CN110514254A - 单车排放量检测方法及其检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种单车排放量检测方法，包括如下步骤：S1.获取道路路网拓扑结构信息，在路网拓扑结构中确定出检测区域；S2.在检测区域中设置信息采集设备并在不同时段采集目标车辆所处的环境信息以及目标车辆信息；S3.建立计算因子数据库，根据所采集的目标车辆信息以及环境信息查找计算因子数据库，获取目标车辆排放的计算因子；S4.构建单车排放量计算模型，将目标车辆的计算因子代入单车排放量计算模型中计算目标车辆的排放量；能够从单个车辆入手并对单个车辆的排放量进行测算，并在测算过程中充分考虑到目标车辆所处的环境变化以及目标车辆自身的特性信息，从而能够有效确保最终目标车辆的尾气排放测算的准确性。

Description

单车排放量检测方法及其检测系统
技术领域
本发明涉及车辆排放量检测领域，尤其涉及一种单车排放量检测方法及其检测系统。
背景技术
随着社会的发展，人们对于环境的要求越来越高，因此，需要对人们所居住的环境空气污染物进行测算，从而为合理的治理措施提供保证。
而燃油汽车的尾气排放也是重要的污染源之一，因此，需要对燃油汽车的尾气排放进行准确检测，燃油汽车的尾气排放包括行进过程中的尾气排放以及驻车过程中的蒸发排放，现有技术中，对于燃油汽车的尾气排放一般基于道路的车流量、车速等信息进行估算，然而，在这个估算结果极为不准确，因为忽略了单个车辆的个体性差异，而且忽略了车辆所处环境的变化，所以导致估算结果不准确。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种单车排放量检测方法及其检测系统，能够从单个车辆入手并对单个车辆的排放量进行测算，并在测算过程中充分考虑到目标车辆所处的环境变化以及目标车辆自身的特性信息，从而能够有效确保最终目标车辆的尾气排放测算的准确性，进而能够保证在设定区域内的所有车辆的总排放测算结果的准确性，为最终的环境治理措施提供准确的数据支撑。
本发明提供的一种单车排放量检测方法，包括如下步骤：
S1.获取道路路网拓扑结构信息，在路网拓扑结构中确定出检测区域；
S2.在检测区域中设置信息采集设备并在不同时段采集目标车辆所处的环境信息以及目标车辆信息；
S3.建立计算因子数据库，根据所采集的目标车辆信息以及环境信息查找计算因子数据库，获取目标车辆排放的计算因子；
S4.构建单车排放量计算模型，将目标车辆的计算因子代入单车排放量计算模型中计算目标车辆的排放量，其中，单车排放量计算模型如下：
Eijk＝E1ijk+E2ijk；E1ijk为目标车辆的尾气排放，E2ijk为目标车辆的蒸发排放，Eijk为目标车辆的总排放量；
E1ijk＝EFijk×Vijk；
BEFi为目标车辆的基准排放系数，为目标车辆的环境修正因子，γi为目标车辆的平均速度修正因子，μi为目标车辆的劣化修正因子，θi为目标车辆使用条件修正因子，ρi为目标车辆的气缸排量修正因子，βijk为目标车辆所处路况修正因子,EFijk为目标车辆行驶单位距离的尾气排放量，Vijk为目标车辆的行驶里程。
进一步，所述步骤S4中，目标车辆的蒸发排放E2ijk通过如下公式计算：
E2ijk＝EF1ijk×T1ijk+EF2ijk×T2ijk；其中，EF1ijk为检测区域内行驶
过程中蒸发量排放系数，T1ijk为在检测区域内的行驶时间，EF2ijk为目标车辆在检测区域内的驻车排放系数，T2ijk为目标车辆在检测区域内的驻车时间。
进一步，步骤S4中，环境修正因子通过如下公式进行计算：
其中，为目标车辆所处环境的温度修正因子，为目标车辆所处环境的湿度修正因子，为目标车辆所处环境的海拔修正因子。
进一步，所述目标测量信息包括目标车辆的车牌号、车辆类型、车辆排量、车用燃料类型、初次登记日期、车辆排放标准、车辆行驶车速、车辆行驶时间以及车辆行驶里程。
进一步，所述环境信息包括路况信息、温度信息、湿度信息、风速信息、风向信息、能见度信息以及海拔信息。
相应地，本发明还提供了一种单车排放量检测系统，包括设置于路网中目标检测区域的采集单元、中继处理单元、远程监控服务器以及数据库服务器；
所述采集单元，用于采集目标车辆的环境信息以及目标车辆信息并输出至中继处理单元中；
