基于大數(shù)據(jù)的機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)境污染檢測(cè)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

張 劍，黃旭哲

（河北云聯(lián)網(wǎng)絡(luò)科技有限公司，河北 石家莊050000）

引言

當(dāng)前，我國(guó)針對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)的排放標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定了相應(yīng)的規(guī)章制度，且在日常行車(chē)環(huán)境中也使用“限號(hào)”的方法對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)排放進(jìn)行有效的管控。但是，依然無(wú)法從根本上解決機(jī)動(dòng)車(chē)對(duì)環(huán)境污染造成的問(wèn)題。針對(duì)這一情況，我們有必要對(duì)這一賴(lài)以生存的環(huán)境進(jìn)行關(guān)注，且需要開(kāi)展關(guān)于機(jī)動(dòng)車(chē)造成的環(huán)境污染的相關(guān)治理工作。在此，可以通過(guò)制定相關(guān)法規(guī)條例、明確機(jī)動(dòng)車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)等方法對(duì)其進(jìn)行管理工作的落實(shí)。另外，當(dāng)前我國(guó)對(duì)于機(jī)動(dòng)車(chē)燃料也進(jìn)行了優(yōu)化與升級(jí)，從以往的傳統(tǒng)汽油升級(jí)為了今天的乙醇汽油。而且部分機(jī)動(dòng)車(chē)生產(chǎn)廠家對(duì)于機(jī)動(dòng)車(chē)的動(dòng)力供應(yīng)方式也做出了調(diào)整，通過(guò)“混動(dòng)”以及“電動(dòng)”的方法逐漸代替“燃油”的機(jī)動(dòng)模式[1]。

1 系統(tǒng)概況

研究在對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)的排氣管進(jìn)行尾氣檢測(cè)的過(guò)程中，使用了1.6 L的電控燃油發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)其進(jìn)行機(jī)動(dòng)車(chē)內(nèi)部動(dòng)力輸送系統(tǒng)總成氣體、溫度和壓力的檢測(cè)與研究。通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，機(jī)動(dòng)車(chē)在處于低轉(zhuǎn)速的過(guò)程中，其尾氣排放的氣體壓力相對(duì)較低，但是隨著機(jī)動(dòng)車(chē)的轉(zhuǎn)速不斷上升以及機(jī)動(dòng)車(chē)的動(dòng)力不斷提升的過(guò)程中，機(jī)動(dòng)車(chē)對(duì)燃料的需求量會(huì)不斷加大，同時(shí)尾氣排放的壓力也會(huì)不斷提升。這一研究結(jié)果表明，當(dāng)前機(jī)動(dòng)車(chē)的尾氣檢測(cè)系統(tǒng)主要是對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)的尾氣排放濃度進(jìn)行檢測(cè)與分析，然后通過(guò)傳感設(shè)備對(duì)其氣體進(jìn)行檢測(cè)，隨后將之轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，通過(guò)反演氣體的光吸收曲線對(duì)其進(jìn)行機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)境污染字?jǐn)?shù)的計(jì)算與確定。最終，在得出機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放當(dāng)量之后，根據(jù)其排放濃度和排放量進(jìn)行環(huán)境污染等級(jí)的評(píng)定。

在研究工作的開(kāi)展過(guò)程中，將針對(duì)當(dāng)前我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)境污染檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行架構(gòu)與設(shè)計(jì)，以此突出機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，并且會(huì)結(jié)合有關(guān)部門(mén)給予的政策支持與幫助，對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，能夠使機(jī)動(dòng)車(chē)的排放控制工作得到有效的管理與開(kāi)展，且能夠提升車(chē)輛自主檢測(cè)的效能，實(shí)現(xiàn)對(duì)超標(biāo)排放的嚴(yán)格管理和控制。通過(guò)這一系統(tǒng)的架構(gòu)與設(shè)計(jì)，需要機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)主定期按照相關(guān)規(guī)定對(duì)個(gè)人的機(jī)動(dòng)車(chē)進(jìn)行尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)，并且要對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)負(fù)責(zé)，然后通過(guò)系統(tǒng)模塊上報(bào)到綜合管理單位，由單位工作人員對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的界定，進(jìn)而分析該機(jī)動(dòng)車(chē)是否還具備“上路”的條件。這樣，一個(gè)完整的、健全的、科學(xué)的機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)境污染監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)就得到了有效的構(gòu)建和應(yīng)用[2]。

