汽车尾气排放遥感检测技术

1、汽串尾氟排放遥感检测技衍ThomasCross美阈璟境保系统公司（ESP）摘要本文介貂汽聿尾氟遥感椀眼!技循:，如何使用此系统测量中聿辆的尾氧排放及如何在垣1T璟境中利用聿辆牌照系统来明碓辨IS偃I别聿辆的尾氧排放情况。本文亦曾探言寸此系统在美阈如何典傅统的尾氧排放音十副一并鹰用，以：通谩封尾氟的统言十分析方平估尾氧排放椀啜唁十U辨IS清澈聿辆，免除它例必须到“集中僮迤行测内漱眼）中心”或“非集中舆雉修尾氟检测中心”接受尾氧排放测的需要在下一彳固年检之前辨IS那些已出现排氧排放浮化装置冏题的事畅符遥感检测融入尾氧排放椀限!舆雉修言十U（I/M）中本文的是在整彳固辨雉修、再樵限1事事丽的谩程中，

2、遥感检测技循1是重要，不可或缺的一璟，也是一偃I整尾氧排放情况的有效方法。1.刖百在全世界悬了减低移勤污染源所造成的空氟污染工作中，利用遥控感鹰技秫亍探测汽聿尾氧排放是一偃I重要元素。祇有配合其它减少汽聿尾氟的工作（如定日寺在固定施迤行汽聿尾氟测封0,遥感椀眼!才能成功。一彳固完整的汽事尾氧减低言十需包括: 符污染冏题定量化：通谩整»空氟中的污染成份或遥感椀眼！ 辨IS污染物II：通谩遥感椀疑!或在固定施定日寺迤行椀限！ »：通谩封同一辆聿至少2次的遥感检测或在固定施的尾氧排放测量 校正：在褐立雉修施迤行尾氧排放有信司的修理 核1T：在固定椀限施迤行再检测，If1OI修工作

3、已符冏题精正碓定言十副的有效性：利用遥感检测来测量大批事辆的尾氧排放量，言十算整平均数及不同事畅I®别舆年龄的平均数o言十副的有效性是以H日寺I平均尾氧排放的减少而碓定的。在辨IS移勤污染源的污染状况舆空氟中的污染成份甬者之较有效的方法是前者，因彳爰者3t不能分辨汽聿的尾氟排放或固定性污染源的排放。因此遥感检测的有效性是肯定的。2 .遥感椀限J技秫亍2.1 利用非分散性缸外测量碳氧化合物，一氧化碳舆二氧化碳雎然有不同槿的遥感椀眼!技秫亍在使用和研究富中，垣日寺最多的系统都使用借受if及肯定的非分散性缸外（NDIR）技循美阈的固定施内数以千言十的尾氧排放分析倭均探用已有20多年屣史的N

4、DIR技秫亍，每年迤行超谩3千离次尾氟排放测t。美阈耳希邦甜I程（FTP）中所使用的新聿熬瞪程序中，NDIR也被用来测量一氧化碳（CO）及二氧化碳（CO2）,在固定典遥感椀限JNDIR系统中，富一道缸外光（IR）穿谩汽聿尾氟日寺，尾氟中的碳氢化合物（HC）,CO舆CO2成份符一部份IR以不同波是（在3-5微米靶圉内）吸收。波H靶圉内的吸收足别崖生一偃I明II、可测量的零黑占（周圉空氟）吸收及穿谩汽聿尾氟日寺的分别。一超出道些波10寺，吸收力就曾很低，不容易得到正碓结果。缸外由一探测器（通常是硒），由探测器前的光IB!波器“集中”於每一偃I不同的波H。琪代的系统，包括遥感椀限!在内的做法是利用一

5、偃I装有“割切”滤波器的探测器，配合霜子“割切”来分隔HC,CO舆CO2的不同（吸收）弓金度。固定施内的尾氧排放分析倭的HC,CO舆CO2结果是以百分比或百离分率言十算的。不在IR靶圉之内的NOx即是以霜子化彝光或化元件测量出来的。遥感椀啜唁的鹰用中，NDIR的测量是以CO/CO2舆HC/CO2比率言十算，再以化言十算法乾汽油燃化成渡度，再以道路坡度，聿速舆加速度整出聿辆的樊勤械功率状况。因此能正碓的测量出聿辆的速度舆加速度是非常重要的。是，不是固定分析倭或遥感椀限!倭的鹰用，NDIR是一槿已被iflT,能有效测量HC,CO舆CO2的方法。在固定分析倭内，尾氟被捕捉迤一偃I小管道，道管道符缸外