所述中继处理单元，用于接收采集单元输出的环境信息和目标车辆信息并将接收到的信息打包发送至远程监控服务器；
所述远程监控服务器，与中继处理单元通信连接，用于接收目标车辆信息以及环境信息，并从数据库服务器中调取与当前目标车辆信息和环境信息相对应的计算因子，并计算当前目标车辆的排放量；
数据库服务器，与远程监控服务器通信连接，存储有环境信息和目标车辆信息与计算因子的对照表。
进一步，所述采集单元包括RFID读写器、设置于目标车辆的电子标签、温度传感器、湿度传感器、风向传感器、风速传感器、车速传感器、能见度传感器以及采集处理电路；
所述RFID读写器的输出端与采集处理电路的输入端连接，所述温度传感器、湿度传感器、风向传感器、风速传感器、车速传感器和能见度传感器的输出端与采集处理电路的输入端连接，所述采集处理电路与中继处理单元通信连接。
进一步，所述中继处理单元包括中继处理电路和中继传输电路；
所述中继处理电路与采集处理电路通信连接，所述中继处理电路通过中继传输电路与远程监控服务器通信连接。
进一步，所述远程监控服务器通过如下方法计算单车排放量Eijk：
Eijk＝E1ijk+E2ijk；E1ijk为目标车辆的尾气排放，E2ijk为目标车辆的蒸发排放，Eijk为目标车辆的总排放量；
E1ijk＝EFijk×Vijk；
其中，为目标车辆所处环境的温度修正因子，为目标车辆所处环境的湿度修正因子，为目标车辆所处环境的海拔修正因子；BEFi为目标车辆的基准排放系数，为目标车辆的环境修正因子，γi为目标车辆的平均速度修正因子，μi为目标车辆的劣化修正因子，θi为目标车辆使用条件修正因子，ρi为目标车辆的气缸排量修正因子，βijk为目标车辆所处路况修正因子,EFijk为目标车辆行驶单位距离的尾气排放量，Vijk为目标车辆的行驶里程。
进一步，目标车辆的蒸发排放E2ijk通过如下公式计算：
E2ijk＝EF1ijk×T1ijk+EF2ijk×T2ijk；其中，EF1ijk为检测区域内形式
过程中蒸发量排放系数，T1ijk为在检测区域内的行驶时间，EF2ijk为目标车辆在检测区域内的驻车排放系数，T2ijk为目标车辆在检测区域内的驻车时间。
本发明的有益效果：通过本发明，能够从单个车辆入手并对单个车辆的排放量进行测算，并在测算过程中充分考虑到目标车辆所处的环境变化以及目标车辆自身的特性信息，从而能够有效确保最终目标车辆的尾气排放测算的准确性，进而能够保证在设定区域内的所有车辆的总排放测算结果的准确性，为最终的环境治理措施提供准确的数据支撑。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的流程图。
图2为本发明的电气结构示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明，如图所示：
本发明提供的一种单车排放量检测方法，包括如下步骤：
S1.获取道路路网拓扑结构信息，在路网拓扑结构中确定出检测区域；其中，检测区域根据道路路网的拓扑结构进行划分，比如：当前路网中，其道路结构比较单一，比如都是双向三车道，限速相同，并且道路路况(比如坡度差均在设定范围内)等，那么在这个路网中设置一个检测区域，如果道路结构负载，比如车道数不同，道路坡度落差较大，限速等因素均不相同，那么，在这个路网中就设置多个检测区域，针对于不同的道路状态进行动态信息的采集，从而为最终的测算结果的准确性提供保障；
S2.在检测区域中设置信息采集设备并在不同时段采集目标车辆所处的环境信息以及目标车辆信息；比如：在一周内不同天数的相同时段在相同的检测区域对目标车辆进行检测，或者在一天内不同时段以及不同检测区域对目标车辆进行信息采集；
S3.建立计算因子数据库，根据所采集的目标车辆信息以及环境信息查找计算因子数据库，获取目标车辆排放的计算因子；其中，计算因子数据库中存储有各参数信息与计算因子的关系表，根据实时采集的信息，然后查找该对照关系表，就能够得出相应的计算因子，从而利于对后续的准确的计算；其中，计算因子与参数信息对照表通过实时、实地的实验数据得到，其具体的实验方法为现有技术，在此不加以赘述；
S4.构建单车排放量计算模型，将目标车辆的计算因子代入单车排放量计算模型中计算目标车辆的排放量，其中，单车排放量计算模型如下：
