汽车尾气排放遥感检测技术.docx

汽小尾K排放;&感检测技彳有Thomas Cross美阈璟境保系统公司（ESP ）摘要本文介汽卓尾IC遥感检测技彳何，如何使用此系统测量焉肯史中卓的尾IC排放及如何在境中利用卓卓雨牌照系统来明碓辨的尾IK排放情况。本文亦曾探言寸此系统在美阈如何的尾IC排放测言十割一并雁用，以：通遏封尾兼的统言十分析言平估尾兼排放检测言十葡辨清bw ,免除它仍必到“集中彳堇逵行测检测中心”或“非集中测封演修尾II颓濯g中心"接受尾IC排放测的需要,在下一侗年检之前辨那些已出现排排放浮化it置冏题的卓畅将遥感检测融入尾兼排放检测修言十割 （I/M）中 本文的结是在整侗辨修、再asifflli的程中，遥感检测技彳有是重要，不可或缺的一璟，也 是一 尾排放情况的有效方法。1. 刖舌在全世界舄了孑成低移勤污染源所造成的空IC污染工作中，利用遥控感雁技彳有探测汽卓尾IC排放是一彳固重要元素。祇有配合其它孑成少汽卓尾兼的工作（如定H寺在固定段施it行汽卓尾,遥感检测才能成功。一彳固完整的汽卓尾Ipg咸低言十割需包括: 将污染冏题定量化：空IC中的污染成份或遥感检测 辨污染物II：通遥感检测或在固定段施定日寺it行检测 通遏封同一卓雨卓至少2次的遥感检测或在固定段施的尾兼排放测量 校正：在猾立修段施it行尾IC排放有il的修理核在固定检测段施it行再检测，修工作已正 碓定言十割的有效性：利用遥感检测来测量大批卓畅的尾排放量，言十算整髓平均敷及不同年窗令的平均敷o言十割的有效性是以畏日寺冏监测平均尾排放的孑咸少而碓定的。在辨移勤污染源的污染状况舆空IC中的污染成份雨者之冏，有效的方法是前者，因彳爰者业不能分辨汽卓的尾IC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。Vehicle Exhaust Treatment Technology and Control2.1利用非分散性航外测量碳氢化合物，一氧化碳舆二氧化碳It然有不同椒的遥感检测技彳有在使用和研究富中，说日寺最多的系统都使用脩受及肯定的非分散性 航外 （ NDIR ）技际美阈的固定段施内敷以千言十的尾兼排放分析俵均探用已有20多年屉史的NDIR技彳有，每年it行超3千蔑次尾兼排放测t。美阈聊邦，1房1程（FTP）中所使用的程序中，NDIR也被用来测量一氧化碳（ CO）及二氧化碳（CO2），在固定舆遥感检测 NDIR系统中，富一道航外 光 （ IR）穿遏汽卓尾兼日寺，尾兼中的碳氢化合物（ HC ）, CO舆CO 2成份将一部份IR以不同波畏（在 3-5微米簸圉内）吸收。波nasft的吸收足钩生一彳固明可测量的零黑占（周圉空兼）吸收及穿汽卓尾兼日寺的分另h一超出逼些波畏日寺，吸收力就曾很低，不容易得到正碓结果。航外由一鲍探测器（通常是硒），由探测器前的光IB!波器“ 集中”於每一彳固不同的波H。现代的系统，包括遥感检测在内的做法是利用一侗装有“割切”滤波器的探测器，配合雷子“ 割切”来分隔HC , CO舆CO2的不同lot （吸收）弓鱼度。固定段施内的尾兼排放分析俵的HC , CO舆CO2结果是以百分比或百蔑分率言十算的。不在IR簸圉之内的NOx热J是以雷子化孥畿光或化孥元件测量出来的。遥感检测段脩的雁用中，NDIR的测量是以CO/ CO 2舆HC / CO 2比率言十算，再以化言十算法乾汽油燃化成澧度，再以道路坡度，卓速舆加速 度整出卓畅的»«功率状况。