浅析机动车排放遥感法检测.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 07 日 作者简介：金达伟（1985），男，江苏苏州，工程师，从事机动车检验检测研究工作。-95-浅析机动车排放遥感法检测 金达伟1 杨国亮2 1.苏州思谱捷信息科技有限公司，江苏 苏州 215008 2.石家庄华燕交通科技有限公司，河北 石家庄 050227 摘要：摘要：机动车保有量的迅猛增长产生了大量的污染气体，如未能得到有效管控将给大气环境带来严重污染，想要加强机动车尾气的治理，还要加强车辆尾气监测，作为机动车排放监测中的一种形式，机动车遥感检测设备能够对上道路行驶的机动车快速测量排放数据，并通过分析为生态环境执法提供更加精准的决策支持，广泛的应用于生态环境监测领域。因此应根据不同形式遥感检测设备的特点进行相应的维护、保养等行动的，确保得到的数据能够真实、有效 关键词：关键词：机动车；遥感；排放；检测质量 中图分类号：中图分类号：X831 1 概述 急剧增加的机动车排放了大量的污染物，成为城市大气环境的主要污染源之一，严重影响着我们的生活，排放的 PM2.5、氮氧化物等因子已经跃升为首要污染源，加快对机动车排放的污染物监测势在必行。据生态环境部统计，2022 年全国机动车一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、颗粒物（PM）排放量分别为 743.0 万吨、191.2 万吨、526.7 万吨、5.3 万吨。汽车是污染物排放总量的主要贡献者，其排放的 CO、HC、NOx和 PM 超过机动车排放总量的 90%。2 现行机动车排放监测制度 2.1 检验方式 依据柴油车污染物排放限值及测量方法（自由加速法及加载减速法）（GB 38472018）、汽油车污染物排放限值及测量方法（双怠速法及简易工况法）（GB 182852018），在用汽车进行的排放检验包括定期排放检验和监督抽测。目前对机动车排放进行的监测包括定期排放检验（在机动车排放检验机构进行的检验）、路检路查检验（在实际道路上对静止状态的机动车进行的检验）、入户抽测检验（在机动车集中停放地、维修地、机动车保有量大的单位进行的检验）、遥感检测（对道路上行驶的机动车进行检验）。2.2 定期排放检验 定期检验使用的检测方法包括双怠速法（使用到汽车排放气体分析仪、转速仪等设备）、稳态工况法（使用到汽车排放气体分析仪、转速仪、底盘测功机等设备）、简易工况法（使用到汽车排放气体分析仪、转速仪、底盘测功机、汽车排气流量分析仪等设备）、自由加速法（使用到透射式烟度计、转速仪等设备）、加载减速法（使用到透射式烟度计、转速仪、底盘测功机、氮氧化物分析仪等设备），排放限值见表 1表5。表 1 双怠速法检验排气污染物排放限值 类别 怠速 高怠速 CO/%HC1）/10-6 CO/%HC1）/10-6 限值 0.6 80 0.3 50 注：1）对以天然气为燃料点燃式发动机汽车，该项目为推荐性要求。表 2 稳态工况法排气污染物排放限值 类别 ASM5025 ASM2540 CO/%HC1）/lO-6 NO/10-6 CO/%HC1）/10-6 NO/10-6 限值 0.50 90 700 0.40 80 650 注：1）对于装用以天然气为燃料点燃式发动机汽车，该项目为推荐性要求。表 3 简易瞬态工况法排气污染物排放限值 类别 CO/（g/km）HC1)/(g/km)NOx/(g/km)限值 8.0 1.6 1.3 注：1）对于装用以天然气为燃料点燃式发动机汽车，该项目为推荐性要求。表 4 自由加速法排放检验排放限值 类别 光吸收系数（m-1）或不透光度（%）限值 1.2（40）表 5 加载减速法排放限值 类别 光吸收系数（m-1）或不透光度（%）氮氧化物（10-6）限值 1.2（40）1500 2.3 路检路查检验及入户抽测 中国科技期刊数据库 工业 A-96-路检路查和入户抽测检验使用的方法是双怠速法、自由加速法，排放限值为表 1、表 4 中数值的 1.1 倍。2.4 遥感检测 遥感检测的对象是上道路形式的汽车，压燃式发动机汽车排放限值依据在用柴油车排气污染物测量方法及技术要求（遥感检测法）（HJ 8452017）的规定，排放限值见表 6，点燃式发动机汽车遥感检测法排放限值目前没有统一的国家标准，江苏省地方标准 在用汽车排气污染物限值及检测方法（遥测法）中规定了点燃式发动机汽车排气污染物（遥测法）排放限值，见表 7。表 6 装用压燃式发动机汽车污染物排放限值 不透光度（%）林格曼黑度 氮氧化物（10-6）限值 30 级 1500 注：1）NO 限值仅用于筛查高排放车。