一种机动车尾气遥感监测装置在线双模校准检测方法及装备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种机动车尾气遥感监测装置在线双模校准检测方法及装备，本发明专利技术将建立机动车尾气遥感监测系统动态、静态相结合的双模计量校准装置，现场动态校准技术突破，以速度、加速度可控的电驱动车载校准装置实时对机动车尾气遥测系统进行校准，分析温度场、湍流场、外界光场、信号提取模式等参数系列变化条件下，检测结果变化趋势，提高动态校准测量不确定度，填补国内机动车尾气遥测系统直接计量标准缺失的空白，解决目前工况条件下尾气遥测系统无法动态溯源的问题，提升机动车尾气遥测系统输出数据精度，通过复杂流场实验研究，形成科学合理的量值传递技术，能充分满足机动车尾气遥测系统计量溯源和数据质量评价需要。气遥测系统计量溯源和数据质量评价需要。气遥测系统计量溯源和数据质量评价需要。

【技术实现步骤摘要】
一种机动车尾气遥感监测装置在线双模校准检测方法及装备


[0001]本专利技术属于机动车尾气检测技术的
，尤其涉及一种机动车尾气遥感监测装置在线双模校准检测方法及装备。

技术介绍

[0002]随着社会的发展，机动车数量日益攀升，中国目前是全球最大的机动车销售市场，年销售量达到2000多万辆，其尾气排放已经严重影响了城市生活的方方面面，机动车尾气污染物成为环境污染重要源头之一，这导致机动车尾气排放监测工作受到人们广泛关注。现国家和地方政府都加大了对机动车尾气污染物的监测工作，针对城市主干道路(车流量大的道路)而设计的全天候在线机动车尾气遥感监测系统应运而生。其工作原理是主机发射特定光束，当机动车通过时，所排放的尾气对光束有特定的吸收，对面接收端接收到的光谱强度特征就会发生变化，所变化的幅度与尾气成份的浓度存在比例关系，根据一定的算法可以推算出尾气浓度值大小。相比于实验室台架测试技术，机动车尾气遥感监测系统可以在一定的气象条件和道路坡度条件下，利用非接触遥感的技术实现规定速度范围内行驶车辆尾气检测工作。该技术在区域机动车污染现状和发展趋势评估、在用机动车检查以及高排车筛选等方面具有独特的优势。它是在机动车通过遥感监测系统的瞬间完成对机动车尾气排放的采集测量，并同时捕获机动车车牌、车身颜色、速度、加速度和当时的气象信息，结合联网平台的统计分析功能，客观的反映出机动车尾气排放信息。该系统集数据采集、实时抓拍、数据审核、数据查询等功能于一体，具有检测响应时间快、适用范围广的特点。2017年5月，国家出台了《“2+26”城市机动车遥感监测网络建设方案》，明确提出“2+26”城市遥感监测网络建设任务目标，要求安装配置遥感监测设备和车辆，实现国家、省级、市级三级联网，重点筛查柴油车和高排放汽油车，从而为机动车排放监管提供重要支撑。2017年以来，我国机动车尾气监测系统建设范围明显扩大。全国多个省市积极计划搭建机动车尾气遥感监测平台，并与国家平台实现联网。这也是生态环境部办公厅《关于加快推进机动车遥感监测平台建设和联网工作的通知》(环办大气函﹝2017﹞1331号)中的明确要求。因此在国家环保相关政策的大力推动下，机动车尾气遥感监测时代已然临近。
[0003]目前全国各类设备所采集的尾气遥测数据质量参差不齐，问题层出不穷，所以针对机动车尾气遥感监测系统数据质量把控问题日益凸显，目前各省级计量校准技术机构针对机动车尾气遥测系统的校准主要采用静态测试，所依据的相关技术规范主要有：《在用柴油车排气污染物测量方法及技术要求(遥感检测法)》(HJ845
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2017)；《机动车尾气遥测设备通用技术要求》(JB/T11996
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2014)；《汽车污染物排放限值及测量方法(遥感检测法)》(二次征求意见稿)；《关于加快推进机动车排污监控平台建设和联网工作的通知》(环办大气函〔2016〕2101号)；《在用机动车排放检验信息系统及联网规范(试行)》等。目前常用的静态检测校准技术只是针对尾气成份分析使用封闭气室进行校准，并没有考虑实际机动车运行所带来的影响因素，因机动车尾气排放到空气中，空气中的氧气和风速对其有很大影响，动态扩散到空气中后，尾气中各种污染物的浓度都会发生变化，这对检测精度都会产生很大影
