淺談汽車尾氣遙感監測技術的原理及應用

關佩琪 關綺文

摘 要：佛山市的機動車數量增長非常迅速，而機動車帶來的排氣污染也對城市環境造成極其嚴重的影響，甚至成為主要的城市大氣污染源，造成大氣環境質量的惡化。在城市化的進程中，為了解決城市污染問題，必須對機動車排氣污染進行控制。文章對汽車遙感監測技術及其原理進行了簡要的介紹，并介紹了汽車尾氣遙感監測系統的主要設置和組成部分，對汽車尾氣遙感監測技術的應用領域進行了分析。希望能夠更好地推廣汽車尾氣遙感監測技術，發揮其監控汽車尾氣、改善空氣質量的重要作用。

關鍵詞：監測；遙感；汽車尾氣

中圖分類號：X831 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）24-0021-01

隨著經濟的不斷發展，機動車已作為一種普通的交通工具深入到我們的生活工作中，一方面為人們的日常出行帶來了極大的方便，另一方面其產業的發展更為擴大內需、拉動經濟增長作出重大的貢獻。然而，機動車尾氣中含有一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、硫氧化合物、鉛化合物等，隨著佛山市機動車保有量的快速增長，機動車排氣污染已成為大氣污染的主要來源之一。它在對城市環境造成嚴重影響的同時，也造成了大氣環境質量的惡化，促使當局必須采取有效的措施來監測和解決汽車尾氣的污染問題。因此，汽車尾氣遙感監測技術具有較大的應用空間，是汽車尾氣控制和監測的新興手段。

1 汽車尾氣遙感監測技術的主要原理

目前，我市對在用機動車的定期排氣污染檢測主要使用簡易工況法（點燃式發動機）和加載減速工況法（壓燃式發動機），路檢及場檢由于受到條件限制則只能使用傳統的雙怠速法（點燃式將發動機）和自由加速煙度法（壓燃式發動機）。前者的檢測結果雖然能夠較真實地反映機動車行駛中的排氣狀態，但所需儀器設備及控制系統相對昂貴，且具有不可移動性。后者雖然操作簡便、滿足移動需求，檢測結果的誤差值較大。這迫使監測技術需要得到進一步優化——汽車尾氣遙感監測。

汽車尾氣遙感監測，是一種實驗室光譜分析技術，因此又被稱為長光程吸收光譜法，它能夠對道路上正常行駛的汽車所排放的污染物的濃度進行監控。其主要的工作原理是，通過光源向道路對面的光學反光鏡發送紫外光和紅外光，光學反光鏡會將其反射到檢測器中。汽車在道路上行駛時要通過這些光束，由于汽車尾氣會吸收光線，從而改變透射光的強度，從而通過對檢測器中光強的變化進行監測，對道路行駛的汽車排放的氮氧化物、碳氫化合物和一氧化碳的濃度進行監測。

排氣管排出尾氣之后，汽車尾氣就會向周圍的空氣中擴散，其濃度也會發生變化。風向風速和氣體的擾動都會影響車尾氣的濃度。因此，要對排氣管中污染物的排放濃度進行測量，很難通過直接測量汽車排放的尾氣煙羽的方式。事實上，汽車尾氣遙感監測儀主要是對汽車尾氣的各相對濃度進行測量，例如NO /CO2、HC /CO2、CO /CO2等。之后再依據一定的公式來進行推導和計算，從而得出尾氣中各種氣體的絕對濃度。因此如果行駛的車輛處于化學計量空燃比燃燒狀態，則能夠取得更好的遙測效果。

遙感裝置與其他測量汽車排放的儀器不同，它不需要接觸被測車輛，因此能夠快速的對重污染車輛進行鑒別。不僅如此，汽車尾氣遙感監測技術能夠監測汽車的加速度和速度，對運行特征進行確定，這樣可以有效地避免非正常運行對汽車監測準確性所造成的影響。通過拍攝汽車尾部的圖像和車牌，能夠在電腦中記錄與汽車排放有關的一些數據，例如車輛的型號、制造廠家、車主、生產年份等等，以此為依據來判斷該汽車是否存在排放控制問題。同時，汽車尾氣排放的遙感監測中運用了可調二極管激光器技術（TDL），從而擴大了特定氣體濃度檢測的量程范圍。

