CN114324220B - 一种多车道路面上的机动车尾气收集检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多车道路面上的机动车尾气收集检测装置，属于机动车尾气检测技术领域。本发明是在多车道路面和车道地基之间预埋一横向的水平管路，根据车道数量在所述水平管路内通过径向设置的透明封盖分隔出相应数量和车道位置的透明气池，水平管路两端也通过透明封盖密封，在每个透明气池的两侧面再分别预埋并向上连通进气管和出气管，进气管和出气管的端口均直通路面，沿车道的行进方向上，呈进气管在先，出气管在后分布；进气管、出气管以及透明气池组成连通器构件；贴近所述水平管路的两端面处分别预埋遥感主机和遥感辅机；解决了现有机动车尾气不能实时取样检测和检测精度不高，尤其是多车道的路面尾气检测更为复杂的问题。

Description

一种多车道路面上的机动车尾气收集检测装置

技术领域

本发明涉及机动车尾气检测技术领域，更具体地说是一种多车道路面上的机动车尾气收集检测装置。

背景技术

随着机动车数量的快速增长，我国大气污染呈现由煤烟向煤烟和机动车尾气混合型污染转变的趋势。机动车尾气排放造成的污染在空气污染中所占的比重呈现逐年上升趋势。机动车尾气主要的污染物包括括CO、CO₂、NO、N0₂、HC、PM等等，每一种污染物排放量也随之逐年增加。车辆长期排放不达标，既日益加重空气污染、恶化大气环境，又影响人体健康，威胁到了人类的生存，而且损坏车辆、增加油耗。因此，进行机动车尾气检测是为了减少机动车排放的污染物，更好的改善我们的居住环境，促进经济社会可持续发展，保护人类的身心健康。所以，对于多组分的机动车尾气检测至关重要。

机动车尾气污染防治的紧迫性日益凸显，因此需要取样检测然后根据检测结果制定相应的防治措施，而目前的检测方法在城市中车辆检测区域集中取样后去试验室检测，但是这种离线检测方法通过模拟车辆行驶状态来检测尾气，无法准确地反映出尾气，尤其是多车道上的机动车尾气的排放状况。

经检索，中国专利公布号，CN 106779213 A，公开，2017.05.31的专利申请，公开了一种城市机动车尾气实时遥感监测基址选取方法，由准备工作层、选址算法层和方案决策层组成。在确定了监测区域并收集了相关信息以后，根据道路的特征进行建模，然后基于此模型寻找城市路网内在的相似性并将其分类，从每类中选取代表道路，根据道路环境选择相应类型的设备，每套方案独立运行。接着对每个分类结果进行评估，得出一个最优方案，该方案需要建模处理，计算时，建模参数会影响实时取样的检测精度，因此实时取样的检测精度很难保证，尤其多车道的路面尾气检测更为复杂多变。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有机动车尾气不能实时取样检测和检测精度不高，尤其是多车道的路面尾气检测更为复杂的问题，本发明设计了一种多车道路面上的机动车尾气收集检测装置及其检测方法，通过车道路面和车道地基之间预埋水平管路，根据车道数量分隔相应数量的连通器构件，利用连通器原理对机动车尾气实时取样，再通过遥感设备实时检测，使得被检测的尾气保持在一个相对稳定的环境中，大大增加了检测的精准度。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种多车道路面上的机动车尾气收集检测装置，在多车道路面和车道地基之间预埋一横向的水平管路，根据车道数量在所述水平管路内通过径向设置的透明封盖分隔出相应数量和车道位置的透明气池，水平管路两端也通过透明封盖密封，在每个透明气池的两侧面再分别预埋并向上连通进气管和出气管，进气管和出气管的端口均直通路面，沿车道的行进方向上，呈进气管在先，出气管在后分布；进气管、出气管以及透明气池组成连通器构件；贴近所述水平管路的两端面处分别预埋遥感主机和遥感辅机，遥感主机和遥感辅机的镜头正对着水平管路的相应端面；具体应用中，使得开放的相应车道道路上经过的机动车尾气可以迅速进入一个相对半封闭的透明气池的空间中，方便遥感主机的检测。

