CN104237093A - 一种道路交通扬尘控制措施效果评估系统及评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种道路交通扬尘控制措施效果评估系统及评估方法，所述的道路交通扬尘控制措施效果评估系统包括交通扬尘收集装置、输送管路、扬尘颗粒物浓度监测装置、背景点颗粒物浓度监测装置、车辆运行状态测量记录系统和数据记录分析系统；本发明的道路交通扬尘控制措施效果评估系统通过对采取控制措施前后的数据统计计算和对比分析，能准确、直观地评价控制措施效果，且由于本发明的道路交通扬尘控制措施效果评估系统排除了背景颗粒物浓度的干扰，使得其所得到的控制效率数据误差小。

Description

一种道路交通扬尘控制措施效果评估系统及评估方法

技术领域

本发明涉及环境监测领域，尤其涉及一种道路交通扬尘控制措施效果评估系统及评估方法。

背景技术

目前，道路交通扬尘控制措施主要包括人工清扫、机械清扫、真空吸尘、机械式道路冲洗、喷洒水、喷洒抑尘剂以及组合措施等。对于这些控制措施对削减道路交通扬尘排放的效果尚无监测系统及评估方法。有报道通过路边大气颗粒物浓度对比或路面积尘负荷的对比分析道路交通扬尘的控制效果，但是路边大气颗粒物浓度受大气背景浓度和采样点位置的影响大，使数据误差较大，路面积尘负荷是影响交通扬尘排放的因素之一，不能完全代表扬尘排放水平。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种能够准确、直观的评价控制措施效果，且数据误差小的道路交通扬尘控制措施效果评估系统。

本发明的第二个目的是提供一种能够准确、直观的评价控制措施效果，且数据误差小的道路交通扬尘控制措施效果评估方法。

本发明解决第一个技术问题采用如下技术方案：一种道路交通扬尘控制措施效果评估系统，包括交通扬尘收集装置、输送管路、扬尘颗粒物浓度监测装置、背景点颗粒物浓度监测装置、车辆运行状态测量记录系统和数据记录分析系统；

所述交通扬尘收集装置与所述输送管路连通，以将所述交通扬尘收集装置收集的车辆扬尘通过所述输送管路进行输送；

所述扬尘颗粒物浓度监测装置、背景点颗粒物浓度监测装置和车辆运行状态测量记录系统均与所述数据记录分析系统连接；

所述扬尘颗粒物浓度监测装置用于监测所述车辆扬尘中的颗粒物浓度；

所述背景点颗粒物浓度监测装置用于监测所述背景空气中的颗粒物浓度。

可选的，所述交通扬尘收集装置固定于车辆的底盘上，且所述交通扬尘收集装置的收集口距离车辆的轮胎胎面1cm，收集口的宽度大于车辆的轮胎宽度10cm，收集口的高度与车辆的底盘高度相同，所述收集口的底部距离地面2cm。

