CN106052761A

CN106052761A - 一种基于无线传输的车载便携式尾气排放测量系统

Info

Publication number: CN106052761A
Application number: CN201610536711.XA
Authority: CN
Inventors: 李臻
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-07-08
Filing date: 2016-07-08
Publication date: 2016-10-26

Abstract

本发明属于移动源排放测试技术领域，为一种基于无线传输的车载便携式尾气排放测量系统。该系统硬件由测量车辆排放的气态污染物模块1与细颗粒物模块2测量引擎运行参数模块3测量速度与加速度模块4测量排放流量模块5数据储存与传输模块6近距离通讯协议传输模块7wifi传输模块8超远距离实时在线传输模块9组成。软件由上位机软件10第三方应用程序11数显与数据计算模块12开源化设置的超远距离尾气排放实时监控平台13数据连续性诊断与处理计算模块14组成。该系统利用无线技术搭建了基于现实工况下的新型移动源尾气排放测量系统，建立了移动源尾气排放的远距离实时监控平台,能对所采集数据进行实时储存、传输、处理，获得准确的排放结果。

Description

一种基于无线传输的车载便携式尾气排放测量系统

技术领域

本发明属于移动源排放测试技术领域，具体涉及一种适用于现实工况下汽油、柴油车混合动力车辆的尾气排放测量系统。

背景技术

移动源是各城市大气污染物的重要来源之一，移动源包含道路移动源和非道路移动源，其中道路移动源主要为汽油机动车，非道路移动源主要为大功率柴油机械，其排放的废气中包含气态和颗粒物等污染物。随着我国对移动源排放控制的加强，对移动源的管控手段将更加多样，对现实工况下尾气排放测量设备需求相应增加，测量要求相应提高。

移动源尾气排放测试方法主要有台架测试、隧道测试、遥感测试和车载测试。其中车载排放测量针对现实工况下的尾气排放测量，更具有现实代表性。便携式车载尾气排放测量系统由上世纪70年代开始发展至今，相关硬件技术日渐成熟，车载排放测试将成为未来移动源排放监管的重要载体，车载测试针对现实工况下移动源的测量，由于测量条件的特殊性，要求硬件体积小、运行稳定，整个系统便于安装与携带，实现对移动源尾气排放实时监测的目的。

目前的移动源车载排放测量系统主要存在以下不足：1.市场上没有完整的一体化测量系统。2.整个测量系统体积、重量较大，使用时携带安装均不够方便快捷。3.其硬件与软件的集成度不高，汽油与柴油车的测量系统需要分别设计，增加了成本。4.市面上没有整体的硬件与软件集成后的无线车载排放测量系统，无法推进现实工况下的尾气排放数据实时监控。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种基于无线传输的车载便携式尾气排放测量系统。具备测量汽油车与柴油车尾气排放气态污染物与细颗粒物的功能，是一种高度集成化功能较为全面的车载尾气排放测量系统，能够将实时排放数据与计算结果上传至云端或开源平台，同时适用于在测量现场对尾气排放的实时数据进行一定程度的观测，保证数据的收集质量，对现实工况下的移动源尾气排放测量具有相当程度的适应性。

为达到以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于无线传输的车载便携式尾气排放测量系统包括适用于测量各种移动源尾气排放气态污染物的集成模块（1），基于激光原理的颗粒物测量模块（2），测量引擎运行参数的OBD与传感器集成模块（3），记录移动源行驶速度的GPS与道路移动源加速度的集成模块（4）,测量移动源尾气排放流量的流量计模块（5），所述气态污染物集成模块（1），基于激光原理的颗粒物测量模块（2），测量引擎运行参数的OBD与传感器集成模块（3），记录移动源行驶速度的GPS与道路移动源加速度的集成模块（4），测量移动源尾气排放流量的流量计模块（5）均与数据储存与传输集成模块（6）相连接。其数据传输方式根据用户的需求有三种不同配置：近距离通讯协议传输、远程在线实时传输，超远程在线实时传输。三种不同的数据传输方式分别对应近距离通讯协议传输模块（7）、wifi传输模块（8）、超远距离实时在线传输模块（9），三种数据传输方式均可将数据以无线形式传输至数据收集与显示终端，数据收集与显示终端根据数据传输方式或用户需求配置有如下选择：移动源尾气排放测量上位机软件（10），移动源尾气排放数显及处理第三方应用程序（11），高度集成数显与数据计算模块（12），开源化设置的超远距离尾气排放数据实时监控平台（13），所有终端均配置有数据连续性诊断与数据处理计算模块（14），供电系统（15）。