进一步的技术方案，进气管和出气管的端口均固定有防护网，避免颗粒物落入影响收集气体。

进一步的技术方案，进气管与透明气池的相应侧面连通处高于出气管与透明气池的相应侧面连通处，利用尾气较重，即尾气密度大于空气的原理，上端进气，下端出气，尽量保证能够已检测的尾气在透明气池内排空。

进一步的技术方案，进气管和出气管的中部均设置有S形的存水弯管，将进入进气管和出气管的积水暂存，避免积水影响尾气的收集和检测。

进一步的技术方案，存水弯管的底部外开有排水管，将积水直接渗入地下，当然，也可以通过连接外排水管外排。

进一步的技术方案，水平管路为圆柱形，相较于方形结构，圆柱形结构承重力更强，长度与多车道路面的宽度相适配，多车道路面可选择比较通用的三车道，相应的透明气池为圆柱形，透明气池的直径和长度均为15～20cm，体积过大则干扰气体过多，且不易排空，过小则取样样太少，缺乏代表性。而且，体积大小还涉及一个重要的问题，就是遥感主机和遥感辅机的光路在经过被测样品时的等效光程，光程太短吸收后衰减太少，传感器精度不够无法检出变化。光程太长，光强衰减过度，导致检出的结果无法与被测样品浓度在一定范围内呈现出相关性，而1m左右的光程(3个透明气池长度加上两边的余量长度)适合遥感检测Ⅱ型的遥感主机和遥感辅机。

进一步的技术方案，进气管和出气管之间的距离介于于机动车长度和1m之间，如果过长，则干扰气体过多，取样失真，过短则车头形成的高压区和车尾形成的低压区很快融合而导致取样失败。

进一步的技术方案，透明气池的柱身为金属材质，比如铝合金材质；透明封盖为玻璃材质，避免遮挡遥感检测的光路。

进一步的技术方案，集气检测时，有机动车行驶的车道上方摄像头向遥感主机发出信号标记相应车道的连通器构件，以精准检测每个车道上的尾气排放情况，当每个车道都有机动车且并排行进时，该取样要么放弃检测或放弃记录，要么记录车辆数量和相应检测数值备选分析。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的多车道路面上的机动车尾气收集检测装置，通过预埋连通器构件，使得在开放的机动车道路上经过的汽车尾气可以迅速进入一个相对半封闭的透明气池空间中，形成尾气的即时取样，方便遥感设备的即时检测；

(2)本发明的多车道路面上的机动车尾气收集检测装置，充分利用了联通器原理，利用汽车行驶过程中产生的压力差将汽车排出的尾气吸入气池中，使得被检测的气体保持在一个相对稳定的环境中，并且，由于该结构将光路转移到地下，光路暴露在外部环境中受到的影响就会相应的变小，大大增加了检测的精准度和即时性；

(3)本发明的多车道路面上的机动车尾气收集检测装置，通过与相应车道上方摄像头的配合，可以精准检测每个车道上的机动车尾气排放情况，应用面广，由于摄像头有抓拍功能，甚至可以及时了解某一车辆的尾气排放情况，当该车辆尾气排放超标时，可作及时处理。

附图说明

图1为本发明的多车道路面上的机动车尾气收集检测装置结构示意图；

图2为本发明的多车道路面上的机动车尾气收集检测装置侧视结构示意图；

图3为本发明划分车道后的结构示意图；

图4本发明中的多车道路面上的机动车尾气收集检测装置俯视结构示意图。

图中：1-连通器构件；2-遥感主机；3-遥感辅机；4-水平管路；10、多车道路面；11-进气管；12-出气管；13-存水弯管；14-透明气池；15-排水管；18-防护网；20-车道地基；31-红外光路；32-紫外光路；41-透明封盖。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

实施例1

本实施例的多车道路面上的机动车尾气收集检测装置，如图1、2所示，在多车道路面10和车道地基20之间预埋一横向的水平管路4，根据车道数量在所述水平管路4内通过径向设置的透明封盖41分隔出相应数量和车道位置的透明气池14，水平管路4两端也通过透明封盖41密封，在每个透明气池14的两侧面再分别预埋并向上连通进气管11和出气管12，进气管11和出气管12的端口均直通路面，沿车道的行进方向上，呈进气管11在先，出气管12在后分布；进气管11、出气管12以及透明气池14组成连通器构件1；贴近所述水平管路4的两端面处分别预埋遥感主机2和遥感辅机3，遥感主机2和遥感辅机3的镜头正对着水平管路4的相应端面；具体应用中，使得开放的相应车道道路上经过的机动车尾气可以迅速进入一个相对半封闭的透明气池的空间中，方便遥感主机的检测。