2 汽車尾氣遙感監測系統的現場設置和組成情況

汽車尾氣遙感監測系統的主要組成部分有監視器、數據處理裝置、尾氣分析儀、車牌攝像儀、加速度和速度測量裝置、檢測器、汽車檢測光源。

要提高汽車尾氣遙感監測的準確率，就必須選擇合適的檢測地點。在測量的時候，最好使車輛處于正常負載的加速狀態，不要在車輛馬力過大、減速或者空擋時對其進行測量，必須把握最佳的儀器安置地點和交通狀況。當車輛滿足在輕微的加速狀態下產生較強排放煙羽，保持0～110 km /h之間的平均車速，以及200～3 000輛次/h的車流量時，汽車尾氣遙感監測達到最佳效果。

通過詳細的現場實驗和調查分析來確定合適的監測地點，對監測地點進行確定之后，還要通過實驗來調整儀器的具體位置。為了避免兩車排放的煙羽產生重疊，影響檢測數據的準確性，兩車之間應保持一定的距離，故可以在橋梁引道的入口處、略有上坡的單行車道、高速公路收費站等設置測量點。

3 汽車尾氣遙感監測技術的具體應用

3.1 檢查凈化裝置

通過汽車尾氣遙感監測技術中的可調二極管激光技術，對機動車環保催化裝置產生的特殊氣體進行檢測，能夠檢查汽車是否已經安裝催化凈化裝置，以及初步判斷其催化凈化裝置是否有效工作。

3.2 篩選清潔車輛

為了緩解城市大氣污染問題，政府一直鼓勵高性能車輛的發展，并鼓勵人們定期對車輛進行保養和檢修。通（下轉23頁）（上接21頁）過汽車尾氣遙感檢測篩選出清潔車輛，并考慮將其列入免檢名單，一方面有利于減少機動車環檢機構的工作壓力，另一方面也方便群眾高效地完成汽車年檢業務。

3.3 篩選污染車輛

在明確汽車工況的前提下，汽車尾氣遙感監測技術能夠對重污染車輛進行篩選，多次遙測不合格的高排放車輛，集中列入黑名單，為對其勒令整改、提前淘汰提供依據，有利于改善城市的空氣質量。

3.4 驗證減排效果

為了控制我市的大氣污染，政府出臺了一系列對汽車尾氣進行控制的相關政策，例如，分階段實施限制高污染（高排放）汽車通行、提前淘汰黃標車領取獎勵補貼等，可以通過遙感監測技術檢測出來的結果，分析汽車尾氣排放與空氣質量之間的關系，從而達到對減排政策的使用效果進行考核的目的。

3.5 實現客觀檢測

與傳統的汽車尾氣檢測技術相比，汽車尾氣遙感檢測技術具有檢測速度快、自動化程度高、且無需停車檢查等優點， 能準確地監測汽車發動機的運行工況，并如實反映汽車尾氣排放的實際情況。通過隱藏監測點，在駕駛員不知情的情況下進行監測，可以避免一些人為因素對檢測結果的準確性造成影響。同時，駕駛員與儀器操作員之間沒有產生聯絡，排除檢測數據被人為干擾的可能，實現客觀檢測。因此，汽車尾氣遙感監測技術更容易被駕駛員所接受。

4 結 語

盡管當前汽車尾氣遙感監測技術還不能完全取代怠速法及工況法，但作為一種新的檢測技術，其已經表現出了良好的使用性能，具有廣闊的發展前景。值得注意的是，汽車尾氣遙感監測技術尚未成熟，在實際使用過程中還存在一些問題，例如對監測環境有著較高的要求、具有較低的檢出率、單車重復性較差等，故汽車尾氣遙感監測技術仍然存在很大的發展空間，這也需要研究者不斷對汽車尾氣遙感監測技術進行完善，從而推動汽車尾氣遙感監測技術的進一步發展。

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