Eijk＝E1ijk+E2ijk；E1ijk为目标车辆的尾气排放，E2ijk为目标车辆的蒸发排放，Eijk为目标车辆的总排放量；
E1ijk＝EFijk×Vijk；
BEFi为目标车辆的基准排放系数，为目标车辆的环境修正因子，γi为目标车辆的平均速度修正因子，μi为目标车辆的劣化修正因子，θi为目标车辆使用条件修正因子，ρi为目标车辆的气缸排量修正因子，βijk为目标车辆所处路况修正因子,EFijk为目标车辆行驶单位距离的尾气排放量，Vijk为目标车辆的行驶里程，通过上述方法，能够从单个车辆入手并对单个车辆的排放量进行测算，并在测算过程中充分考虑到目标车辆所处的环境变化以及目标车辆自身的特性信息，从而能够有效确保最终目标车辆的尾气排放测算的准确性，进而能够保证在设定区域内的所有车辆的总排放测算结果的准确性，为最终的环境治理措施提供准确的数据支撑。
本实施例中，所述步骤S4中，目标车辆的蒸发排放E2ijk通过如下公式计算：
E2ijk＝EF1ijk×T1ijk+EF2ijk×T2ijk；其中，EF1ijk为检测区域内行驶过程中蒸发量排放系数，T1ijk为在检测区域内的行驶时间，EF2ijk为目标车辆在检测区域内的驻车排放系数，T2ijk为目标车辆在检测区域内的驻车时间。
步骤S4中，环境修正因子通过如下公式进行计算：
其中，为目标车辆所处环境的温度修正因子，为目标车辆所处环境的湿度修正因子，为目标车辆所处环境的海拔修正因子，通过上述方法，能够准确地对车辆的各排放指标进行计算，并确保最终的总排放量结算结果的准确性。
本实施例中，所述目标测量信息包括目标车辆的车牌号、车辆类型、车辆排量、车用燃料类型、初次登记日期、车辆排放标准、车辆行驶车速、车辆行驶时间以及车辆行驶里程，其中，车牌号能够对目标车辆进行锁定，从而能够实现在不同时间段、不同检测区域内对目标车辆的信息进行识别，车辆类型(货车、客车、小型轿车等)、车辆燃油类型用来确定目标车辆的目标车辆使用条件修正因子θi，车辆的排放标准以及排量用以确定目标车辆的气缸排量修正因子ρi，初次登记日期用来确定目标车辆的劣化因子，而车辆行驶车速为实时车速，根据车速的大小来判断当前车辆处于行驶还是驻车状态，当车速为0时，比如等待红灯或者拥堵状态，此时被识别驻车，当车速大于0时，为行驶状态，并根据行驶时间和所行驶的里程来计算平均行驶速度，然后根据平均行驶速度来确定平均速度修正因子。
所述环境信息包括路况信息、温度信息、湿度信息、风速信息、风向信息、能见度信息以及海拔信息，其中，路况信息包括拥堵状态、道路坡度，通过路况信息和道路坡度确定路况修正因子，由温度、湿度以及海拔信息计算环境计算因子，然而，温度、湿度会收到风速、风向以及能见度的影响，因此，通过风速、风向以及能见度对温度因子以及湿度因子进行修正，比如：当前温度为A，风速为B，风向东北，能见度为C；那么，在对照表中，具有风速范围、风向以及能见度范围中查找是否包含当前的风速B、风向东北以及能见度C，然后在包含当前的风速B、风向东北以及能见度C下的温度A所对应的温度因子，当然湿度计算因子的确定方法与温度相同，而海拔高度则通过当前检测区域所处的海拔位置确定。
相应地，本发明还提供了一种单车排放量检测系统，包括设置于路网中目标检测区域的采集单元、中继处理单元、远程监控服务器以及数据库服务器；
所述采集单元，用于采集目标车辆的环境信息以及目标车辆信息并输出至中继处理单元中；
所述中继处理单元，用于接收采集单元输出的环境信息和目标车辆信息并将接收到的信息打包发送至远程监控服务器；
所述远程监控服务器，与中继处理单元通信连接，用于接收目标车辆信息以及环境信息，并从数据库服务器中调取与当前目标车辆信息和环境信息相对应的计算因子，并计算当前目标车辆的排放量；当然，远程监控服务器还可以设置人机交互界面，用于进行相应的参数处理或者查询；
数据库服务器，与远程监控服务器通信连接，存储有环境信息和目标车辆信息与计算因子的对照表。
其中，所述远程监控服务器通过如下方法计算单车排放量Eijk：
Eijk＝E1ijk+E2ijk；E1ijk为目标车辆的尾气排放，E2ijk为目标车辆的蒸发排放，Eijk为目标车辆的总排放量；
E1ijk＝EFijk×Vijk；