表 7 江苏省点燃式装用压燃式发动机汽车污染物排放限值 车辆登记日期 CO（%）HC（10-6）NO（10-6）2001年10月1 日前 3.0 1000 3500 2001年10月1 日起 2.0 500 2000 3 遥感检测技术 3.1 遥感检测原理及组成 3.1.1 检测原理 遥测检测法为利用光学原理远距离对行驶中的在用汽车进行排气污染物排放浓度检测 的方法。3.1.2 设备组成 遥感检测设备由排气污染物测量分析系统、工控机、摄像系统及车牌识别系统、环 境条件检测仪器、机柜专用空调等组成。压燃式发动机汽车排气遥感设备利用（550570）nm 波长的绿色发光二极管光源或其他等效光源（紫外光等）对不透光度进行测量，利用视频摄像设备拍摄对林格曼黑度进行测量。点燃式发动机汽车排气遥感设备利用近红外波段的激光二极管吸收光谱（1480）nm 对排气中的 CO 和 CO2进行测量，利用紫外光源的紫外差分吸收光谱（199.5-530.1）nm 对 NO 和 HC（1,3 丁二烯）进行测量,或者利用非分散红外吸收光谱对排气中的 CO、CO2和 C3H8进行测量，采用紫外光源的紫外差分吸收光谱测量 NO。气体浓度检测分析仪由发射器、反射镜（如果适用）、光电信号检测仪与分析仪组成。3.2 遥感检测设备的形式 3.2.1 分类 根据工作方式，遥测系统分为固定式遥感检测和移动式遥感检测两类。3.2.2 固定式遥感检测 固定式遥感检测指固定安装，可无人值守连续运行，检测结果数据直接发送至环境保护 主管部门或其委托机构。固定式遥感检测按照安装方式可以分为垂直式遥感检测和水平式遥感检测两大类，垂直式遥感检测指沿垂直方向布置检测仪器光路，可获取被测试车道上行驶车辆及其排放的污染物等相关信息，以实现对汽车排气污染物快速测量的遥感检测方法，水平式遥感检测指沿水平方向布置检测仪器光路，可获取被测试车道上行驶车辆及其排放的污染物等相关信息，以实现对汽车排气污染物快速测量的遥感检测方法。此种遥感检测不影响交通，不阻断车流，即可完成机动车排放检测。3.2.3 移动式遥感检测 移动式遥感检测为用专用车装载，可以根据需要随机选择测量地点，使用时将设备按照使用规定安放调试，工作结束后将设备收回，检测结果数据直接发送至环境保护主管部门或其委托机构。管理部门可以根据需要更换检测地点，但每次更换都要对其进行调试，操作较复杂，对使用人员要求高，且很难做到全天候检测，只能作为固定式设备的补充。4 遥感检测的应用 4.1 遥感检测的优势 4.1.1 遥感检测的特点 遥感检测能够对上道路行驶的所有机动车排放进行检测，具有如下特点：a）实时监测，通过在道路上设置遥感设备，实时监测车辆尾气排放情况，无需车辆停下来接受测量，能够快速获取机动车排放的有关数据；b）准确度高，用先进的遥感技术，对车辆排放中的多种污染物进行准确测量，通过数据处理和分析，给出准确的数值；c）高效便捷，能够对大量车辆进行快速检测，有效解决了传统检测中因人力资源有限导致的效率低下中国科技期刊数据库 工业 A-97-的问题。4.1.2 监督定期排放检测质量 遥感检测还可以监督定期排放检验机构的检测质量。目前全国有近15000家机动车定期排放检验机构，随着经济不景气及逐年“放、管、服”政策的落地，机动车待检数量急剧下降，机动车检验进入“寒冬季”，有些机构受到地理位置等多重因素的影响入不敷出，为了谋取更大的经济利益而使用各种手段作弊，造成了恶劣的影响，2021 年度“市生态环境综合行政执法局”抓获了一批使用“遥控器”作弊的机构。行业监管部门可以通过遥感检测获得的数据与排放检验机构上传的数据进行比对，进行初步判定，锚定目标，然后有针对性的进行执法检查。结合机动车定期检验平台与机动车遥感监测平台数据，利用计算机大数据的优势对各区域机动车污染物排放进行评估和分析，对于在机动车检测机构中检测合格的车辆，路面行驶未满一个月的机动车超标情况进行系统报警提示，能有效管控辖区内机动车检验机构的规范性和结果有效性，提升机动车遥感监测系统的利用率。4.2 遥感检测存在的问题 4.2.1 点位布局对检测结果的影响 点位应优先选择城市高排放车辆通行的主要道路，包括国道、省道和城市交通干道等。在布局上，城市遥感监测点要结合城市区域规划，全面覆盖城市行政区划东南西北各个方向的重点区域，覆盖柴油货车等高排放车辆通行的主要干道以及港口集疏通道等。所选道路交通流量适中，车辆通行的时间间隔一般不小于 1 秒，且应设置在具有一定坡度的路面，确保机动车经过遥测点位时处于加速状态。