因此能正碓的测量出卓畅的速度舆加速度是非常重要的。金恩结是，不是固定分析俵或遥感检rMi的雁用，NDIR是一椒已被能有效测量HC , CO舆CO2的方法。在固定分析it内，尾IC被捕捉it一彳固小管道，逼管道将航外光由一彳固低ft源傅送到光IB!光探测器。遥感检测必征服其它因素，比如畏距舰放式道路而需要段高的雷源，及天IC的影警。一黑占曾在稍彳爰作。2.2利用IR可校性激光测量 HC、CO、CO 2近程IR,低雷源可校性激光的操作是在一彳固段低的波H, It然在波H内的CO舆CO 2的吸收程度段前一段所描述的中程IR低，但仍是可接受的。但是近程IR可校性激光的吸收簸圉祇能吸收微量的HC舆NO ,因此是彳固技彳有的用性祇;®用於遥感检测CO舆CO2。中程IR激光在遥感检测能覆瓷段大簸圉的波畏，包括 CO2, CO, HC舆H2O。但它成本高昂，俵器的 性本身亦需要寺照料，而且需要液憩氮冷谷K液憩氮用在上是既昂it又困蒐隹的。金恩，可校性激光可以，业已用於遥感检测用途。但是封於测量 CO舆CO2以外的尾IC成份就可能涉K大成本及斡行上的困蒐隹。2.3利用紫外光测量 HC,水蒸兼及氮氧化物(NOx)在遥感检测的雁用富中，测量HC舆NOx波畏的方法是以紫外光分光孥来测量段大的MHo能得到更高的准碓率，因舄相封於祇测量一侗罩一、滤的波n,它是以一整彳固波量。舆NDIR 一檬，逼是一彳固已及用的技彳有，业在去 7年的用中腐被使用及改善。2.4 技在加利弗尼斐汽塑t修局(BAR )割逵行遏的遥感检测中 ，NDIR舆UV技彳有再度被能钩准碓、穗定及方便的用於道路测。It然一些新的激光技彳有有可能在未来曾有一些僵势，他仍主要是基於航空舆防街技代其成本舆安全性不及建到功能要求重要。珈皆段，逼些技彳有可能用於研究用途多本文所弓鱼的遥感检测的用性。3.利用遥感检测前文所提及的用于不同的系统。以下将探言寸美阈璟境系统公司(ESP)的暨1富遥感检测备翌酷及 ESP的的1。3.1 背景 |aW基於NDIR舆UV技彳有的遥感检测系统早在8年前已始！用。科耀拉多州丹佛大孥的DonaldStedman博士热J在逼之前已研制出基本的技彳札自1993 /1994年，遥感检测主要用於美阈、加拿大、墨西哥、台湾、澳洲、凶牙利、转阈、瑞典、瑞士和泰阈最受污染的地匾。它的雁用包括： 排放金恩量 以碓定定期尾IC排放检测需要找出高排放舆低排放汽卓的特徵辨 BawM同日寺斡行“清舆固定检测段施检测 交通模式化，以辨一日内某些日寺冏的污染“ 熟黑占”潇足美阈璘保署(US EPA)言平估固定段施尾兼排放检测言十割有效性的要求 卓卓雨退化研究3.2路it段置尾兼遥感检测系统可以提供封任何一畅彳定道路上通的卓畅的排放值逵行分析。舄了将尾排放值舆金彖影檄所撮取到本身的卓牌行淌1的甄照，此系统可以在少於1秒争重的日寺冏内完成测量工作。除了取卓牌及尾IC排放值，系统也测量卓的速度舆加速度，以言十算被检茸珅雨的隙功率。图圈1是遥感检测系统的典型工作示意圈。大多敷的检测手段（包括IM240检测及新卓形检程序所探用的FTP ）都是在一定速度及加速度簸圉内OKS的性能。i!些检削是利用卓卓雨的速度和加速度两彳固敷值来推的It出功率01航寺被械避嘲的排放值来合理排放污染物的麴t。在道路行删t憩下，道路的坡度是必 考虑影响功率的一侗重要因素。