機動車排氣檢測領域遙測技術應用研究

摘要：隨著我國機動車擁有量不斷增長，尾氣污染已成為大氣污染的重要因素。傳統的尾氣檢測方法已不能滿足時代的需求，因此出現了遙測法。本文在遙測法基本原理的基礎上，介紹了遙測法的測試條件和應用，并給出了幾個排放污染的重要因素及其試驗數據。為遙測技術在排氣檢測領域的應用提供了參考。

關鍵詞：機動車；排氣檢測；遙測技術

中圖分類號：X51 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2017）04-0135-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.04.064

Abstract： With the increasing number of motor vehicles in China， exhaust pollution has become an important factor in air pollution. The traditional method of exhaust gas detection can not meet the needs of the times， so there is a telemetry method. Based on the basic principle of telemetry， this paper introduces the test conditions and application of telemetry method， and gives some important factors and test data of emission pollution. Which provides a reference for telemetry technology in the field of exhaust detection.

Key words：Motor vehicle；Exhaust detection；Telemetry technology

隨著我國經濟的發展和人們生活水平的提高，社會上的機動車數量也在急劇增長，在當前環境形勢惡劣的背景下，機動車排氣污染作為城市大氣污染的關鍵因素，已越來越受到政府和人們的關注。機動車尾氣檢測與排放控制成為一項長期而艱巨的任務。

1 我國尾氣污染及檢測技術現狀分析

我國的機動車排氣檢測技術發展較晚，應用前期主要采用傳統的怠速法、自由加速煙度法等進行排氣檢測，但隨著機動車數量的日益增加，這些方法在檢測速度、檢測效果和檢測成本上都已不能滿足社會發展的需求。于是逐步開始引入了國外先進的機動車排氣遙測技術。目前我國已形成許多汽車排氣檢測的地方標準。

機動車排氣遙測技術的先進之外在于，它能夠在不影響正常交通秩序的情況下對汽車尾氣中的主要污染物濃度進行快速檢測，效率極高。當然，遙測技術有其自身的局限性，例如對道路情況、車輛行駛工況、氣象條件等因素都有較理想的要求，否則會影響其檢測的精度。

2 遙測法的基本原理

機動車排氣遙測系統是一個綜合性的大型系統，由排氣分析系統、電子照相系統、車輛識別系統、速度檢測系統、氣象監控系統、主控計算機系統等眾多子系統構成。首先，遙測系統的光源通電發出紅外和紫外波段的強激光束，通過道路對面的反射鏡反射回設備的檢波單元，在空氣質量良好的條件下，檢波單元幾乎能接收到發射光譜的所有成份。當道路上有車輛穿行時，其排出的尾氣將會吸收紅外激光的部分光譜，采集設備將反射光譜數據收集后傳入計算機系統中進行分析計算，即可得出此時空氣中CO、CO2、HC及NOx的實時濃度。

實際上，汽尾氣排出后，會立即受到空氣流動的影響而得到不同程度的擴散。因此，如果按上述過程對空氣中的污染物進行直接測量，將會造成嚴重的誤差，現實中的遙測設備實際上是利用CO2作為參比氣體對各種排氣污染物進行相對測量的。下面從數學的角度對遙測法的原理進行定性分析。假設QCQ、QHC、QNO分別為污染物CO、HC、NOx對CO2濃度的比率，則有：

相關研究表明，在給定排氣煙羽的條件下，QCO、QHC、QNO是相對保持穩定的，受氣流的擴散和稀釋作用不明顯。基于此，如果能夠在極短的時間內對排氣煙羽進行多次重復測量，就可以計算出CO、HC、NOx的濃度與CO2濃度之比，從而推算出QCO、QHC、QNO的值。而作為參考量的CO2濃度則是通過碳平衡法來確定的，其理論公式為：

由（式1）可知，各污染物的排放濃度為：

CO% = QCO×CO2%，HC% = QHC×CO2%，NO% = QNO×CO2% （式3）

由上面的分析不難發現，遙測系統所測量的實際上是污染物的相對濃度，而不是絕對濃度。

3 測試條件分析

3.1 環境條件

作為一種非接觸式測量方式，機動車排氣遙測法檢測受環境的影響非常大，特別是極端天氣，如雨雪、霧霾、沙塵等，會對測量結果造成重大誤差。DB44/T 594-2009（以廣州市地方標準[1]為例）規定的環境條件有：（1）風速不能持續超過 10m/s；（2）環境溫度在 5～45℃范圍內；（3）相對濕度小于 80%。

3.2 路面條件和行駛工況

汽車排氣情況與其行駛狀態有直接關系，例如下坡路段會使車輛負荷不準確，拐彎路段的車輛負荷不穩定。因此遙測應選擇在路面平坦的路段進行，且有小幅上坡路面為佳。DB44/T 594-2009（以廣州市地方標準為例）規定測量道路應為單車道行駛，且兩輛車先后通過測試點的時間不小于1s。

4 排氣遙測技術應用分析

排氣遙測技術的研究對于交通管理部門、氣象部門和汽車制造商都有著重要的指導意義。通過大量的遙測試驗采集數據，可以為相關領域的工作和研究提供非常有價值的數據參考。本文主要給出幾項常用的實驗數據。

4.1 車輛供油方式對排放污染的影響

表1是文獻[2]給出的根據車輛供油方式進行數據統計的結果。結果表明，化油式供油車輛的遙測污染物均值明顯比電噴式車輛高，其中CO排放均值達到電噴車輛的2倍，而HC排放均值更是達到了電噴車輛的3.5倍。可見，電噴供油方式較化油式供油方式環保。

4.2 車輛新舊程度對排放污染的影響

表2是文獻[2]給出的車輛新舊程度對排放污染[3]均值統數據。由表2可以發現，車輛越老舊，其污染越嚴重；這不但與車輛長期使用所造成的性能損失有關，也與當時汽車生產水平有直接的關系。而近十年來的汽車其污染程度明顯較低，這一方面是由于車輛使用年限不長，性能保持良好，另一方面，現代汽車制造水平已有質的飛越，使污染量大大降低。

4.3 車輛行駛里程排放狀況分析

表3是文獻[2]給出的不同累計行駛里程車輛的遙測污染物均值統計數據。由表3數據可知，隨著車輛行駛里程的增加，其排放污染也隨之加重。這主要是由于發動機性能損耗造成的。

5 結論

機動車排氣檢測遙測法一種非接觸式測量手段，具有速度快、效率高、操作簡便等特點。遙測法的檢測精度需要一定的條件來保證，包括環境條件、路面條件和行駛工況、檢測項目及污染物限值。本文研究表明，電噴供油方式較化油式供油方式更環保；車輛越老舊其污染越嚴重；排放污染程度隨著車輛行駛里程的增加而增加。排氣遙測技術[4]的研究可為相關領域的工作提供非常有價值的參考。

參考文獻

[1]DB44/T594-2009， 在用汽車排氣污染物限值及檢測方法（遙測法）[S].

[2]嚴悅然.數據挖掘技術在機動車排氣檢測中的應用研究[D].上海：上海大學，2007.

[3]石麗娜，趙旭東，韓發.遙感技術在環境監測中的應用和發展前景[J].貴州農業科學，2010，38（01）：175-178.

[4]曹冬梅.遙感技術及其在環境監測方面的應用[J].環境研究與監測.2013 ，27（6） ：16-18.

作者簡介：杜俊毅（1991-），男，土家族，研究生，助理工程師，研究方向為環境監測。