機動車尾氣監測技術及監測平臺的實現研究

黎湛權

（佛山市禪城區環境監測站，廣東 佛山 528000）

目前，對上路機動車尾氣開展人工監測，主要按照《柴油車污染物排放限值及測量方法（自由加速法及加載減速法）》（GB3847-2018）、《汽油車污染物排放限值及測量方法（雙怠速法及簡易工況法）》（GB18285-2018）中的自由加速法和雙怠速法開展，監測耗費人員和時間較多，并對交通通暢造成一定影響，同時受天氣因素影響，整體監測效率較低（每天出動4人次，工作4小時，監測車輛不足40輛）。而機動車尾氣遙感監測設備根據光譜吸收原理，可監測正在行駛車輛的尾氣排放情況及采集冒黑煙視頻，實現道路機動車尾氣不停歇的全天候監控，相比人工監測法，監測效率大幅提升，成本也有效降低[1]。

為此，開展機動車尾氣遙感監測項目是大勢所趨，而數據中心平臺是檢測和數據分析的核心環節。數據中心平臺也可實現監測數據的分析匯總和科學管理，同時為監測部門查詢、統計不同信息維度提供保障，使過程監測和后續分析更加精準化、精細化。所以，結合當前機動車尾氣遙感檢測的實際要求，建立相對科學的數據中心平臺，實現尾氣監控、分析統計等內容的一體化處理。

1 機動車尾氣遙測系統關鍵技術

1.1 原理

機動車尾氣遙測系統集紅外光譜技術[監測一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）]、紫外光譜技術[檢測碳氫化合物（HC）、一氧化氮（NO）]、綠光激光技術（檢測不透光煙度）、視頻分析技術自動抓拍黑煙車視頻、結合計算機技術和牌照識別系統、路況監控系統為一體，將機動車尾氣遙感探測器進行固定安裝，當任一車道上有機動車通過監測區間時，尾氣遙測系統即可根據光譜吸收原理，通過核算特定波長下的光強損耗，進而監測出該車通過監測設備時的各類污染物的排放濃度，以及冒黑煙情況[2]。

1.2 關鍵技術

采樣遙感監測技術對正在行駛的機動車實行尾氣監測，想要獲得精準的監測結果，還要考慮到機動車的實際駕駛情況。風速、排氣管高度、周邊車輛尾氣排放等因素都會給監測結果帶來影響。相較于尾氣中的其他氣體，CO的自然擴散速度較快，僅在1 s內就可以迅速擴散，所以監測結果容易受周圍因素干擾。針對該氣體，還要結合CO和C02的濃度比值確定CO含量，以便獲得更加精確的監測結果。采取采樣遙感監測技術，可以完成譜線選擇的優化，并使系統抗干擾能力和監測距離得到提高，因此可以更好地滿足機動車尾氣監測需求。

2 機動車排氣遙感監測主要功能

2.1 主要功能

機動車排氣遙感檢測技術的主要功能如表1所示，主要包含著四大模塊，分別是數據采集、黑煙車抓拍、視頻功能、數據聯網。采集數據模塊主要是對監測點產生的各類監測數據進行有效采集；數據查詢則按不同維度（如不同污染物、車型、監測結果、監測時間、各種環境指標等）進行有效查詢；黑煙車的抓拍功能主要依靠對行駛車輛的林格曼黑度進行判斷，智能篩查黑煙車（林格曼黑度大于1級），并對相應的視頻和圖片進行保存管理。數據的聯網功能是將各個采集點采集處理后的數據進行傳輸與分享，相關部門可以登錄與查閱信息。

表1 機動車排氣遙感檢測平臺設計表

2.2 尾氣數據監測

在實際應用系統時，還要先利用系統進行尾氣數據監測。在具體應用過程中，無需與機動車輛直接接觸，系統即可實現尾氣數據的采集。通常情況下，系統需要0.8～1 s時間完成機動車尾氣監測，得到車輛CO、HC和NOX等污染物的指標數據。在監測過程中，如果機動車輛在遙感監測區域之內，激光測速裝置就會立即啟動監控車輛的車速，然后進行尾氣中各類氣體濃度的監測。

