CN102661881A - 机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于大气污染控制技术领域，并公开了机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统及方法。该系统包括：用于监测并发出所监管的机动车船的废气和微细颗粒排放信息、用于发出所监管的机动车船的ID地址序号的在线监测终端；用于初步判断所监管机动车船排放是否超标的区域性在线识别机构，以及用于对机动车船进行管控的上位机管理平台。本发明的系统使得所监管的机动车船、区域性在线识别机构和上位机管理平台形成相互关联的整体结构，确保有效、迅速的管控机动车船的废气和微细颗粒排放，从而将城市内机动车船对大气质量的综合影响控制在所需范围内。本发明的监管方法响应迅速、有效性和可靠度高，本发明的监管系统成本可控、便于推广施行。

Description

机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统和方法

技术领域

本发明属于资源与环境技术领域，更具体地，属于大气污染控制技术领域，并涉及一种机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统和方法。

背景技术

随着社会发展进程的加快，城市大气环境质量日益引起人们的重视。导致城市大气环境质量下降的因素较多，其中一个重要因素即为机动车船所排出的燃油废气和废气中的微细颗粒。机动车船燃油废气和微细颗粒对人体身体健康和环境质量均有影响，例如微细颗粒PM2.5可进入人体呼吸系统并导致肺癌等呼吸系统疾病，也可导致灰霾天气等环境问题。为控制机动车辆的废气排放，目前已在一些城市采用机动车辆单双号限行、号召机动车辆使用小排量，报废落后性能车船，鼓励市民举报超标排放，同时也应用大气环境监测对废气排放量、废气的组成以及废气中微细颗粒浓度等进行实时测量。但是以上方法均难以有效管控机动车船的燃油废气和微细颗粒的超标排放；难以实现对单个机动车船的燃油废气和微细颗粒排放量的有效控制；更难以实现区域机动车船数量增长时使燃油废气和微细颗粒的排放总量下降。

发明内容

本发明希望解决的技术问题在于，针对现有技术中尚不能对机动车船的燃油废气和微细颗粒排放进行有效监管的缺陷，提供一种可有效监测并进一步有效管控机动车船的燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统和方法。

本发明通过以下技术方案解决其希望解决的技术问题：提供机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统，包括：

在线监测终端，设置在所监管的机动车船的燃油动力系统上，用于监测和发出所监管的机动车船的废气和微细颗粒信息、以及用于识别和发出所监管的机动车船的ID地址序号；

区域性在线识别机构，其与所述在线监测终端连接，用于接收、存储和识别所述在线监测终端发出的废气和微细颗粒信息以及ID地址序号，并据此生成且发出机动车船的第一级状态信息；以及

上位机管理平台，其与所述区域性在线识别机构连接，用于接收、存储和识别所述区域性在线识别机构发出的第一级状态信息，据此生成机动车船的第二级状态信息，并根据所述第二级状态信息对所述机动车船进行管控。

在上述机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统中，所述在线监测终端包括：

在线取样机构，设置在所述机动车船的燃油废气和微细颗粒的排放管的出口端，用于采集并发出废气和微细颗粒测试样；

在线监测机构，用于接收并处理所述废气和微细颗粒测试样、以得到所述废气和微细颗粒信息；

监控机，用于启动和关闭所述在线取样机构和在线监测机构、识别所述机动车船的ID地址序号以及同时发送所述ID地址序号及所述废气和微细颗粒信息；以及

第一北斗导航收发器，用于接收所述监控机发出的所述废气和微细颗粒信息以及ID地址序号，并向北斗卫星导航系统发出所述接收的废气和微细颗粒信息以及ID地址序号。

在上述机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统中，所述废气和微细颗粒信息包括单位时间的废气排放量、单位体积的微细颗粒毫克数和机动车船的单元排放时间。

在上述机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统中，所述监控机与所述燃油动力系统间还设有用于确保所述监控机在所述燃油动力系统启动时已上电并处于工作状态的电气联锁装置。

在上述机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统中，所述在线监测终端还包括与所述监控机连接的温度预警机构，当所述机动车船的燃油动力系统的温度达到温度预警机构的温度阈值时，所述监控机启动所述在线取样机构和在线监测机构。

在上述机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统中，所述区域性在线识别机构包括：

第二北斗导航收发器，用于接收所述在线监测终端发出的废气和微细颗粒信息以及ID地址序号；

服务器，用于根据所述ID地址序号对接收到的废气和微细颗粒信息进行分类识别，以得到并发出与所述ID地址序号对应的废气和微细颗粒信息；及

数据库，所述数据库用于确定监测时间长度，所述数据库内存储有与所述ID地址序号和所述监测时间长度对应的第一级排放阈值信息，所述数据库用于比较所述监测时间长度内与ID地址序号对应的废气和微细颗粒信息和与ID地址序号对应的第一级排放阈值信息，以生成且发出所述机动车船的第一级状态信息。

在上述机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统中，所述监测时间长度包括单个取样周期和单次运行时间长度，所述第一级状态信息包括单测次第一级状态信息和单车次第一级状态信息。

在上述机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统中，所述单测次第一级状态信息包括单个取样周期内的废气排放量、单位体积的微细颗粒毫克数、单个取样周期内的废气排放量是否超标、单个取样周期内的微细颗粒浓度是否超标和单个取样周期内的废气排放量的超标总量；以及

所述单车次第一级状态信息包括：单次运行时间长度内的废气排放量、单位体积的微细颗粒毫克数、单次运行时间长度内的废气排放量是否超标、单次运行时间长度内的微细颗粒浓度是否超标、单次运行时间长度内微细颗粒浓度超标时间区段、单次运行时间长度内废气排放量超标时间区段、单次运行时间长度内的废气排放量的超标幅度、单次运行时间长度内的微细颗粒浓度的超标幅度、单次运行时间长度内的废气排放量的超标总量、单次运行的起讫时间区段和单次运行时间长度内的运行位置区段。

