徐建磊

摘 要： 現(xiàn)代城市發(fā)展通常涉及環(huán)境污染問(wèn)題。其中，由于各種人類(lèi)活動(dòng)的影響而造成的空氣污染正在成為一種隱性危險(xiǎn)，逐漸威脅著人類(lèi)的健康甚至生存。早期的空氣污染在很大程度上是由于工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的煙塵污染。隨著時(shí)代的發(fā)展，交通排放污染是現(xiàn)代空氣污染的主要原因。汽車(chē)尾氣中的CO，HC和NO2都是空氣污染物。加強(qiáng)汽車(chē)尾氣排放管理對(duì)于保護(hù)大氣環(huán)境，促進(jìn)城市生態(tài)可持續(xù)發(fā)展非常重要。本文從車(chē)輛排放控制系統(tǒng)的研究和應(yīng)用分析中提供了一些見(jiàn)解。

關(guān)鍵詞： 機(jī)動(dòng)車(chē);尾氣遙感監(jiān)測(cè);高排污車(chē)輛

【中圖分類(lèi)號(hào)】X87 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）11-0156-02

由于社會(huì)發(fā)展的十分迅速，我國(guó)汽車(chē)的數(shù)量也在不斷上升，特別是私人汽車(chē)的數(shù)量正在迅速增加。同時(shí)，我國(guó)仍然是世界上重要的汽車(chē)生產(chǎn)國(guó)。但是，與我國(guó)汽車(chē)數(shù)量快速增長(zhǎng)的現(xiàn)狀相比，汽車(chē)尾氣污染監(jiān)測(cè)與控制技術(shù)的發(fā)展相對(duì)較晚，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距還很大，嚴(yán)重威脅了整體的空氣質(zhì)量水平。機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣污染的組成相對(duì)復(fù)雜，大氣環(huán)境造成的污染也多種多樣，熱島效應(yīng)都與此有關(guān)。因此，加強(qiáng)車(chē)輛廢氣的監(jiān)測(cè)和處理具有相應(yīng)的現(xiàn)實(shí)意義和需要。

1 汽車(chē)尾氣與城市大氣環(huán)境分析

隨著民用車(chē)輛總數(shù)的不斷增加，汽車(chē)尾氣污染已成為空氣污染的最重要原因，比任何其他人類(lèi)活動(dòng)（單一事件）污染更嚴(yán)重。據(jù)相關(guān)部門(mén)分析，汽車(chē)在運(yùn)行中，排放的一氧化碳HC是燃燒總數(shù)的50%，針對(duì)目前的汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，主要是缺乏汽車(chē)尾氣的檢測(cè)和處理方式。由于現(xiàn)代城市環(huán)境的影響，汽車(chē)廢氣污染可達(dá)到總?cè)紵廴镜?0%至80%。已成為對(duì)人類(lèi)健康的重大威脅。

2 汽車(chē)尾氣遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述

傳統(tǒng)的車(chē)輛排放監(jiān)控主要依靠怠速和運(yùn)行狀況方法。然而，隨著現(xiàn)代車(chē)輛交通的發(fā)展，這兩種方法具有一定的局限性，使其不適用于當(dāng)前的車(chē)輛排放監(jiān)測(cè)方法。遙感監(jiān)測(cè)，也稱為長(zhǎng)途吸收光譜學(xué)，主要使用光學(xué)和光譜學(xué)相關(guān)理論來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車(chē)輛尾氣排放。好處主要是以下幾個(gè)方面：首先，不用接觸。監(jiān)視設(shè)備放置在高速公路旁，且不會(huì)碰到汽車(chē)，并且不會(huì)干擾駕駛員的正常駕駛。其次，檢測(cè)時(shí)間短。該裝置可以在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)完成廢氣監(jiān)測(cè)，具有很高的實(shí)用性。

（1）可調(diào)二極管激光光譜吸收技術(shù)

光譜技術(shù)檢測(cè)汽車(chē)尾氣是有很長(zhǎng)的歷史的，不是最近興起的技術(shù)手段。激光具有很強(qiáng)的方向強(qiáng)度和單色性。所形成的可調(diào)諧二極管激光器的光譜吸收技術(shù)以該激光器為基礎(chǔ)并輔以調(diào)制技術(shù)，有反應(yīng)速度快，靈敏度強(qiáng)，選擇性豐富的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際情況中，特殊的激光發(fā)射特定波長(zhǎng)的激光，可以監(jiān)測(cè)被測(cè)氣體分子產(chǎn)生的電子信號(hào)，以獲得相應(yīng)的濃度信息。

