一、項目背景
隨著城市不斷發(fā)展，機動車尾氣已成為空氣污染中具備數(shù)量多、增長快、流動強、分散廣等特性的污染源，根據(jù)環(huán)保部門PM2.5來源解析工作研究結果表明，目前 PM2.5 的主要來源是機動車、燃煤、工業(yè)生產(chǎn)和揚塵，其中：機動車占比較高的代表城市有北京、深圳、杭州、廣州等；燃煤占比較高的代表城市有石家莊、南京等；揚塵、流動源、工業(yè)生產(chǎn)占比較高代表城市：天津、上海、寧波等。空氣污染源統(tǒng)計分布如下圖：
大氣污染源分析統(tǒng)計
汽車尾氣中，使用柴油的大型車是排放細顆粒物的"重犯"，包括大公交、各單位的班車，以及大型運輸卡車等，機動車減排成為一個起步晚、人手少、任務重、難度大的污染減排新領域。在用機動車管理日益成為城市管理的重要部分；其管理智能化程度也直接反映了智慧城市管理水平。各地政府陸續(xù)根據(jù)自身情況制定相應實施條例，如:《西安市機動車和非道路移動機械排氣污染防治條例》(環(huán)保部門處500 元以下罰款)、《武漢機動車排氣污染防治條例》(環(huán)保部門處500 元以下罰款)、《深圳經(jīng)濟特區(qū)機動車排氣污染防治條例》(交警部門處500元以下罰款)、《山東省機動車排氣污染防治條例》(公安機關處200元罰款)等。國家財政方面，國家中央財政每年都設立大氣污染防治專項基金，解決突出大氣污染問題。機動車尾氣排放監(jiān)測項目也是大氣污染防治專項基金項目之一。尾氣遙感監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)了機動車尾氣檢測數(shù)據(jù)的實時采集、監(jiān)控、分析與處理，為政府決策、了解綜合環(huán)境信息提供數(shù)據(jù)支持，并且對所有檢測站尾氣檢測的過程進行監(jiān)控，以確保數(shù)據(jù)采集的規(guī)范性與真實性。
系統(tǒng)利用尾氣遙測路檢、道路空氣監(jiān)測、智能識別等先進的前端動態(tài)監(jiān)測采集單元，組成區(qū)域道路監(jiān)測路網(wǎng)，結合后端數(shù)據(jù)傳輸與信息平臺，通過與其他信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)或信息交換，實現(xiàn)對車輛排放檢測全程跟蹤和環(huán)保標志化管理，將為環(huán)保執(zhí)法部門嚴格控制機動車尾氣排放污染，實現(xiàn)排污總量控制，以更加精細和動態(tài)的方式實現(xiàn)跨部門實時、高效、智能化監(jiān)管與執(zhí)法。
二、系統(tǒng)概況
機動車尾氣遙測系統(tǒng)分為移動式和固定式兩大類，固定式遙測系統(tǒng)安裝在城市干路上，可對來往車輛進行不間斷測量，其中包括水平固定式和垂直固定式(龍門架式)。而移動式遙測系統(tǒng)可靈活決定測量時間和測量地點，形成對固定點遙測測量的有效補充。對此，公司推出移動式機動車尾氣遙測系統(tǒng)，產(chǎn)品在應用中的安裝方式如下所示。
汽、柴油車輛經(jīng)過機動車尾氣遙測系統(tǒng)時，觸發(fā)遙測主機位置判定單元，此時系統(tǒng)即刻準備開始測量，當車輛全部通過遙測系統(tǒng)且排放的尾氣煙羽在光路中時，遙測系統(tǒng)開始測量。遙測主機發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出特定波長的激光和紫外光通過機動車尾氣環(huán)境后被反射單元返回到遙測主機接收系統(tǒng)，遙測主機系統(tǒng)通過光源被尾氣煙羽吸收的強度差值初步計算出尾氣中 CO、CO2、NO、HC 等氣體排放信息。速度/加速度單元測量得到車輛的運行狀態(tài)信息，同時車牌識別系統(tǒng)記錄車輛的車牌數(shù)據(jù)，一體氣象環(huán)境參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)收集測量的環(huán)境參數(shù)以便更加精準的測量和分析。同時實現(xiàn)對系統(tǒng)的監(jiān)控與管理，實時分析監(jiān)測系統(tǒng)的工作狀態(tài)。各單元通過測量現(xiàn)場的機動車尾氣遙感監(jiān)測系統(tǒng)控制軟件的計算機控制運行，測量信息可以通過 LED 屏幕顯示。
三、工作原理
移動式機動車尾氣遙測系統(tǒng)采用先進的可調(diào)諧半導體激光吸收光譜(TDLAS)技術、紫外差分光譜(DOAS)技術、微弱信號檢測技術及計算機軟硬件、圖像識別技術。
