吉武俊

摘 要：本文就大氣污染中汽車(chē)尾氣排放的監(jiān)控技術(shù)展開(kāi)深入研究，主要解決大氣污染中汽車(chē)尾氣排放的監(jiān)控問(wèn)題，針對(duì)車(chē)輛排放進(jìn)行監(jiān)測(cè)，提出了一項(xiàng)先進(jìn)的汽車(chē)廢氣排放的監(jiān)測(cè)體系。利用OBD-II與汽車(chē)尾氣排放系統(tǒng)，進(jìn)行了汽車(chē)排放數(shù)據(jù)收集分析模塊和GPRS遠(yuǎn)程傳輸模塊設(shè)計(jì)，實(shí)時(shí)監(jiān)控車(chē)輛的排放，如遇到問(wèn)題，及時(shí)告知駕駛員前去維修，減少不必要的污染，進(jìn)而為大氣污染中汽車(chē)尾氣排放監(jiān)測(cè)、超標(biāo)排放車(chē)輛監(jiān)督控制、防治技術(shù)應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：尾氣排放;智能控制;檢測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：U463.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）19-0016-02

Abstract： This paper conducted in-depth research on the monitoring technology of automobile exhaust emissions in air pollution， which mainly solved the problem of vehicle exhaust emission monitoring in air pollution， and put forward an advanced vehicle exhaust emission monitoring system. Through OBD-II and the National monitoring of automobile exhaust emission systems， the vehicle emission data collection and analysis module and the GPRS long-distance transmission module design are designed to monitor the emissions of vehicles in real time. If problems are encountered， the drivers are informed in time to go for maintenance， and reduce unnecessary pollution. It has laid a solid foundation for the monitoring of automobile exhaust emissions in air pollution， the supervision and control of vehicles that exceed the emission level， and the application of prevention and control technologies.

Keywords： exhaust gas emission;intelligent control;detection

從2011—2018年的調(diào)查結(jié)果得知，各類(lèi)燃油汽車(chē)的數(shù)量持續(xù)增加，汽車(chē)尾氣的排放量也不斷加大。雖然汽車(chē)尾氣增加的速率在下降，但是總體的情形依然令人擔(dān)憂。隨著各類(lèi)燃油汽車(chē)數(shù)量不斷增加，其對(duì)大氣環(huán)境造成的破壞日益嚴(yán)重。由中國(guó)科學(xué)院關(guān)于大氣環(huán)境的研究機(jī)構(gòu)監(jiān)控的數(shù)據(jù)可知，汽車(chē)排放的廢氣是霧霾產(chǎn)生的主要因素。因此，汽車(chē)尾氣排放智能監(jiān)控系統(tǒng)研究顯得尤為重要。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

本課題設(shè)計(jì)的系統(tǒng)分為車(chē)輛尾氣排放故障數(shù)據(jù)收集和GPRS遠(yuǎn)距離控制與監(jiān)視2個(gè)單元。DSP和車(chē)輛之間的數(shù)據(jù)通信主要由汽車(chē)尾氣排放故障的數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)，遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊重點(diǎn)負(fù)責(zé)DSP與監(jiān)控中心之間的數(shù)據(jù)通信。

車(chē)輛尾氣排放故障數(shù)據(jù)收集主要由汽車(chē)問(wèn)題收集單元來(lái)管理，包括DSP和汽車(chē)之間的溝通交流、凍結(jié)幀數(shù)據(jù)提取、故障診斷代碼提取、查看汽車(chē)有關(guān)問(wèn)題的數(shù)據(jù)值等。GPRS遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)單元共有兩大類(lèi)用途：其一，通過(guò)在遠(yuǎn)距離GPRS利用汽車(chē)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與汽車(chē)有關(guān)的數(shù)據(jù)傳送給檢查調(diào)節(jié)的站點(diǎn);其二，接收并傳輸遠(yuǎn)程監(jiān)控中心發(fā)送的指令給DSP。上述兩個(gè)模塊由主控制芯片DSP自動(dòng)發(fā)送相應(yīng)指令，并把需要的結(jié)構(gòu)芯片，將相關(guān)的串連接口用獨(dú)特的方式發(fā)功給TL718，也可以發(fā)送給MC55。具體發(fā)送給哪個(gè)，視自身情況而定，在這一系列操作之后按照規(guī)定采取措施。

車(chē)輛啟動(dòng)后，系統(tǒng)將啟動(dòng)電源，DSP就可以計(jì)算相關(guān)代碼問(wèn)題，根據(jù)相關(guān)的規(guī)定傳輸給MC55這個(gè)站點(diǎn)，等待網(wǎng)絡(luò)連接后就會(huì)傳輸相關(guān)問(wèn)題代碼。如果想要了解更深層次的問(wèn)題數(shù)據(jù)，就需要從車(chē)輛的數(shù)據(jù)信息入手。監(jiān)控站通過(guò)GPRS和MC55的指令，把查看到的關(guān)于凍結(jié)幀的汽車(chē)信息、氧傳感器的信息以及OBD監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行傳送。串口MC55結(jié)合相對(duì)應(yīng)的OBD命令把DSP的信息進(jìn)行下一步傳遞，把數(shù)據(jù)收集之后再返回到監(jiān)控中心，從而可以初步得出故障結(jié)論，然后傳遞給DSP。控制語(yǔ)音芯片記錄之后會(huì)及時(shí)通知駕駛員前去維修和解決相應(yīng)問(wèn)題[1]。