本实施例的多车道路面上的机动车尾气收集检测装置的检测方法，步骤为：

S1、排气：在多车道路面10的某一车道上行驶的车辆，车头部形成的高压区先路过该车道连通器构件1的进气管11时，进气管11两边的气压平衡打破，将车前部的空气压入进气管11内，即时挤出之前透明气池14内残留的被测尾气；

S2、集气：当车辆刚离开该连通器构件1范围时，靠近车尾一端的出气管12上方的气压会低于远离车尾一段的进气管11上方的气压；此时，形成的气压差就会将周围有尾气的空气通过进气管11压入透明气池14内，完成集气；

S3、检测：遥感主机2和遥感辅机3即时工作，如图1、3所示，遥感主机2发射红外和/或紫外光，即可以单独发射红外光或紫外光，也可以同时发射红外光或紫外光，相应的单独形成红外光路31或紫外光路32，也可以同时形成红外光路31和紫外光路32的双路光路，并对遥感辅机3反射回的光进行采样分析。选择红外光路31和紫外光路32是利用尾气中不同物质组分对于不同波段的光有吸收的特性，根据特定波段的光强减弱程度来推断气体中物质组分。

本实施例的多车道路面上的机动车尾气收集检测装置及其检测方法，充分利用了联通器原理，利用汽车行驶过程中产生的压力差将汽车排出的尾气吸入透明气池14中，使得开放道路上经过的汽车尾气可以迅速进入一个相对半封闭的空间中，使得被检测的气体保持在一个相对稳定的环境中，方便遥感设备的检测，并且，由于该结构将光路转移到地下，光路暴露在外部环境中受到的影响就会相应的变小，大大增加了检测的精准度。

实施例2

本实施例的一种多车道路面上的机动车尾气收集检测装置，为了针对多车道路面10上每一车道上行驶的车辆尾气排放进行精准检测，以避免混淆，以三车道的多车道路面10为例，如图3、4所示，三车道由左向右依次标记为N1、N2和N3车道，此时可以充分利用每个车道上方的摄像头能够发射信号的功能，在遥感主机2上设置能够接收该信号的模块，遥感主机2记录检测数据后，存储或向上位机上传数据时，标记前缀N1、N2或N3，以注明相应车道的检测数据。

本实施例的多车道路面上的机动车尾气收集检测装置的检测方法，步骤为：

S1、排气：在多车道路面10的某一车道上行驶的车辆，比如N2车道，车头部形成的高压区先路过N2车道下的连通器构件1的进气管11时，进气管11两边的气压平衡打破，将车前部的空气压入进气管11内，即时挤出之前透明气池14内残留的被测尾气；

S2、集气：当车辆刚离开该连通器构件1范围时，靠近车尾一端的出气管12上方的气压会低于远离车尾一段的进气管11上方的气压；此时，形成的气压差就会将周围有尾气的空气通过进气管11压入透明气池14内，完成集气；

S3、检测：遥感主机2和遥感辅机3即时工作，如图3、4所示，遥感主机2发射红外和/或紫外光，即可以单独发射红外光或紫外光，也可以同时发射红外光或紫外光，相应的单独形成红外光路31或紫外光路32，也可以同时形成红外光路31和紫外光路32的双路光路，并对遥感辅机3反射回的光进行采样分析。

S4、数据存储或上传：检测分析完成后，遥感主机2将该数据标记为N2车道数据后自己存储或上传上位机。同理，N1、N3车道上机动车尾气的检测也按以上步骤。

当三个车道都有机动车且并排行进时，由于三个连通器构件1共用同一套遥感主机2和遥感辅机3，相应三个透明气池14内的尾气会相互干扰，则该取样要放弃检测或作废记录，当然，也可以记录车辆数量和相应检测数值以备选分析。

