李曉斌 李毓勤 劉穎 陳志潤
摘 要:針對重型柴油車排污監(jiān)管中存在的問題,提出了重型柴油車污染排放OBD在線監(jiān)控系統(tǒng)的框架和功能。通過對OBD車載終端和車載煙度計的車輛排放及定位數(shù)據(jù)的采集,對重型柴油車的污染排放進行實時監(jiān)測,識別高排車輛,并開展一系列深度分析。
關鍵詞:重型柴油車 OBD車載終端 排污 監(jiān)管
1 引言
機動車排放已經(jīng)成為城市大氣污染的一個重要來源,重型柴油車保有量占比小,但是NOx和PM排放占比卻相對比較高[1]。根據(jù)2019年生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《中國機動車環(huán)境管理年報》柴油車污染排放數(shù)據(jù),柴油車排放的氮氧化物接近汽車排放總量的70%,顆粒物超過90%[2]?;诩哟髮χ匦筒裼蛙嚤O(jiān)控力度的需求,開發(fā)基于重型柴油車車載診斷系統(tǒng)(OBD)的遠程在線監(jiān)控系統(tǒng),建設和完善智能化的機動車排放監(jiān)控體系,為生態(tài)環(huán)境局等相關部門對環(huán)衛(wèi)、物流、校車等“用車大戶”柴油車的監(jiān)管執(zhí)法提供強力依據(jù),為打好柴油車污染治理戰(zhàn)役奠定堅實的基礎。
2 系統(tǒng)架構
在重型柴油車上安裝OBD車載終端,它通過公共移動網(wǎng)絡(2G/3G/4G)將發(fā)動機運行數(shù)據(jù)、后處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)、定位數(shù)據(jù)發(fā)送到在線監(jiān)控系統(tǒng)[3]。主管部門用戶可利用在線監(jiān)控系統(tǒng)開展日常的柴油車排放監(jiān)管,企業(yè)用戶可利用移動終端實現(xiàn)車輛信息查詢和故障上報。
系統(tǒng)的總體框架為典型物聯(lián)網(wǎng)架構,主要分為感知層、傳輸層、支撐層、應用層和用戶層五大部分??傮w框架如圖1所示:
感知層是物聯(lián)網(wǎng)的皮膚和五官,可以識別物體,采集信息。感知層的設備為安裝在重型柴油車上的OBD車載終端,它與車輛的CAN總線或其它接口對接,獲取車輛發(fā)動機運行數(shù)據(jù)、后處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)、定位數(shù)據(jù)等,以實現(xiàn)對重型柴油機的污染排放的監(jiān)管。
網(wǎng)絡層是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng),起到終端接入和數(shù)據(jù)傳輸作用。OBD車載終端的數(shù)據(jù)傳輸主要采用移動運營商的無線移動網(wǎng)絡(2G/3G/4G)。
2.1 支撐層
支撐層分為兩部分,分別為:基礎設施支撐和應用基礎支撐?;A設施支撐是指基于硬件資源和軟件資源的云計算服務,提供虛擬化計算資源。應用基礎支撐是系統(tǒng)建設的一些基礎的、共用的構件和服務,它們?yōu)樯蠈討觅x能。應用基礎支撐主要包括:數(shù)據(jù)網(wǎng)關服務、數(shù)據(jù)共享服務、數(shù)據(jù)分析服務、GIS服務[4]。
2.2 應用層
應用層主要為本系統(tǒng)的應用模塊,包括:監(jiān)控數(shù)據(jù)大屏、基礎信息管理、車輛監(jiān)控、業(yè)務管理、告警管理、查詢統(tǒng)計、數(shù)據(jù)智能分析、系統(tǒng)管理、移動端APP/小程序等。
3 硬件設備
3.1 OBD車載終端
OBD車載終端產(chǎn)品符合《重型柴油車污染物排放限值及測量方法(中國第六階段)(GB 17691-2018)》標準中關于OBD車載終端的相關技術要求。OBD車載終端所采集的數(shù)據(jù)如表1。
3.2 車載式煙度計
車載煙度計是一種采用光透射法的傳感器,可對重型柴油車尾氣中的顆粒物濃度進行檢測。當尾氣通過探測室時,激光會被阻擋,光電或光線探測器會將此記錄下來,通過CAN總線接口傳輸數(shù)據(jù)。
4 系統(tǒng)功能
4.1 監(jiān)控數(shù)據(jù)大屏