可选的，所述输送管路固定于所述车辆的底盘上，且其内径为20cm，长度不少于1.5m。

可选的，所述扬尘颗粒物浓度监测装置包括第一采样管、第二采样管、压力调节管、气流调节管、抽气管、气体抽吸设备、皮托管、第一压力传感器、第二压力传感器和控制单元；

所述皮托管设置于所述输送管路内；

所述第一采样管的一端为被采样气体入口，其插入所述输送管路内；另一端与所述压力调节管连接；

所述第二采样管的一端与所述压力调节管连接，另一端连接颗粒物监测仪；

所述颗粒物监测仪与所述数据记录分析系统连接，以将所述颗粒物监测仪所监测的颗粒物浓度数据传递至所述数据记录分析系统；

所述压力调节管的管壁上开设有多个通气孔；

所述气流调节管包覆所述压力调节管，且所述气流调节管的两端分别固定于所述第一采样管和第二采样管的管壁上，且其内部形成一空腔；

所述抽气管的一端与所述空腔相连通，另一端通过节流阀连接至气体抽吸设备；

所述第一压力传感器设置于所述第二采样管内；所述第二压力传感器与所述皮托管连接；

所述第一压力传感器、第二压力传感器和气体抽吸设备均信号连接于所述控制单元。

可选的，所述背景点颗粒物浓度监测装置包括第一采样管、第二采样管、压力调节管、气流调节管、抽气管、气体抽吸设备、皮托管、第一压力传感器、第二压力传感器和控制单元；

所述皮托管设置于所述车辆的顶部；

所述第一采样管的一端为被采样气体入口，且其设置于所述车辆的顶部；另一端与所述压力调节管连接；

所述第二采样管的一端与所述压力调节管连接，另一端连接颗粒物监测仪；

所述颗粒物监测仪与所述数据记录分析系统连接，以将所述颗粒物监测仪所监测的颗粒物浓度数据传递至所述数据记录分析系统；

所述压力调节管的管壁上开设有多个通气孔；

所述气流调节管包覆所述压力调节管，且所述气流调节管的两端分别固定于所述第一采样管和第二采样管的管壁上，且其内部形成一空腔；

所述抽气管的一端与所述空腔相连通，另一端通过节流阀连接至气体抽吸设备；

所述第一压力传感器设置于所述第二采样管内；所述第二压力传感器与所述皮托管连接；

所述第一压力传感器、第二压力传感器和气体抽吸设备均信号连接于所述控制单元。

可选的，所述车辆运行状态测量记录系统为GPS系统，以通过所述GPS系统测量车辆的行驶速度和/或加速度和/或位置信息。

本发明解决第二个技术问题采用如下技术方案：一种道路交通扬尘控制措施效果评估方法，采用上述的道路交通扬尘控制措施效果评估系统，其特征在于，包括以下步骤：

S10、将所述道路交通扬尘控制措施效果评估系统连接于车辆上；

S20、通过所述的背景点颗粒物浓度监测装置测量背景颗粒物浓度，通过扬尘浓度监测装置测量车辆扬尘的颗粒物浓度；

S30、由背景颗粒物浓度和车辆扬尘的颗粒物浓度计算车辆行驶时扬尘排放潜势；

S40、根据控制措施实施前、后分别得到的扬尘排放潜势，计算控制措施的控制效果。

可选的，采用如下公式计算扬尘排放潜势：

EP＝[4.0×(T_T-T_B)^1/3]/V

上式中，EP为排放潜势，单位为(g/km·辆)/(m/s)；T_T为车辆扬尘的颗粒物浓度，单位为mg/m³；T_B为背景颗粒物浓度，单位为mg/m³；V为车辆行驶速度，单位为m/s。

可选的，所述步骤S40中，采用如下公式计算控制效率：

$\mathrm{\η}=\frac{{\mathrm{EP}}_1-{\mathrm{EP}}_2}{{\mathrm{EP}}_1}\×100\%$

上式中，η为控制效率；EP₁为控制措施实施前排放潜势，单位为(g/km·辆)/(m/s)；EP₂为控制措施实施后排放潜势，单位为(g/km·辆)/(m/s)。

本发明具有如下有益效果：

本发明的道路交通扬尘控制措施效果评估系统可以在道路未采取扬尘控制措施效果前和采取扬尘控制措施效果后，通过扬尘颗粒物浓度监测装置和背景点颗粒物浓度监测装置分别测量道路交通车辆扬尘的颗粒物浓度和背景颗粒物浓度，并得到控制措施实施前排放潜势和控制措施实施后排放潜势，由此可以根据所述控制措施实施前排放潜势和控制措施实施后排放潜势对所述道路交通扬尘控制措施效果进行评估，可见，本发明的道路交通扬尘控制措施效果评估系统通过对采取控制措施前后的数据统计计算和对比分析，能准确、直观地评价控制措施效果，且由于本发明的道路交通扬尘控制措施效果评估系统排除了背景颗粒物浓度的干扰，使得其所得到的控制效率数据误差小。