1.2 系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

1.2.1 數(shù)據(jù)采集的硬件電路設(shè)計(jì)。CPU選用芯片TMS320F2812，因此，所有用TL718設(shè)計(jì)制作的汽車(chē)OBD接口電路和所有滿足OBD-II規(guī)定的汽車(chē)都能適用于此系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)采集方面能夠得到完整利用。

1.2.2 數(shù)據(jù)采集的軟件設(shè)計(jì)。為了準(zhǔn)確收集相關(guān)單位需要的數(shù)據(jù)，有關(guān)部門(mén)編程和開(kāi)發(fā)DSP之前，應(yīng)該為DSP創(chuàng)建一個(gè)軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。致力于創(chuàng)建從DSP到TL718，再到車(chē)載OBD接口的握手連接。

1.2.3 GPRS模塊的硬件電路設(shè)計(jì)。GPRS所在單元的硬件電路是從德國(guó)西門(mén)子公司生產(chǎn)制造的標(biāo)準(zhǔn)MC55無(wú)線區(qū)域單元。MC55是一個(gè)相當(dāng)高構(gòu)成程度的、具有嵌入式TCP/IP協(xié)議的模塊，共有50個(gè)引腳。為了基本實(shí)現(xiàn)GPRS應(yīng)用，需要設(shè)計(jì)較為固定的電壓、適合的接口電路SIM卡接口電路以及主控芯片DSP。

1.2.4 GPRS模塊的程序設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)中，初始化GPRS之后，能使MC55模塊與主機(jī)服務(wù)器建立聯(lián)系。MC55完全支持AT命令集，DSP將相應(yīng)的AT命令發(fā)送給MC55，完成網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)傳輸。

1.2.5 語(yǔ)音提示模塊。該模塊本文不做詳細(xì)解釋。

2 實(shí)驗(yàn)及分析

本實(shí)驗(yàn)主要是實(shí)驗(yàn)室模擬測(cè)試和道路測(cè)試，以一汽大眾邁騰2012款轎車(chē)為實(shí)驗(yàn)用車(chē)，用博世EDC17C53模擬測(cè)試。系統(tǒng)采用J1939CAN協(xié)議測(cè)試連接。為了驗(yàn)證系統(tǒng)功能的可靠性與實(shí)用性，在實(shí)車(chē)上設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)失火故障，通過(guò)藍(lán)牙通信在安裝有故障監(jiān)測(cè)APP的手機(jī)終端顯示出故障信息，表1為2 500r/min運(yùn)行時(shí)失火故障狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)值。根據(jù)表1可得出以下結(jié)果。

①正常排放運(yùn)行狀態(tài)。負(fù)荷不變，2個(gè)油門(mén)踏板位置傳感器信號(hào)、空氣流量計(jì)信號(hào)、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度的2個(gè)信號(hào)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加而增大，噴油時(shí)間和氧傳感器信號(hào)均在正常數(shù)值范圍內(nèi)，HC、CO、CO2、NOX和O2尾氣排放值符合第Ⅴ階段國(guó)家機(jī)動(dòng)車(chē)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)排放標(biāo)準(zhǔn)。

②2 500r/min運(yùn)行時(shí)失火故障狀。故障狀態(tài)下油門(mén)踏板位置傳感器的2個(gè)信號(hào)、空氣流量計(jì)信號(hào)、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度信號(hào)、噴油時(shí)間相對(duì)正常工作狀態(tài)的信號(hào)值要偏大，因?yàn)樵诠收蠣顟B(tài)下，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU要保障必須的輸出功率，只能增加進(jìn)氣、增加燃油。此時(shí)，前氧傳感器、后氧傳感器信號(hào)有明顯增加，發(fā)動(dòng)機(jī)HC、CO、CO2、NOX和O2尾氣排放值均超出第Ⅴ階段國(guó)家機(jī)動(dòng)車(chē)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

建立車(chē)輛數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)，不僅利于有關(guān)管理部門(mén)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管和控制，確保車(chē)輛行駛時(shí)不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不必要的污染，使車(chē)輛潔凈行駛;還有利于駕駛員實(shí)時(shí)了解車(chē)輛的排放情況，對(duì)車(chē)輛的維護(hù)保養(yǎng)、安全駕駛具有非常重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)生態(tài)環(huán)境部.中國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)境管理年報(bào)（2018）[Z].2018.