响，这对检测准确度会造成非常严重的后果，有可能会造成结果误判；静态比对测试方法无法直接对汽车工况运行条件下排放的尾气直接检测，故动态条件下工作的机动车尾气遥感监测系统采用静态封闭气室进行校准仅仅能对尾气检测单元的灵敏度进行衡量，而无法真实反映动态遥感监测系统的真实准确度。因此开展机动车尾气遥感监测系统实时动态静态相结合的双模校准技术研究十分有必要，是机动车尾气遥测系统数据质量把控重要的提升环节，是开展全面正确评价机动车尾气遥感监测系统性能的前提和保障。
[0004]为了有效管控高排机动车辆和移动空气污染源，就必须首先具备准确、快捷的检测技术。准确的机动车尾气遥测监测校准技术是实现机动车尾气污染物排放精确测量和治理核心保障。2016年7月，原环保部、公安部、国家认监委印发的《关于进一步规范排放检验加强机动车环境监督管理工作的通知》均对机动车尾气排放污染治理提出明确要求，充分表明机动车尾气排放污染治理工作的重要性和紧迫性。尽管机动车尾气遥感监测系统具有非接触的测量方式、数据远距离传输、结果显示靠计算等特点，但在数据准确度把控方面难度大，测量仪器的环境适应能力对数据质量和测量精度都有待进一步提高；在测量、校准、分析等关键技术环节更具有挑战性。一直以来，国内没有形成可操作的尾气遥测系统动态、静态相结合的双模校准评价标准技术，使在用机动车尾气遥感监测系统的核查和管控成为现阶段机动车尾气污染物治理的盲点。
[0005]本专利技术根据机动车遥感监测系统实际工作原理及具体工况特征，开展实地模拟动态监测校准技术研究，分析机动车正常运行条件下尾气遥测系统精确测量的影响因素，如：机动车速度、加速度、现场环境温度、湿度、风速、压力等因素对遥感监测系统测量结果的影响，揭示动态工况条件机动车尾气排放规律及相关校准细节。因此，研究相应的校准装置和校准方法，解决遥感检测系统的量值溯源问题，将给遥测技术检测机动车尾气的推广应用提供有力的技术支撑，进而为我国治理大气污染，减少雾霾天气做出积极贡献。
[0006]美国在上世纪90年代就开展了初步遥测实验研究，积累了一定的经验。德国、英国在相应的尾气浓度反演方面，研究了利用基于特征光谱解析与环境参数自修正的浓度反演算法，实现高温展宽条件下光谱特征参数提取，提高了高温环境下气体浓度的反演精度，满足了在线测量需求，使得遥测系统初步具备了道路应用条件。目前机动车尾气遥感检测技术依据原理不同主要采用非分光红外光谱技术(NDIR，Non
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Dispersive InfraRed)、差分吸收光谱技术(DOAS，Differential Optical Absorption Spectroscopy)和激光吸收光谱技术(LAS，Laser Absorption Spectroscopy)等。三种技术是以吸收光谱原理和Beer
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Lambert定律为基础，当光路从待测气体介质中经过，气体分子会发生能量跃迁。不同能级之间的跃迁所需能量不同，因此不同气体分子需要吸收不同波长的红外光跃迁，产生红外吸收光谱。在中红外波段，基频吸收带和吸收幅度较大，可以对汽车尾气中的CO2、CO、NO、HC等气体进行定性定量检测。遥感测试法主要是基于光谱特征吸收原理与视频图像分析技术。是一种非接触式的实时车辆尾气检测方法。车辆尾气排出后会扩散形成烟羽，遥测设备会通过光源控制器发射光(红外光、激光和紫外光)，利用光通过烟羽后强度的变化可测得尾气中主要污染物气体成分的相对体积浓度比，再通过燃烧方程反解可初步得到各污染物成分的体积浓度。遥感测试法最大的优点是可同时测定多车道车辆的尾气排放情况，成本较低，速度快，但是这种方法受测量条件尤其是气象条件影响较大，精度相较于台架测试较为一般。