本发明的道路交通扬尘控制措施效果评估方法，由于采用了上述的道路交通扬尘控制措施效果评估系统，即其也通过对采取控制措施前后的数据统计计算和对比分析，能准确、直观地评价控制措施效果，且由于本发明的道路交通扬尘控制措施效果评估方法排除了背景颗粒物浓度的干扰，使得其所得到的控制效率数据误差小。

附图说明

图1为本发明的道路交通扬尘控制措施效果评估系统的结构示意图；

图2为本发明的交通扬尘收集装置的结构示意图；

图3为图2的另一个方向的示意图；

图4为本发明的道路交通扬尘控制措施效果评估系统的电路结构示意图；

图5为本发明的变速气流中等速采样装置的结构示意图；

图6为本发明的气流调节管的结构示意图；

图7为本发明的控制单元以及与控制单元相连接的部件结构示意图；

图中标记示意为：1-第一采样管；2-第二采样管；3-压力调节管；4-气流调节管；5-抽气管；6-气体抽吸设备；7-皮托管；8-第一压力传感器；9-第二压力传感器；10-控制单元；11-节流阀；12-电机；21-交通扬尘收集装置；22-输送管路；23-扬尘颗粒物浓度监测装置；24-背景点颗粒物浓度监测装置；25-车辆运行状态测量记录系统；26-数据记录分析系统。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。

实施例1

参考图1-4，本实施例提供了一种道路交通扬尘控制措施效果评估系统，包括交通扬尘收集装置21、输送管路22、扬尘颗粒物浓度监测装置23、背景点颗粒物浓度监测装置24、车辆运行状态测量记录系统25和数据记录分析系统26；

所述交通扬尘收集装置21与所述输送管路22连通，以将所述交通扬尘收集装置收集的车辆扬尘通过所述输送管路22进行输送；

所述扬尘颗粒物浓度监测装置23、背景点颗粒物浓度监测装置24和车辆运行状态测量记录系统25均与所述数据记录分析系统26连接；

所述扬尘颗粒物浓度监测23装置用于监测所述车辆扬尘中的颗粒物浓度；

所述背景点颗粒物浓度监测装置24用于监测所述背景空气中的颗粒物浓度。

本发明的道路交通扬尘控制措施效果评估系统可以在道路未采取扬尘控制措施效果前和采取扬尘控制措施效果后，通过扬尘颗粒物浓度监测装置23和背景点颗粒物浓度监测装置24分别测量道路交通车辆扬尘的颗粒物浓度和背景颗粒物浓度，并得到控制措施实施前排放潜势和控制措施实施后排放潜势，由此可以根据所述控制措施实施前排放潜势和控制措施实施后排放潜势对所述道路交通扬尘控制措施效果进行评估，可见，本发明的道路交通扬尘控制措施效果评估系统通过对采取控制措施前后的数据统计计算和对比分析，能准确、直观地评价控制措施效果，且由于本发明的道路交通扬尘控制措施效果评估系统排除了背景颗粒物浓度的干扰，使得其所得到的控制效率数据误差小。

参考图1，本实施例中，所述交通扬尘收集装置21固定于车辆的底盘上，且所述交通扬尘收集装置的收集口距离车辆的轮胎胎面1cm，收集口的宽度大于车辆的轮胎宽度10cm，且所述收集口的两侧均距离轮胎外沿5cm，收集口的高度与车辆的底盘高度相同，所述收集口的底部距离地面2cm，从而可以使得所述交通扬尘收集装置能最大限度地手机汽车的轮胎的扬尘。

本实施例中，可选的，所述输送管路22固定于所述车辆的底盘上，且其内径为20cm，长度不少于1.5m，以通过所述输送管路22在传输所述车辆扬尘的过程中，将粒径大于10um的颗粒物沉淀，提高所述扬尘颗粒物浓度监测装置24的监测效果。