在上述机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统中，所述上位机管理平台用于确定监管时间长度，根据所述ID地址序号和所述监管时间长度确定第二级排放阈值信息，对所述第一级状态信息进行累加计算得到累加状态信息；对累加状态信息与所述第二级排放阈值信息进行比较，得到所述第二级状态信息；并根据所述第二级状态信息对所述机动车船进行管控。

在上述机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统中，所述第二级状态信息包括：所述监管时间长度内与ID地址序号对应的总运行时间长度、监管时间长度内废气排放总量、监管时间长度内微细颗粒排放总量、监管时间长度内废气排放量累加超标量、监管时间长度内微细颗粒浓度累加超标量、监管时间长度内废气排放量累加超标时间长度和监管时间长度内微细颗粒浓度累加超标时间长度。

在上述机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统中，所述上位机管理平台内还设有与所述ID地址序号和监管时间长度对应的第三级排放阈值信息，所述上位机管理平台通过比较所述累加状态信息和所述第三级排放阈值信息对所监管的机动车船进行提醒管控。

在上述机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统中，所述上位机管理平台内还设有与所述ID地址序号对应的第N级排放阈值信息，所述上位机管理平台通过比较所述累加状态信息和所述第N级排放阈值信息对所监管的机动车船进行管控。

在上述机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统中，所述在线监测终端与所述区域性在线识别机构通过北斗卫星导航系统连接，所述区域性在线识别机构与所述上位机管理平台通过互联网连接。

根据本发明的另一方面，提供机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管方法，其中，所述方法包括以下步骤：

S1：设置在所监管的机动车船的燃油动力系统上的在线监测终端识别所监管的机动车船的ID地址序号及监测所监管的机动车船的废气和微细颗粒信息，并将所述ID地址序号以及废气和微细颗粒信息发往区域性在线识别机构；

S2：所述区域性在线识别机构接收且存储所述在线监测终端发出的ID地址序号及废气和微细颗粒信息，据此生成机动车船的第一级状态信息，并将所述第一级状态信息发往上位机管理平台；以及

S3：所述上位机管理平台接收且存储所述区域性在线识别机构发出的第一级状态信息，据此生成机动车船的第二级状态信息，并根据所述第二级状态信息对所述机动车船进行管控。

在上述机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管方法中，所述步骤S1包括以下子步骤：

S11：设置在所述机动车船燃油废气和微细颗粒的排放管的出口端的在线取样机构采集废气和微细颗粒测试样，并将采集的废气和微细颗粒测试样发往在线监测机构；

S12：所述在线监测机构接收并处理所述废气和微细颗粒测试样，得到所述废气和微细颗粒信息，并将废气和微细颗粒信息发往监控机；

S13：所述监控机识别所述ID地址序号，并同时向第一北斗导航收发器发送所述ID地址序号以及所述废气和微细颗粒信息；以及

S14：所述第一北斗导航收发器接收所述监控机发出的所述废气和微细颗粒信息及所述ID地址序号，并向北斗卫星导航系统发出所述接收的废气和微细颗粒信息及所述ID地址序号。

在上述机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管方法中，所述步骤S2包括以下子步骤：

S21：接收所述在线监测终端发出的废气和微细颗粒信息以及ID地址序号；

S22：根据所述ID地址序号对接收到的废气和微细颗粒信息进行分类识别，以得到与所述ID地址序号对应的废气和微细颗粒信息；

S23：确定监测时间长度，根据所述ID地址序号和所述监测时间长度确定与ID地址序号对应的第一级排放阈值信息；以及

S24：比较所述监测时间长度内与ID地址序号对应的废气和微细颗粒信息和与ID地址序号对应的第一级排放阈值信息，以生成且发出所述机动车船的第一级状态信息。

在上述机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管方法中，所述步骤S3包括以下子步骤：

S31：接收所述第一级状态信息，对所述第一级状态信息进行累加计算得到累加状态信息；

S32：确定监管时间长度，根据所述ID地址序号和所述监管时间长度确定第二级排放阈值信息；

S33：比较所述累加状态信息和所述第二级排放阈值信息，得到所述第二级状态信息；以及

S34：根据所述第二级状态信息对所述机动车船进行管控。

在上述机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管方法中，上位机管理平台内还设有其他多个排放阈值信息，例如第三级排放阈值信息、第N级排放阈值信息，上位机管理平台可依据不同的多个排放阈值信息、根据政府具体的管理目标对累加状态信息进行识别，并依据识别(例如比较判断)过程中产生的不同结果对机动车船进行提醒、处罚等管控。

实施本发明可以获得以下有益效果：通过设置在机动车船上的在线监测终端可在机动车船启动后实时监测其废气和微细颗粒排放状况，通过区域性在线识别机构可基于实时监测结果确定所监管的机动车船是否处于排放超标状态和具体的排放超标量，并由上位机管理平台基于区域性在线识别机构的判定结果对所监管的该机动车船进行综合管理和控制。本发明的智能监管系统使得所监管的机动车船、区域性在线识别机构和上位机管理平台形成一相互关联的整体结构，确保上位机管理平台有效、迅速的管控机动车船的废气和微细颗粒排放；实现对单个机动车船的燃油废气和微细颗粒排放量的有效控制；实现区域内机动车船数量增长时，使燃油废气和微细颗粒的排放总量下降，从而将城市区域内机动车船对大气质量的综合影响控制在所需范围内。本发明的智能监管方法响应迅速、有效性和可靠度高，本发明的智能监管系统成本可控、便于大范围推广施行。

