汽車尾氣遙感技術(shù)探討

滕杰

(天津市機(jī)動(dòng)車排污檢控中心,天津 300191)

汽車尾氣遙感技術(shù)探討

滕杰

(天津市機(jī)動(dòng)車排污檢控中心,天津 300191)

摘要：指出了對(duì)汽車尾氣的監(jiān)控、控制尾氣的排放、降低對(duì)環(huán)境的污染,是一項(xiàng)極為重要且迫切的工作。介紹了對(duì)一種汽車尾氣檢測(cè)技術(shù)——遙感監(jiān)測(cè)技術(shù),闡述了主要的工作原理、優(yōu)點(diǎn)及檢測(cè)的內(nèi)容,提出了使用汽車尾氣遙感技術(shù)時(shí)所需注意的事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：汽車;尾氣;遙感技術(shù)

1引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn),國內(nèi)汽車保有量呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)。以上海市為例,在20世紀(jì)90年代初,機(jī)動(dòng)車保有量為20萬輛,而到2009年則上升到接近250萬輛,其中汽車占60%左右[1]。而汽車保有量的增加,交通出行量的增多,無疑給生態(tài)環(huán)境帶來了極大的影響。對(duì)此,需采取各種手段對(duì)汽車尾氣污染加以治理,而汽車尾氣排放進(jìn)行檢測(cè)就是其中的一種。自20世紀(jì)70年代開始,推出了一些汽車尾氣檢測(cè)技術(shù),如底盤測(cè)功機(jī)測(cè)試法、車載尾氣檢測(cè)法以及遙感檢測(cè)法等[2],本文對(duì)汽車尾氣遙感技術(shù)進(jìn)行探討。

2汽車尾氣遙感技術(shù)的工作原理

汽車尾氣遙感技術(shù)是一種較為先進(jìn)的尾氣檢測(cè)技術(shù)。從某種層面上來講,遙感技術(shù)是試驗(yàn)室光譜分析技術(shù)的拓展,其工作原理主要為利用紫外線與紅外線光譜技術(shù),對(duì)汽車尾氣排放物內(nèi)不同成分的占比率加以測(cè)定[3]。

在對(duì)汽車尾氣進(jìn)行測(cè)量時(shí),其具體過程為:在汽車尾氣遙感設(shè)備的光源發(fā)生器發(fā)出紫外光光束、紅外光光束后,馬路對(duì)面的紫(紅)外光放光鏡會(huì)把其再次反射回遙感設(shè)備中,即光源檢測(cè)器內(nèi)。在馬路上所行進(jìn)的車輛經(jīng)過上述光束時(shí),尾氣對(duì)紅外光產(chǎn)生吸收作用,之后紅外線發(fā)射接收器將對(duì)所接收的光譜改變狀況加以詳細(xì)的分析,繼而對(duì)行進(jìn)車輛所排出的各種氣體(氮氧化物、碳?xì)浠衔?、CO以及CO2等)及其濃度進(jìn)行計(jì)算。在此期間,通過車輛辨別系統(tǒng)掌握每一輛車的車牌號(hào)碼,利用速度傳感器對(duì)相應(yīng)車輛的速度及其加速度予以測(cè)定,經(jīng)由氣象儀器對(duì)環(huán)境參數(shù)予以記錄。

汽車尾氣在排出之后,其中所包含的污染物將隨之在空氣內(nèi)逐漸擴(kuò)散與稀釋,而風(fēng)向、風(fēng)速以及空氣擾動(dòng)等,會(huì)對(duì)污染物的稀釋濃度造成一定的影響。所以,對(duì)排氣煙羽濃度進(jìn)行測(cè)量,難以說明汽車的尾氣排放情況,遙感設(shè)備是以CO2為參照氣體,對(duì)尾氣中的污染物加以測(cè)定。

以下針對(duì)NOX、HC以及CO等對(duì)CO2濃度的比率,分別用QNO、QHC、QCO等表示,且QNO=NOX/CO2、QHC=HC/CO2、QCO=CO/CO2。有關(guān)研究指出:針對(duì)一個(gè)既定排氣煙羽,QNO、QHC、QCO等是相對(duì)恒定的,基本上不會(huì)由于諸多原因如稀釋、擴(kuò)散等而發(fā)生改變,所以,遙感檢測(cè)期間,在較短的時(shí)間之內(nèi)反復(fù)對(duì)汽車排氣煙羽加以測(cè)定,對(duì)CO2、NOX、HC以及CO等進(jìn)行計(jì)算,從而對(duì)QNO、QHC、QCO等加以明確。其中,一般是采取碳平衡法對(duì)CO2的濃度進(jìn)行明確,具體的計(jì)算公式為:CO2%=42/(2QCO-0.37QHC+QNO+2.79)。按照定義可知,其它排氣污染物排放濃度計(jì)算公式為:CO%=QCO×CO2%;HC%=QHC×CO2%;NO%=QNO×CO2%。