監(jiān)控數(shù)據(jù)大屏通過可視化界面、多維度數(shù)據(jù)剖析,多角度并直觀地對重要數(shù)據(jù)進行深入觀察和解析,可供決策者及監(jiān)控人員全面、快速地把握柴油車排放的總體情況。
監(jiān)控數(shù)據(jù)大屏顯示系統(tǒng)的關鍵數(shù)據(jù)和統(tǒng)計圖表,同時在地圖上展示柴油車在行政區(qū)域內(nèi)交通路網(wǎng)排放的時空分布狀況,運用不同顏色代表重型柴油車排放的嚴重程度,直觀地展示重型柴油車的排放分布狀況及時間變化趨勢。
4.2 車輛監(jiān)控
在地圖上可查看全區(qū)域裝有OBD車載終端的柴油車的動態(tài)信息以及整個系統(tǒng)的運行情況。用戶可按照查詢條件,或在地圖上圓選對車輛進行批量篩選,并加入地圖監(jiān)控列表,在地圖上顯示所篩選的柴油車的地理位置,以及實時及歷史監(jiān)測數(shù)據(jù),地理位置可隨時間動態(tài)更新。系統(tǒng)可對超標車輛進行實時監(jiān)控,在地圖上顯示全市超標車輛實時位置,并動態(tài)滾動顯示超標車輛告警記錄。
4.3 告警管理
告警信息將會按照等級、類型等,以醒目的方式在監(jiān)控中心界面上呈現(xiàn)。用戶也可以采用數(shù)據(jù)表格的方式按照組合條件查詢系統(tǒng)中的實時與歷史告警信息。對于告警信息,用戶可以選擇人工處理或自動處理。對于自動處理,則按照系統(tǒng)預設的自動處理規(guī)則,篩選出符合條件的車輛并列入待通知維修車輛清單。對于人工處理,則由用戶根據(jù)超標持續(xù)時間、超標嚴重程度等條件進行人工判斷,是否需要列入待通知維修車輛清單。
4.4 數(shù)據(jù)智能分析
4.4.1 OBD監(jiān)測數(shù)據(jù)有效性分析
系統(tǒng)可對OBD監(jiān)測的排放信息數(shù)據(jù)有效性進行校驗,校驗讀取的OBD參數(shù)是否為發(fā)動機真實的運行數(shù)據(jù),防止惡意篡改發(fā)動機OBD參數(shù)。
4.4.2 黑加油點定位分析
系統(tǒng)可根據(jù)車輛OBD車載終端監(jiān)控車輛油箱液位變化情況,結(jié)合GPS地圖判定非法加油點的存在,來監(jiān)控預警可能存在的黑加油點。
4.4.3 加油點油品分析
系統(tǒng)可根據(jù)車輛OBD車載終端監(jiān)控車輛油箱液位變化情況,結(jié)合NOx的變化進行融合分析,判斷附近加油站的油品是否存在問題。
4.4.4 排放時空分布分析
系統(tǒng)支持根據(jù)重型柴油車的時間和空間分布,采用熱力圖顯性、直觀地反應出區(qū)域內(nèi)重型柴油車排放超標情況。用不同顏色的區(qū)塊,代表排放強度??山Y(jié)合交通運行狀況,分區(qū)域分塊分時段不同顯示。
5 結(jié)語
本文基于重型柴油車的排污監(jiān)管需求,提出了重型柴油車污染排放在線監(jiān)控系統(tǒng)的整體框架和系統(tǒng)功能,并應用于廣東省東莞市、佛山市等地的系統(tǒng)建設,應用效果良好。未來將在兩個方面進行改善,一是建立更加有效的高排車的識別模型,及時發(fā)現(xiàn)超標或違規(guī)行為,支撐深度監(jiān)管;另一方面對重型柴油車污染排放對區(qū)域環(huán)境的影響,以及減排措施的有效性等方面開展更深入的研究。
參考文獻:
[1]汪洋.重型柴油車排污現(xiàn)狀及監(jiān)管對策[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2019,(6):113.
[2]生態(tài)環(huán)境部.2019中國機動車環(huán)境管理年報[[EB/OL].北京:中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部,2019[2019-09-04]. http://www.mee.gov.cn/xxgk2018/xxgk/xxgk15/201909/t20190904_732374.html.
[3]羅源.基于國六標準的重型柴油車遠程排放監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)[D].杭州:浙江大學,2019:14.
[4]汪玉峰,周文英,馬飛.市級機動車排氣污染監(jiān)控信息化建設研究-以成都市機動車排氣污染監(jiān)管信息系統(tǒng)為例[J].環(huán)境保護,2016,44(15):65-68.