2 系統(tǒng)功能模塊

在此，對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)境污染檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行示意圖（見(jiàn)下頁(yè)圖1）分析與講解，以此突出如何在機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)境污染檢測(cè)系統(tǒng)中有效應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的支撐與輔助，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放的科學(xué)管理與制度的嚴(yán)格落實(shí)[3-4]。

例如，機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)境污染檢測(cè)系統(tǒng)的主要構(gòu)成單元有以下幾個(gè)區(qū)域：第一是系統(tǒng)的紅外線尾氣流量傳感系統(tǒng)；第二是系統(tǒng)的尾氣排放通道開(kāi)閉控制閥門(mén)；第三是ECU部門(mén)；第四是執(zhí)行構(gòu)件部分?；谝陨纤膫€(gè)部分的應(yīng)用與拼裝，一個(gè)完整的機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)境污染檢測(cè)系統(tǒng)就運(yùn)營(yíng)而生，且能夠在大數(shù)據(jù)技術(shù)的幫助下實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣的有效檢測(cè)與管理，進(jìn)而可以將相關(guān)數(shù)據(jù)匯總到有關(guān)部門(mén)進(jìn)行詳細(xì)分析與記錄，以此判斷機(jī)動(dòng)車(chē)是否具備使用條件。

通過(guò)對(duì)圖1發(fā)現(xiàn)，在應(yīng)用機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)境污染檢測(cè)系統(tǒng)的時(shí)候，主要操作流程為，首先對(duì)尾氣排放通道的開(kāi)閉控制閥門(mén)進(jìn)行控制，然后可以通過(guò)紅外線尾氣流量傳感設(shè)備對(duì)其進(jìn)行尾氣排放數(shù)據(jù)的檢測(cè)，隨后再將相關(guān)信息數(shù)據(jù)傳遞到ECU中，再通過(guò)執(zhí)行器對(duì)其進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)信息分析。在這一流程中，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)信息的有效匯總，還提升了工作的效率以及對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用的質(zhì)量。這一方法的應(yīng)用能夠從根本上改變當(dāng)前我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)境污染檢測(cè)方法，且可以創(chuàng)設(shè)一種全新的機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)境污染檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用框架，從而為后續(xù)的機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)境污染檢測(cè)提供有效的幫助與服務(wù)支撐，實(shí)現(xiàn)對(duì)我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)的科學(xué)管控，確保城市空氣質(zhì)量的不斷優(yōu)化與提升。

圖1 機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)境污染檢測(cè)系統(tǒng)示意圖

3 系統(tǒng)工作原理

在應(yīng)用機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)境污染檢測(cè)系統(tǒng)的時(shí)候，需要正確安裝機(jī)動(dòng)車(chē)的尾氣排放管道，然后通過(guò)紅外線尾氣流量監(jiān)測(cè)傳感器對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量。在檢測(cè)過(guò)程中，工作人員需要正確使用相關(guān)操作設(shè)備，對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)的尾氣排放通道進(jìn)行開(kāi)閉閥門(mén)的控制，然后借助紅外線尾氣流量傳感器對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而通過(guò)連接開(kāi)閉閥門(mén)的ECU以及執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的操作和應(yīng)用，隨后將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嘘P(guān)部門(mén)進(jìn)行深度檢測(cè)和分析。