附图说明

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。附图中：

图1是根据本发明的机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统的示意图；

图2是根据本发明的在线监测终端的示意图；

图3是根据本发明的对机动车船的燃油废气和微细颗粒排放进行智能监管的流程图；

图4是根据本发明的对机动车船的燃油废气和微细颗粒排放进行智能监管的流程图。

具体实施方式

本发明涉及一种机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统。该系统通过设置在所监管的机动车船上的在线监测终端实时监测废气和微细颗粒排放、通过区域性在线识别机构确定单次监测和机动车船单次运行过程中是否存在排放超标、以及通过上位机管理平台确定特定监管时间长度内机动车船的总排放量是否超标，并在排放超标的情况下对该类机动车船进行限制使用等管控，从而对机动车船的废气和微细颗粒排放总量进行有效监管和控制。

如图1所示，本发明的机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统100(以下简称智能监管系统)包括依次连接的在线监测终端11、区域性在线识别机构12和上位机管理平台13。其中，在线监测终端11与区域性在线识别机构12通过北斗卫星导航系统连接，区域性在线识别机构12和上位机管理平台13通过互联网、或也通过北斗卫星导航系统连接。图1所示的智能监管系统可实现对在线监测终端11位于其上的机动车船的废气和微细颗粒排放的实时监管。

参考图1和2，在线监测终端11通常设置在所监管的机动车船的燃油动力系统上，其主要用于监测并发出机动车船的废气和微细颗粒信息。另外，本领域技术人员可理解的是，通常为不同机动车船的燃油动力系统赋予不同的ID地址序号，其代表不同机动车船的动力水平并起到特殊标识作用。在线监测终端11可识别上述ID地址序号，并在发出监测到的废气和微细颗粒信息的同时发出所监管的机动车船的ID地址序号，二者相互关联。本发明的在线监测终端11包括在线取样机构111、在线监测机构112、监控机113和第一北斗导航收发器114。以下将结合图2对上述在线监测终端11进行详细说明。

在线取样机构111设置在机动车船燃油废气和微细颗粒的排放管的出口端，用于采集废气和微细颗粒测试样。优选地，在线取样机构111周期性地、定量地采集废气和微细颗粒测试样。取样周期的具体设定与机动车船的类型、行驶区域、使用年限等有关，并在规定的监管时间范围内可发生多次适应性调整。例如，取样周期可为50ms或更长。现有技术中存在多种上述取样机构，例如但不限于，本发明可采用微型定量取样泵定量抽取测试样。在每个取样周期内，在线取样机构111均将采集到的废气和微细颗粒测试样发往在线监测机构112。

在线监测机构112是在线监测废气和微细颗粒的仪器。其主要用于接收并处理废气和微细颗粒测试样，从而获得后续可用于判断所监管的机动车船排放是否超标的废气和微细颗粒信息。例如但不限于，废气和微细颗粒信息包括单位时间的废气排放量、单位体积的微细颗粒毫克数和机动车船的单元排放时间。应该理解的是，单位体积的微细颗粒毫克数即指微细颗粒浓度。此处所述的机动车船的单元排放时间即指在线取样机构111每次取样的持续时间，也即为单个取样周期的长度。因此，单位时间的废气排放量也可表述为单个取样周期内的废气排放量。然后，监测结果传输至监控机113。

在线监测终端11的监控机113包括控制模块1131和监测数据收发模块1132，其用于实时控制在线取样机构111和在线监测机构112的启动和关闭、处理废气和微细颗粒信息、识别机动车船的ID地址序号以及同时发送ID地址序号以及废气和微细颗粒信息。控制模块1131具有微处理器的功能，其可控制在线监测终端11内各组件的运行状况，包括但不限于控制在线取样机构111和在线监测机构112的开关、废气和微细颗粒信息的传送等。就控制在线取样机构111和在线监测机构112的开关而言，通过设置与监控机113配合的温度预警机构115实施开启控制。温度预警机构115设置于燃油动力系统的排气管处，其可连续检测并向监控机113的监测数据收发模块1132发出排气管的实时温度。随后由监控机113的控制模块1131确定所测得的实际温度是否大于其内预设的排气管的温度阈值，若超出上述温度阈值则表明所监管的机动车船已开始排气(或甚至稳定排气)，控制模块1131此时启动在线取样机构111和在线监测机构112，开始对机动车船进行废气和微细颗粒采样与处理。可以理解的是，温度预警机构115可以是独立于在线取样机构111的单独结构，其也可以集成在在线取样机构111中。监控机113停止运行后，在线取样机构111和在线监测机构112也一并停止运行。

另外，监控机113可识别特异性代表机动车船的燃油动力系统的ID地址序号；在完成对单个取样周期内废气和微细颗粒测试样的处理后，控制模块1131使该机动车船的ID地址序号和监测数据收发模块1132接收的废气和微细颗粒信息相关联，并将两者一同发送至第一北斗导航收发器114的短报文接口，紧接着发往北斗卫星导航系统。基于此点，监控机113的控制模块1131兼具收发器和微处理器的功能。

本发明中，为确保对机动车船运行的准确监控，需要使监控机113在机动车船的燃油动力系统启动时或启动前就已经上电并处于工作状态。如图2所示，本发明的在线监测终端11包括设置在燃油动力系统和监控机113之间的电气联锁装置116，其使得燃油动力系统和监控机113的线路同步锁定，从而确保燃油动力系统启动时监控机113已经上电并处于工作状态。