国内外就遥感测试法己经展开了大量的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机动车尾气遥感监测装置在线双模校准检测方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤一：首先进行传统静态校准测量，通过封闭的气室，分别通入不同浓度的标准气体，连接烟气分析仪，实时监测封闭气室内各组分气体浓度数值，待封闭气室内氧气数值接近为零，并且其它关键烟气数值稳定的情况下，首先进行静态校准，检测遥测装置探测器静态数据输出情况，做相关重复性、稳定性试验，获得光源、传感器、检测器的精度误差范围，待确定静态校准条件下遥测装置气体浓度测量值与标准气体浓度比对在误差范围内后可进一步进行动态校准测试；步骤二：搭建速度、加速度可控并可实时在线监测的电驱动动态移动校准检测车，电驱动移动校准车尾部拖载不锈钢封闭气室，气室通过采样口连接烟气分析仪，可以实时动态监测气室内气体组分浓度变化情况，烟气分析仪将采集到的数据实时上传到数据采集单元，动态移动校准检测车还搭载环境参数测量单元，可以有效检测现场温度、湿度、大气压力和风速等环境参数，相关数据也汇集到数据采集单元，数据采集单元连接信号传输接收发射单元，所有采集到的数据都通过信号传输发射单元直接传输到远端的数据接收处理单元；通过车辆控制及数据接收处理单元调节电流输入的大小来调节动态校准装置的移动速度和加速度，分别测试车辆不同速度、不同加速度范围内，以及VSP比功率值在有效范围内，尾气遥测系统数据输出大小,并与模拟烟团实际组分浓度进行比对，计算出示值误差，并评价相关不确定度。2.根据权利要求1所述的一种机动车尾气遥感监测装置在线双模校准检测方法，其特征在于，其中步骤二包含以下几个过程：过程一：确保遥感装置能正常工作；过程二：调整移动校准检测车辆后端所搭载的封闭气室的位置，使遥测装置的检测光路能通过气室中心位置；同时打开移动车载烟气分析仪实时监控气室内各组分浓度变化情况；过程三：气室通入标准气体模拟烟团之前进行背景值测量，完成后依次通入标准气体模拟实际机动车排放烟团，通过烟气分析仪实时在线监测气室内各组分浓度变化情况，当气室内氧气数值摩尔分数小于0.1％，并且其它组分的数值与标准气体证书数值基本相符情况下，说明具备校准条件，可以开始进行校准测量；过程四：启动移动校准车，以一定速度和加速度拖载封闭模拟烟团快速通过遥测装置测量光路，触发尾气遥测装置进行二次换算，输出实时监测数据，远端数据接收处理单元会及时显示相关参数大小，包括车辆运行速度、加速度、遥测装置测量出来的气体组分浓度值、现场环境参数，按照上述操作步骤，不同浓度组分气体重复测量3次；其中：移动校准烟气组分测量示值误差和相对误差的计算：相关公式如下：其中：移动校准烟气组分测量示值误差和相对误差的计算：相关公式如下：式中：ΔC为动态校准测量绝对示值误差；为尾气遥测装置针对移动校准车拖载气室
第i校准点3次测量结果的平均值；C
s
为封闭气室内标准烟团浓度值；δ
c
为移动测量校准装置的相对示值误差；动态移动校准装置测量重复性计算，依次向移动车载封闭气室中加入各气体组分，模拟实际机动车排放烟团，不同浓度组分气体重复测量6次，每组分测量完成后用高纯氮气冲洗车载气室后再通入新的标准气体模拟烟团，并通过烟气分析仪实时监测气室内各组分浓度，待气室内各组分浓度与标气证书标称值接近，并稳定情况下启动移动校准车快速通过遥测光路进行校准检测，相关计算公式如下：式中：s
A
为动态移动校准装置测量重复性(以实验标准偏差表示)；C
i
为第i次通入标准气体时，动态校准测量示值；n为校准测量次数，一般n＝6；为n次测量值的算术平均值；进一步可获得相对校准测量偏差：3.根据权利要求2所述的一种机动车尾气遥感监测...

【专利技术属性】
技术研发人员：路兴杰，李亚芳，赵芳，秦国君，张奇峰，谷田平，段云，李建鹏，师恩洁，周文辉，刘秀刚，刘文思，许雪琼，马振奇，樊家成，冯鑫，徐冰，范珍兴，周新刚，
申请(专利权)人：河南省计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：