（2）光譜吸收技術(shù)原理概述

遙感監(jiān)測(cè)車(chē)輛廢氣的成分和相關(guān)特性的理論依據(jù)是氣體中的原子分子和電磁波相互作用。該設(shè)備可以根據(jù)大氣環(huán)境中痕量氣體的特定特性來(lái)逆轉(zhuǎn)污染物濃度。可見(jiàn)，紅外和紫外線光譜。一般而言，遙感監(jiān)測(cè)是對(duì)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的現(xiàn)實(shí)擴(kuò)展，它將實(shí)驗(yàn)室采樣距離擴(kuò)展到實(shí)際距離。在整個(gè)過(guò)程中，光在檢測(cè)氣體的發(fā)射器中發(fā)射出去，最終由接收器接受，假設(shè)大氣的折射率為1，就可以得出下面的公式。

變形后，S（T）代表線的強(qiáng)度單位（cm至2Mpa），并且僅受溫度影響。P代表總氣壓。P（v）代表特定于壓力的線性函數(shù)。溫度等因素。

上面的公式可讓您測(cè)量吸收光譜的強(qiáng)度，線寬和線形。通過(guò)繞過(guò)校準(zhǔn)過(guò)程并確定和計(jì)算所測(cè)氣體的濃度，可將其用于直接測(cè)量。

（3）譜線選擇分析

吸收線的選擇與車(chē)輛排氣壓力監(jiān)測(cè)的實(shí)際有效性有關(guān)。結(jié)合步態(tài)監(jiān)測(cè)的實(shí)際需求，吸收線必須完全滿足以下要求：

首先，吸收線的中心波長(zhǎng)必須保持適應(yīng)TDL中心波長(zhǎng)和光電探測(cè)器的相應(yīng)波長(zhǎng)。

其次，應(yīng)避免在多種氣體的交點(diǎn)處選擇譜線，以避免相互干擾。即，除了保持TDL中心波長(zhǎng)的適用性之外，還必須確保所選擇的吸收線與其他氣體沒(méi)有吸收交叉。避免干擾監(jiān)視并提高干擾精度的區(qū)域。

第三，建議使用普通吸收線，例如高斯和洛倫茲線。

（4）頻譜調(diào)制技術(shù)分析

可調(diào)二極管激光裝置具有以下特性。如果注入電流等于或大于合法電流密度，則發(fā)射的激光波長(zhǎng)將根據(jù)注入電流密度的變化而變化，從而產(chǎn)生激光波長(zhǎng)。每個(gè)分子只能對(duì)應(yīng)一個(gè)吸氣管，以確保監(jiān)測(cè)過(guò)程不會(huì)被其他氣體分子打斷，從而有效提高了氣體濃度監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。

3 汽車(chē)尾氣遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)用性分析

3.1 系統(tǒng)基本配置分析

該系統(tǒng)主要是應(yīng)用于高速公路上的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并且根據(jù)交通的需求，具體結(jié)構(gòu)包含以下模塊：①車(chē)輛牌照監(jiān)控?cái)z像系統(tǒng)。②車(chē)速測(cè)量系統(tǒng)。③用于機(jī)械車(chē)輛的排氣遙測(cè)系統(tǒng)。④本地汽車(chē)管理系統(tǒng)。⑤城市環(huán)境保護(hù)中心管理制度。在實(shí)際應(yīng)用中，車(chē)輛的廢氣遙測(cè)系統(tǒng)分析高速公路上行駛的車(chē)輛的廢氣成分和濃度。如果車(chē)輛的廢氣超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，則牌照監(jiān)控?cái)z像頭系統(tǒng)會(huì)記錄非法車(chē)輛的牌照信息。請(qǐng)與交通警察聯(lián)系，以實(shí)時(shí)獲取經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的車(chē)輛。記錄信息，并相應(yīng)地記錄非法車(chē)輛的原始數(shù)據(jù)。檢查非法車(chē)輛信息后，會(huì)生成相應(yīng)的車(chē)輛違規(guī)文件，并同時(shí)發(fā)送到本地車(chē)輛管理系統(tǒng)和城市環(huán)保中心管理系統(tǒng)。交警部門(mén)責(zé)令違法車(chē)主改正尾氣排放。通過(guò)測(cè)試后，他們可以再次上路。速度檢測(cè)系統(tǒng)主要用于檢查車(chē)輛的行駛狀態(tài)，避免錯(cuò)誤判斷車(chē)輛的異常行駛，提高廢氣估算的準(zhǔn)確性。圖中顯示了整個(gè)車(chē)輛排氣的實(shí)際遙感監(jiān)測(cè)過(guò)程。

