一种利用车联网技术测定特定区域车辆碳排放因子的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用车联网技术测定特定区域车辆碳排放因子的方法，其特征在于，包括：燃油车辆集合、中心单元服务器、数据库，其中，每一辆燃油车辆内部还包括二氧化碳浓度监测装置和车速监测装置。燃油车辆集合为特定区域燃油车辆集合，二氧化碳浓度监测装置和车速监测装置向中心单元服务器实时提供第n个燃油车辆排放的二氧化碳浓度时变信息和车辆的速度信息。中心单元服务器，用来收集处理单个车辆碳排放信息。数据库用来存放长时间积累数据。并通过车联网共享信息，得到一种分类计算碳排放因子估计值的方法，解决现有排放因子法与实测法相结合的车辆碳排放核算方法效率低，实时性差的限制。实时性差的限制。实时性差的限制。

【技术实现步骤摘要】
一种利用车联网技术测定特定区域车辆碳排放因子的方法


[0001]本专利技术涉及碳排放因子检测领域，尤其涉及一种利用车联网技术测定特定区域车辆碳排放因子的方法。

技术介绍

[0002]本专利技术
技术介绍
中公开的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]随着人类活动影响大气污染及温室效应日益严重，碳排放问题已成为近些年全球关注的焦点问题。而车辆碳排放作为碳排放问题的最大主体之一，又因为基于实测法的车辆碳排放因子的实时检测考虑到了机动车实际运行状况对尾气排放的影响，对碳排放的数据准确获取进而实现碳排放监测治理非常重要。碳排放因子是二氧化碳排放评估中的关键方法，目前主流的评估方法往往认为碳排放因子是一个常量，在实际当中一直难以测量，目前在评估其与汽油是否充分燃烧有关，也与汽车的行驶速度有关，考虑到这些因素，碳排放因子是一个变量。
[0004]在车辆碳排放因子检测技术中，光谱学技术具有不需多点采样，能同时测量多种气体成分并实现在线自动监测的优势，具有广阔的发展前景。目前对基于光谱学技术的检测方法研究已经取得长足的进展，在众多在光谱学技术中，半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)作为一种灵敏度较高、检测极限较大检测方法，进入大众的视野，近年来已经开始大量应用到自动驾驶、火灾报警、瓦斯检测等领域。但作为一种激光器的波长调制光谱技术，存在激光气体检测的共性问题即波长调制范围较小，难以包含多个气体吸收峰，实现多种类待测气体的同时探测并排除共同的干扰源。同时现有TDLAS设备体积较大，而作为汽车碳排放因子检测装置首先应具备便携性。同时，通过监测二氧化碳排放量，可知燃油是否充分燃烧。通过监测碳排放因子的历史数据，能够得知发动机工作的情况，对碳排放的治理具有很大指导意义，为碳中和、碳达峰的实现提供有力的数据支持。