6、光由一偃I低雷源停送到光IB!光探测器。遥感椀眼!必须征服其它因素，比如II距蹄、放式道路而需要较高的雷源，及天氟的影警。造一黑占曾在稍彳爰作辞区田探言寸。2.2 利用IR可校性激光测量HC、CO、CO2近程IR,低雷源可校性激光的操作是在一偃I较低的波是，It然在造槿波房内的CO舆CO2的吸收程度较前一段所描述的中程IR低，但仍是可接受的。但是近程IR可校性激光的吸收靶圉祇能吸收微量的HC舆NO,因此造偃I技秫了的用性祇遹用於遥感椀眼！CO舆CO2。中程IR激光在遥感椀眼!能覆盖较大靶圉的波是，包括CO2,CO,HC舆H2O0但它成本高昂，倭器的性本身亦需要费畤照料，而且需要液熊氮冷郤，造槿

7、液熊氮用在遥感椀眼上是既昂贵又困莫隹的。可校性激光可以，3t已用於遥感检测用途。但是封於测量CO舆CO2以外的尾氟成份就可能曾荤涉大成本及轨行上的困莫隹。2.3 利用紫外光测量HC,水蒸氧及氮氧化物（NOx）在遥感椀眼!的鹰用常中，测量HC舆NOX波II的方法是以紫外光分光来测量较大的道檬做能得到更高的准碓率，因悬相封於祇测量一偃I罩一、谩滤的波H,它是以一整偃I波H靶圉来迤行测量。典NDIR一檬，道是一偃I已被If及用的技秫亍，3t在谩去7年的遥感椀砥用中廉被使用及改善。2.4 技循结在加利弗尼克汽聿雉修局（BAR）刚迤行谩的遥感椀啜喇中，NDIR舆UV技秫了再度被瞪能别准碓、稳定及方便的用

8、於道路测t。雎然一些新的激光技秫亍有可能在未来曾有一些僵势，他例主要是基於航空舆防衢技循:，其成本舆安全性不及逵到功能要求重要。垣卜皆段，适些技秫亍可能较遹用於研究用途多谩本文所的遥感椀啜IJ的用性。3 .利用遥感椀限J前文所提及的内容较悬H靶，加遹用于不同的系统。感椀啜豚笃酷及ESP的以下招探言寸美阈璟境系统公司(ESP)的瞿富遥3.1 背景舆基於NDIR舆UV技秫亍的遥感椀眼!系统早在8年前已始1T除用。科箍拉多州丹佛大的DonaldStedman博士即在道之前已研制出基本的技秫亍。自1993/1994年，遥感椀眼!主要用於美阈、加拿大、墨西哥、台湾、澳洲、凶牙利、斡阈、瑞典、瑞士和泰阈最

9、受污染的地它的鹰用包括：言己金象尾氧排放余1s量整测聿辆以碓定定期尾氧排放检测需要找出高排放舆低排放汽事的特徵辨麟事辆同日寺轨行“清澈箭逗”典固定检施检测交通模式化，以辨is一日内某些畤的污染“熟1r满足美阈璟保署(USEPA)1平估固定施尾氧排放椀啜唁十U有效性的要求聿辆退化研究械勤事尾氟遥感检测系统可以提供封任何一辆彳建道路上通谩的事辆的排放值迤行分析。卷了符尾氧排放值舆金泉影械所据取到本身的事牌虢碣迤行型碓的封照，此系统可以在少於1秒余重的日寺内完成测量工作。除了H取聿牌及尾氟排放值，系统也测量聿辆的速度舆加速度，以言十算被椀田碑帽的1T除功率。图圃1是遥感椀限!系统的典型工作示意圃。大