本实施例中，可选的，所述车辆运行状态测量记录系统25为GPS系统，以通过所述GPS系统测量车辆的行驶速度和/或加速度和/或位置信息。

本实施例中，可选的，所述数据记录分析系统26为计算机。

参考图5-7，本实施例中，可选的，所述扬尘颗粒物浓度监测装置23和背景点颗粒物浓度监测装置24均采用变速气流中等速采样装置；

所述变速气流中等速采样装置包括第一采样管1、第二采样管2、压力调节管3、气流调节管4、抽气管5、气体抽吸设备6、皮托管7、第一压力传感器8、第二压力传感器9和控制单元10；

所述第一采样管1的一端为被采样气体入口；另一端与所述压力调节管3连接；

所述第二采样管2的一端与所述压力调节管3连接，另一端连接颗粒物监测仪；

所述颗粒物监测仪与所述数据记录分析系统26连接，以将所述颗粒物监测仪所监测的颗粒物浓度数据传递至所述数据记录分析系统26；

所述压力调节管3的管壁上开设有多个通气孔；

所述气流调节管4包覆所述压力调节管3，且所述气流调节管4的两端分别固定于所述第一采样管1和第二采样管2的管壁上，且其内部形成一空腔；

所述抽气管5的一端与所述空腔相连通，另一端通过节流阀11连接至气体抽吸设备6；

所述第一压力传感器8设置于所述第二采样管2内；所述第二压力传感器9与所述皮托管7连接；

所述第一压力传感器8、第二压力传感器9和气体抽吸设备6均信号连接于所述控制单元10。

更进一步，将所述变速气流中等速采样装置应用于本道路交通扬尘控制措施效果评估系统时，所述扬尘颗粒物浓度监测装置23的皮托管设置于所述输送管路22内；所述扬尘颗粒物浓度监测装置23的第一采样管的采样端插入所述输送管路22内，且与所述输送管路22平行，所述采样端的采样口迎着所述输送管路内的气流流动方向设置；且为实现对进入所述扬尘颗粒物监测装置23的第一采样管内的气体流速的改变，可以在所述第一采样管内设置采样杯，优选地在所述第一采样管的采样口设置所述采样杯，所述采样杯为中空状，且其一端内径大于另一端内径，可以通过放置不同的采样杯，实现对所述第一采样管的气体流速的调节。

同样的，将所述变速气流中等速采样装置应用于本道路交通扬尘控制措施效果评估系统时，背景点颗粒物浓度监测装置24的皮托管设置于所述车辆的顶部；所述背景点颗粒物浓度监测装置24的第一采样管的采样端设置于所述车辆的顶部，且与所述车辆的顶部平行，并所述采样端的采样口朝向所述车辆的前进方向设置；且为实现对进入所述背景点颗粒物浓度监测装置24的第一采样管内的气体流速的改变，可以在所述第一采样管内设置采样杯，优选地在所述第一采样管的采样口设置所述采样杯，所述采样杯为中空状，且其一端内径大于另一端内径，可以通过放置不同的采样杯，实现对所述第一采样管的气体流速的调节。

本实施例中，可选的，所述节流阀11包括能改变所述节流阀11的开度的电机12，所述电机12信号连接于所述控制单元10，以通过所述控制单元10控制电机12的转动，以控制所述节流阀11的开度；所述气体抽吸设备6为风机或真空泵，以通过所述控制装置控制所述风机的电机转速(风机的频率)或真空泵的电机的转速(真空泵的频率)来改变所述风机或真空泵的抽气量；所述控制单元10为单片机。