该系统可同时测量污染物质量浓度、油耗、车速、加速度、发动机转速等多个参数。实时稳定地输出移动源的实时污染物的质量排放速率、油耗速率、尾气排放质量与体积速率、各种污染物排放因子，适合对被测移动源排放量进行全面的在线评估。

所述适用于测量各种移动源尾气排放气态污染物的集成模块（1）包括O₂、NOx、NO电化学传感器和CO、CO₂、HC的传感器平台，模块中含有尾气颗粒物净化装置。

所述基于激光原理的颗粒物测量模块（2）具有同时测量或选择性测量PM_2.5、PM₁₀、TSP质量浓度与粒子数的功能。

所述记录移动源行驶速度的GPS与道路移动源加速度的集成模块（4），可用于记录移动源的移动速度，当测量道路移动源时可测量其加速度，该模块功能可选择性开启。

所述测量移动源尾气排放流量的流量计模块（5），用于测量移动源尾气排放体积与质量流量，用于估算与校正移动源尾气排放体积流量。

所述数据储存与传输集成模块（6）将硬件对所采集的所有数据进行实时的储存与传输，该模块自带原始数据储存的SD卡插槽与USB接口，方便用户进行原始数据备份与后期拷贝，根据用户的需求通过无线的形式传输至各种数据接收终端进行数据的处理、计算、分析。

所述近距离通讯协议传输模块（7）可在开阔的测量现场稳定地接收1km范围内以无线形式发送的所有数据，成本低，传输模块运行稳定，利用移动源尾气排放测量上位机软件（10）即可完成现实工况下尾气排放数据的采集，适用于移动范围较小与速度不快且测量环境较为恶劣的非道路移动源尾气排放测量。

所述wifi传输模块（8）成本低，传输距离长，由于传输形式的特点，适用于多种数据接收终端进行数据的实时监控。数据接收终端可为个人电脑、手机、平板等常用电子通讯设备，只需用户安装移动源尾气排放数显及处理第三方应用程序（11）即可实现数据的现场监控与分析，为用户开通多个现场数据监控通道，方便了用户在测量现场对数据质量的控制。

所述超远距离实时在线传输模块（9）可实现移动源尾气排放数据的实时监控，通过通信网络将数据传输至开源化设置的超远距离实时尾气排放数据监控平台（13）或传输至云端进行数据储存，用户可随时随地对尾气排放数据进行下载与分析，该功能可促进移动源大数据库与城市监控网络的形成。

所述数据连续性诊断与处理模块（14），能根据数据的特点进行同步化处理、筛选、纠错与填补，对数据进行科学的质量控制保证进入计算模块前数据的质量。

本发明和现有技术相比，具有如下优点：

1）实现了车载便携式尾气排放测量系统的汽柴两用功能。

2）实现了移动源尾气排放的在线检测功能。

3）对现实工况下移动源尾气排放测量系统数据传输方式进行了改进，使之更加适应各种不同的工况测量。

4）该系统根据现实工况下移动源测量的不同特点，针对用户的成本、软件、数据平台需求进行了不同的配置。

附图说明

附图为本发明基于无线传输的车载便携式尾气排放测量系统结构及传输方式示意图：

其中1为适用于测量各种移动源尾气排放气态污染物的集成模块（1）;2为基于激光原理的颗粒物测量模块（2）;3为测量引擎运行参数的OBD与传感器集成模块（3）；4为记录移动源行驶速度的GPS与道路移动源加速度的集成模块（4）；5为测量移动源尾气排放流量的流量计模块（5）；6为均与数据储存与传输集成模块（6）；7为近距离通讯协议传输模块（7）；8为wifi传输模块（8）；9为超远距离实时在线传输模块（9）。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

