CN106290083B - 一种变波长激光遥测汽车排放情况的监测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种变波长激光遥测汽车排放情况的监测装置，用以监测被测汽车的排放物，包含有，被测汽车行驶通道，其具有相对设置的第一侧及第二侧；以及，激光监测装置，其至少具有激光监测单元。本发明还提供一种变波长激光遥测汽车排放情况的监测方法，提供上述监测装置。本发明的优点在于：监测精度高，比传统电化学监测的精度提高50%以上。

Description

一种变波长激光遥测汽车排放情况的监测装置及方法
技术领域
本发明涉及物理领域，尤其涉及汽车排放气体的监测技术，特别是一种变波长激光遥测汽车排放情况的监测装置及方法。
背景技术
当前汽车内燃机排放监测都采用电化学原理仪器设备，采用稀有金属，成本高，工艺复杂，不耐高温。并且，都要被测汽车停驶后在室内进行监测，影响汽车正常使用。更为关键的是，由于在室内监测，无法准确模拟被测汽车行驶在道路上的实际排放情况，导致测得的结果与实际有所偏差，不够客观。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中利用电化学原理仪器监测被测汽车的排放物的问题，提供一种新型的变波长激光遥测汽车排放情况的监测装置。
为了实现这一目的，本发明的技术方案如下： 一种变波长激光遥测汽车排放情况的监测装置，用以监测被测汽车的排放物，包含有，
被测汽车行驶通道，其具有相对设置的第一侧及第二侧；以及，
激光监测装置，其至少具有下列之一激光监测单元：用以感测所述排放物中一氧化碳CO气体的排放情况的第一紫外线激光监测单元、用以感测所述排放物中二氧化碳CO2气体的排放情况的第二紫外线激光监测单元、用以感测所述排放物中碳氢HC气体的排放情况的第一红外线激光监测单元、用以感测所述排放物中氧化氮NOX气体的排放情况的第二红外线激光监测单元、用以感测所述排放物中PN颗粒的排放情况的第一绿光激光监测单元、用以感测所述排放物中PM颗粒的排放情况的第二绿光激光监测单元；
其中，
所述第一紫外线激光监测单元具有处于所述被测汽车行驶通道第一侧的第一紫外线激光发射接收器及处于所述被测汽车行驶通道第二侧且与所述第一紫外线激光发射接收器相对设置的第一紫外线激光反射镜；
所述第二紫外线激光监测单元具有处于所述被测汽车行驶通道第一侧的第二紫外线激光发射接收器及处于所述被测汽车行驶通道第二侧且与所述第二紫外线激光发射接收器相对设置的第二紫外线激光反射镜；
所述第一红外线激光监测单元具有处于所述被测汽车行驶通道第一侧的第一红外线激光发射接收器及处于所述被测汽车行驶通道第二侧且与所述第一红外线激光发射接收器相对设置的第一红外线激光反射镜；
所述第二红外线激光监测单元具有处于所述被测汽车行驶通道第一侧的第二红外线激光发射接收器及处于所述被测汽车行驶通道第二侧且与所述第二红外线激光发射接收器相对设置的第二红外线激光反射镜；
所述第一绿光激光监测单元具有处于所述被测汽车行驶通道第一侧的第一绿光激光发射接收器及处于所述被测汽车行驶通道第二侧且与所述第一绿光激光发射接收器相对设置的第一绿光激光反射镜；
所述第二绿光激光监测单元具有处于所述被测汽车行驶通道第一侧的第二绿光激光发射接收器及处于所述被测汽车行驶通道第二侧且与所述第二绿光激光发射接收器相对设置的第二绿光激光反射镜。
作为一种变波长激光遥测汽车排放情况的监测装置的优选方案，由所述第一紫外线激光发射接收器出射的第一紫外线激光的波长控制在300-350mm内；由所述第二紫外线激光发射接收器出射的第二紫外线激光的波长控制在320-370mm内；由所述第一红外线激光发射接收器出射的第一红外线激光的波长控制在1170-1760mm内；由所述第二红外线激光发射接收器出射的第二红外线激光的波长控制在1750-1850mm内；由所述第一绿光激光发射接收器出射的第一绿光激光的波长控制在500-600mm内；由所述第二绿光激光发射接收器出射的第二绿光激光的波长控制在450-550mm内。
作为一种变波长激光遥测汽车排放情况的监测装置的优选方案，还包含有，