这里需要说明的是，虽然以上结合各个独立机构描述在线监测终端，但本发明也可采用集成设备/装置实现在线监测终端。例如，在线取样机构和在线监测机构可为兼具取样和测试样处理的一体化机构，第一北斗导航收发器可集成在监控机中，温度预警机构可与在线取样机构集成在一起等等。以上对在线监测终端的具体示例仅用于解释目的，而不对在线监测终端的具体体系结构作任何限制。

返回参考图1，区域性在线识别机构12包括第二北斗导航收发器121、服务器122和数据库123，其用于基于其内存储的多个第一排放阈值，确定所监管的机动车船在单次监测期间(单个取样周期内)和单次运行时间长度内是否存在排放超标的现象，并将最终确定的第一级状态信息发往上位机管理平台13。在本发明的优选实施例中，这里所用的表达“区域性”意思是：北斗卫星导航系统可实时确定机动车船目前所在的地理位置(包含经度和纬度信息)，根据得到的实时地理位置信息选定一待接收相关信息(例如，ID地址序号、废气和微细颗粒信息等)的区域性在线识别机构，该区域性在线识别机构12接收和识别在特定区域内运行的机动车船(的燃油动力系统)；其通过与ID地址序号这一特征编号相关联的实时地理位置信息判定某一机动车船的燃油动力系统是否属于其监管对象，并通过ID地址序号实现机动车船的跟踪监管，只要该机动车船在区域性在线识别机构管辖的区域内运行，其均可接收关于该机动车船的燃油动力系统的相关信息。这种“区域性”划定其优点在于：结合实时地理位置信息管控机动车船可使本发明适应性增强、监控更为全面，并可对在不同地区(例如省份)登记的所有机动车船进行全面公平的管控。

替代性地，本发明的“区域性”也可理解为：区域性在线识别机构12可接收和识别未在划定的特定区域内登记但在该区域的实际运行时间超过特定时间临界值的机动车船(的燃油动力系统)，这通过各个区域性在线识别机构之间的通信连接得以实现；具体地，当某一机动车船在A区登记、但在B区运行超过特定时间临界值时，A区的区域性在线识别机构可将该机动车船的ID地址序号发往B区的对应机构，由B区的区域性在线识别机构对该机动车船进行监管，或者A区的区域性在线识别机构将该机动车船的废气和微细颗粒信息发往B区的对应结构，B区的区域性在线识别机构将判断结果回传给A区的相应机构。各个区域性在线识别机构可通过互联网实现通信连接。另外，本发明的“区域性”也可理解为：区域性在线识别机构接收和识别在特定区域内登记的机动车船(的燃油动力系统)；其通过ID地址序号这一特征编号判定某一机动车船的燃油动力系统是否属于其监管对象，并通过ID地址序号实现机动车船的跟踪监管，即使该机动车船已驶离所划定的特定区域，该机构仍然可继续接收关于该机动车船的燃油动力系统的相关信息。以下将结合优选实施例中“区域性”的定义展开描述。

第二北斗导航收发器121可具有与第一北斗导航收发器114相同的配置和功能，其与北斗卫星导航系统通信连接，从而接收在线监测终端11经北斗卫星导航系统发出的废气和微细颗粒信息以及ID地址序号。除此之外，第二北斗导航收发器121同时可接收北斗卫星导航系统确定的实时地理位置信息。随后服务器122根据ID地址序号对接收的废气和微细颗粒信息进行分类识别，根据ID地址序号分别将属于某一机动车船的所有废气和微细颗粒信息对应存储至数据库123中。

数据库123为区域性在线识别机构12的核心组件，其内存储有多个与ID地址序号对应的第一级排放阈值信息。所述与ID地址序号对应的第一级排放阈值信息进一步可分为与ID地址序号和监测时间长度对应的第一级排放阈值信息，即与该ID地址序号对应的单次监测期间的排放阈值信息和/或机动车船单次运行期间的排放阈值信息；为便于描述和说明，将以上阈值信息分别称为单测次第一级排放阈值信息和单车次第一级排放阈值信息。所述单测次第一级排放阈值信息包括但不限于：单个取样周期内的废气排放量阈值、单位体积的微细颗粒毫克数阈值(或称为单个取样周期内的微细颗粒浓度阈值)和/或单个取样周期内的微细颗粒排放量阈值等。所述单车次第一级排放阈值信息包括但不限于：单次运行时间长度内的废气排放量阈值、单位体积的微细颗粒毫克数阈值(或称为单次运行时间内的微细颗粒浓度阈值)和/或单次运行时间长度内的微细颗粒排放量阈值等。不同ID地址序号所对应的不同燃油动力系统由于自身结构、配置等因素，通常具有不同的排放标准，也即具有不同的单测次第一级排放阈值信息和单车次第一级排放阈值信息。

在具体监管过程中，数据库123首先确定监测时间长度，包括单个取样周期的长度和单次运行时间的长度；然后根据ID地址序号和监测时间长度对应调用其内存储的各个第一级排放阈值信息；紧接着将分别与某一ID地址序号相对应的上述监测时间长度内的废气和微细颗粒信息与第一级排放阈值信息进行比较，从而判断在某一监测时间长度内机动车船的排放浓度和排放量是否超标。若确定特定机动车船的排放超标，则进一步确定排放超标的总量、超标幅度、超标时间区段等，并生成第一级状态信息。具体地，第一级状态信息进一步分为单测次第一级状态信息和/或单车次第一级状态信息。所述单测次第一级状态信息包括单个取样周期内的废气排放量、单位体积的微细颗粒毫克数、单个取样周期内的废气排放量是否超标、单位体积的微细颗粒毫克数是否超标和单个取样周期内的废气排放量的超标总量。所述单车次第一级状态信息包括单次运行时间长度内的废气排放量、单位体积的微细颗粒毫克数、单次运行时间长度内的废气排放量是否超标、单位体积的微细颗粒毫克数是否超标、单次运行时间长度内微细颗粒浓度超标时间区段、单次运行时间长度内废气排放量超标时间区段、单次运行时间长度内的废气排放量的超标幅度、单次运行时间长度内的微细颗粒浓度的超标幅度、单次运行时间长度内的废气排放量的超标总量、单次运行的起讫时间区段和单次运行时间长度内的运行位置区段。