技术实现思路

[0005]因此，针对上述问题结合当前随车装配设备实际需求提出一种利用车联网技术测定特定区域车辆碳排放因子的方法，这种特定区域车辆碳排放因子测定方法具备实时性好、计算简便、不固定车型的优势，同时公开的车载二氧化碳浓度检测装置不占空间且可固定，并使用半导体激光器作为光源，利用激光器温度电流控制器实现半导体激光器的高带宽波长调制，将主要汽车碳排放因子物特征吸收谱线包含在内，并采用对应特征吸收峰二次谐波与一次谐波的比值作为浓度测算标准，大大提升了系统的测量精度和稳定性。该方法关联了车辆速度、是否充分燃烧、车辆使用时间信息。解决了现有排放因子法与实测法相结合的车辆碳排放核算方法效率低，实时性差的限制。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下。
[0006]一种利用车联网技术测定特定区域车辆碳排放因子的方法，其特征在于，包括：燃油车辆集合、中心单元服务器、数据库，其中，每一辆燃油车辆内部还包括二氧化碳浓度监测系统和车速监测装置。燃油车辆集合(1)为特定区域燃油车辆集合，n为该区域燃油车辆的数量，其数值为一个或者多个，1≤j≤n，第j个燃油车辆包含二氧化碳浓度监测系统和车速监测装置，向中心单元服务器(2)实时提供第j个燃油车辆排放的二氧化碳气体浓度随时间变化的信息C(jΔT)，以及车辆的速度信息v(jΔT)。中心单元服务器，用来收集第j个燃油车辆排放的二氧化碳气体浓度随时间变化的信息C(jΔT)，以及车辆的速度信息V
j
(t)。所述数据库用来存放燃油车辆的一段时间的数据C(jΔT)和v(jΔT)。并通过车联网共享信息，生成一种计算碳排放因子估计值的方法。
[0007]进一步地，还包括一种碳排放因子的估计算法，具体过程为：首先假设在一个特定区域行驶的车辆数目为N，以时间ΔT为间隔，记录第n个车辆排放二氧化碳区域的浓度序列C
n
(jΔT)，记录第n个车辆的行驶速度序列v
n
(jΔT)，1≤n≤N，1≤j≤J，J为一段时间内时间序列采样的总数量，记录第n个车辆所剩的燃油数值序列将C
n
(jΔT)、v
n
(jΔT)和的数据实时上传至中心单元服务器，设车辆的排放二氧化碳区域的体积为V；由中心单元服务器计算得出第n个车辆行驶单位距离油耗数值：心单元服务器计算得出第n个车辆行驶单位距离油耗数值：然后，结合二氧化碳浓度监测系统提供的车辆的排放二氧化碳区域的浓度序列C(jΔT)，由中心单元服务器计算得出第n辆燃油车使用阶段的排放二氧化碳排放质量序列m(jΔT)，m
n
(jΔT)＝ρC
n
(jΔT)V，ρ为单位浓度下二氧化碳的密度，最终计算得出第n个车辆行驶单位距离的碳排放因子将K
nj
的数据存放于数据库；其次，结合实时碳排放因子K
nj
与第n个车辆的行驶速度v
n
(jΔT)的信息，对车辆按照碳排放因子进行分类，具体分类方法为LK
nj
数值接近的分为一类，即满足条件|K
n1j
‑
K
n2j
|＜ΔK的第n1个车辆和第n2个车辆为一类；最终将车辆分为F类，每一类的碳排放因子可以表示为：N
f
为第f类车辆的数量，每间隔一段时间，对于碳排放因子K
f
的数据进行一次更新，在当前时间段，则使用现有的碳排放因子数据统计二氧化碳的排放量。
[0008]进一步地，还包括一种二氧化碳浓度监测装置，二氧化碳浓度监测装置还包括主控模块、半导体激光器、探测装置、锁相放大器，其中：所述主控模块负责进行对系统各类功能模块进行实时控制，同时负责对谐波数据进行实时解调计算，得到车辆碳排放因子信息并向车主提供发动机状态信息。所述半导体激光器电流及温度受到控制后输出的激光波长覆盖1.578μm波长范围。探测装置完成对激光信号的接收，锁相放大器完成对检测信号的一次、二次谐波信号提取，将提取到的一次、二次谐波信号上传到主控模块实时反演计算两种气体的浓度时变信息。
[0009]进一步地，还包括聚光透镜，所述聚光透镜设置在激光器输出口，将经二氧化碳气体充分吸收后的的激光功率聚集在所述激光接收器上，保证信号质量。
[0010]进一步地，还包括激光接收器和模数转换装置，二者集成在探测装置内部。激光经气室吸收后由激光接收器将输出光功率的模拟量进行采集并由模数转换装置转换为数字信号输出。
[0011]进一步地，还包括信号发生控制器、温度调节控制器，二者集成在所述主控模块
内，主要基于软件实现控制。信号发生控制器实时控制激光器内置信号发生器输出，温度调节控制器实时控制激光器内置的温度调节装置。
[0012]进一步地，还包括信号发生器、激光器温度调节模块、外部电流驱动模块，三者集成在所述半导体激光器内部，信号发生器输出500Hz频率扫描信号，并在此基础上分时加入频率为500kHz、100kHz的两种高频正弦信号对半导体激光器内置驱动电路电流进行调制，驱动激光器工作。激光器温度调节模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.本发明公开了一种利用车联网技术测定特定区域车辆碳排放因子的方法，其特征在于，1)所述特定区域车辆碳排放因子的测量系统包含如下构成：燃油车辆集合(1)、中心单元服务器(2)、数据库(3)，其中，每一辆燃油车辆内部还包括二氧化碳浓度监测系统(4)和车速监测装置(5)；燃油车辆集合为特定区域燃油车辆集合，二氧化碳浓度监测系统(4)和车速监测装置(5)向中心单元服务器实时提供第n个燃油车辆排放的二氧化碳浓度时变信息，以及车辆的速度信息；中心单元服务器，用来收集处理单个车辆碳排放信息；数据库(6)用来存放长时间积累数据；2)该系统采用如下方法完成碳排放因子的估计：第一步，假设在一个特定区域行驶的车辆数目为N，以时间ΔT为间隔，记录第n个车辆排放二氧化碳区域的浓度序列C
n
(jΔT)，记录第n个车辆的行驶速度序列v
n
(jΔT)，1≤n≤N，1≤j≤J，J为一段时间内时间序列采样的总数量，记录第n个车辆所剩的燃油数值序列将C
n
(jΔT)、v
n
(jΔT)和的数据实时上传至中心单元服务器(2)，设车辆的排放二氧化碳区域的体积为V；由中心单元服务器(2)计算得出第n个车辆行驶单位距离油耗数值：第二步，结合二氧化碳浓度监测系统(4)提供的车辆的排放二氧化碳区域的浓度序列C(jΔT)，由中心单元服务器(2)计算得出第n辆燃油车使用阶段的排放二氧化碳排放质量序列m(jΔT)，m
n
(jΔT)＝ρC
n
(jΔT)V，ρ为单位浓度下二氧化碳的密度，最终计算得出第n个车辆行驶单位距离的碳排放因子将K
nj
的数据存放于数据库(6)；第三步，结合实时碳排放因子K
nj
与第n个车辆的行驶速度v
n
(jΔT)的信息，对车辆按照碳排放因子进行分类，具体分类方法为：K
nj
数值接近的分为一类，即满足条件|K
n1j
‑
K
n2j
|＜ΔK的第n1个车辆和第n2个车辆为一类；第四步，最终将车辆分为F类，每一类的碳排放因子可以表示为：第四步，最终将车辆分为F类，每一类的碳排放因子可以表示为：N
f
为第f类车辆的数量，第五步，每间隔一段时间，对于碳排放因子K
f
的数据进行一次更新，在当前时间段，则使用现有的碳排放因子数据统计二氧化碳的排放量。2.如权利要求1所述的一种利用车联网技术测定特定区域车辆碳排放因子的方法，其特征在于，车辆速度信息获取主要依赖车辆仪表盘自带的车速监测装置(5)而二氧化碳气体浓度随时间变化的信息获取主要依赖本发明公开的一种二氧化碳浓度监测系统(4)。所述二氧化碳浓度...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂林，杨晨，
申请(专利权)人：上海第二工业大学，
类型：发明
国别省市：