环境传感器，其用以感测所述被测汽车行驶通道所处的环境信息。
所述环境传感器具有风速传感器，其处于所述被测汽车行驶通道第一侧或第二侧，所述风速传感器用以感测所述被测汽车行驶通道所处的环境风速。
所述环境传感器具有温度传感器，其处于所述被测汽车行驶通道第一侧或第二侧，所述温度传感器用以感测所述被测汽车行驶通道所处的环境温度。
所述环境传感器具有湿度传感器，其处于所述被测汽车行驶通道第一侧或第二侧，所述湿度传感器用以感测所述被测汽车行驶通道所处的环境湿度。
作为一种变波长激光遥测汽车排放情况的监测装置的优选方案，进一步地包含有，
车速传感器，其处于所述被测汽车行驶通道第一侧或第二侧，所述车速传感器用以感测所述被测汽车的车速情况。
作为一种变波长激光遥测汽车排放情况的监测装置的优选方案，进一步地包含有，
摄像机，其处于所述被测汽车行驶通道第一侧或第二侧，所述摄像机用以获取所述被测汽车的车辆身份信息。
本发明还提供了一种变波长激光遥测汽车排放情况的监测装置的应用方法，包含以下步骤，
步骤S1，提供权利要求1至8中任意一项所述的监测装置；
步骤S2，确定当前待测车辆的车辆信息，所述车辆信息至少具有下列之一：车辆身份信息、车辆车速信息；
步骤S3，确定当前被测汽车行驶通道的环境信息，所述环境信息至少具有下列之一：环境风速信息、环境湿度信息、环境温度信息；
步骤S4，根据车辆信息和/或环境信息，确定激光监测单元中激光发射接收器的出射激光波长；
步骤S5，激光监测单元中激光发射接收器以出射激光波长向激光反射镜出射激光，该激光经激光反射镜又折返至激光发射接收器，进而确定激光返回波长，其中，该激光需两次经过被测汽车的排放物；以及，
步骤S6，比较激光出射波长与激光返回波长，根据两者的变化以确定被测汽车的排放物的排放情况。
与现有技术相比，本发明的优点至少在于：1.监测精度高，比传统电化学监测的精度提高50%以上。2.不影响被测汽车的正常行驶，提高汽车的使用效率。3.降低监测成本，相对于电化学监测所要用到的稀有金属，利用激光技术所采用二极管的价格要低的多。4.监测信息实时传感到网上，提供给环保门，术监门、监测和交通管理进行监控和操作。5.对汽车排放污染物进行有效控制的绿色环保，实现保智能化大数据会计算值得全面推广。
附图说明
图1为本发明一实施例的结构示意图。
图2为本发明一实施例的控制原理图。
具体实施方式
下面通过具体的实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
请参见图1和2，图中所示的是一种变波长激光遥测汽车排放情况的监测装置，用以监测被测汽车9的排放物。该监测装置主要由环境传感器、车速传感器2、摄像机3、激光监测装置等组成。
所述被测汽行驶通道1具有相对设置的第一侧及第二侧。监测时，所述被测汽车9仅需从所述被测汽行驶通道1一端行驶至另一端，期间可以不停车。本实施例中，所述被测汽行驶通道1系直线形的道路。
所述环境传感器用以感测所述被测汽行驶通道1所处的环境信息。本实施例中，所述环境传感器具有风速传感器5、温度传感器6及湿度传感器7。
所述风速传感器5处于所述被测汽行驶通道1第二侧。所述风速传感器5用以感测所述被测汽行驶通道1所处的环境风速。
所述温度传感器6处于所述被测汽行驶通道1第二侧。所述温度传感器6用以感测所述被测汽行驶通道1所处的环境温度。
所述湿度传感器7处于所述被测汽行驶通道1第二侧。所述湿度传感器7用以感测所述被测汽行驶通道1所处的环境湿度。
所述车速传感器2处于所述被测汽行驶通道1第二侧。所述车速传感器2用以感测所述被测汽车9的车速情况。
所述摄像机3处于所述被测汽行驶通道1第一侧。所述摄像机3用以获取所述被测汽车9的车形、车牌等身份信息。
所述激光监测装置主要由第一紫外线激光监测单元、第二紫外线激光监测单元、第一红外线激光监测单元、第二红外线激光监测单元，第一绿光激光监测单元及第二绿光激光监测单元等组成。