例如：在機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放檢測(cè)過(guò)程中，對(duì)紅外線尾氣流量傳感器進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的記錄，能夠?qū)⑾嚓P(guān)資料迅速傳遞到ECU中，此時(shí)，ECU會(huì)結(jié)合排放的當(dāng)量以及排放的濃度對(duì)其進(jìn)行分析和判斷，同時(shí)將是否超標(biāo)的數(shù)據(jù)信息通過(guò)指令的形式反饋給執(zhí)行器。在執(zhí)行器的運(yùn)行過(guò)程中，可以根據(jù)尾氣排放的開(kāi)閉閥確定機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放的標(biāo)準(zhǔn)，且可以體現(xiàn)出是否能夠正?！吧下贰钡臈l件和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。如果被檢測(cè)的機(jī)動(dòng)車(chē)在這一標(biāo)準(zhǔn)和條件限制以?xún)?nèi)，說(shuō)明依然可以正?！吧下贰?，反之亦然。另外，當(dāng)紅外線尾氣流量傳感器測(cè)得的機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放量在相關(guān)規(guī)定范圍以?xún)?nèi)時(shí)，此時(shí)的ECU發(fā)送會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟尾氣排放通道開(kāi)閉控制閥的指令，并且會(huì)強(qiáng)制對(duì)執(zhí)行器發(fā)送執(zhí)行命令，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)尾氣排放通道的開(kāi)閉控制閥進(jìn)行有效的控制，使其在第一時(shí)間開(kāi)啟，這時(shí)候測(cè)得的機(jī)動(dòng)車(chē)正常排放尾氣便可以正?！吧下贰毙旭?；當(dāng)紅外線尾氣流量傳感器測(cè)得的機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放量超過(guò)相關(guān)規(guī)定范圍時(shí)，ECU發(fā)送關(guān)閉尾氣排放通道開(kāi)閉控制閥的指令，執(zhí)行器執(zhí)行，尾氣排放通道開(kāi)閉控制閥關(guān)閉，此時(shí)機(jī)動(dòng)車(chē)不能正常排放尾氣，且不能“上路”行駛。

4 系統(tǒng)功能要求

在機(jī)動(dòng)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間之后，其產(chǎn)生的耗能以及消耗的燃料所帶來(lái)的能量可以有效帶動(dòng)機(jī)動(dòng)車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸參與到機(jī)動(dòng)車(chē)的動(dòng)力輸送系統(tǒng)中。在這一機(jī)械工作環(huán)境中，會(huì)在不斷燃燒燃料以及能量傳輸中排放一定量的有毒有害氣體，且會(huì)影響人的健康，同時(shí)會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成一定程度的污染。例如，在機(jī)動(dòng)車(chē)的尾氣排氣管中，排除的有毒有害氣體多為二氧化碳、一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化合物等多達(dá)十幾種。在機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)境污染檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用中，紅外線尾氣流量傳感器以及尾氣排放通道開(kāi)閉控制閥門(mén)和ECU以及執(zhí)行器等相關(guān)部件必須要實(shí)現(xiàn)良好的配合才能完成好一系列的工作，進(jìn)而才能對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)的尾氣進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)和管理。通過(guò)該方法的應(yīng)用，可以不斷提升我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)能夠改變當(dāng)前我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣檢測(cè)的具體方法，實(shí)現(xiàn)在大數(shù)據(jù)的支撐下更加便利與更加快捷的操作原則。

5 結(jié)語(yǔ)

多年來(lái)，我國(guó)部分城市長(zhǎng)期受到霧霾的籠罩。由于霧霾的出現(xiàn)，嚴(yán)重影響了人們的日常出行、生活與工作。而造成霧霾問(wèn)題的一個(gè)重要原因就是汽車(chē)尾氣的排放過(guò)量，導(dǎo)致空氣中的有毒有害氣體陡然增加。同時(shí)，由于我國(guó)工業(yè)化發(fā)展的腳步不斷加快，其生產(chǎn)能力以及制造能力也在不斷提升。這一問(wèn)題同樣也是導(dǎo)致霧霾發(fā)生的重要原因。在今天全世界提倡的“綠色環(huán)保、文明出行、減少碳排、優(yōu)質(zhì)生活”的整體思想理念下，對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)進(jìn)行排放管理與控制能夠有效優(yōu)化身邊的空氣環(huán)境，且能夠?yàn)槲覀児餐募覉@創(chuàng)設(shè)一個(gè)藍(lán)天白云的美好環(huán)境。