重型汽车尾气污染物排放因子实时获取方法技术

为了解决现有方法获取的排放因子无法真实反映目标车实际排放情况的技术问题，本发明专利技术提供了一种重型汽车尾气污染物排放因子实时获取方法。本发明专利技术通过将各测试仪器获取的污染物数据进行时间对齐，避免了不同仪器响应时间差异对排放因子测试结果的影响；采用两种方法结合计算污染物道路背景浓度，使得得到的排放因子更接近目标车实际排放的污染物排放因子。

【技术实现步骤摘要】
重型汽车尾气污染物排放因子实时获取方法
本专利技术涉及一种重型汽车排放尾气污染物的排放因子实时获取方法。
技术介绍
中国机动车高速增长、高频使用和高度聚集的综合特征对区域和城市空气质量造成了严重影响。其中，重型汽车因为排放的氮氧化物、颗粒物数量远远高于轻型车，更是大气污染的重要贡献者。为了更好地管控重型汽车排放，需要开展大量的测试研究工作。传统上，重型汽车(或发动机)主要是在实验室台架上进行模拟测试，或者进行实际道路车载测试。虽然实验室台架测试容易控制测试工况，测试结果重复性较好，但不能涵盖机动车实际使用工况，因而不能反映车辆在实际道路上排放的真实水平，并且测试周期长、样本量偏少。而车载测试虽然可以反映实际道路行驶条件，但测试成本更高，仪器安置、调试复杂，也存在测试周期长和样本量偏小的问题。跟车测试技术基于载有高时间分辨率仪器的测试平台，可获得逐秒级的目标重型汽车污染物排放水平，快速反映车辆在实际道路、真实工况下的排放，但是如何实时获取重型汽车尾气污染物更接近实际排放的排放因子，以用于快速识别高排车，是跟车测试的一大难点。现有实时获取排放因子的方法具有以下不足：一方面未考虑到排放因子结果会受到仪器间响应时间差异的影响；另一方面，虽然考虑到道路背景浓度变化，尤其是CO2道路背景浓度变化对排放因子的影响较大，但却未能找到一种能准确计算污染物道路背景浓度变化量的有效方法。因此，通过现有方法获取的排放因子结果无法真实反映目标车实际排放情况。
技术实现思路
基于以上
技术介绍
，为了解决现有方法获取的排放因子无法真实反映目标车实际排放情况的技术问题，本专利技术提供了一种重型汽车尾气污染物排放因子实时获取方法。本专利技术的技术解决方案是：重型汽车尾气污染物排放因子实时获取方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：步骤1、建立后台数据库；获取重型汽车基于车牌号码的燃料类型、各类型燃料中碳质量占比ωC，存入后台数据库中；步骤2、数据对齐；2.1将所有仪器采集的跟车测试数据传输至同一计算机平台；2.2以CO2浓度为基准，将采集到的污染物浓度原始数据做时间平移，当相关性最大时，计算以CO2为基准的仪器间的响应时间差异，根据仪器间响应时间差异将污染物浓度原始数据和CO2数据进行时间对齐；步骤3、污染物道路背景浓度计算；运用“5s-0％滑动百分数法”和“斜率法”，对跟车前后采集的污染物道路背景浓度进行处理，得到污染物i的道路背景浓度值[i]0；步骤4、获取目标车辆的排放因子；4.1根据所识别的车牌号码，从后台数据库获取目标车辆使用的燃料类型及相应的碳质量占比ωC；4.2分别计算NOX和BC的排放因子EFP：式中：Δ[i]＝[i]-[i]0；i为CO2、NOX或BC；Δ[i]代表污染物i的增量，即目标车排出的CO2尾气经过大气稀释后的浓度，[i]代表跟车测试仪器得到的污染物i的浓度；P为NOX或BC；EFP表示每kg燃料所排放的污染物P的克数，单位为g/kg燃料；MWC是碳的分子量；是CO2的分子量；ωC是目标车所使用燃料中碳元素的质量占比；ta和tb分别代表积分的开始和结束时间，单位为秒。进一步地，还包括步骤5、高排车实时诊断：5.1在后台数据库中存储重型汽车的车型、不同车型对应的排放标准以及基于车型、燃料类型、排放标准的排放阈值；5.2根据所识别的车牌号码，从后台数据库获取目标车辆的排放阈值；5.3将步骤4获取的NOX和BC的排放因子，与目标车辆的排放阈值进行比较，若大于等于排放阈值，则判定目标车辆为高排车；若小于排放阈值，则判定目标车辆不是高排车。进一步地，所述步骤3中的污染物道路背景浓度计算包括CO2背景值计算和其他污染物背景值计算；所述CO2背景值计算运用滑动百分数法和斜率法分别计算，计算结果按照如下原则选取：若采集的CO2和NOX的线性相关性r大于等于0.6时，选择斜率法求得的CO2背景值参与后续排放因子计算；若采集的CO2和NOX的相关性r小于0.6时，选择滑动百分数法求得的CO2背景值参与后续排放因子计算；所述其他污染物背景值计算指NOX和BC的道路背景浓度计算，采用5s-0％滑动百分数法进行计算。进一步地，所述步骤1中还需获取与车牌号码相对应的车牌底色。与现有技术相比，本专利技术的优点：1、本专利技术通过将各测试仪器获取的污染物数据进行时间对齐，避免了不同仪器响应时间差异对排放因子测试结果的影响；采用两种方法结合计算污染物道路背景浓度，使得得到的排放因子更接近目标车实际排放的污染物排放因子。2、本专利技术为更加准确地计算污染物道路背景浓度提供了有效的解决方案。3、本专利技术将排放因子与后台数据库中的高排放车的排放阈值进行比对，能够快速识别高排放车，为实际道路行驶中的车辆排放进行有效监管提供了有力支撑。附图说明图1是CO2和NOX数据对齐方法示例；图2是原始数据滑动平均示例；图3是跟车测试污染物浓度示例；图4是斜率法求CO2背景值示例；图5是滑动百分数法求CO2背景值示例；图6是CO2和NOX道路背景浓度，a为CO2道路背景浓度，b为NOX道路背景浓度；图7是利用本专利技术与同步车载测试得到的排放因子结果对比图；图8是利用传统方法与同步车载测试得到的排放因子结果对比图；图9是本专利技术的方法流程图。具体实施方式以下结合附图1-9对本专利技术作进一步说明。本专利技术所提供的重型汽车尾气污染物排放因子实时获取方法，包括以下步骤：步骤1、建立后台数据库；获取重型汽车基于车牌号码的燃料类型、各类型燃料中碳质量占比ωC、排放标准，车重等，存入后台数据库中；由于拖挂式货车的车尾车牌为拖挂车牌，车头牌照则为可查询排放标准等的车牌号码，二者不同，因此在这种情况下，除了识别目标车尾的车牌号码，进一步地还需要识别目标车辆车头的车牌号码，以便从后台数据库查询车辆的燃料类型等信息。由于会出现两辆车的车牌号码相同但车牌底色不同的情况，因此在识别车牌号码的同时，还需识别车牌底色。车牌底色一般有黄色、蓝色和绿色三种，蓝牌为小型车，式样例如[京A·12345]，黄牌为大型车、摩托车、驾校教练车和集装箱货车拖挂，黄牌的式样与蓝牌基本相同，不同的是教练车车牌和拖挂车牌，例如[京A·1234学]和[京A·1234挂]，底色为绿色的车牌则为新能源车。步骤2、数据对齐；2.1将所有仪器采集的跟车测试数据通过通讯线传输至同一计算机平台；2.2考虑到不同测试仪器的响应时间不同，需要计算以CO2为基准的各仪器间的响应时间差异，根据仪器间响应时间差异对污染物浓度原始数据进行平移，将测到的多种污染物浓度进行精准的时间匹配。具体做法为：以CO2浓度数据为基准，将采集到的其他污染物浓度原始数据做时间平移相关性分析。以NOX为例，把NOX的数据向左和向右最多各平移15s(每次平移1s)，当CO2和NOX相关性最大时，认为此时采集的NOX和CO2从尾气管中排放的时间一致。假设将NOX数据向右平移2s后，NOX和CO2的相关性达到最大，说明NOX仪比CO2仪的响应时间快2s，则需要将NOX数据对应的时间加2s，以和CO2浓度数据匹配。由于测试仪器每次开机运行时都需要对其进行标定，因此每次开机后都需要对获取的污染物浓度原始数据进行对齐。CO2仪器与进气管路的延迟时间约为5s，即在计算机手动点击的跟车开始与结束时间比C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.重型汽车尾气污染物排放因子实时获取方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、建立后台数据库；获取重型汽车基于车牌号码的燃料类型、各类型燃料中碳质量占比ωC，存入后台数据库中；步骤2、数据对齐；2.1将所有仪器采集的跟车测试数据传输至同一计算机平台；2.2以CO2浓度为基准，将采集到的污染物浓度原始数据做时间平移，当相关性最大时，计算以CO2为基准的仪器间的响应时间差异，根据仪器间响应时间差异将污染物浓度原始数据和CO2数据进行时间对齐；步骤3、污染物道路背景浓度计算；运用“5s‑0％滑动百分数法”和“斜率法”，对跟车前后采集的污染物道路背景浓度进行处理，得到污染物i的道路背景浓度值[i]0；步骤4、获取目标车辆的排放因子；4.1根据所识别的车牌号码，从后台数据库获取目标车辆使用的燃料类型及相应的碳质量占比ωC；4.2分别计算NOX和BC的排放因子EFP：