如果点位布局选择在车流量较小、车流过密、湿度较大、风速变化较大、急上坡和下坡路段等都将使得无效数据过多，造成整体大数据异常值的增加。4.2.2 环境条件对检测结果的影响 机动车遥感检测设备受环境影响较大，对现场的大气环境要求较高，一般要求环境温度范围为（-2045），相对湿度应小于 85%，大气压范围为（70101.4）kPa，且无雨、雾、雪，无明显扬尘或树木较多情况，如果超出上述范围工作，检测出的数据将明显失真。4.2.3 设备的维护保养不及时的影响 经过一段时间的运行设备会逐渐出现老化及故障，需要启动后续的设备运行维护计划来保障设备的有效性及可行性，如果想要从根本上确保遥感设备安全、稳定、可靠运作，就必须保证设备始终处于良好的工作状态，如果设备故障率过高，则很难实现这一目标，所以降低设备故障率至关重要。加强对遥测设备的管理与维护最终的目的就是使遥测设备无故障运行或是出现故障后在最短的时间恢复，对突发事件使管理及运维部门人员第一时间发现问题，提出应对措施及应急预案遥测设备主要采用人工日常的运行和维护工作，来保障遥测设备长期的稳定运行。遥感检测设备因是光学原理因此对于光照射传输的范围内的树叶、扬尘、洒水车（喷雾），基础设施设计的问题造成设备机箱渗水或进水，机箱空调温控措施不到位，均会影响测量结果，遥感检测设备需要定期或者不定期的进行维护保养，使得设备处于正常的工作状态，否则可能出现大量无效数据。例如某市拥有固定式遥感设备 7 套，仅一个月就进行了 12 次维护，进行了优化基础设施、清除周边遮挡监控的杂草、维修更换空调设施及控制板等工作，从而避免遥感设备受到损害的情况。对遥感检测设备应建立“日监视、周巡检”日常管理制度。4.2.4 检测结果无法有效应用 数据平台需要收集大量的机动车遥感检测数据，包括车辆的各项检验检测数据，如尾气排放、车速、环境等。在收集数据后，需要进行数据清洗，以去除异常、缺失或错误的数据，确保数据分析的准确性。然后对清洗后的数据进行统计分析，找出异常数据的特征和规律，可以利用各种数据分析工具和算法，如机器学习和数据挖掘等。通过对比和分析，可以发现异常的车辆数据，例如，如果某辆车的排放数据持续超标，或者车速长时间超过规定的限速，那么这些都可以被视为异常数据。对于检测到的异常数据，应进行相应的处理，对于排放超标的机动车，可以进行维修或更换部件。最后，将分析结果以报告的形式呈现，包括数据的统计结果、异常数据的处理情况等。这样相关人员就可以了解机动车的污染排放数据，对大气的污染状况，并作出相应的决策。中华人民共和国大气污染防治法中一百一十三条规定：机动车驾驶人驾驶排放检验不合格的机动车上道路行驶的，由公安机关交通管理部门依法予以中国科技期刊数据库 工业 A-98-处罚。2017 年 5 月公安部交管局向全国下发了关于增加交通违法行为代码的通知在交通违章处罚系统中增设超标排放处罚全国统一代码（60630）“驾驶排放检验不合格的机动车上道路行驶的”。“环保取证、公安处罚”联合执法机制初步建立，但是在实际工作中处罚机制并未在全国有效施行，具体实施细则还需要流程和时间。图 1 遥感检测合格率统计图 图 1 所示为某市的遥感检测数据合格率的扇形统计，不合格率较高，但是处罚、车辆维护保养的机制并未有效建立，对已经筛选出的超标车辆，应由各部门联动，推送给交通管理部门及车辆所有人，以便消除车辆的高排放。5 结语 在机动车污染控制方面，遥感监测技术可以实时、快速地检测机动车排放，提供准确的数据支持，有助于管理部门制定和实施有效的污染控制政策。同时，它也可以为机动车所有人提供车辆排放的数据，帮助他们更好地管理和维护车辆，降低排放对环境的影响。为了保证检测数据的准确，应对遥感检测设备进行定期校准，并进行日常检查，发现问题及时维修，从而在解决机动车尾气污染防治问题发挥积极作用，保护广大人民群众身体健康和生命安全。参考文献 1生态环境部.柴油车污染物排放限值及测量方法(自由加速法及加载减速法):GB 38472018S.中国环境科学出版社,2018 2生态环境部.汽油车污染物排放限值及测量方法(双怠速法及简易工况法):GB 182852018S.中国环境科学出版社,2018.3环境保护部.在用柴油车排气污染物测量方法及技术要求(遥感检测法):HJ 8452017S.中国环境科学出版社,2017.4金达伟,杨国亮,刘杰,等.统一饱和蒸气压计算方法对机动车排放检验结果的重要性分析J.交通节能与环保,2023,19(1):51-55.5杨国亮,金达伟,邸建辉,等.基于在用机动车定期检验的检测技术研究J.汽车博览,2022(2):192-194.6佟洁.机动车尾气排放遥感监测技术浅谈J.资源节约与环保,2021(12):42-44.