其中，为目标车辆所处环境的温度修正因子，为目标车辆所处环境的湿度修正因子，为目标车辆所处环境的海拔修正因子；BEFi为目标车辆的基准排放系数，为目标车辆的环境修正因子，γi为目标车辆的平均速度修正因子，μi为目标车辆的劣化修正因子，θi为目标车辆使用条件修正因子，ρi为目标车辆的气缸排量修正因子，βijk为目标车辆所处路况修正因子,EFijk为目标车辆行驶单位距离的尾气排放量，Vijk为目标车辆的行驶里程。
目标车辆的蒸发排放E2ijk通过如下公式计算：
E2ijk＝EF1ijk×T1ijk+EF2ijk×T2ijk；其中，EF1ijk为检测区域内行驶
过程中蒸发量排放系数，T1ijk为在检测区域内的行驶时间，EF2ijk为目标车辆在检测区域内的驻车排放系数，T2ijk为目标车辆在检测区域内的驻车时间，通过本发明的系统，能够从单个车辆入手并对单个车辆的排放量进行测算，并在测算过程中充分考虑到目标车辆所处的环境变化以及目标车辆自身的特性信息，从而能够有效确保最终目标车辆的尾气排放测算的准确性，进而能够保证在设定区域内的所有车辆的总排放测算结果的准确性，为最终的环境治理措施提供准确的数据支撑。
本实施例中，所述采集单元包括RFID读写器、设置于目标车辆的电子标签、温度传感器、湿度传感器、风向传感器、风速传感器、车速传感器、能见度传感器以及采集处理电路；
所述RFID读写器的输出端与采集处理电路的输入端连接，所述温度传感器、湿度传感器、风向传感器、风速传感器、车速传感器和能见度传感器的输出端与采集处理电路的输入端连接，所述采集处理电路与中继处理单元通信连接，其中，目标车辆的电子标签中具有车牌号、车辆类型、车辆排量、车用燃料类型、初次登记日期和车辆排放标准等参数信息，当然，电子标签中还包括车主的身份信息等，这些车主的身份信息对本发明的技术方案不构成技术贡献，因此，不对其详述；RFID读写器通过读取电子标签就能够获得电子标签中所记载的信息，各传感器用于对相应的参数进行实时检测，而车辆的行驶里程通过RFID读写器的位置来判断，比如：在检测区域中，从A处到D处共有两条道路，一条为A-D，另一条为A-B-C-D，且A-D的距离小于另一条为A-B-C-D，而两条路径中设置有A、B、C和D共4个RFID采集器，A处的RFID读写器首次读取到目标车辆的电子标签的信息，而D处的RFID读写器最后一次读取到目标车辆的电子标签的信息，而在这个过程中，B处和C处均没有读取到目标车辆的信息，那么可以判断目标车辆直接从A处到D处，那么其行驶的里程就为A处到D处的距离，如果目标车辆依次从ABCD出现，那么其行驶里程为A-B-C-D的距离。
本实施例中，所述中继处理单元包括中继处理电路和中继传输电路；
所述中继处理电路与采集处理电路通信连接，所述中继处理电路通过中继传输电路与远程监控服务器通信连接，其中，采集处理电路和中继处理电路均为现有的微处理器或者单片机，采集处理电路用于对各采集设备输出的信息进行汇总打包，然后传输至中继处理电路，中继处理电路将接收到的信息进行相应的协议转换处理，通过中继传输电路传输至远程监控服务器中，中继传输电路采用现有的有线或者无线的方式，比如采用光纤，中继传输电路就采用现有的光纤接口电路，那么中继处理电路将信息转换为中继传输电路能够识别信息，然后由光纤结构电路将信息转换为光信息然后通过光纤传输至远程监控服务器；如果采用无线方式，比如采用现有的4G或者5G通信电路，那么中继处理电路就将信息根据4G或者5G通信协议进行转换，通过4G或者5G通信电路进行上传。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种单车排放量检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1.获取道路路网拓扑结构信息，在路网拓扑结构中确定出检测区域；
S2.在检测区域中设置信息采集设备并在不同时段采集目标车辆所处的环境信息以及目标车辆信息；
S3.建立计算因子数据库，根据所采集的目标车辆信息以及环境信息查找计算因子数据库，获取目标车辆排放的计算因子；
S4.构建单车排放量计算模型，将目标车辆的计算因子代入单车排放量计算模型中计算目标车辆的排放量，其中，单车排放量计算模型如下：
Eijk＝E1ijk+E2ijk；E1ijk为目标车辆的尾气排放，E2ijk为目标车辆的蒸发排放，Eijk为目标车辆的总排放量；