采取遙感技術(shù)對(duì)車輛排氣污染物的濃度進(jìn)行測(cè)量,簡而言之就是HC/CO2、NO/CO2、CO/CO2,之后再利用發(fā)動(dòng)機(jī)的化學(xué)計(jì)量空燃比燃燒所推出的公式,對(duì)CO2的絕對(duì)濃度進(jìn)行計(jì)算,最終將不同氣體污染物的濃度進(jìn)行計(jì)算。

3汽車尾氣遙感技術(shù)的檢測(cè)內(nèi)容及其優(yōu)勢(shì)

3.1　汽車尾氣遙感技術(shù)的檢測(cè)內(nèi)容

汽車尾氣遙感技術(shù)可以檢測(cè)的內(nèi)容主要有:對(duì)車輛污染排放數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè):與其他汽車尾氣檢測(cè)方法一樣,該技術(shù)可對(duì)尾氣加以檢測(cè),但它們之間又有所不同,即其不需要和被檢測(cè)車輛相接觸,且能對(duì)馬路上所行駛的各類汽車(如柴油車、汽油車)進(jìn)行同時(shí)檢測(cè);遙感技術(shù)在測(cè)定車輛所排放的尾氣同時(shí),還能對(duì)汽車的行駛速度進(jìn)行測(cè)定;可記錄汽車的牌照;能對(duì)“冒黑煙”的汽車進(jìn)行抓拍與錄制;對(duì)“黃色環(huán)保標(biāo)志”、“無環(huán)保標(biāo)志”進(jìn)行鑒別;可輔助交通部門開展更為有效的管理。

3.2　汽車尾氣遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

通過遙感技術(shù)對(duì)汽車所排放的尾氣進(jìn)行測(cè)定,具有一定的優(yōu)越性,具體表現(xiàn)為如下幾點(diǎn)。①自動(dòng)化水平高,檢測(cè)迅速,通常情況下1h可檢測(cè)的車輛多達(dá)10000輛,極大地提升了工作效率。②能夠在車輛正常行進(jìn)期間展開尾氣檢測(cè)工作,并且此時(shí)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況更有說明性,且相對(duì)于怠速法而言,更可以說明車輛尾氣排放的具體狀況。③在對(duì)行進(jìn)車輛進(jìn)行尾氣測(cè)定時(shí),駕駛者毫無感覺,這可防止極少數(shù)車輛駕駛者為檢測(cè)達(dá)標(biāo)而采取相應(yīng)手段,最終對(duì)尾氣測(cè)定結(jié)果。④一般情況下,遙測(cè)系統(tǒng)安裝在馬路邊,因而避免了在馬路中間設(shè)置東西,從而確保了交通的順暢。⑤在對(duì)汽車尾氣進(jìn)行遙感檢測(cè)的過程中,不會(huì)影響到汽車的正常行進(jìn),車主也無需到相關(guān)檢測(cè)站進(jìn)行檢測(cè),節(jié)約了時(shí)間,方便了車主。⑥因?yàn)樵跈z測(cè)汽車尾氣時(shí),檢測(cè)者與車輛駕駛者無需溝通,且從測(cè)試路段所收集到的所有信息或數(shù)據(jù),均輸入電腦程序內(nèi),僅有被授權(quán)者方可開啟該程序,因而可確保汽車尾氣排放數(shù)據(jù)的真實(shí)性與可靠性。

4使用汽車尾氣遙感技術(shù)的相關(guān)注意事項(xiàng)

在利用遙感設(shè)備對(duì)汽車尾氣加以檢測(cè)時(shí),為了確保所檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠性,應(yīng)注意一些相關(guān)的事項(xiàng),具體如下。