实施例2

参考图1-4，本实施例提供了一种道路交通扬尘控制措施效果评估方法，采用前述的道路交通扬尘控制措施效果评估系统，包括以下步骤：

S10、将所述道路交通扬尘控制措施效果评估系统连接于车辆上；

S20、通过所述的背景点颗粒物浓度监测装置24测量背景颗粒物浓度，通过扬尘浓度监测装置23测量车辆扬尘的颗粒物浓度；

S30、由背景颗粒物浓度和车辆扬尘的颗粒物浓度计算车辆行驶时扬尘排放潜势；

S40、根据控制措施实施前、后分别得到的扬尘排放潜势，计算控制措施的控制效果。

可见，本发明的道路交通扬尘控制措施效果评估方法通过对采取控制措施前后的数据统计计算和对比分析，能准确、直观地评价控制措施效果，且由于本发明的道路交通扬尘控制措施效果评估方法排除了背景颗粒物浓度的干扰，使得其所得到的控制效率数据误差小。

本实施例中，可选的，所述步骤S30中，采用如下公式计算扬尘排放潜势：

EP＝[4.0×(T_T-T_B)^1/3]/V

上式中，EP为排放潜势，单位为(g/km·辆)/(m/s)；T_T为车辆扬尘的颗粒物浓度，优选为PM10浓度，单位为mg/m³；T_B为背景颗粒物浓度，优选为PM10浓度，单位为mg/m³；V为车辆行驶速度，单位为m/s。

本实施例中，可选的，所述步骤S40中，采用如下公式计算控制效率：

$\mathrm{\η}=\frac{{\mathrm{EP}}_1-{\mathrm{EP}}_2}{{\mathrm{EP}}_1}\×100\%$

上式中，η为控制效率；EP₁为控制措施实施前排放潜势，单位为(g/km·辆)/(m/s)；EP₂为控制措施实施后排放潜势，单位为(g/km·辆)/(m/s)。

实施例3

本实施中，所述道路交通扬尘控制措施可以为人工清扫、机械清扫、真空吸尘、机械冲洗、喷洒水和喷洒抑尘剂等，上述各种道路交通扬尘控制措施的控制效率为：

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种道路交通扬尘控制措施效果评估系统，其特征在于，包括交通扬尘收集装置、输送管路、扬尘颗粒物浓度监测装置、背景点颗粒物浓度监测装置、车辆运行状态测量记录系统和数据记录分析系统；

所述交通扬尘收集装置与所述输送管路连通，以将所述交通扬尘收集装置收集的车辆扬尘通过所述输送管路进行输送；

所述扬尘颗粒物浓度监测装置、背景点颗粒物浓度监测装置和车辆运行状态测量记录系统均与所述数据记录分析系统连接；

所述扬尘颗粒物浓度监测装置用于监测所述车辆扬尘中的颗粒物浓度；

所述背景点颗粒物浓度监测装置用于监测所述背景空气中的颗粒物浓度。

2.根据权利要求1所述的道路交通扬尘控制措施效果评估系统，其特征在于，所述交通扬尘收集装置固定于车辆的底盘上，且所述交通扬尘收集装置的收集口距离车辆的轮胎胎面1cm，收集口的宽度大于车辆的轮胎宽度10cm，收集口的高度与车辆的底盘高度相同，所述收集口的底部距离地面2cm。

3.根据权利要求2所述的道路交通扬尘控制措施效果评估系统，其特征在于，所述输送管路固定于所述车辆的底盘上，且其内径为20cm，长度不少于1.5m。

4.根据权利要求2所述的道路交通扬尘控制措施效果评估系统，其特征在于，所述扬尘颗粒物浓度监测装置包括第一采样管、第二采样管、压力调节管、气流调节管、抽气管、气体抽吸设备、皮托管、第一压力传感器、第二压力传感器和控制单元；