在本发明的一个优选实施例中，数据库123通过比较单个取样周期内的废气和微细颗粒信息和单测次第一级排放阈值信息获得多个单测次第一级状态信息，通过累加多个单测次第一级状态信息获得多个单车次第一级状态信息，然后向上位机管理平台13发出单车次第一级状态信息。该实施例的优点在于，依据单个取样周期的判断可提高整个系统的监测灵敏度，通过传送单车次第一级状态信息可使互联网传送的信息量明显减少，因此对上位机管理平台的数据处理能力要求降低，使网络通信负荷降低，有利于成本控制。换言之，优选实施例的该智能监管系统兼具监测灵敏度高和成本可控的优点。

在本发明的另一替代性实施例中，数据库123也向上位机管理平台13发出单车次第一级状态信息，但数据库123采用另一方法获得单车次第一级状态信息。具体地，数据库123接收并存储单个取样周期内的废气和微细颗粒信息，累加多个上述信息直至所监管机动车船的单次运行结束，然后再比较累加信息和单车次第一级排放阈值信息获得单车次第一级状态信息。与上述优选实施例相比，由于对排放是否超标的判断仅在单次运行结束后进行判断，可能在某一单次运行开始时就已超标，但直到该次运行结束时才可确定已经超标。显然地，该替代性实施例的监测灵敏度明显偏低。

在本发明的另一替代性实施例中，数据库123通过比较单个取样周期内的废气和微细颗粒信息和单测次第一级排放阈值信息获得多个单测次第一级状态信息，然后向上位机管理平台13发出单测次第一级状态信息。该实施例的优点在于，监测灵敏度高，上位机管理平台可获得所监管的机动车船任何时候的废气和微细颗粒排放状况，增强判断排放超标的灵敏度和准确度。但由于取样次数多，获得的多个单测次第一级状态信息增加了上位机管理平台13处理数据的负荷，对上位机管理平台13的数据处理能力有较高要求。

因此，通过区域性在线识别机构12可初步确定所监管的机动车船是否排放超标，在将最终确定的第一级状态信息存储在数据库123中后通过互联网向上位机管理平台13发出该第一级状态信息，由上位机管理平台13对所监管的机动车船进行有效管理和控制。在上述优选实施例中，所选定的对机动车船进行初步监管的区域性在线识别机构与机动车船运行的地理位置对应，可很好地控制发生在其所管辖范围内所有机动车船的废气和微细颗粒排放状况，从而控制其内废气和微细颗粒排放总量。

返回参考图1，上位机管理平台13为本发明的智能监管系统对机动车船实施控制的部分，其用于基于其内存储的多个第二级排放阈值，确定所监管的机动车船在月度、季度或年度等监管时间长度内是否存在排放超标的现象，并基于最终确定的第二级状态信息对所监管的机动车船实施管理和控制。如图1所示，本发明对所监管机动车船的管控主要通过与机动车船责任人的交互完成，具体方式包含但不限于向机动车船责任人发出提醒信息，限制该机动车船的继续使用；向机动车船责任人发出罚款信息，依据超标程度处以罚款等。上位机管理平台13可与多个区域性在线识别机构通信连接，并依据各机动车船的ID地址序号分别对应存储属于该机动车船的所有信息。

上位机管理平台13内存储有多个与ID地址序号和监管时间长度对应的第二级排放阈值信息。监管时间可以采用月度、季度、半年度和/或年度等方式进行计量。以下结合月度和年度监管时间对本发明的上位机管理平台13的运行进行详细描述，但应该理解，本发明的上位机管理平台并不受限于此。这种情况下，为便于描述和说明，将第二级排放阈值信息分为月度第二级排放阈值信息和年度第二级排放阈值信息。

月度第二级排放阈值信息指指上位机管理平台13所设置的月度废气排放量阈值、月度微细颗粒浓度阈值和/或月度微细颗粒排放量阈值。年度第二级排放阈值信息指上位机管理平台13所设置的年度废气排放量阈值、年度微细颗粒浓度阈值和/或年度微细颗粒排放量阈值。在另一实施例中，为增强智能监管系统的监管灵活性，月度第二级排放阈值信息也可指该月度内总运行时间长度对应的单车次第一级排放阈值信息的总和；其具体包括：总运行时间长度内的废气排放量阈值、总运行时间长度内的微细颗粒浓度阈值和/或总运行时间长度内的微细颗粒排放量阈值。

在第一种月度第二级排放阈值信息设置方式下，在具体监管过程中，上位机管理平台13首先根据ID地址序号调用相应的月度第二级排放阈值信息；然后累加该ID地址序号对应的该月度内的第一级状态信息并得到累加状态信息，将累加状态信息与月度第二级排放阈值信息进行比较，从而判断在该月度内机动车船的排放是否超标；若确定超标，则进一步确定排放超标的总量、超标幅度等以生成第二级状态子信息；在第M月度的监管结束后，将第M月度与M-1、M-2...第1月度(M≤12)的第二状态子信息进行累加，并将累加的第二级状态子信息与年度第二级排放阈值信息进行比较，判断在该年度内机动车船的排放是否超标；若所监管车船年度排放超标，则进一步确定超标总量等信息、以生成第二级状态信息，据此对所监管机动车船进行适当管控。