【技术特征摘要】
1.重型汽车尾气污染物排放因子实时获取方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、建立后台数据库；获取重型汽车基于车牌号码的燃料类型、各类型燃料中碳质量占比ωC，存入后台数据库中；步骤2、数据对齐；2.1将所有仪器采集的跟车测试数据传输至同一计算机平台；2.2以CO2浓度为基准，将采集到的污染物浓度原始数据做时间平移，当相关性最大时，计算以CO2为基准的仪器间的响应时间差异，根据仪器间响应时间差异将污染物浓度原始数据和CO2数据进行时间对齐；步骤3、污染物道路背景浓度计算；运用“5s-0％滑动百分数法”和“斜率法”，对跟车前后采集的污染物道路背景浓度进行处理，得到污染物i的道路背景浓度值[i]0；步骤4、获取目标车辆的排放因子；4.1根据所识别的车牌号码，从后台数据库获取目标车辆使用的燃料类型及相应的碳质量占比ωC；4.2分别计算NOX和BC的排放因子EFP：式中：Δ[i]＝[i]-[i]0；i为CO2、NOX或BC；Δ[i]代表污染物i的增量，即目标车排出的CO2尾气经过大气稀释后的浓度，[i]代表跟车测试仪器得到的污染物i的浓度；P为NOX或BC；EFP表示每kg燃料所排放的污染物P的克数，单位为g/kg燃料；MWC是碳的分子量；是CO2的分子量；ωC是目标车所使用燃料中碳元素的质量占比；ta和tb分别代表积分的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴烨，张珂，王慧，张少君，郑轩，陆晨，祝捷，郝吉明，
申请(专利权)人：清华大学，康奈尔大学，北京思路创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11