“三維定向”監測方法在機動車排氣固定垂直式遙感監測中的運用

摘要：針對城市道路機動車保有量迅速增加、尾氣污染日益凸顯、管控壓力不斷加大的現狀，文章結合城市高排放車輛篩選與整治、融合尾氣遙感檢測、重型柴油車黑煙視頻抓拍以及道路環境空氣質量實時監測等多種技術手段，為城市機動車污染監管體系的建立和完善，提供實用高效的監測技術保障和充足有效的監測數據支撐。

關鍵詞：機動車排氣固定式遙感;黑煙車電子抓拍;路邊空氣監測

中圖分類號：X831 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）10-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.10.064

Abstract： In view of the rapid increase in the number of motor vehicles on urban roads， the increasingly prominent exhaust pollution， and the increasing pressure of control， this paper combines the screening and remediation of urban high emission vehicles， the integration of remote sensing detection of exhaust gas， the video capture of black smoke of heavy diesel vehicles and real-time monitoring of road air quality， so as to establish and improve the urban vehicle pollution monitoring system， Provide practical and efficient monitoring technical support and sufficient and effective monitoring data support.

Key words：Fixed remote sensing of motor vehicle exhaust;Electronic capture of smoky vehicles;Roadside air monitoring

1 機動車尾氣遙感監測

機動車尾氣遙感監測一般是采用光譜吸收技術，在車輛正常行駛經過瞬間，光源發出特定波長光穿過氣團后經反射系統返回探測單元，利用朗伯-比爾定律計算污染物體積濃度，主要監測參數包括CO、CO2、HC、NO濃度和不透光煙度等。目前市面上對光源的選擇一般有兩種，傳統光源（紅外光源、紫外光源）和激光光源，傳統光源（紅外光源、紫外光源）產生的測量光均為復合光，穩定性弱，發散角大，使用壽命一般不到一年，光譜范圍廣包含多種氣體吸收譜線，選擇性低，受大氣分子、水汽和氣溶膠影響較大;激光光源產生的測量光為單色光，穩定性強，光譜線寬極窄，分辨率高，可以準確測量，最大的優勢在于不會受到背景氣的影響，大大地提高了測量的準確性。

本次討論在選擇激光光源技術下，運用“三維定向”的模式進行的機動車排氣固定垂直式遙感監測。

2 “三維定向”的定義

“三維定向”是指在機動車排氣固定垂直式監測設備中集成了固垂式遙感監測儀、黑煙車電子抓拍、路邊空氣質量監測小型站（國標法）三種設備所建立起的三維一體的定向監測系統，該系統可以采集和比對遙感監測、黑煙車抓拍和空氣質量三種數據。

傳統固垂式遙感監測儀是當被檢車輛通過檢測區域后測量尾部排氣污染物的濃度，相比傳統單一的遙感監測，引入三維定向體系建設的固定垂式遙感監測設備創新了遙測模式，采用激光多路發射技術，建立了車輛進入監測區間立體的監測跟蹤方式，從被檢車輛的車頭進入檢測區域開始，以三維的多角度對途徑車輛各個部位的排氣污染物的濃度進行掃描，猶如對被檢車輛進行“CT掃描”，可以避免車輛排氣口位置的差異對監測結果的影響，能更具科學性、更精準地測出機動車的排放污染物，結合黑煙車電子抓拍技術，對汽車尾氣排放進行可視化智能監控及判斷，加強對柴油車排放可視黑煙車等高排放車輛的監控，運用路邊空氣監測實時對路邊空氣質量情況進行監控。

運用“三維定向”監測方法的機動車排氣固定垂直式遙感監測系統，是機動車污染防治工作中所應用的比較全面的監測系統，通過多種監測方法對機動車排氣進行檢測以實時監測道路空氣質量。該方法能更準確更全面地為研究機動車尾氣與空氣質量之間的變化提供科學可靠的數據，并在機動車排氣污染管理中為政府決策提供更全面的管理依據和管理方式。

3 三維定向模塊功能

3.1 固垂式遙感監測模塊

固垂式遙感檢測是應用遙測技術來測量汽車排放污染物引起的長距離光度變化的方法。它無人值守，可以快速測量獲得途徑監測點位車輛的污染物濃度，不影響正常行駛，多車道同時有車通過時互不干擾。其工作原理是：由龍門架上的遙感監測儀自上而下發射端發出光源，經過地面上的反射裝置后光源回到龍門架上接收端，當車輛途徑遙感監測點位時，光譜強度和特征會發生變化，這種變化代表了待測車輛排氣污染物的濃度。

3.2 黑煙車電子抓拍模塊

機動車的尾氣黑煙是由80%的炭黑顆粒和20%左右的氣溶膠顆粒物組成，該顆粒物在可見光條件下可對部分波段進行吸收，機動車尾氣黑煙排除尾氣管需要3s左右的擴散時間，利用視頻抓拍、圖像識別等技術，在黑煙尾氣團擴散的這段時間內能夠捕捉到相關信號，自動將監測點位車輛尾氣顏色與林格曼黑度進行對比分析，就能判斷該車的尾氣黑煙排放狀況。

3.3 路邊空氣質量監測小型站

采用國標方法建設路邊空氣質量小型站，集成SO2、NOX、CO、O3及PM2.5、PM10等多種分析監測模塊，同時監測六種參數的濃度，實時準確地反映遙感點位的空氣質量，比傳統的微型站的數據，準確性和可溯源性上準確率較高。

4 優勢和必要性

4.1 提高環境執法效率，控制污染排放

通過不間斷監測可以搜集大量車輛信息，將道路網格監測系統與國省道交管執法站進行結合，快速將可疑車輛信息及時發送給監測點位下方的執法站，提高環境執法的工作效率。結合交管及尾氣檢測線車輛數據，找出違規駛入限行地區的高排放車輛、渣土車等車輛，通過罰款、強制維修或報廢等手段，有效降低氮氧化物、碳氫化合物、一氧化碳等車輛排放主要污染物的排放總量。

4.2 為環境管理決策提供科學依據

通過獲得城市大量機動車尾氣排放信息、路邊空氣質量監測數據并加以科學的統計分析，獲取城市機動車尾氣的排放特征及主要污染因子和路邊空氣質量污染實時數據，為環境管理部門制定機動車整治方案及法規，為提高環境執法的針對性提供數據支持。

4.3 完善車輛環保定期檢查管理

通過將道路網格監測數據與車檢線數據以及車管所數據進行統計分析，可對車檢線出具的數據進行反向檢驗，篩選出可疑的汽車檢測線并進行調查，進而對環檢機構進行有效管理;同時通過大量的數據統計，可分析出城市尾氣超標的車輛品牌及型號，進而為環境管理部門加強環檢機構管理提供數據支持。

參考文獻

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收稿日期：2020-08-21

作者簡介：徐德偉（1983-），男，漢族，本科學歷，中級工程師，研究方向為環境監測及機動車排氣污染防治。