所述第一紫外线激光监测单元用以感测所述排放物中一氧化碳CO气体的排放情况。所述第一紫外线激光监测单元具有处于所述被测汽行驶通道1第一侧的第一紫外线激光发射接收器811及处于所述被测汽行驶通道1第二侧且与所述第一紫外线激光发射接收器811相对设置的第一紫外线激光反射镜812。工作时，所述第一紫外线激光发射接收器811向所述第二侧方向射出第一紫外线激光（所述第一紫外线激光的波长为CO气体可吸收的特定变化波长，即，300-350mm），经过所述排放物（此时，所述排放物中CO气体第一次吸收所述第一紫外线激光），射至所述第一紫外线激光反射镜812。再由所述第一紫外线激光反射镜812向所述第一侧方向折返，再次经过所述排放物（此时，所述排放物中CO气体第二次吸收所述第一紫外线激光），最后射至所述第一紫外线激光发射接收器811。通过所述第一紫外线激光发射接收器811，能够采集经二次被吸收后的所述第一紫外线激光激光。
所述第二紫外线激光监测单元用以感测所述排放物中二氧化碳CO2气体的排放情况。所述第二紫外线激光监测单元具有处于所述被测汽行驶通道1第一侧的第二紫外线激光发射接收器821及处于所述被测汽行驶通道1第二侧且与所述第二紫外线激光发射接收器821相对设置的第二紫外线激光反射镜822。工作时，所述第二紫外线激光发射接收器821向所述第二侧方向射出第二紫外线激光（所述第二紫外线激光的波长为CO2气体可吸收的特定变化波长，即，320-370mm），经过所述排放物（此时，所述排放物中CO2气体第一次吸收所述第二紫外线激光），射至所述第二紫外线激光反射镜822。再由所述第二紫外线激光反射镜822向所述第一侧方向折返，再次经过所述排放物（此时，所述排放物中CO2气体第二次吸收所述第二紫外线激光），最后射至所述第二紫外线激光发射接收器821。通过所述第二紫外线激光发射接收器821，能够采集经二次被吸收后的所述第二紫外线激光激光。
所述第一红外线激光监测单元用以感测所述排放物中碳氢HC气体的排放情况。所述第一红外线激光监测单元具有处于所述被测汽行驶通道1第一侧的第一红外线激光发射接收器831及处于所述被测汽行驶通道1第二侧且与所述第一红外线激光发射接收器831相对设置的第一红外线激光反射镜832。工作时，所述第一红外线激光发射接收器831向所述第二侧方向射出第一红外线激光（所述第一红外线激光的波长为HC气体可吸收的特定变化波长，即，1170-1760mm），经过所述排放物（此时，所述排放物中碳氢HC气体第一次吸收所述第一红外线激光），射至所述第一红外线激光反射镜832。再由所述第一红外线激光反射镜832向所述第一侧方向折返，再次经过所述排放物（此时，所述排放物中碳氢HC气体第二次吸收所述第一红外线激光），最后射至所述第一红外线激光发射接收器831。通过所述第一红外线激光发射接收器831，能够采集经二次被吸收后的所述第一红外线激光。
所述第二红外线激光监测单元用以感测所述排放物中氧化氮NOX气体的排放情况。所述第二红外线激光监测单元具有处于所述被测汽行驶通道1第一侧的第二红外线激光发射接收器841及处于所述被测汽行驶通道1第二侧且与所述第二红外线激光发射接收器841相对设置的第二红外线激光反射镜842。工作时，所述第二红外线激光发射接收器841向所述第二侧方向射出第二红外线激光（所述第二红外线激光的波长为NOX气体可吸收的特定变化波长，即，1750-1850mm），经过所述排放物（此时，所述排放物中氧化氮NOX气体第一次吸收所述第二红外线激光），射至所述第二红外线激光反射镜842。再由所述第二红外线激光反射镜842向所述第一侧方向折返，再次经过所述排放物（此时，所述排放物中氧化氮NOX气体第二次吸收所述第二红外线激光），最后射至所述第二红外线激光发射接收器841。通过所述第二红外线激光发射接收器841，能够采集经二次被吸收后的所述第二红外线激光。