本实施例一种基于无线传输的车载便携式尾气排放测量系统，包括适用于测量各种移动源尾气排放气态污染物的集成模块1，基于激光原理的颗粒物测量模块2，测量引擎运行参数的OBD与传感器集成模块3，记录移动源行驶速度的GPS与道路移动源加速度的集成模块4,测量移动源尾气排放流量的流量计模块5，所述气态污染物集成模块1，基于激光原理的颗粒物测量模块2，测量引擎运行参数的OBD与传感器集成模块3，记录移动源行驶速度的GPS与道路移动源加速度的集成模块4，测量移动源尾气排放流量的流量计模块5均与数据储存与传输集成模块6相连接。其数据传输方式根据用户的需求有三种不同配置：近距离通讯协议传输、远程在线实时传输，超远程在线实时传输。三种不同的数据传输方式分别对应近距离通讯协议传输模块7、wifi传输模块8、超远距离实时在线传输模块9，三种数据传输方式均可将数据以无线形式传输至数据收集与显示终端，数据收集与显示终端根据数据传输方式或用户需求配置有如下选择：移动源尾气排放测量上位机软件10，移动源尾气排放数显及处理第三方应用程序11，高度集成数显与数据计算模块12，开源化设置的超远距离尾气排放数据实时监控平台13，所有终端均配置有数据连续性诊断与数据处理计算模块14，供电系统15。

下面对本实施例基于无线传输的车载便携式尾气排放测量系统各部分详细说明如下：

适用于测量各种移动源尾气排放气态污染物的集成模块1：包括O₂、NO₂、NO电化学传感器和CO、CO₂、HC的红外测量平台，所测数据频率可设置为1-10Hz。

基于激光原理的颗粒物测量模块2：采用激光散射法测量颗粒物实时的质量浓度、可同时或选择性测量PM_2.5、PM₁₀、TSP，该模块自带在线测量功能，可单独使用。

测量引擎运行参数的OBD与传感器集成模块3：包括测量机动车的OBD集成模块，可直接通过OBD接口对车辆的各种引擎参数数据进行采集，同时具备测量柴油车转速，进气歧管压力与温度、尾气排放温度与压力、环境温度与压力的多种高精度传感器，测量时安装拆卸方便，通过AD数模转换设置其采集数据的频率，采集频率可设置为1-10Hz，所采集数据供碳平衡原理的油耗速率计算时使用。

记录移动源行驶速度的GPS与道路移动源加速度的集成模块4：通过GPS卫星定位可精确计算移动源的行驶数据，具备测量海拔的功能，对于在特殊道路上行驶的移动源尾气排放研究有一定的价值，由于道路移动源的需要，将加速度传感器兼容于此模块上。

测量移动源尾气排放流量的流量计模块5：有可测量进入车辆空滤器的空气流量计，用于尾气排放质量流量的估算，同时具备适用于移动源尾气排放体积流量的流量计。

数据储存与传输集成模块6：如附图1所示，系统中适用于测量各种移动源尾气排放气态污染物的集成模块1，基于激光原理的颗粒物测量模块2，测量引擎运行参数的OBD与传感器集成模块3，记录移动源行驶速度的GPS与道路移动源加速度的集成模块4分别对应图中1、2、3、4的4大硬件模块均与数据储存与传输集成模块5相连，数据储存与传输集成模块5自带SD卡插入口与USB接出口，供用户在测量后对原始数据进行备份时使用，同时根据用户需求配备了三种不同的选择，三种选择都将测量现场采集的所有数据以无线的形式稳定地传输至数显终端。