在第二种月度第二级排放阈值信息设置方式下，在具体监管过程中，上位机管理平台13首先确定所监管机动车船在某月度内的总运行时间长度，然后根据该机动车船的ID地址序号和总运行时间长度计算并调用相应的月度第二级排放阈值信息；接下来累加该ID地址序号对应的该月度内的第一级状态信息并得到累加状态信息，将累加状态信息与月度第二级排放阈值信息进行比较，从而判断在该月度内机动车船的排放是否超标；若确定超标，则进一步确定排放超标的总量、超标幅度等，以生成第二级状态子信息；在第M月度的监管结束后，将第M月度与M-1、M-2...第1月度(M≤12)的第二级状态子信息进行累加，并将累加的第二状态子信息与年度第二级排放阈值信息进行比较，判断在该年度内机动车船的排放是否超标；若所监管车船年度排放超标，则进一步确定超标总量等信息，从而生成第二级状态信息，据此对所监管机动车船进行适当管控。

两种月度第二级排放阈值信息的设置方式下，第二级状态子信息包括与ID地址序号对应的月度总运行时间长度、月度废气排放总量、月度微细颗粒浓度、月度微细颗粒排放总量、月度废气排放累加超标量、月度微细颗粒浓度累加超标量、月度废气排放累加超标时间长度和月度微细颗粒浓度累加超标时间长度。第二级状态信息则包括与ID地址序号对应的年度总运行时间长度、年度废气排放总量、年度微细颗粒排放总量、年度微细颗粒浓度、年度废气排放累加超标量、年度微细颗粒浓度累加超标量、年度废气排放累加超标时间长度和年度微细颗粒浓度累加超标时间长度。

为增强本发明智能监管系统的灵活性和动态配置性，在本发明的一优选实施例中，上位机管理平台13内还可设置其他多级排放阈值信息，据此形成多级状态信息，并对所监管的机动车船进行多级控制；具体示例如下。(1)上位机管理平台13内可设置略小于第二级排放阈值的第三级排放阈值。当累加状态信息等于或大于第三级排放阈值信息时，则认为所监管的机动车船已接近排放超标的状态。此时上位机管理平台13可据此向所监管机动车船的责任人发出相关信息，提醒该机动车船的使用状态。(2)上位机管理平台13内可设置第四级、第五级...第N级排放阈值信息(N为不等于1-3的正整数)，其分别对应于机动车船责任人在监管时间长度内购买了一定废气和微细颗粒排放量后重新确定的排放阈值信息。当累加状态信息超过重新确定的第N级排放阈值信息后，则认为所监管的机动车船再次排放超标。此时上位机管理平台13再次通过机动车船责任人实现机动车船的管控。

因此，通过上位机管理平台13可最终确定所监管的机动车船在月度、季度、年度等监管时间内是否排放超标，并根据超标与否和超标总量与所监管机动车船的责任人交互，发出行政处罚和暂停行驶的限驶令依据，对排放超标机动车船的继续使用进行干涉，实现有效的限排和减排。

在本发明的优选实施例中，智能监管系统涉及大量与机动车船排放状态相关联的信息，上述信息均是对所监管的机动车船运行状况的表征，这种层层递进式的信息传递体系有助于智能监管系统对机动车船进行精确和准确控制；另外，机动车船的责任人可通过互联网查询该智能监管系统的部分信息，相关责任人可根据实时获取的信息调整负责的机动车船的使用状况，避免发生排放超标或过度排放超标的情况。

如图3所示，图3是本发明的机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管方法，该方法开始于步骤A1，该步骤中，在线监测终端识别所监管的机动车船的ID地址序号，同时收集所监管的机动车船的废气和微细颗粒信息，并将ID地址序号以及废气和微细颗粒信息发往区域性在线识别机构；其中，在线监测终端设置在所监管的机动车船的燃油动力系统上。该方法在步骤A2继续，此时区域性在线识别机构接收且存储ID地址序号及废气和微细颗粒信息，据此生成机动车船的第一级状态信息，并将第一级状态信息发往上位机管理平台。该方法运行至步骤A3，上位机管理平台接收且存储第一级状态信息，据此生成机动车船的第二级状态信息，并根据第二级状态信息管控所监管的机动车船的使用。该方法结束于步骤A4。

如图4所示，图4是本发明的机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管方法。通过该智能监管方法可实时监测运行中的机动车船的废气和微细颗粒排放状况，并通过与机动车船责任人的交互管控机动车船的使用，从而达到限排和减排的目的。以下将结合图4详细介绍该智能监管方法。

该方法开始于步骤S0，接着进行至步骤S1，确定何时开始对某一机动车船进行监管。在子步骤S11中，确定所监管的机动车船的燃油动力系统是否上电，若是，则在子步骤S12开启监控机，并启动温度预警机构采集燃油动力系统的废气和微细颗粒排放管的温度。在子步骤S13，判断排放管的温度是否超出监控机内预设的温度临界值，若是，则在步骤S14启动在线取样机构和在线监测机构，并继续至步骤S2；否则，返回执行子步骤S13。