行检测日寺，道路坡度、卓速及加速度都用来言十算被檄建珅甬的输 出功率，业碓定捕獴的是否是有效的排放敷值。市埸上最淌t的速度/加速度检测系统使用的是非常精碓的低能量激光探测器，可以在检测尾IC排放的一瞬新里在每秒 ±3.3 MPH的簸圉内算出1SXS的速度和加速度。成固系统的精碓度要比大部分 警察部仍所使用的雷建测速要高。如®I i所示，舄避接路的必要，所有工作鲍件都放置在焉路的一遑。由光源鲍所畿射的ir舆UV光束穿尾IC彳爰再由直傅箓反射回探测鲍件。® 1：汽卓尾系统架段之示意®I3.3兼候影1f恶劣的天兼可影警遥感检测系统的敷量但不影精碓度。不良的天MW不畲影警才采集敷披的量。ESP的遥感臆测系统别业去除不理想的测量结果，碓只有准碓、真和有代表性的才畲 被收£录。雨天和雾天曾因有效测量敷披捕捉率的降低而影警遥感检测的检测效率。原因是由於水蒸IC吸收业分散航外及紫外在小雨或雾天（或起的水）探测器接收的弱。ESP的系统配有程序来探测信虢的衰孑成及光束的分散。检测反I!信虢如果照法符合霰格的信虢及件，敷掳!即被判定舄照效敷掳i, 是椒做法碓只将有效及有代表性的敷掳采集和Otoi!椒即日寺量控制是系统每一次接收到检测敷掳iH寺It格1!量睿核的其中一椒方法。麋土和大凰亦可影警测量的效率，因舄麋土和雨水及一檬畲影警光的傅播。浮麋中粒物所造成的航外及紫外光的分散视舄衰减的信虢。所有不能建到最小信虢强度檬准的测量将立即被判定舄照效信虢。大凰日寺曾因舄尾兼排放烟雾的雕散而影WOloESP的遥感检测系统配有程序保留那些被减弱到一定程度业能生期望的信虢形状的尾钮®量值。如果尾MMH不能建到最小的信虢形状檬准，系统将即日寺 祸之舄照效信虢。温度是彳固太不重要的因素。ESP系统已#里在 Phoenix, Arizona 50 P的高温及Fairbanks, Alaska吃0 P的情况下使用遗。随着温度的下降，汽卓排放朝i中的水蒸钮务冷凝业结晶，些晶踢务散射航外舆紫外光孑咸弱光度，系统可以别此3.4it茸珅甬经遥感检测系统日寺，系统自勤撮取的牌照影像，再舆其尾敷值一起储存在雷胸硬碟内。每一天测完ESP公司的暮利款件 Tag Edit ?可以将牌照影像及尾兼敷值彳定敷掳己金彖中I!换成敷披禧案。有工作人景彳足牌照影像看出卓牌U料彳爰再输入H胸。®2是Tag Edit版面。理硕碓保： 虑理所有影象U料以盍可能碓保最高的卓畅捕獴率。测量敷披舆卓牌影象均储存在一侗可抽取的媒髓中。逼些敷披（包括段校举备己金彖）可以每天交最用户做统言十分析。系排放Mti料或II速度U料敷披不做虑理。i!些敷披及其卓牌影像舆其II法1S取的卓牌备己金彖起清除，或可收在CD或DVD-ROM 按需要提取作特别统言十敷掳!研究用途。自勤卓牌取系统(ALPR)亦可用即理。本系统探用先逵的蛔牛将卓牌影像即成月苗敷披做法的成本相富高，因此有必要衡量将尾排放敷值舆卓牌即日寺作封比的重要性。4. 整理 wm量控制舆安全是本暮利操作款件雨彳固重要特黑占。款件将所有的存在一侗被保格式中，只 有授罹人I!才能打款件同日寺要求操作I!不能在10!校准失败的情况下，彳足而保30! 的可靠性IO®量。款件将所有敷掀凿存在一值B案中(.VDF)。.VDF禧可以在段另一侗“ TXT”禧后|入其他敷掳WTXT禧中的敷披包括:(Access, Paradox, dBase, Excel, Quattro, Lotus, etc.)