4.1　選擇使用環(huán)境與檢測(cè)場(chǎng)地

通常情況下,在安裝與使用尾氣遙感設(shè)備時(shí),其工作環(huán)境(如壓力、溫度及濕度等),都必須滿足說明書中的條件或要求。在下雨、下雪或者是起霧的天氣下,一般不適宜開展汽車尾氣遙感檢測(cè)工作。如果要在多車道上展開尾氣遙感檢測(cè),那么必須采用交通標(biāo)志,以隔離出一條車道,從而便于測(cè)量工作的開展。汽車尾氣遙感技術(shù)的運(yùn)用,對(duì)路面及其坡度也有相應(yīng)的要求,即路面需保證平整,且需在平路亦或者是坡度低于15°的上坡路段。在選擇檢測(cè)場(chǎng)地時(shí),需遠(yuǎn)離一些相應(yīng)污染源,避免對(duì)汽車尾氣檢測(cè)結(jié)果帶來影響;在相關(guān)設(shè)備使用場(chǎng)地的5m半徑內(nèi),不能出現(xiàn)帶有干擾的電磁波源。

4.2　安裝與調(diào)試

在對(duì)汽車尾氣遙感設(shè)備進(jìn)行安裝的過程中,需注意一些事項(xiàng),即在檢測(cè)區(qū)間前方大約50m的位置,安裝交通警示與異流標(biāo)志。電子照相機(jī)與測(cè)速棒兩者之間的距離在10~15cm之間。攝像頭所對(duì)準(zhǔn)的位置為測(cè)速光發(fā)射幫和測(cè)速棒兩者的中間。測(cè)速棒和氣體探測(cè)器之間的距離在7.5cm左右。在對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試時(shí),調(diào)節(jié)測(cè)速棒應(yīng)處于水平位置,測(cè)速棒與地面相距的距離在3~7cm左右,通常情況下是依據(jù)路面平整度來決定的,對(duì)測(cè)速光發(fā)射棒所發(fā)射出的激光進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié),以便讓其能夠準(zhǔn)確地與3個(gè)接收口相對(duì)應(yīng)[4]。按照相應(yīng)的要求,對(duì)測(cè)量光束的離地高度進(jìn)行合理的調(diào)整,且確保氣體探測(cè)器處于水平狀態(tài),對(duì)反光鏡位置進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整,以便達(dá)到滿意的測(cè)量工作曲線。除此之外,需對(duì)紅外線工作曲線加以調(diào)整,且直至正常水平,然后在標(biāo)定分析儀之后,即可進(jìn)行車輛尾氣的檢測(cè)。

4.3　環(huán)境條件的選擇

一般情況下,汽車尾氣遙感檢測(cè)技術(shù),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境有比較高的要求,即室外溫度需在零下5~45℃之間,相對(duì)空氣濕度需低于80%,且現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速不可高于三級(jí)。若沒有滿足上述要求,則不可檢測(cè)。另外,在下雨、下雪以及有霧的天氣下,同樣也不能開展檢測(cè)工作。

4.4　所測(cè)車輛的實(shí)際狀態(tài)

在單位時(shí)間內(nèi),車輛所排放污染物的量,取決于車輛本身的行進(jìn)狀態(tài);而遙感設(shè)備在對(duì)車輛尾氣進(jìn)行測(cè)定時(shí),為了達(dá)到最為理想的檢測(cè)效果,需有比較集中的排放量。正是因?yàn)槿绱?在車輛測(cè)定區(qū)域內(nèi),車輛行駛速度需保證在每小時(shí)20km以上,同時(shí)保證加速度在零以上。

5結(jié)語

在一段時(shí)間內(nèi),我國機(jī)動(dòng)車保有量還將繼續(xù)增加,對(duì)大氣與生態(tài)環(huán)境所造成的污染也將繼續(xù),對(duì)此,為了保護(hù)人類的生活環(huán)境不受影響,對(duì)汽車尾氣進(jìn)行檢測(cè)與治理,是極為關(guān)鍵且有必要的。而汽車尾氣遙感技術(shù)作為一種相對(duì)比較先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù),還需進(jìn)一步改進(jìn)與完善,以便將其作用與優(yōu)勢(shì)充分展現(xiàn)出來,從而為保護(hù)環(huán)境做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 馮蓬.汽車尾氣遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用研究[J].科學(xué)時(shí)代,2013(1).

[3] 王科.遙感技術(shù)在機(jī)動(dòng)車排氣檢測(cè)和監(jiān)管中的探析[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2013(5):157,159.

[4] 孫冬梅.遙感設(shè)備在機(jī)動(dòng)車尾氣檢測(cè)工作中的應(yīng)用[C]//中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì).2012學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.北京:中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì),2012:2115~2117.

收稿日期：2015-03-05

作者簡介：滕杰(1971—),男,山東人,工程師,主要從事加油站油氣回收排放管理及機(jī)動(dòng)車尾車遙感檢測(cè)工作。

中圖分類號(hào)：X859

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9944(2015)05-0207-02