摘要：針對城市道路機(jī)動車保有量迅速增加、尾氣污染日益凸顯、管控壓力不斷加大的現(xiàn)狀，文章結(jié)合城市高排放車輛篩選與整治、融合尾氣遙感檢測、重型柴油車黑煙視頻抓拍以及道路環(huán)境空氣質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測等多種技術(shù)手段，為城市機(jī)動車污染監(jiān)管體系的建立和完善，提供實(shí)用高效的監(jiān)測技術(shù)保障和充足有效的監(jiān)測數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：機(jī)動車排氣固定式遙感;黑煙車電子抓拍;路邊空氣監(jiān)測

中圖分類號：X831 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）10-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.10.064

Abstract： In view of the rapid increase in the number of motor vehicles on urban roads， the increasingly prominent exhaust pollution， and the increasing pressure of control， this paper combines the screening and remediation of urban high emission vehicles， the integration of remote sensing detection of exhaust gas， the video capture of black smoke of heavy diesel vehicles and real-time monitoring of road air quality， so as to establish and improve the urban vehicle pollution monitoring system， Provide practical and efficient monitoring technical support and sufficient and effective monitoring data support.

Key words：Fixed remote sensing of motor vehicle exhaust;Electronic capture of smoky vehicles;Roadside air monitoring

1 機(jī)動車尾氣遙感監(jiān)測

機(jī)動車尾氣遙感監(jiān)測一般是采用光譜吸收技術(shù)，在車輛正常行駛經(jīng)過瞬間，光源發(fā)出特定波長光穿過氣團(tuán)后經(jīng)反射系統(tǒng)返回探測單元，利用朗伯-比爾定律計(jì)算污染物體積濃度，主要監(jiān)測參數(shù)包括CO、CO2、HC、NO濃度和不透光煙度等。目前市面上對光源的選擇一般有兩種，傳統(tǒng)光源（紅外光源、紫外光源）和激光光源，傳統(tǒng)光源（紅外光源、紫外光源）產(chǎn)生的測量光均為復(fù)合光，穩(wěn)定性弱，發(fā)散角大，使用壽命一般不到一年，光譜范圍廣包含多種氣體吸收譜線，選擇性低，受大氣分子、水汽和氣溶膠影響較大;激光光源產(chǎn)生的測量光為單色光，穩(wěn)定性強(qiáng)，光譜線寬極窄，分辨率高，可以準(zhǔn)確測量，最大的優(yōu)勢在于不會受到背景氣的影響，大大地提高了測量的準(zhǔn)確性。

本次討論在選擇激光光源技術(shù)下，運(yùn)用“三維定向”的模式進(jìn)行的機(jī)動車排氣固定垂直式遙感監(jiān)測。

2 “三維定向”的定義

“三維定向”是指在機(jī)動車排氣固定垂直式監(jiān)測設(shè)備中集成了固垂式遙感監(jiān)測儀、黑煙車電子抓拍、路邊空氣質(zhì)量監(jiān)測小型站（國標(biāo)法）三種設(shè)備所建立起的三維一體的定向監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以采集和比對遙感監(jiān)測、黑煙車抓拍和空氣質(zhì)量三種數(shù)據(jù)。

傳統(tǒng)固垂式遙感監(jiān)測儀是當(dāng)被檢車輛通過檢測區(qū)域后測量尾部排氣污染物的濃度，相比傳統(tǒng)單一的遙感監(jiān)測，引入三維定向體系建設(shè)的固定垂式遙感監(jiān)測設(shè)備創(chuàng)新了遙測模式，采用激光多路發(fā)射技術(shù)，建立了車輛進(jìn)入監(jiān)測區(qū)間立體的監(jiān)測跟蹤方式，從被檢車輛的車頭進(jìn)入檢測區(qū)域開始，以三維的多角度對途徑車輛各個部位的排氣污染物的濃度進(jìn)行掃描，猶如對被檢車輛進(jìn)行“CT掃描”，可以避免車輛排氣口位置的差異對監(jiān)測結(jié)果的影響，能更具科學(xué)性、更精準(zhǔn)地測出機(jī)動車的排放污染物，結(jié)合黑煙車電子抓拍技術(shù)，對汽車尾氣排放進(jìn)行可視化智能監(jiān)控及判斷，加強(qiáng)對柴油車排放可視黑煙車等高排放車輛的監(jiān)控，運(yùn)用路邊空氣監(jiān)測實(shí)時(shí)對路邊空氣質(zhì)量情況進(jìn)行監(jiān)控。