在步骤S2中，在线监测终端完成对所监管机动车船的实时在线监测，并得到反映机动车船排放状况的废气和微细颗粒排放信息。在子步骤S21中，在线监测终端的在线取样机构采集废气和微细颗粒测试样，并将采集的废气和微细颗粒测试样发往在线监测机构。其中，该在线取样机构设置在所监管的机动车船燃油废气和微细颗粒的排放管的出口端。在子步骤S22，在线监测机构对废气和微细颗粒测试样进行处理，得到包含单位时间的废气排放量、单位体积的微细颗粒毫克数和机动车船的单元排放时间等的废气和微细颗粒信息，并将该信息发往监控机。在子步骤S23，监控机识别所监管车船的ID地址序号，同时使接收的废气和微细颗粒测试样与ID地址序号相关联，并将两者一同发往第一北斗导航收发器，在子步骤S24，，第一北斗导航收发器将上述废气和微细颗粒信息及ID地址序号转发至北斗卫星导航系统。

在下一步骤S3中，北斗卫星导航系统接收上述废气和微细颗粒信息及ID地址序号，同时确定该ID地址序号对应的机动车船当前运行的地理位置，从而获取该机动车船的实时地理位置信息。在步骤S4中，根据实时地理位置信息选定对该地理位置区域内的机动车船实施监管的区域性在线识别机构，并向该机构发出ID地址序号及废气和微细颗粒信息。

在步骤S5，区域性在线识别机构的第二北斗导航收发器接收废气和微细颗粒信息以及ID地址序号，并将上述信息转发至服务器。在步骤S6，服务器根据ID地址序号对接收到的废气和微细颗粒信息进行分类识别，以得到与ID地址序号对应的废气和微细颗粒信息，并根据ID地址序号将属于某一机动车船的废气和微细颗粒信息对应存储至数据库中。在步骤S7，数据库对废气和微细颗粒信息进行处理，判断机动车船在单次运行的时间长度内排放是否超标。其中，在子步骤S71中，数据库识别ID地址序号和确定监测时间长度；在子步骤S72中，根据ID地址序号和监测时间长度确定并调用其内存储的对应的第一级排放阈值信息；在子步骤S73，判断废气和微细颗粒信息是否超出第一级排放阈值信息，若超出则进行至步骤S74，在步骤S74进一步计算废气和微细颗粒排放的超标总量、超标幅度、超标时间区段等，并在步骤S75生成第一级状态信息。否则，直接进行至步骤75。接着在步骤S76，区域性在线识别机构向上位机管理平台发出第一级状态信息。

在步骤S8，上位机管理平台根据第一级状态信息判断所监管的机动车船在特定监管时间长度内是否排放超标，并据此管控机动车船的使用。具体地，在子步骤S81，上位机管理平台接收第一级状态信息，并对第一级状态信息进行累加计算得到累加状态信息；在子步骤S82，上位机管理平台根据ID地址序号确定第二级排放阈值信息；在子步骤S83，判断累加状态信息是否超出第二级排放阈值信息，若超出则进行至子步骤S84，在该子步骤进一步计算废气和微细颗粒排放的超标总量、超标时间长度等，并在子步骤S85生成第二级状态信息。若否，则直接进行至步骤S85。在子步骤S86，上位机管理平台根据第二级状态信息与机动车船责任人交互，实现对机动车船的控制，进而实现限排和减排的目的。该方法结束于步骤S9。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (17)

1. 机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统，其特征在于，包括：

在线监测终端，设置在所监管的机动车船的燃油动力系统上，用于监测和发出所监管的机动车船的废气和微细颗粒信息、以及用于识别和发出所监管的机动车船的ID地址序号；

区域性在线识别机构，其与所述在线监测终端连接，用于接收、存储和识别所述在线监测终端发出的废气和微细颗粒信息以及ID地址序号，并据此生成且发出机动车船的第一级状态信息；以及

上位机管理平台，其与所述区域性在线识别机构连接，用于接收、存储和识别所述区域性在线识别机构发出的第一级状态信息，据此生成机动车船的第二级状态信息，并根据所述第二级状态信息对所述机动车船进行管控。

2. 根据权利要求1所述的机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统，其特征在于，所述在线监测终端包括：

在线取样机构，设置在所述机动车船的燃油废气和微细颗粒的排放管的出口端，用于采集并发出废气和微细颗粒测试样；

在线监测机构，用于接收并处理所述废气和微细颗粒测试样、以得到所述废气和微细颗粒信息；

监控机，用于启动和关闭所述在线取样机构和在线监测机构、识别所述机动车船的ID地址序号以及同时发送所述ID地址序号及所述废气和微细颗粒信息；以及

第一北斗导航收发器，用于接收所述监控机发出的所述废气和微细颗粒信息以及ID地址序号，并向北斗卫星导航系统发出所述接收的废气和微细颗粒信息以及ID地址序号。

3. 根据权利要求1或2所述的机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统，其特征在于，所述废气和微细颗粒信息包括单位时间的废气排放量、单位体积的微细颗粒毫克数和机动车船的单元排放时间。

4. 根据权利要求2所述的机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统，其特征在于，所述监控机与所述燃油动力系统间还设有用于确保所述监控机在所述燃油动力系统启动时已上电并处于工作状态的电气联锁装置。

5. 根据权利要求2所述的机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统，其特征在于，所述在线监测终端还包括与所述监控机连接的温度预警机构，当所述机动车船的燃油动力系统的温度达到温度预警机构的温度阈值时，所述监控机启动所述在线取样机构和在线监测机构。

6. 根据权利要求1或2所述的机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统，其特征在于，所述区域性在线识别机构包括：

第二北斗导航收发器，用于接收所述在线监测终端发出的废气和微细颗粒信息以及ID地址序号；

服务器，用于根据所述ID地址序号对接收到的废气和微细颗粒信息进行分类识别，以得到并发出与所述ID地址序号对应的废气和微细颗粒信息；及

数据库，所述数据库用于确定监测时间长度，所述数据库内存储有与所述ID地址序号和所述监测时间长度对应的第一级排放阈值信息，所述数据库用于比较所述监测时间长度内与ID地址序号对应的废气和微细颗粒信息和与ID地址序号对应的第一级排放阈值信息，以生成且发出所述机动车船的第一级状态信息。