所述第一绿光激光监测单元用以感测所述排放物中PN颗粒的排放情况。所述第一绿光激光监测单元具有处于所述被测汽行驶通道1第一侧的第一绿光激光发射接收器851及处于所述被测汽行驶通道1第二侧且与所述第一绿光激光发射接收器851相对设置的第一绿光激光反射镜852。工作时，所述第一绿光激光发射接收器851向所述第二侧方向射出第一绿光激光（所述第一绿光激光的波长为PN颗粒可吸收的特定变化波长，即，500-600mm），经过所述排放物（此时，所述排放物中PN颗粒第一次吸收所述第一绿光激光），射至所述第一绿光激光反射镜852。再由所述第一绿光激光反射镜852向所述第一侧方向折返，再次经过所述排放物（此时，所述排放物中PN颗粒第二次吸收所述第一绿光激光），最后射至所述第一绿光激光发射接收器851。通过所述第一绿光激光发射接收器851，能够采集经二次被吸收后的所述第一绿光激光。
所述第二绿光激光监测单元用以感测所述排放物中PM颗粒的排放情况。所述第二绿光激光监测单元具有处于所述被测汽行驶通道车1第一侧的第二绿光激光发射接收器861及处于所述被测汽行驶通道车1第二侧且与所述第二绿光激光发射接收器861相对设置的第二绿光激光反射镜862。工作时，所述第二绿光激光发射接收器861向所述第二侧方向射出第二绿光激光（所述第二绿光激光的波长为PM颗粒可吸收的特定变化波长，即，450-550mm），经过所述排放物（此时，所述排放物中PM颗粒第一次吸收所述第二绿光激光），射至所述第二绿光激光反射镜862。再由所述第二绿光激光反射镜862向所述第一侧方向折返，再次经过所述排放物（此时，所述排放物中PM颗粒第二次吸收所述第二绿光激光），最后射至所述第二绿光激光发射接收器861。通过所述第二绿光激光发射接收器861，能够采集经二次被吸收后的所述第二绿光激光。
所述摄像机3、所述风速传感器5、所述温度传感器6、所述湿度传感器7、所述车速传感器2、所述第一紫外线激光发射接收器811、所述第二紫外线激光发射接收器821、所述第一红外线激光发射接收器831、所述第二红外线激光发射接收器841、所述第一绿光激光发射接收器851及所述第二绿光激光发射接收器861均与计算机4相连，所述计算机4还通过无线模块41与互联网43及数据显示屏42相连。藉此，上述器件所采集的数据信息会在数据显示屏上实时显示，并还能通过用无线通讯将数据输送到互联网大数据平台，供用户、环保、技监、质监、变通管理部门共同数据分析进行监控管理，根本上解决汽车排放的预防、防治结合的环保综合难题。
该监测装置的使用方法如下：依次包含以下步骤，
步骤S1，按照上述要求配置上述监测装置。
步骤S2，利用所述摄像机3及所述车速传感器2等确定当前待测车辆的车辆信息，所述车辆信息至少具有车辆身份信息、车辆车速信息。
步骤S3，利用所述风速传感器5、所述温度传感器6及所述湿度传感器7等确定当前被测汽行驶通道车1的环境信息，所述环境信息至少具有环境风速信息、环境湿度信息、环境温度信息。
步骤S4，根据车辆信息和/或环境信息，确定激光监测单元中激光发射接收器的出射激光波长。
步骤S5，激光监测单元中激光发射接收器以出射激光波长向激光反射镜出射激光，该激光经激光反射镜又折返至激光发射接收器，进而确定激光返回波长，其中，该激光需两次经过被测汽车9的排放物。
步骤S6，比较激光出射波长与激光返回波长，根据两者的变化以确定被测汽车9的排放物的排放情况。
以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种变波长激光遥测汽车排放情况的监测装置，用以监测被测汽车的排放物，其特征在于，包含有，
被测汽车行驶通道，其具有相对设置的第一侧及第二侧；以及，
激光监测装置，其至少具有下列之一激光监测单元：用以感测所述排放物中一氧化碳气体排放情况的第一紫外线激光监测单元、用以感测所述排放物中二氧化碳气体排放情况的第二紫外线激光监测单元、用以感测所述排放物中碳氢气体排放情况的第一红外线激光监测单元、用以感测所述排放物中氧化氮气体排放情况的第二红外线激光监测单元、用以感测所述排放物中PN颗粒排放情况的第一绿光激光监测单元、用以感测所述排放物中PM颗粒排放情况的第二绿光激光监测单元；
其中，
所述第一紫外线激光监测单元具有处于所述被测汽车行驶通道第一侧的第一紫外线激光发射接收器及处于所述被测汽车行驶通道第二侧且与所述第一紫外线激光发射接收器相对设置的第一紫外线激光反射镜；
所述第二紫外线激光监测单元具有处于所述被测汽车行驶通道第一侧的第二紫外线激光发射接收器及处于所述被测汽车行驶通道第二侧且与所述第二紫外线激光发射接收器相对设置的第二紫外线激光反射镜；