可調(diào)諧半導體激光吸收光譜(TDLAS)技術是利用激光波長的可調(diào)諧性，激光的發(fā)射波長隨著工作溫度和電流的變化而改變。通過對電流的周期性調(diào)制，可以使激光波長在小范圍內(nèi)周期性變化，在每個周期內(nèi)可以獲得被測氣體的“單線吸收譜線”數(shù)據(jù)和背景氣體、粉塵等干擾因素的譜線數(shù)據(jù)。在氣體檢測與濃度分析中，為了提高探測靈敏度，一般會根據(jù)現(xiàn)場工況選擇合適的吸收譜線和合適的激光器調(diào)制參數(shù)，圖2.1為可調(diào)諧半導體激光吸收光譜技術原理框圖。
采用可調(diào)諧半導體激光吸收光譜(TDLAS)技術使用的半導體激光的譜寬小于0.0001nm，約為紅外光源譜寬的1/106，遠小于被測氣體吸收譜線的譜寬。其頻率調(diào)制掃描范圍也僅包含被測氣體單吸收譜線(半導體激光吸收光譜技術也因此被稱為單線光譜技術)，因此成功消除了背景氣體交叉干擾影響。
四、技術優(yōu)勢
移動式機動車尾氣遙測系統(tǒng)通過可調(diào)諧半導體激光吸收光譜技術、紫外差分吸收光譜技術、微弱信號檢測技術及圖像識別技術實現(xiàn)對汽柴油車尾氣中 CO、CO2、NO、HC 和不透光度的檢測，響應時間快(小于 0.8s)，系統(tǒng)操作簡單。測量信號通過 WIFI 傳輸，可外接 LED 顯示屏，顯示車輛的尾氣排放信息。此外，該系統(tǒng)還具有以下特點：
1)體積小巧輕便
高度集成的一體化設計，體積小巧輕便，更利于操作。
2)高效的現(xiàn)場布置
采用*的光路調(diào)節(jié)模塊，在現(xiàn)場高效的完成布置。
3)一體化標定系統(tǒng)
多個組分(CO，CO2，HC，NO，不透光度，速度加速度)可同時進行標定，并且支持手動和自動校準方式，操作簡潔方便，工作效率高。
4)實時數(shù)據(jù)匹配
實時數(shù)據(jù)匹配，無需后期處理。實時輸出監(jiān)測結果，并結合車輛識別技術，對超標排放的車輛進行篩選。
5)遠程在線監(jiān)控系統(tǒng)
在線監(jiān)控電池狀態(tài)，標定狀態(tài)，系統(tǒng)報警信息，無線通訊信號等。*意義上遠程監(jiān)控與操作，便于操作者監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)。
6)自動記錄與存儲
日志記錄所有操作信息和報警信息，方便查詢與追溯，便于問題處理與解決。斷電不影響數(shù)據(jù)存儲。
五、系統(tǒng)組成
移動式機動車尾氣遙測系統(tǒng)主要由遙測主機、車牌自動識別及拍照系統(tǒng)、速度/加速度測量系統(tǒng)、大氣環(huán)境參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)、空氣質(zhì)量微型監(jiān)測系統(tǒng)、主控計算機、LED 顯示屏及機動車尾氣遙感監(jiān)測系統(tǒng)控制軟件等組成。
組成部件功能說明：
(1)遙測主機：對尾氣各組分進行測量
(2)車牌自動識別及拍照系統(tǒng)：車牌自動抓拍識別
(3)速度/加速度測量系統(tǒng)：測量速度、加速度
(4)大氣環(huán)境參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)：對周圍環(huán)境參數(shù)進行實時測量
(5)機動車尾氣遙感監(jiān)測系統(tǒng)控制軟件：通過系統(tǒng)控制軟件實現(xiàn)測量、校準、數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮?br />
(6)LED 顯示屏：顯示車輛測量結果
(7)空氣質(zhì)量微型監(jiān)測系統(tǒng)：測量大氣環(huán)境 PM 及污染物含量
(8)主控計算機：車測量結果處理及分析
(9)黑煙車智能識別系統(tǒng)：識別黑煙車，林格曼黑度
技術參數(shù)：
| 項目 | 測量范圍 | 測量精度 |
| CO | 0％－10％； | 相對誤差±10%，誤差±0.25×10-2 |
| CO2 | 0％～16％； | 相對誤差±10%，誤差±0.25×10-2 |
| HC | 0～10000×10-6； | 相對誤差±10%，誤差±10×10-6 |
| NO | 0～10000×10-6； | 相對誤差±10%，誤差±10×10-6 |
| 不透光度 | 0～100%。 | 相對誤差±5%，誤差±2％。 |
六、項目實施
移動式尾氣遙感檢測車改變了傳統(tǒng)的汽車尾氣檢測方法，通過遙感監(jiān)測車，對機動車輛排放的污染氣體進行準確抓拍并記錄車輛信息，可快速、高效篩選出行駛在道路上的高污染、高排放車輛，幾秒內(nèi)就能顯示到遙感車內(nèi)的屏幕上，一小時內(nèi)就可檢測1000多輛車。
日前，移動式設備已順利交付，能夠快速準確的對道路機動車尾氣濃度進行實時監(jiān)測，實時“抓捕”超標車輛，成為環(huán)保部門的得力助手。
智易時代將不斷提升服務品質(zhì)，為大氣污染治理工作出力，為我國打贏大氣污染治理攻堅戰(zhàn)做貢獻。
監(jiān)測端界面
管理端界面
黑煙車識別
