優(yōu)點(diǎn)， 能準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況，并如實(shí)反映汽車(chē)尾氣排放的實(shí)際情況。通過(guò)隱藏監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在駕駛員不知情的情況下進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以避免一些人為因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性造成影響。同時(shí)，駕駛員與儀器操作員之間沒(méi)有產(chǎn)生聯(lián)絡(luò)，排除檢測(cè)數(shù)據(jù)被人為干擾的可能，實(shí)現(xiàn)客觀檢測(cè)。因此，汽車(chē)尾氣遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)更容易被駕駛員所接受。

4 結(jié) 語(yǔ)

盡管當(dāng)前汽車(chē)尾氣遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)還不能完全取代怠速法及工況法，但作為一種新的檢測(cè)技術(shù)，其已經(jīng)表現(xiàn)出了良好的使用性能，具有廣闊的發(fā)展前景。值得注意的是，汽車(chē)尾氣遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)尚未成熟，在實(shí)際使用過(guò)程中還存在一些問(wèn)題，例如對(duì)監(jiān)測(cè)環(huán)境有著較高的要求、具有較低的檢出率、單車(chē)重復(fù)性較差等，故汽車(chē)尾氣遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)仍然存在很大的發(fā)展空間，這也需要研究者不斷對(duì)汽車(chē)尾氣遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行完善，從而推動(dòng)汽車(chē)尾氣遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

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