7. 根据权利要求6所述的机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统，其特征在于，所述监测时间长度包括单个取样周期和单次运行时间长度，所述第一级状态信息包括单测次第一级状态信息和单车次第一级状态信息。

8. 根据权利要求7所述的机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统，其特征在于，所述单测次第一级状态信息包括单个取样周期内的废气排放量、单位体积的微细颗粒毫克数、单个取样周期内的废气排放量是否超标、单个取样周期内的微细颗粒浓度是否超标和单个取样周期内的废气排放量的超标总量；以及

所述单车次第一级状态信息包括：单次运行时间长度内的废气排放量、单位体积的微细颗粒毫克数、单次运行时间长度内的废气排放量是否超标、单次运行时间长度内的微细颗粒浓度是否超标、单次运行时间长度内微细颗粒浓度超标时间区段、单次运行时间长度内废气排放量超标时间区段、单次运行时间长度内的废气排放量的超标幅度、单次运行时间长度内的微细颗粒浓度的超标幅度、单次运行时间长度内的废气排放量的超标总量、单次运行的起讫时间区段和单次运行时间长度内的运行位置区段。

9. 根据权利要求1所述的机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统，其特征在于，所述上位机管理平台用于确定监管时间长度，根据所述ID地址序号和所述监管时间长度确定第二级排放阈值信息，对所述第一级状态信息进行累加计算得到累加状态信息；对累加状态信息与所述第二级排放阈值信息进行比较，得到所述第二级状态信息；并根据所述第二级状态信息对所述机动车船进行管控。

10. 根据权利要求9所述的机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统，其特征在于，所述第二级状态信息包括：所述监管时间长度内与ID地址序号对应的总运行时间长度、监管时间长度内废气排放总量、监管时间长度内微细颗粒排放总量、监管时间长度内废气排放量累加超标量、监管时间长度内微细颗粒浓度累加超标量、监管时间长度内废气排放量累加超标时间长度和监管时间长度内微细颗粒浓度累加超标时间长度。

11. 根据权利要求9所述的机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统，其特征在于，所述上位机管理平台内还设有与所述ID地址序号和监管时间长度对应的第三级排放阈值信息，所述上位机管理平台通过比较所述累加状态信息和所述第三级排放阈值信息对所监管的机动车船进行提醒管控。

12. 根据权利要求11所述的机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统，其特征在于，所述上位机管理平台内还设有与所述ID地址序号对应的第N级排放阈值信息，所述上位机管理平台通过比较所述累加状态信息和所述第N级排放阈值信息对所监管的机动车船进行管控。

13. 根据权利要求1所述的机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管系统，其特征在于，所述在线监测终端与所述区域性在线识别机构通过北斗卫星导航系统连接，所述区域性在线识别机构与所述上位机管理平台通过互联网连接。

14. 机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：设置在所监管的机动车船的燃油动力系统上的在线监测终端识别所监管的机动车船的ID地址序号及监测所监管的机动车船的废气和微细颗粒信息，并将所述ID地址序号以及废气和微细颗粒信息发往区域性在线识别机构；

S2：所述区域性在线识别机构接收且存储所述在线监测终端发出的ID地址序号及废气和微细颗粒信息，据此生成机动车船的第一级状态信息，并将所述第一级状态信息发往上位机管理平台；以及

S3：所述上位机管理平台接收且存储所述区域性在线识别机构发出的第一级状态信息，据此生成机动车船的第二级状态信息，并根据所述第二级状态信息对所述机动车船进行管控。

15. 根据权利要求14所述的机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下子步骤：

S11：设置在所述机动车船燃油废气和微细颗粒的排放管的出口端的在线取样机构采集废气和微细颗粒测试样，并将采集的废气和微细颗粒测试样发往在线监测机构；

S12：所述在线监测机构接收并处理所述废气和微细颗粒测试样，得到所述废气和微细颗粒信息，并将废气和微细颗粒信息发往监控机； 

S13：所述监控机识别所述ID地址序号，并同时向第一北斗导航收发器发送所述ID地址序号以及所述废气和微细颗粒信息；以及

S14：所述第一北斗导航收发器接收所述监控机发出的所述废气和微细颗粒信息及所述ID地址序号，并向北斗卫星导航系统发出所述接收的废气和微细颗粒信息及所述ID地址序号。

16. 根据权利要求14所述的机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下子步骤：

S21：接收所述在线监测终端发出的废气和微细颗粒信息以及ID地址序号；

S22：根据所述ID地址序号对接收到的废气和微细颗粒信息进行分类识别，以得到与所述ID地址序号对应的废气和微细颗粒信息； 

S23：确定监测时间长度，根据所述ID地址序号和所述监测时间长度确定与ID地址序号对应的第一级排放阈值信息；以及

S24：比较所述监测时间长度内与ID地址序号对应的废气和微细颗粒信息和与ID地址序号对应的第一级排放阈值信息，以生成且发出所述机动车船的第一级状态信息。

17. 根据权利要求14所述的机动车船燃油废气和微细颗粒排放的智能监管方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下子步骤：

S31：接收所述第一级状态信息，对所述第一级状态信息进行累加计算得到累加状态信息；

S32：确定监管时间长度，根据所述ID地址序号和所述监管时间长度确定第二级排放阈值信息；

S33：比较所述累加状态信息和所述第二级排放阈值信息，得到所述第二级状态信息；以及

S34：根据所述第二级状态信息对所述机动车船进行管控。

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