机动车尾气监测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种机动车尾气监测系统，包括摄像头、车牌识别模块、遥感分析仪、路由器和监测平台；摄像头用于拍摄机动车及其车牌的图像并传输给车牌识别模块；车牌识别模块通过对机动车及其车牌的图像解析，提取机动车的车牌号码，并将图像和车牌号码通过路由器传输至监测平台；遥感分析仪包括测量光的发射模块和接收模块，采用测量光照射方式对机动车尾气进行检测，做光学遥感分析，将分析结果传输至监测平台；路由器用于网络数据传输，将车牌识别模块和遥感分析仪的数据传输至监测平台；监测平台用于对接收到的数据进行综合分析和整理，做出机动车尾气排放是否超标的判定。本发明专利技术利用网络资源，加快数据处理，缩短反应时间，保障监测实时有效。

【技术实现步骤摘要】
机动车尾气监测系统
本专利技术涉及机动车尾气监测
，特别涉及一种机动车尾气监测系统。
技术介绍
据统计，截止2020年6月，全国机动车保有量达3.6亿辆，其中，汽车保有量达2.7亿辆，占机动车总量的75％。机动车尾气的排放已经成为空气污染的主要来源之一，机动车排放的尾气中污染物主要有CO、CO2、HC(C4H6)、NO四种气体，机动车排放的NOx和PM超过90％、HC和CO超过80％。为了降低污染，国家和各地区从政策上提高了对机动车尾气排放控制的要求，要保障这类政策的执行，需要加强对路面行驶的机动机尾气排放进行监测。专利申请号为201910595909.9的申请公开了一种机动车尾气遥感监测系统及监测方法，其中所述机动车尾气遥感监测系统包括一号机体、二号机体、光源和光学反光镜，所述一号机体一侧固定设置有二号机体，所述一号机体一侧表面镶嵌有光源，所述二号机体一侧表面镶嵌有光学反光镜，通过向光源和光学反光镜表面喷射洗涤液，并使电机通过L型支架带动刮板在光源和光学反光镜表面摆动，进而可对光源和光学反光镜表面进行清洁，使光源和光学反光镜表面保持干净。现有的机动车尾气监测反应慢，实时性差，因此有时可能发生机动车跳检漏检，无法保证监测的严密性；智能化程度不高，不能适应机动车快速增加带来的数据处理规模剧增的处理要求。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种机动车尾气监测系统，包括摄像头、车牌识别模块、遥感分析仪、路由器和监测平台；所述摄像头用于拍摄机动车及其车牌的图像并传输给车牌识别模块；所述车牌识别模块通过对机动车及其车牌的图像解析，提取机动车的车牌号码，并将图像和车牌号码通过路由器传输至监测平台；所述遥感分析仪包括测量光的发射模块和接收模块，采用测量光照射方式对机动车尾气进行检测，做光学遥感分析，将分析结果传输至监测平台；所述路由器用于网络数据传输，将车牌识别模块和遥感分析仪的数据传输至监测平台；所述监测平台用于对接收到的数据进行综合分析和整理，做出机动车尾气排放是否超标的判定。可选的，所述系统还包括LED显示屏，所述LED显示屏、摄像头和遥感分析仪安装在机动车行驶的道路旁边，监测平台通过路由器连接并控制LED显示屏，用于显示经过该路段且尾气排放超标的机动车的车牌号码。可选的，所述路由器通过RS485接口连接五要素气象站，所述五要素气象站监测当地包含温度、湿度、气压、风速和风向的气象数据，并通过路由器传输至监测平台。可选的，所述系统还包括工控机，所述工控机分别与设定区域的摄像头、车牌识别模块、遥感分析仪和路由器连接，工控机用于机动车尾气监测设备的区域化管理，并通过路由器连接网络集中把监测数据传输给监测平台。可选的，所述遥感分析仪的发射模块发出的测量光距离路面高度为200～650mm。可选的，所述遥感分析仪的发射模块和接收模块分别安装在机动车道路两边；或者遥感分析仪安装在监测车上进行移动监测。可选的，所述监测平台设置数据库，所述数据库用于保存监测平台接收到的数据以及分析和整理结果信息。可选的，所述监测平台通过以下算法对机动车的尾气排放进行分析：根据以下公式计算气体透过率：上式中，T表示传输距离L后的气体透过率，以百分数％表示；表I1示测量光通过的距离L后的光强；I0表示遥感分析仪发出的测量光的光强；β表示气体吸收截面系数，单位为cm-1；C表示气体浓度；L表示遥感分析仪的测量光通过的距离；结合标准燃烧方程：CH2+m(0.21O2+0.79N2)→aCO+bH2O+cC4H6+dCO2+eNO+(0.79m-e/2)N2上式中，a、b、c、d、e分别表示燃烧方程中CO、H2O、C4H6、CO2和NO的燃烧系数；通过反演得到以下机动车尾气中各含量气体组分的浓度计算式：其中，CCO表示尾气中CO的浓度值；表示尾气中C4H6的浓度值；表示尾气中CO2的浓度值；CNO表示尾气中NO的浓度值；将计算出的各气体浓度值与尾气排放限制标准浓度比较，确定机动车排放是否超标。可选的，所述监测平台根据五要素气象站监测的温度、湿度、气压、风速和风向的气象数据，在各项数据进行综合分析实行干扰因素误差补偿，步骤如下：S100：进行测量结果与干扰因素间的传递熵相关性因果分析，利用传递熵因果分析的方法来度量误差干扰之间的不平衡特征，并排出无关干扰因素；S200：进行多干扰下测量误差建模，建立基于ELM的多干扰误差预测模型，并对不同单干扰因素下的误差进行估计；S300：对多传感器虚拟观测建摸，然后通过虚拟测量的方法，将测量过程转化为多传感器虚拟观测过程，建立多传感器虚拟观测过程的数学模型：F(k)＝V(k,k-1)F(k-1)+H(k-1)P(k)＝A(k)F(k)+W(k-1)上式中，F(k)为k时的动态系统的状态向量；P(k)为k时动态系统的观测向量；V(k,k-1)、A(k)分别为系统状态转移矩阵以及量测矩阵；H(k-1)和W(k-1)分别为过程噪声和测量噪声；S400：通过虚拟观测模型对原始序列进行多序列分解；S500：进行多序列自适应融合估计，即采用强跟踪自适应卡尔曼滤波(adaptivekalmanfilter，简写AKF)对多传感器虚拟观测序列进行融合估计；在自适应融合过程中，利用自适应卡尔曼滤波中对测量噪声的自适应估计以及状态的最优估计来去除测量噪声；利用传递熵多干扰间不平衡程度度量特性，改进AKF的观测噪声协方差系数求解，改善误差补偿效果。可选的，所述路由器包括无线网卡、数据处理模块和网口；数据处理模块包括网络处理芯片、外扩RAM、Flash芯片和FPGA芯片；所述网络处理芯片作为主控，外扩RAM和Flash芯片用于程序的存储和数据的暂存，FPGA芯片和无线网卡将数据包处理后传输至网络处理芯片；所述网口用于将获取的数据输出和需要转发的数据输入。本专利技术的机动车尾气监测系统，设置专用的监测平台，通过把监测数据借助网络传输给监测平台，本地不做数据处理，由监测平台充分利用网络资源进行数据分析和整理，由于网络上的数据处理资源多，可以在短时内处理大量的数据，加快了监测数据的处理速度，缩短的监测系统的反馈时间，保障了机动车尾气监测的实时性和有效性，能够适应机动车增长带来的监测数据量处理需求。采用本专利技术的技术方案，能够保证对路面行驶机动车监测的严密性，不会发生跳检漏检。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机动车尾气监测系统，其特征在于，包括摄像头、车牌识别模块、遥感分析仪、路由器和监测平台；/n所述摄像头用于拍摄机动车及其车牌的图像并传输给车牌识别模块；/n所述车牌识别模块通过对机动车及其车牌的图像解析，提取机动车的车牌号码，并将图像和车牌号码通过路由器传输至监测平台；/n所述遥感分析仪包括测量光的发射模块和接收模块，采用测量光照射方式对机动车尾气进行检测，做光学遥感分析，将分析结果传输至监测平台；/n所述路由器用于网络数据传输，将车牌识别模块和遥感分析仪的数据传输至监测平台；/n所述监测平台用于对接收到的数据进行综合分析和整理，做出机动车尾气排放是否超标的判定。/n