3.2 監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)分析

實(shí)時(shí)對(duì)車(chē)輛排放物進(jìn)行遙感和監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵是在車(chē)輛排放物通過(guò)檢測(cè)器時(shí)對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)。上圖顯示了遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程。其次，汽車(chē)的實(shí)際駕駛情況更加復(fù)雜。從車(chē)輛中排出廢氣后，廢氣很容易受到周?chē)h(huán)境的影響，并且發(fā)生各種變化，例如廢氣管的實(shí)際高度，風(fēng)速和其他天氣情況。監(jiān)測(cè)結(jié)果受到影響，廢氣的自然擴(kuò)散對(duì)監(jiān)測(cè)最為明顯。

三維計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模型可用于獲得不同自然條件下的廢氣擴(kuò)散。一氧化碳在廢氣中的自然擴(kuò)散速度非?？欤髿猸h(huán)境濃度約為1S。該問(wèn)題的解決方案是監(jiān)視測(cè)量氣體相對(duì)于二氧化碳?xì)怏w的濃度。該測(cè)試證明，測(cè)量?jī)煞N氣體的濃度比是科學(xué)的，并且可以不受氣體流量或氣體擴(kuò)散影響地準(zhǔn)確測(cè)量所測(cè)量的氣體信息。

3.3 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)分析

現(xiàn)代汽車(chē)排氣遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)排氣排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下方面：一，安裝簡(jiǎn)便，成本低，工期短。系統(tǒng)設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，便于實(shí)際安裝，對(duì)實(shí)際應(yīng)用和廣告制作很有幫助。第二，非接觸式監(jiān)控的優(yōu)勢(shì)。該系統(tǒng)不影響正常的公路交通。系統(tǒng)將自動(dòng)完成所有數(shù)據(jù)的采集和傳輸。這有效地避免了控制營(yíng)銷(xiāo)的人為因素，排放檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性的提高。第三，它優(yōu)化了頻譜線的選擇，改善了監(jiān)視距離和干擾保護(hù)。反應(yīng)速度更快，操作更加便捷，第四，交通和環(huán)境之間的聯(lián)系也加強(qiáng)了，進(jìn)一步提高了車(chē)輛尾氣排放的科學(xué)性。

4 高排放車(chē)輛檢查和低排放車(chē)輛豁免

4.1 高排放車(chē)輛的篩選。

如果車(chē)輛保持符合相關(guān)要求的排放，其排氣不會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重?fù)p害。高排放車(chē)輛的實(shí)際排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)普通車(chē)輛。實(shí)際的駕駛過(guò)程會(huì)造成能源消耗和環(huán)境破壞的惡性循環(huán)。在研究開(kāi)發(fā)之初，人們就認(rèn)為汽車(chē)尾氣的遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)可用于高排放量反車(chē)輛的快速識(shí)別和修改，以達(dá)到改善環(huán)境的基本目的。根據(jù)相關(guān)組織的調(diào)查結(jié)果，全球高排放車(chē)輛總排放量的10.0%相當(dāng)于所有車(chē)輛總排放量的50.0%。因此，及時(shí)識(shí)別道路上的高排放車(chē)輛非常重要意義。

4.2 低污染車(chē)輛免稅分析

在此階段，已經(jīng)使用操作狀態(tài)方法完成了對(duì)汽車(chē)廢氣的監(jiān)視。您可以獲得更準(zhǔn)確的監(jiān)視數(shù)據(jù)，但成本較高。對(duì)于雙方的車(chē)輛監(jiān)視而言，這都是沉重的財(cái)務(wù)負(fù)擔(dān)。因此，提出了低排放豁免的概念。與高排放車(chē)輛相比，低排放車(chē)輛排放的廢氣較少，大氣環(huán)境污染水平在可控范圍內(nèi)。此類(lèi)車(chē)輛在進(jìn)行連續(xù)的遙感監(jiān)測(cè)后免除檢測(cè)權(quán)，從而降低了車(chē)輛檢測(cè)成本并提高了車(chē)輛監(jiān)測(cè)的總體水平。

總而言之，汽車(chē)的廢氣排放是當(dāng)前大氣污染的主要源頭。限制了現(xiàn)代城市生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展。最先進(jìn)的力感監(jiān)測(cè)技術(shù)使用由氣體產(chǎn)生的信號(hào)檢測(cè)汽車(chē)尾氣的成分，并不會(huì)與車(chē)輛接觸，所以不會(huì)影響正常的道路交通。不易于安裝，靈活而準(zhǔn)確的監(jiān)控，適用于道路交通。高排放和低排放車(chē)輛的管理和識(shí)別可以有效地提高車(chē)輛的排放控制水平，并促進(jìn)現(xiàn)代城市的進(jìn)一步改善大氣環(huán)境。

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