運(yùn)用“三維定向”監(jiān)測方法的機(jī)動車排氣固定垂直式遙感監(jiān)測系統(tǒng)，是機(jī)動車污染防治工作中所應(yīng)用的比較全面的監(jiān)測系統(tǒng)，通過多種監(jiān)測方法對機(jī)動車排氣進(jìn)行檢測以實(shí)時(shí)監(jiān)測道路空氣質(zhì)量。該方法能更準(zhǔn)確更全面地為研究機(jī)動車尾氣與空氣質(zhì)量之間的變化提供科學(xué)可靠的數(shù)據(jù)，并在機(jī)動車排氣污染管理中為政府決策提供更全面的管理依據(jù)和管理方式。

3 三維定向模塊功能

3.1 固垂式遙感監(jiān)測模塊

固垂式遙感檢測是應(yīng)用遙測技術(shù)來測量汽車排放污染物引起的長距離光度變化的方法。它無人值守，可以快速測量獲得途徑監(jiān)測點(diǎn)位車輛的污染物濃度，不影響正常行駛，多車道同時(shí)有車通過時(shí)互不干擾。其工作原理是：由龍門架上的遙感監(jiān)測儀自上而下發(fā)射端發(fā)出光源，經(jīng)過地面上的反射裝置后光源回到龍門架上接收端，當(dāng)車輛途徑遙感監(jiān)測點(diǎn)位時(shí)，光譜強(qiáng)度和特征會發(fā)生變化，這種變化代表了待測車輛排氣污染物的濃度。

3.2 黑煙車電子抓拍模塊

機(jī)動車的尾氣黑煙是由80%的炭黑顆粒和20%左右的氣溶膠顆粒物組成，該顆粒物在可見光條件下可對部分波段進(jìn)行吸收，機(jī)動車尾氣黑煙排除尾氣管需要3s左右的擴(kuò)散時(shí)間，利用視頻抓拍、圖像識別等技術(shù)，在黑煙尾氣團(tuán)擴(kuò)散的這段時(shí)間內(nèi)能夠捕捉到相關(guān)信號，自動將監(jiān)測點(diǎn)位車輛尾氣顏色與林格曼黑度進(jìn)行對比分析，就能判斷該車的尾氣黑煙排放狀況。

3.3 路邊空氣質(zhì)量監(jiān)測小型站

采用國標(biāo)方法建設(shè)路邊空氣質(zhì)量小型站，集成SO2、NOX、CO、O3及PM2.5、PM10等多種分析監(jiān)測模塊，同時(shí)監(jiān)測六種參數(shù)的濃度，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地反映遙感點(diǎn)位的空氣質(zhì)量，比傳統(tǒng)的微型站的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確性和可溯源性上準(zhǔn)確率較高。

4 優(yōu)勢和必要性

4.1 提高環(huán)境執(zhí)法效率，控制污染排放

通過不間斷監(jiān)測可以搜集大量車輛信息，將道路網(wǎng)格監(jiān)測系統(tǒng)與國省道交管執(zhí)法站進(jìn)行結(jié)合，快速將可疑車輛信息及時(shí)發(fā)送給監(jiān)測點(diǎn)位下方的執(zhí)法站，提高環(huán)境執(zhí)法的工作效率。結(jié)合交管及尾氣檢測線車輛數(shù)據(jù)，找出違規(guī)駛?cè)胂扌械貐^(qū)的高排放車輛、渣土車等車輛，通過罰款、強(qiáng)制維修或報(bào)廢等手段，有效降低氮氧化物、碳?xì)浠衔?、一氧化碳等車輛排放主要污染物的排放總量。

4.2 為環(huán)境管理決策提供科學(xué)依據(jù)

通過獲得城市大量機(jī)動車尾氣排放信息、路邊空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)并加以科學(xué)的統(tǒng)計(jì)分析，獲取城市機(jī)動車尾氣的排放特征及主要污染因子和路邊空氣質(zhì)量污染實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，為環(huán)境管理部門制定機(jī)動車整治方案及法規(guī)，為提高環(huán)境執(zhí)法的針對性提供數(shù)據(jù)支持。

4.3 完善車輛環(huán)保定期檢查管理

通過將道路網(wǎng)格監(jiān)測數(shù)據(jù)與車檢線數(shù)據(jù)以及車管所數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可對車檢線出具的數(shù)據(jù)進(jìn)行反向檢驗(yàn)，篩選出可疑的汽車檢測線并進(jìn)行調(diào)查，進(jìn)而對環(huán)檢機(jī)構(gòu)進(jìn)行有效管理;同時(shí)通過大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，可分析出城市尾氣超標(biāo)的車輛品牌及型號，進(jìn)而為環(huán)境管理部門加強(qiáng)環(huán)檢機(jī)構(gòu)管理提供數(shù)據(jù)支持。

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收稿日期：2020-08-21

作者簡介：徐德偉（1983-），男，漢族，本科學(xué)歷，中級工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測及機(jī)動車排氣污染防治。