E1ijk＝EFijk×Vijk；
BEFi为目标车辆的基准排放系数，为目标车辆的环境修正因子，γi为目标车辆的平均速度修正因子，μi为目标车辆的劣化修正因子，θi为目标车辆使用条件修正因子，ρi为目标车辆的气缸排量修正因子，βijk为目标车辆所处路况修正因子,EFijk为目标车辆行驶单位距离的尾气排放量，Vijk为目标车辆的行驶里程。
2.根据权利要求1所述单车排放量检测方法，其特征在于：所述步骤S4中，目标车辆的蒸发排放E2ijk通过如下公式计算：
E2ijk＝EF1ijk×T1ijk+EF2ijk×T2ijk；其中，EF1ijk为检测区域内行驶过程中蒸发量排放系数，T1ijk为在检测区域内的行驶时间，EF2ijk为目标车辆在检测区域内的驻车排放系数，T2ijk为目标车辆在检测区域内的驻车时间。
3.根据权利要求1所述单车排放量检测方法，其特征在于：步骤S4中，环境修正因子通过如下公式进行计算：
其中，为目标车辆所处环境的温度修正因子，为目标车辆所处环境的湿度修正因子，为目标车辆所处环境的海拔修正因子。
4.根据权利要求1所述单车排放量检测方法，其特征在于：所述目标测量信息包括目标车辆的车牌号、车辆类型、车辆排量、车用燃料类型、初次登记日期、车辆排放标准、车辆行驶车速、车辆行驶时间以及车辆行驶里程。
5.根据权利要求1所述单车排放量检测方法，其特征在于：所述环境信息包括路况信息、温度信息、湿度信息、风速信息、风向信息、能见度信息以及海拔信息。
6.一种单车排放量检测系统，其特征在于：包括设置于路网中目标检测区域的采集单元、中继处理单元、远程监控服务器以及数据库服务器；
所述采集单元，用于采集目标车辆的环境信息以及目标车辆信息并输出至中继处理单元中；
所述中继处理单元，用于接收采集单元输出的环境信息和目标车辆信息并将接收到的信息打包发送至远程监控服务器；
所述远程监控服务器，与中继处理单元通信连接，用于接收目标车辆信息以及环境信息，并从数据库服务器中调取与当前目标车辆信息和环境信息相对应的计算因子，并计算当前目标车辆的排放量；
数据库服务器，与远程监控服务器通信连接，存储有环境信息和目标车辆信息与计算因子的对照表。
7.根据权利要求6所述单车排放量检测系统，其特征在于：所述采集单元包括RFID读写器、设置于目标车辆的电子标签、温度传感器、湿度传感器、风向传感器、风速传感器、车速传感器、能见度传感器以及采集处理电路；
所述RFID读写器的输出端与采集处理电路的输入端连接，所述温度传感器、湿度传感器、风向传感器、风速传感器、车速传感器和能见度传感器的输出端与采集处理电路的输入端连接，所述采集处理电路与中继处理单元通信连接。
8.根据权利要求7所述单车排放量检测系统，其特征在于：所述中继处理单元包括中继处理电路和中继传输电路；
所述中继处理电路与采集处理电路通信连接，所述中继处理电路通过中继传输电路与远程监控服务器通信连接。
9.根据权利要求6所述单车排放量检测系统，其特征在于：所述远程监控服务器通过如下方法计算单车排放量Eijk：
Eijk＝E1ijk+E2ijk；E1ijk为目标车辆的尾气排放，E2ijk为目标车辆的蒸发排放，Eijk为目标车辆的总排放量；
E1ijk＝EFijk×Vijk；
其中，为目标车辆所处环境的温度修正因子，为目标车辆所处环境的湿度修正因子，为目标车辆所处环境的海拔修正因子；BEFi为目标车辆的基准排放系数，为目标车辆的环境修正因子，γi为目标车辆的平均速度修正因子，μi为目标车辆的劣化修正因子，θi为目标车辆使用条件修正因子，ρi为目标车辆的气缸排量修正因子，βijk为目标车辆所处路况修正因子,EFijk为目标车辆行驶单位距离的尾气排放量，Vijk为目标车辆的行驶里程。
10.根据权利要求9所述单车排放量检测系统，其特征在于：目标车辆的蒸发排放E2ijk通过如下公式计算：
E2ijk＝EF1ijk×T1ijk+EF2ijk×T2ijk；其中，EF1ijk为检测区域内行驶过程中蒸发量排放系数，T1ijk为在检测区域内的行驶时间，EF2ijk为目标车辆在检测区域内的驻车排放系数，T2ijk为目标车辆在检测区域内的驻车时间。
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