近距离通讯协议传输模块7：如附图1中7所示，在数据收集终端与传输模块之间以一种自定义的通讯协议进行数据的无线传输，达到在一定范围内的数据接收终端能稳定接收数据的目的。

wifi传输模块8：如附图1中8所示，现场测量的与尾气排放相关的所有数据可以wifi信号的形式发散至周围空间，具备访问权限的数据收集端如个人电脑、手机、平板等都可对现场采集数据进行长时间的观测。

超远距离实时在线传输模块9：如附图1中9所示，超远距离实时在线传输模块通过CDMA/GSM网络将所收集的所有数据传输至云端或开源化设置的超远距离实时尾气排放数据监控平台12，完全实现对移动源尾气排放的实时监控功能。

本发明测试系统的工作原理为：尾气经采样管1分别进入气态污染物测量集成模块2和带基于激光原理的颗粒物测量模块3。同时，移动源一旦移动与发动机开始运行，测量引擎运行参数的OBD与传感器集成模块3，记录移动源行驶速度的GPS模块4，测量移动源尾气排放流量的流量计模块5开始同时记录各项参数。这些参数将在数据储存与传输集成模块6完成原始数据的逐秒储存，然后根据不同用户需求以无线形式，通过近距离通讯协议传输模块7、wifi传输模块8、超远距离实时在线传输模块9将数据稳定传输至数据收集终端：安装有移动源尾气排放测量上位机软件10的个人电脑，安装有移动源尾气排放数显及处理第三方应用程序11的各种通讯设备，高度集成数显与数据计算模块12，开源化设置的超远距离尾气排放数据实时监控平台13，在所有实体终端中均配置有数据连续性诊断与数据处理计算模块14，对开源化设置的数据监控平台则提供数据处理代码，在数据连续性诊断与数据处理计算模块14与数据处理代码中对所采集的数据依次进行原始数据的筛选、数据质量控制、数据的连续性处理、数据计算，最终输出：车辆引擎运行所对应的工况、车辆尾气排放的质量与体积速率、气态污染物与细颗粒物秒级质量排放速率、道路移动源基于里程的尾气排放污染物排放因子、非道路移动源基于油耗的尾气排放污染物排放因子、车辆基于时间的排放量评估结果。

Claims

1.一种基于无线传输的便携式车载尾气排放测量系统，其特征在于：包括适用于测量各种移动源尾气排放气态污染物的集成模块（1），基于激光原理的颗粒物测量模块（2），测量引擎运行参数的OBD与传感器集成模块（3），记录移动源行驶速度的GPS与道路移动源加速度的集成模块（4）,测量移动源尾气排放流量的流量计模块（5），所述气态污染物集成模块（1），基于激光原理的颗粒物测量模块（2），测量引擎运行参数的OBD与传感器集成模块（3），记录移动源行驶速度的GPS与道路移动源加速度的集成模块（4），测量移动源尾气排放流量的流量计模块（5）均与数据储存与传输集成模块（6）相连接，其中数据储存与传输集成模块（6）中自带原始数据储存的SD卡插槽与USB接口，供用户进行原始数据备份与后期拷贝。

2.其数据传输方式根据用户的需求有三种不同配置：近距离通讯协议传输、远程在线实时传输，超远程在线实时传输。

3.三种不同的数据传输方式分别对应近距离通讯协议传输模块（7）、wifi传输模块（8）、超远距离实时在线传输模块（9）。

4.三种数据传输方式均可将数据以无线形式传输至数据收集与显示终端，数据收集与显示终端根据数据传输方式或用户需求配置有如下选择：移动源尾气排放测量上位机软件（10），移动源尾气排放数显及处理第三方应用程序（11），高度集成数显与数据计算模块（12），开源化设置的超远距离尾气排放数据实时监控平台（13），所有终端均配置有数据连续性诊断与数据处理计算模块（14），供电系统（15）。

5.根据权利要求1所述的基于无线传输的便携式车载尾气排放测量系统，其特征在于：适用于现实工况下的各种移动源，汽油车、柴油车、混合动力车排放污染物浓度、油耗、车速、加速度、引擎运行参数等多个参数的测量，针对汽油车与柴油车的排放与测量特点，对每个测量模块进行了针对性设计并加以兼容集成，可根据需求自由替换进行实时的排放数据收集。

