遥感监测技术在机动车尾气监测可视化系统的应用研究

黄兆霆

中山市生态环境技术中心 广东省中山市 528400

1 引言

针对我国城市道路机动车数量持续增加、尾气污染日益严重、空气环境自净能力逐渐下降、城市道路管控压力不断增加等情况，基于我国社会“碳达峰”、“碳中和”的战略发展目标，进一步结合城市机动车尾气排放量治理工作、黄标车淘汰工作等需求。利用以遥感技术、传感装置等为核心的机动车尾气监测可视化系统，为我国社会现阶段的尾气监测需求提供必要的信息数据与研究基础。

2 机动车尾气遥感监测技术的应用优势

将遥感技术融入到汽车尾气监测可视化系统中进行尾气监督与管理工作之前，需要明确遥感技术的应用优势，由此才能够结合尾气监督与管理工作的实际需求，充分发挥遥感技术的优势与价值，全方位提升汽车尾气监测管理质量，助力我国乃至全球大气环境的良好发展。机动车尾气遥感监测技术具体的应用优势如表1所示。

表1 机动车尾气遥感监测技术具体的应用优势

3 机动车尾气遥感监测可视化系统分析

3.1 机动车尾气遥感监测可视化系统建设思路

落实遥感技术在机动车尾气监测可视化系统中的应用，有助于相关监测工作领域工作者在实际监测工作中实现如下监测目标：

（1）提升监测机构对检测过程的监督与管理力度，保障机动车环保检验机构能够获取更真实、有效的检测数据，以便于相关工作者落实对固定道路范围中汽车尾气的全天候在线监测，进一步优化相关检验机构的业务能力与社会服务效益[1]。利用该系统，可以引导监控中心以及监测科利用在用机动车来监测数据库信息对标环保检验机构获取的尾气数据，对黑烟车、尾气超标汽车、违规汽车等进行多层次、多角度的监测、检查；

（2）应用了遥感技术的机动车尾气监测可视化系统具有集中优势，实现多机构、全平台的资源互通与信息共享，进而有效强化统一体系内部的数据整合能力。除此之外，在机动车尾气监测可视化系统中应用遥感技术还能够提升环保检验机构与公安部门、交通管理部门、交通道路规划部门之间的系统沟通能力，通过多单位的协同治理，利用更具针对性、更详尽、更高效地管理决策，在强化政府职能部门对环保检验机构以及汽车维修机构监督管理力度的基础上，全面控制我国城市道路汽车尾气排放量，助力我国社会早日达成“碳达峰”、“碳中和”等战略发展目标。

基于实际情况出发，机动车污染控制工作具有较高的政策性特征，其往往会设计交通管理、道路规划、汽车生产、环保监测等众多领域，在这一条件影响下如果仅凭借环保监测机构的单向努力，很难获取更优质的管理效果。由此需要构建起政府综合管控、各机构/单位协同治理的监测体系，从组织机构、政策法规、财政支出等各方面为汽车尾气监测与治理工作夯实良好基础。

（3）应用了遥感技术的机动车尾气监测可视化系统能够同时对物联网技术等多种新型技术手段进行合理应用，以遥感技术为主，多种高新技术为辅，共同构建起高度智能化、自动化、精准化、人性化的机动车尾气监测可视化系统。充分满足相关机构、部门在监测尾气过程中的自动监测车辆尾气状态、自动识别违规现象、自动抓拍特殊车辆、自动告警、自动预警、自动传输相关数据信息，自动储存相关数据信息等工作需求。同时，结合了遥感技术的机动车尾气监测可视化系统可以进一步强化老旧机动车的报废机制，在环保检测机构与交通管理部门、公安部等政府职能部门达成联系后，可以对运营车辆强制报废进行督促与管理、监控，辅以适当的惩戒机制，有效加速高排放、高耗能车辆的淘汰进程[2]。

本研究中的机动车尾气遥感监测可视化系统运行结构如图1所示。

图1 机动车尾气遥感监测可视化系统运行结构

3.2 机动车尾气遥感监测可视化系统运行机制

应用了遥感技术的机动车尾气监测可视化系统在正常运行的状态下，最快可实现在0.7秒的时间之内便可以完成对经过监测点、检测装置车辆所排放气体中CO、NO、HC等有害物质的监测、分析与记录。并且该系统可以在缺乏工作人员看管、无人监控的情况下实现自动化的尾气监测、数据分析、数据处理以及储蓄数据的工作，在有效提升汽车尾气监测质量与效率的基础上，同步降低了相关工作人员的工作压力[3]。

本系统主要利用了黑烟车电子监督、摄像机制，结合摄影摄像、影像识别、数据分析等技术，自动化完成对监测点来往车辆黑烟排放情况的识别。同时辅以林格曼黑度分析逻辑，对来往车辆的尾气污染等级进行分析与判定，还可以记录相关车辆的污染行为以及对其污染影响情况进行预测，并在完成上述工序后将相关数据信息、影像资料、分析报告等上传至系统数据处理平台中，以为后期的出发提供证据。