被序号虎日期（天:月：年）日寺W （时：分：秒）CO %CO檬言己CO 2 %CO 2忻己最高CO 2CO 2容稹HC ppmHC忻己NOx ppmNOx忻己烟度烟度檬言己冷敦勤（是/不是）卓速（ MPH或KPH ）卓速檬言己加速度（MPH/s或KPH/s）加速度檬言己公制/英制速度舆加速度别檬言己（E ”英制或M”公制）5. 蹦EIW量保!然美阈璟保署可用遥感检测作言十割言平估舆清漂IRl,目前唯一存在的注WWJ出自加利弗尼斐汽卓修局（BAR）。建到HC、CO、NOx及卓畅速度舆加速度霰格测量檬举的系MWO此项害。BAR使用一畅改造卓畅排兼管引辱向上，递雕遥感检测光束。由卓上装有的特定校举混合«瓦注入一彳固舆正常排兼管位置相同的“测排兼管。 BAR卓/甬在备里IM受测遥感检测系斜寺将瓶中的排出。卓畅亦it段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敷掳u舄碓保段彳肴、操作舆敷披的不新逵步和遥感检测言十割的成功，1®量保程序是很重要的。舄俺量将段彳肴停檄iH寺冏孑咸至最低及碓保量，遥感检测款件舄根披客户操作it、理人it及睿核人it所提供的资料建立了一侗统言十敷披康。i!些U料来自： 操作景日常操作日言己来备己金彖噪音水平、段置舆故障H寺冏、重大的停檄日寺冏业备己金彖停檄原因和更正行Bo 敷披虑理景日常操作日言己来备己金彖卓畅牌照虢褊辑日寺冏及敷披冏题。 量睿核景日常操作日言己来备己金彖睿核日寺冏及置、校日寺所畿生的冏题及睿核卓结果。敷披睿核以碓定遥感检舆操作_!效率备己金彖所有雷胸控制盘活勤以追K操作_!的操作行舄o 量保是一侗不冏Sb的工作，业才采用自勤化配»保敷披廉正素。自勤提醒操作it在收行主要操作步!！，例如校即日寺排放烛霜分析根的澧度、特性及形有效及效fc®o敷碣敷披储存来孑咸少理及使用光碟(CD-ROMs)安全储存以增加敷掳i廉正性。 操作景培剖I以碓保操作能媵任正常操作及保餐遥感检测系统的工作。6. tHMUm遥感检测能有效的舆以下定期尾兼排放言十葡同日寺使用：以非侵援性统言十分析大批卓畅尾IC排放的方法不停的言平估尾IC检测言十割的有效性在下一彳固定期检测前辨可能已出现尾IC排放冏题的卓) “清漂色帝邀” Wffi,方便公聚及孑咸少固定检测的敷量 分析交通典以建到制定言十割来孑咸少或消诚污染“熟黑占”的目檬7. Mtifl本文介目前在美阈及其它阈家如何被用来测量行肯史中卓畅的尾IC污染，业如何在隙情况下以卓牌照正碓辨的排放状况。本文亦描述本如何在美阈舆其它傅统尾IC排放测言十割同日寺使用：, 将每侗地匾的卓畅尾污染敷量化通尾IC排放的统言十分析言平估尾IC排放检测言十U的有效性 辨那些可以免除到“集中式彳堇逵行测IT'或“非集中式测舆修”尾IC排放检测站it行尾IC排放检测的清紫卓卓雨,在下一彳固定期检测之前辨IS有尾IC排放控制冏题的卓畅目前已被BAR tom有效的遥感检测技彳有是整彳固辨繇 修、再中重要的一璘，亦 因逼些措施而孑成少的污染提供一彳固有效方法。致本人在此多香港理工大孥及香港璘保署邀有青本人在“清新空IC 2000 ” (BAQ)中呈献本文，及香港先II璘保有限公司，ESP之中阈代理商，舄本人的演作出妥善安排。本人亦感 ESP公司的管理)1的支持舆允言午本人到此参加演M#o在此非常感激 ESP遥感检测籍理 Niranjan Vescio先生，舄本文作出械尚及提供JW的意H。