所述第一红外线激光监测单元具有处于所述被测汽车行驶通道第一侧的第一红外线激光发射接收器及处于所述被测汽车行驶通道第二侧且与所述第一红外线激光发射接收器相对设置的第一红外线激光反射镜；
所述第二红外线激光监测单元具有处于所述被测汽车行驶通道第一侧的第二红外线激光发射接收器及处于所述被测汽车行驶通道第二侧且与所述第二红外线激光发射接收器相对设置的第二红外线激光反射镜；
所述第一绿光激光监测单元具有处于所述被测汽车行驶通道第一侧的第一绿光激光发射接收器及处于所述被测汽车行驶通道第二侧且与所述第一绿光激光发射接收器相对设置的第一绿光激光反射镜；
所述第二绿光激光监测单元具有处于所述被测汽车行驶通道第一侧的第二绿光激光发射接收器及处于所述被测汽车行驶通道第二侧且与所述第二绿光激光发射接收器相对设置的第二绿光激光反射镜。
2.根据权利要求1所述的一种变波长激光遥测汽车排放情况的监测装置，其特征在于，由所述第一紫外线激光发射接收器出射的第一紫外线激光的波长控制在300-350mm内；由所述第二紫外线激光发射接收器出射的第二紫外线激光的波长控制在320-370mm内；由所述第一红外线激光发射接收器出射的第一红外线激光的波长控制在1170-1760mm内；由所述第二红外线激光发射接收器出射的第二红外线激光的波长控制在1750-1850mm内；由所述第一绿光激光发射接收器出射的第一绿光激光的波长控制在500-600mm内；由所述第二绿光激光发射接收器出射的第二绿光激光的波长控制在450-550mm内。
3.根据权利要求2所述的一种变波长激光遥测汽车排放情况的监测装置，其特征在于，还包含有，
环境传感器，其用以感测所述被测汽车行驶通道所处的环境信息。
4.根据权利要求3所述的一种变波长激光遥测汽车排放情况的监测装置，其特征在于，所述环境传感器具有风速传感器，其处于所述被测汽车行驶通道第一侧或第二侧，所述风速传感器用以感测所述被测汽车行驶通道所处的环境风速。
5.根据权利要求3所述的一种变波长激光遥测汽车排放情况的监测装置，其特征在于，所述环境传感器具有温度传感器，其处于所述被测汽车行驶通道第一侧或第二侧，所述温度传感器用以感测所述被测汽车行驶通道所处的环境温度。
6.根据权利要求3所述的一种变波长激光遥测汽车排放情况的监测装置，其特征在于，所述环境传感器具有湿度传感器，其处于所述被测汽车行驶通道第一侧或第二侧，所述湿度传感器用以感测所述被测汽车行驶通道所处的环境湿度。
7.根据权利要求3至6中任意一项所述的一种变波长激光遥测汽车排放情况的监测装置，其特征在于，进一步地包含有，
车速传感器，其处于所述被测汽车行驶通道第一侧或第二侧，所述车速传感器用以感测所述被测汽车的车速情况。
8.根据权利要求3至6中任意一项所述的一种变波长激光遥测汽车排放情况的监测装置，其特征在于，进一步地包含有，
摄像机，其处于所述被测汽车行驶通道第一侧或第二侧，所述摄像机用以获取所述被测汽车的车辆身份信息。
9.一种变波长激光遥测汽车排放情况的监测方法，其特征在于， 包含以下步骤，
步骤S1，提供权利要求1至8中任意一项所述的监测装置；
步骤S2，确定当前待测车辆的车辆信息，所述车辆信息至少具有下列之一：车辆身份信息、车辆车速信息；
步骤S3，确定当前被测汽车行驶通道的环境信息，所述环境信息至少具有下列之一：环境风速信息、环境湿度信息、环境温度信息；
步骤S4，根据车辆信息和/或环境信息，确定激光监测单元中激光发射接收器的出射激光波长；
步骤S5，激光监测单元中激光发射接收器以出射激光波长向激光反射镜出射激光，该激光经激光反射镜又折返至激光发射接收器，进而确定激光返回波长；以及，
步骤S6，比较激光出射波长与激光返回波长，根据两者的变化以确定被测汽车的排放物的排放情况。
10.根据权利要求9中的一种变波长激光遥测汽车排放情况的监测方法，其特征在于，步骤S5中，该激光需两次经过被测汽车的排放物。
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