10、多数的椀眼!手段（包括IM240椀限J及新聿形熬瞪检程序所探用的FTP）都是在一定速度及加速度靶圉内椀限!聿的性能。道些检测是利用聿的速度和加速度两偃I数值来推醇聿彝勤械的It出功率3t椀限！富日寺被樵集聊的排放值来合理方平僵排放污染物的数樵事辆在道路行驶状魅下，道路的坡度是必考Jf影响樊勤械功率的一彳固重要因素。迤行检测日寺，道路坡度、事速及加速度都用来言十算被樵集琳丽的输出功率，加碓定捕攫的数摞是否是有效的排放数值。市埸上最型碓的速度/加速度椀限）系统使用的是非常精碓的低能量激光探测器，可以在椀眼!尾氧排放的一瞬里在每秒±3.3MPH的靶圉内椀限十算出通谩聿I®的速度和

11、加速度。道偃I系统的精碓度要比大部分警察部例所使用的雷逵测速檐逮要高。如®I1所示，悬避符Hit接驳谩禹路的必要，所有工作件都放置在禹路的一遏。由光源所樊射的IR典UV光束穿谩尾氟彳爰再由直停反射回探件。01：汽聿尾氟遥感椀砥!系统架之示意圃氟候影1f悲劣的天氟可影警遥感检测系统的测制澧C量但不影警测精碓度。不良的天氟状况不曾影警探集数摞的1®量。ESP的遥感检测系统别加去除不理想的测量结果，碓IS只有准碓、真和有代表性的数摞才曾被收金录。雨天和露天曾因有效测量数摞捕捉率的降低而影警遥感椀眼!的椀限!效率。原因是由於水蒸氧吸收3t分散缸外及紫外在小雨或雾天（或聿辆彳爰I鼾i

12、起的水）探测器接收的信虢符曾减弱。ESP的系统配有程序来探测信虢的衰减及光束的分散。椀限!反ft信虢如果瓢法符合殿格的信虢及量修件，数摞即被判定卷辗效数摞，道槿做法碓IS只符有效及有代表性的数摞探集和祭己金泉。道槿即日寺量控制是系统每一次接收到检测数摞日寺殿格量塞核的其中一槿方法。廛士和大凰亦可影警测量的效率，因卷廛土和雨水及H氟一檬曾影警光的停播。浮廛中粒物所造成的缸外及紫外光的分散视悬衰减的信虢。所有不能逵到最小信虢强度檄准的测量符立即被判定悬瓢效信虢。大蜀畤曾因悬尾氧排放烟雾的蹄散而影警椀限1。ESP的遥感椀限!系统配有程序保留那些被减弱到一定程度3t能生期望的信虢形状的尾氧测量值。如果

13、尾氯氟K不能逵到最小的信虢形状檄准，系统符即畤祝之悬瓢效信虢。温度是彳固太不重要的因素。ESP系统已在Phoenix,Arizona50C的高温及Fairbanks,Alaska20七的情?兄下使用谩。随着温度的下降，汽事排放醴中的水蒸氧符冷凝加结晶，道些晶醴符散射缸外舆紫外光,减弱光度，系统可以别此I®数摞。富事谩遥感检测系统日寺，系统自勤据取的牌照影像，再舆其尾氧数值一起It存在重月苗硬碟内。每一天完罩：，ESP公司的事利勒:件TagEdit?可以招牌照影像及尾氧数值彳卷数摞幺己金泉中醇换成数摞槽案。有信司工作人优牌照影像看出聿牌资料彳爰再输入重月管。02是TagEdit版面。道

14、偃I数摞彳劝遢理谩程碓保：虑理所有影象资料以翥可能碓保最高的事畅捕攫率。测量数摞舆事牌影象均It存在一偃I可抽取的媒中。道些数摞（包括彳着校型双己金泉）可以每天交给最用户做统言十分析。系统封辗排放氟醴资料或辗速度资料数摞不做虑理。道些数摞及其事牌影像舆其辗法1S取的事牌幺己金泉起清除，或可收金录在CD或DVD-ROM按需要提取作特别统言十数掳（研究用途。自勤事牌IS取系统(ALPR)亦可用即日寺数摞虑理。本系统探用先迤的软件符事牌影像即日寺傅换成重月曾数摞造槿做法的成本相富高，因此有必要衡量符尾氧排放数值典事牌即日寺作封比的重要性。4.数摞整理数摞量控制舆安全是本事利操作软件雨偃I重要特黑占。