3.3 机动车尾气遥感监测可视化系统技术关键

首先，本研究中机动车尾气监测可视化系统的遥感监测设备主要利用了光谱吸收技术。该技术可以在车辆稳定行驶的过程中同步开展监测作业，即在车辆经过监测点、监测装置的瞬间，利用遥感技术系统所发射的探测光穿透机动车尾气排放口所释放的尾气烟团，在这一过程中，烟团中的部分粉尘颗粒、气体等便会对反射一定的探测光，当探测光返回到探测单元后，系统便会对其产生的数据进行分析，基于此对来往机动车释放的气体量、危害程度等进行分析与处理，如二氧化碳、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物等。光谱吸收技术还能够对燃油车尾气中的不透光烟气程度以及光吸收度等进行收集与分析。同时，在车辆经过监测点、检测装置的瞬间，系统利用该技术还能够收集车辆的速度与加速度，从而对车辆整体的行驶状态甚至车辆状态进行分析，最终生成遥测数据结果；

其次，本研究中的机动车尾气监测可视化系统还具有黑烟车智能监控、识别与自动化抓拍功能，实现这一功能所运用到的设备是集成光学成像技术、智能视觉技术以及交通监控技术为一体的智能化监测设备。其能够城市道路中往来的机动车进行全天候的监测，进而对其尾气黑烟进行实时监测与分析、处理。支撑这一功能的关键技术有智能交通监控技术以及黑烟识别技术。实际运行过程中，机动车尾气监测可视化系统首先会利用高清晰摄像机对车辆行驶状态进行捕捉，而后将捕捉到的动态视频、静态图像等进行实时处理，同时对往来车辆的排烟口的特征进行模式识别，进一步提取汽车尾气特征。在对相关特征进行对比后分析该车辆是否存在排放烟超标情况，如果存在违规现象，系统便会自动将相关信息上传至公共管理平台，以为车辆的污染行为提供相应的惩罚证明[4]。

4 机动车尾气遥感监测可视化系统的应用

4.1 智慧化移动污染源数据库

借助机动车尾气监测可视化系统，对全市范围内的机动车驾驶状态、污染物排放量、非道路机械设备信息以及执法记录等数据信息进行集中处理，同时将全部已经处理、未经处理、急需处理的数据信息上传至云端数据处理平台中，以构建起一个相对完整、高效、低时延的移动污染物防治综合管理数据库。同时结合多元化的线上数据分析程序，方便相关工作人员全面掌握全市范围内车辆的各种情况，并结合工作需求生成各种类型的数据报表与证明文件。在有需要的情况下还可以对这部分数据进行不同方面的分析，如危害程度、持续时间等，以为相关管理人员的决策工作提供更科学的依据，基于此进一步监测工作的信息化发展进程。结合自动化技术手段，有效提升相关工作人员的监督效率与管理质量，同时全面降低工作人员的作业压力，达成节约人力资源成本的目标。满足各个部门、机构对机动车尾气排放监督管理业务的切实需要，优化内部管理，同时统一、规范服务流程，达成监管工作效率、监管工作质量、员工职业素养的三方面提升。

4.2 危险、违规车辆治理

采用视频抓拍方法，在冒黑烟车经过设备时，做到车辆牌照及排气林格曼黑度等信息的搜集与保存，并可通过打印机实时打印监测结果，再通过前方拦车或发通知函等形式，对冒黑烟车进行及时处理，做到对冒黑烟车辆的震慑作用。辅以一定的告警装置，在车辆黑烟超标的情况下发出警告，提醒交通管理人员及时对车辆状态、驾驶者驾驶行为等进行干预、治理，共同维护道路交通秩序以及大气环境质量。除此之外，还可以以积分制的形式对车辆尾气的危害程度进行收集、分析，在某一车辆总排放量超标的情况下对其进行及时治理，以落实系统的公正性。

4.3 总结机动车尾气的排放规律

对固定区域道路上的车流量情况进行监测，同时结合监测数据对车辆污染物对我国空气质量的影响程度、影响规律等进行分析。结合遥测数据库以及机动车辆污染物数据库，利用大数据分析计算技术对其进行处理，构建车流量、机动车类型、燃油类别、排气时间、污染物浓度等之间的关系模型，掌握固定区域道路内空气污染情况的演变进程与规律，整理出机动车排气污染物对我国城市大气环境的实际污染贡献度如PM2.5等，为后续的交通治理、环境监测、环境治理等工作提供数据基础。

4.4 助力机动车车主养成环保意识

相关工作人员需要借助机动车尾气监测可视化系统对机动车驾驶者的驾驶意识、驾驶习惯等进行正向引导。可以利用遥测方案对机动车尾气污染进行循环检验、黑烟车动态/静态抓拍、非道路移动机械设备管理等技术、方案，对城市内机动车进行监督与管理。面对违规情况较严重的车辆进行行政处罚，同时对可能出现违规状况抑或是尚未存在违规隐患的车主进行警示，基于此引导相关车主提升对机动车的保养与维护意识。确保其能够在惩罚机制、监测系统、交通管理部门、环保检测机构等的约束、影响下，自觉遵守环保法律、法规和相关机动车排放标准。同时能够以受罚车主为中心，将相关惩罚机制、交通条例、养护意识等向外扩散，最终形成社会性的环保意识。

5 结语

总而言之，经过研究后不难发现，结合了遥感技术的机动车尾气监测可视化系统具有范围广、精度高、反应快等优势，能够对正在驾驶的机动车自动进行尾气监测，并且不会对车辆的有序形式造成干扰。而采用系统进行机动车管理，能够采集到最真实、有效、清晰的数据、影响结果，进而全面提高车辆尾气监测工作效率，因此应进一步推广应用。