所述皮托管设置于所述输送管路内；

所述第一采样管的一端为被采样气体入口，其插入所述输送管路内；另一端与所述压力调节管连接；

所述第二采样管的一端与所述压力调节管连接，另一端连接颗粒物监测仪；

所述颗粒物监测仪与所述数据记录分析系统连接，以将所述颗粒物监测仪所监测的颗粒物浓度数据传递至所述数据记录分析系统；

所述压力调节管的管壁上开设有多个通气孔；

所述气流调节管包覆所述压力调节管，且所述气流调节管的两端分别固定于所述第一采样管和第二采样管的管壁上，且其内部形成一空腔；

所述抽气管的一端与所述空腔相连通，另一端通过节流阀连接至气体抽吸设备；

所述第一压力传感器设置于所述第二采样管内；所述第二压力传感器与所述皮托管连接；

所述第一压力传感器、第二压力传感器和气体抽吸设备均信号连接于所述控制单元。

5.根据权利要求2所述的道路交通扬尘控制措施效果评估系统，其特征在于，所述背景点颗粒物浓度监测装置包括第一采样管、第二采样管、压力调节管、气流调节管、抽气管、气体抽吸设备、皮托管、第一压力传感器、第二压力传感器和控制单元；

所述皮托管设置于所述车辆的顶部；

所述第一采样管的一端为被采样气体入口，且其设置于所述车辆的顶部；另一端与所述压力调节管连接；

所述第二采样管的一端与所述压力调节管连接，另一端连接颗粒物监测仪；

所述颗粒物监测仪与所述数据记录分析系统连接，以将所述颗粒物监测仪所监测的颗粒物浓度数据传递至所述数据记录分析系统；

所述压力调节管的管壁上开设有多个通气孔；

所述气流调节管包覆所述压力调节管，且所述气流调节管的两端分别固定于所述第一采样管和第二采样管的管壁上，且其内部形成一空腔；

所述抽气管的一端与所述空腔相连通，另一端通过节流阀连接至气体抽吸设备；

所述第一压力传感器设置于所述第二采样管内；所述第二压力传感器与所述皮托管连接；

所述第一压力传感器、第二压力传感器和气体抽吸设备均信号连接于所述控制单元。

6.根据权利要求2所述的道路交通扬尘控制措施效果评估系统，其特征在于，所述车辆运行状态测量记录系统为GPS系统，以通过所述GPS系统测量车辆的行驶速度和/或加速度和/或位置信息。

7.一种道路交通扬尘控制措施效果评估方法，采用权利要求1-6之一所述的道路交通扬尘控制措施效果评估系统，其特征在于，包括以下步骤：

S10、将所述道路交通扬尘控制措施效果评估系统连接于车辆上；

S20、通过所述的背景点颗粒物浓度监测装置测量背景颗粒物浓度，通过扬尘浓度监测装置测量车辆扬尘的颗粒物浓度；

S30、由背景颗粒物浓度和车辆扬尘的颗粒物浓度计算车辆行驶时扬尘排放潜势；

S40、根据控制措施实施前、后分别得到的扬尘排放潜势，计算控制措施的控制效果。

8.根据权利要求7所述的评估方法，其特征在于，所述步骤S30中，采用如下公式计算扬尘排放潜势：

EP＝[4.0×(T_T-T_B)^1/3]/V

上式中，EP为排放潜势，单位为(g/km·辆)/(m/s)；T_T为车辆扬尘的颗粒物浓度，单位为mg/m³；T_B为背景颗粒物浓度，单位为mg/m³；V为车辆行驶速度，单位为m/s。

9.根据权利要求8所述的评估方法，其特征在于，所述步骤S40中，采用如下公式计算控制效率：

$\mathrm{\η}=\frac{{\mathrm{EP}}_1-{\mathrm{EP}}_2}{{\mathrm{EP}}_1}\×100\%$

上式中，η为控制效率；EP₁为控制措施实施前排放潜势，单位为(g/km·辆)/(m/s)；EP₂为控制措施实施后排放潜势，单位为(g/km·辆)/(m/s)。