【技术特征摘要】
1.一种机动车尾气监测系统，其特征在于，包括摄像头、车牌识别模块、遥感分析仪、路由器和监测平台；
所述摄像头用于拍摄机动车及其车牌的图像并传输给车牌识别模块；
所述车牌识别模块通过对机动车及其车牌的图像解析，提取机动车的车牌号码，并将图像和车牌号码通过路由器传输至监测平台；
所述遥感分析仪包括测量光的发射模块和接收模块，采用测量光照射方式对机动车尾气进行检测，做光学遥感分析，将分析结果传输至监测平台；
所述路由器用于网络数据传输，将车牌识别模块和遥感分析仪的数据传输至监测平台；
所述监测平台用于对接收到的数据进行综合分析和整理，做出机动车尾气排放是否超标的判定。


2.根据权利要求1所述的机动车尾气监测系统，其特征在于，所述系统还包括LED显示屏，所述LED显示屏、摄像头和遥感分析仪安装在机动车行驶的道路旁边，监测平台通过路由器连接并控制LED显示屏，用于显示经过该路段且尾气排放超标的机动车的车牌号码。


3.根据权利要求1所述的机动车尾气监测系统，其特征在于，所述路由器通过RS485接口连接五要素气象站，所述五要素气象站监测当地包含温度、湿度、气压、风速和风向的气象数据，并通过路由器传输至监测平台。


4.根据权利要求1所述的机动车尾气监测系统，其特征在于，所述系统还包括工控机，所述工控机分别与设定区域的摄像头、车牌识别模块、遥感分析仪和路由器连接，工控机用于机动车尾气监测设备的区域化管理，并通过路由器连接网络集中把监测数据传输给监测平台。


5.根据权利要求1所述的机动车尾气监测系统，其特征在于，所述遥感分析仪的发射模块发出的测量光距离路面高度为200～650mm。


6.根据权利要求1所述的机动车尾气监测系统，其特征在于，所述遥感分析仪的发射模块和接收模块分别安装在机动车道路两边；或者遥感分析仪安装在监测车上进行移动监测。


7.根据权利要求1所述的机动车尾气监测系统，其特征在于，所述监测平台设置数据库，所述数据库用于保存监测平台接收到的数据以及分析和整理结果信息。


8.根据权利要求1所述的机动车尾气监测系统，其特征在于，所述监测平台通过以下算法对机动车的尾气排放进行分析：
根据以下公式计算气体透过率：



上式中，T表示传输距离L后的气体透过率，以百分数％表示；表I1示测量光通过的距离L后的光强；I0表示遥感分析仪发出的测量光的光强；β表示气体吸收截面系数，单位为cm-1；C表示气体浓度；L表示遥感分析仪的测量光通过的距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振，周瑜芳，沙川，周宇，赵惠民，张绍峰，
申请(专利权)人：三河市清源绿创环境技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13