15、勒:件符所有的数摞It存在一彳固被保格式中，只有授本瞿人I1才能打软件同日寺要求操作I1不能在氟ft校准失败:的情况下畿椀限!，优而保的可靠性IO®量。精:件符所有数掳III存在一偃I槽案中(.VDF)。.VDF槽可以在另一偃I“TXT”槽后醇入其他数掳TXT槽中的数摞包括:(Access,Paradox,dBase,Excel,Quattro,Lotus,etc.)被测聿序虢日期（天：月：年）日寺W（时：分：秒）CO%CO咻己CO2%CO2明已最iWjCO2CO2容稹HCppmHC明已NOxppmNOx明已烟度烟度檄言已冷敬勤（是/不是）聿速MPH或KPH事速檄言已加速度MPH/s

16、或KPH/s加速度檄言已公制/英制速度舆加速度别檄言己E"英制或M”公制然美阈璟保署IS可用遥感检测作言十ffi平估典清澈育德！，目前唯一存在的注册檄型HU出自加利弗尼克汽聿雉修局(BAR)o逵到HC、CO、NOx及聿速度舆加速度殿格测量檄型的系统符分更此项瞪害。BAR使用一辆改造聿本醐辱除排氟管引醇向上，逮雕遥感检测光束。由聿上装有的特定校型混合氧瓶注入一偃I舆正常排氧管位置相同的“测1T'排氟管。BAR聿辆在谩受测遥感检测系统日寺符氯瓶中的氟ft排出。事辆亦装特制速度舆加速度系统以饕定受测遥感检测系统所测量的速度舆加速度数摞。卷碓保彳着、操作舆数摞的不断迤步和遥感樵喂唁十

17、副的成功，1®量保It程序是很重要的。卷儒量彳着停械日寺减至最低及碓保数摞1®量，遥感检测勒:件卷根摞客户操作H、数摞虑理人I1及塞核人I1所提供的资料建立了一偃I统言十数摞廛。道些资料来自：操作_1日常操作日言已来幺己金泉噪音水平、置典故障日寺重大的停械日寺己金泉停械原因和更正行Bo数摞虑理_M日常操作日言已来幺己金泉事辆牌照虢褊辑日寺及数摞冏题。1®量塞核I1日常操作日言已来祭己金泉寄核日寺及彳着装置、校津日寺所彝生的冏堰及塞核事结果。敦摞塞核以碓定遥感检测彳着舆操作_1效率幺己金泉所有重月曾控制坐活勤以追K操作的操作行卷oidtlt量保it是一彳固不断、甄圉

18、趣廉的工作，加探用自勤化配彳箱来碓保数摞廉正典11素。自勤提醒操作it在收集数摞前迤行主要操作步骤，例如校型。即日寺排放理霸分析根摞理霸的渡度、理Uli散特性及形理fi掳点;I®别有效及辗效数摞。数礁数摞储存来减少数摞虑理及使用光碟（CD-ROMs）安全储存以增加数摞廉正性。操作培就I以碓保操作_1能1壬正常操作及保餐遥感检测系统的工作。遥感检测能有效的舆以下定期尾氧排放言十副同日寺使用：以非侵攥性统言十分析大批聿辆尾氧排放的方法不停的1平估尾氟椀啜唁十副的有效性在下一偃I定期检测前辨IS可能已出垣尾氟排放冏堰的聿辆（）“清澈育德！”Mi,方便公筮及减少固定检的数量分析交通典甄，以逵到制定言十副来减少或消滋污染“熟黑占”的目檄除本文介貂遥感椀眼目前在美阈及其它阈家如何被用来测量行驶中聿辆的尾氯污染，3t如何在1T院情况下以聿辆牌照正碓辨聿辆的排放状况。本文亦描述本如何在美阈典其它傅统尾氟排放音十U同日寺使用：符每彳固地I®的事辆尾氟污染数量化通谩封尾氧排放的统言十分析方平估尾氧排放椀啜唁十U的有效性辨IS那些可以免除到“集中式僮迤行