6.将这些数据以无线的形式稳定传输至数据收集端，数据收集端与测试系统的距离可根据用户的需求进行配置。

7.短距离可在测量现场在一定的距离范围内进行实时数据采集，同时可因远程监控需要将数据上传至云端或超远距离平台进行数据储存分析并实现对测量系统运行远程控制。

8.该系统可实时输出、储存、在线云端上传移动源实时排放现场采集的所有数据及计算结果：秒级污染物质量排放速率、移动源的各类污染物排放因子。

9.根据权利要求1所述的基于无线传输的便携式车载尾气排放测量系统，其特征在于：适用于测量各种移动源尾气排放气态污染物的集成模块（1）包括O₂、NO、NO₂电化学传感器和CO、CO₂、HC红外平台，所测气体浓度可用于评估排放量与计算油耗量。

10.根据权利要求1所述的基于无线传输的便携式车载尾气排放测量系统，其特征在于：基于激光原理的颗粒物测量模块（2）具备测量PM₁₀、PM_2.5、TSP质量浓度与粒子数的功能。

11.根据权利要求1所述的基于无线传输的便携式车载尾气排放测量系统，其特征在于：测量引擎运行参数的OBD与传感器集成模块（3）将用于记录道路移动源车辆发动机运行参数的OBD模块与非道路移动源引擎运行参数的传感器模块相结合。

12.可记录车辆的发动机转速、进气歧管的压力与温度、尾气排放的温度、环境压力与温度、进气流量、空滤气体温度，压力。

13.根据权利要求1所述的基于无线传输的便携式车载尾气排放测量系统，其特征在于：记录移动源行驶速度的GPS与道路移动源加速度的集成模块（4），用于实时记录移动源速度与道路移动源加速度。

14.根据权利要求1所述的基于无线传输的便携式车载尾气排放测量系统，其特征在于：测量移动源尾气排放流量的流量计模块（5）以适用于测量移动源尾气排放流量的流量计为依托，可测量移动源尾气排放的体积与质量流量。

15.根据权利要求1所述的基于无线传输的便携式车载尾气排放测量系统，其特征在于：近距离通讯协议传输模块（7），成本低，适用于移动范围不大的移动源在现实工况下的尾气排放测量，对应的数据收集与显示终端可选择为移动源尾气排放测量上位机软件（10），高度集成数显与数据计算模块（12）。

16.根据权利要求1所述的基于无线传输的便携式车载尾气排放测量系统，其特征在于：wifi传输模块（8），成本低，其数据收集与显示终端可有多种选择，除移动源尾气排放测量上位机软件（10），高度集成数显与数据计算模块（12）外，还可通过安装有移动源尾气排放测量上位机软件（10）的个人电脑，也可通过各种具备wifi功能的安装有移动源尾气排放数显及处理第三方应用程序（11）的终端如手机、平板等常用通讯工具进行收集，在现实工况下测量具有相当的便捷性。

17.根据权利要求1所述的基于无线传输的便携式车载尾气排放测量系统，其特征在于：超远距离实时在线传输模块（9），将所有数据传输至为移动源尾气排放实时监控提供开源化设置的超远距离尾气排放数据实时监控平台（13），所有数据可传送至云端供用户备份与随时下载，平台供用户进行数据分析与排放量评估。

18.根据权利要求1所述的基于无线传输的便携式车载尾气排放测量系统，其特征在于：数据连续性诊断与数据计算与处理模块（14），可实时输出被测车辆的秒级气体污染质量速率、颗粒物质量速率、油耗质量速率、道路移动源基于里程的排放因子、非道路移动源基于油耗的排放因子、基于时间与里程累积各种污染物排放量于各数据收集终端，且数据收集终端在测量系统的硬件安装完毕后可对所有模块进行开关与测量时的自动控制。