2.3 車輛智能篩別

通過數據對比，系統可以實現車輛基本信息的識別，如“黃標車”、“黑煙車”或黑名單車輛的識別，確保車輛管理得到進一步加強。此外，采用該系統也能完成清潔車輛的篩別，對符合國家出臺的清潔車輛年檢保險定期性政策要求的，即可實行免檢操作[3]。

2.4 黑煙車抓拍技術

該技術融合了圖像識別技術和智能交通監管技術，使用攝像機對車輛進行捕捉，然后對視頻進行實時處理，采用特征對比的方法判斷車輛的排放值是否超過煙度的上限閾值，超標車輛會被標記并傳輸到管理平臺，為相關部門的執法提供依據。公安交警部門會馬上對違規車輛的車主發送信息，責令車主整改尾氣排放，只有通過檢測之后，才可以擁有正常上路行駛的機會。

3 機動車尾氣監測平臺設計

利用科學的構建方法和搭建技術搭建機動車尾氣監測平臺，不但匯總類型多、涉及面廣、儲存難度大，而且還需要管理車輛用戶信息、地理位置等基本信息數據。監測查詢平臺主要分為四個模塊進行設計：登錄界面、地圖、實時監控界面、查詢統計界面、特色服務界面。

3.1 登錄界面

登錄界面之后可顯示地圖頁面，每個小窗口都有一個檢測點位置，點擊小窗口可查詢具體檢測點信息，利用左右按鈕可以對小窗口地圖進行切換。

3.2 實時監控界面

實時監控頁面可以反映當前在監測點監測的有效數據，同時也可以對車牌號、監測點、車輛尾氣成分含量、是否合格、車輛車速等具體信息進行展示。上述數據傳回監控頁面之后被自動儲存到數據庫當中，該網頁在存取數據庫數據的過程中，把時間段作為主要劃分依據，通過相關轉化技術顯示具體的實施數據。

3.3 查詢統計界面

在界面可滿足用戶查詢信息的需求，同時也可對相關數據進行統計和分析。在機動車尾氣數據庫操作模塊當中，操作者可通過該頁面的功能對相關數據進行查詢。主要有兩種具體的查詢方式：分別是車牌號查詢和監測情況查詢。也可查詢某一時間段的具體數據，由相關人員設置時間段，把符合要求的車輛尾氣排放信息儲存到數據庫當中，以便相關人員查詢。

3.4 特色服務界面

特色服務模塊可以顯示數據分析和挖掘數據價值的具體結果，通過該模塊可初步了解機動車尾氣監測與環境天氣的關系，機動車速度、加速度對尾氣監測情況影響等輔助性信息，也提供了很多的人性化拓展服務，如對超標嚴重路段現場通過液晶顯示屏提醒行人做好保護措施（佩戴口罩）等，隨著產品技術的不斷成熟，特色功能也將越來越豐富多樣。

4 機動車尾氣監測平臺總結與展望

機動車保有量持續增加帶來的移動源尾氣污染正不斷加劇，傳統人工尾氣監測方法正面臨效率低，存在安全隱患等問題，以遙感監測技術高效監測上路機動車的尾氣污染情況已是大勢所趨。在各級生態環境部門對移動源管控愈發精準精細的背景下，遙感監測技術在全國推廣落實，對監測數據實現傳輸、儲存、查詢，遙測尾氣數據中心平臺是檢測和分析數據的核心環節。

在滿足現有平臺功能的前提下，如果能與公安車管部門數據實現互通，將更多的車輛信息接入遙感監測平臺，如車架號、車輛型號、核定載重質量、注冊登記時間、環保排放階段、車主姓名、聯系方式等，為后續生態環境部門落實超標車輛管控通知、用車環保檢查、關聯遙測數據、重點監管機動車年審排氣檢測等提供幫助，以“大數據”模式實施污染防治攻堅戰的精準防控。