实施例3

本实施例的多车道路面上的机动车尾气收集检测装置，基本结构同实施例2，不同和改进之处在于：如图4所示，进气管11和出气管12的端口均固定有防护网18，避免颗粒物落入影响收集气体。如图1所示，进气管11和出气管12的中部均设置有S形的存水弯管13，将进入进气管11和出气管12的积水暂存，避免积水影响尾气的收集和检测。存水弯管13的底部外开有排水管15，将积水直接渗入地下，当然，也可以通过连接外排水管外排。进气管11与透明气池14的相应侧面连通处高于出气管12与透明气池14的相应侧面连通处，利用尾气较重，即尾气密度大于空气的原理，上端进气，下端出气，尽量保证能够已检测的尾气在透明气池14内排空。如图4所示，水平管路4为圆柱形，相较于方形结构，圆柱形结构承重力更强，长度与多车道路面10的宽度相适配，多车道路面10可选择比较通用的三车道，相应的透明气池14为圆柱形，透明气池14的直径和长度均为15～20cm，体积过大则干扰气体过多，且不易排空，过小则取样样太少，缺乏代表性。而且，体积大小还涉及一个重要的问题，就是遥感主机和遥感辅机的光路在经过被测样品时的等效光程，光程太短吸收后衰减太少，传感器精度不够无法检出变化。光程太长，光强衰减过度，导致检出的结果无法与被测样品浓度在一定范围内呈现出相关性，而1m左右的光程，3个透明气池长度加上两边的余量长度，适合遥感检测Ⅱ型的遥感主机和遥感辅机。进气管11和出气管12之间的距离略小于汽车长度，一般为1m左右，也可介于于机动车长度和1m之间，如果过长，则干扰气体过多，取样失真，过短则车头形成的高压区和车尾形成的低压区很快融合而导致取样失败。透明气池14的柱身为金属材质，承重力强；透明封盖41为玻璃材质，避免遮挡遥感检测的光路。

本实施例的多车道路面上的机动车尾气收集检测装置，通过与相应车道上方摄像头的配合，可以精准检测每个车道上的机动车尾气排放情况，应用面广，由于摄像头有抓拍功能，甚至可以及时了解某一车辆的尾气排放情况，当该车辆尾气排放超标时，车管部门可作及时处理。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种多车道路面上的机动车尾气收集检测装置的检测方法，其特征在于：在多车道路面（10）和车道地基之间预埋一横向的水平管路（4），根据车道数量在所述水平管路（4）内通过径向设置的透明封盖（41）分隔出相应数量和车道位置的透明气池（14），水平管路（4）两端也通过透明封盖（41）密封，在每个透明气池（14）的两侧面再分别预埋并向上连通进气管（11）和出气管（12），进气管（11）和出气管（12）的端口均直通路面，沿车道的行进方向上，呈进气管（11）在先，出气管（12）在后分布；进气管（11）、出气管（12）以及透明气池（14）组成连通器构件（1）；贴近所述水平管路（4）的两端面处分别预埋遥感主机（2）和遥感辅机（3），遥感主机（2）和遥感辅机（3）的镜头正对着水平管路（4）的相应端面；所述进气管（11）和出气管（12）之间的距离介于机动车长度和1m之间；

检测步骤为：

S1、排气：在多车道路面（10）的一车道上行驶的车辆，车头部形成的高压区先路过该车道连通器构件（1）的进气管（11）时，进气管（11）两边的气压平衡打破，将车前部的空气压入进气管（11）内，即时挤出之前透明气池（14）内残留的被测尾气；

S2、集气：当车辆刚离开该连通器构件（1）范围时，靠近车尾一端的出气管（12）上方的气压会低于远离车尾一段的进气管（11）上方的气压；此时，形成的气压差就会将周围有尾气的空气通过进气管（11）压入透明气池（14）内，完成集气；

S3、检测：通过遥感主机（2）和遥感辅机（3）进行检测。

2.根据权利要求1所述的多车道路面上的机动车尾气收集检测装置的检测方法，其特征在于：所述进气管（11）和出气管（12）的端口均覆盖式固定有防护网（18）。

3.根据权利要求2所述的多车道路面上的机动车尾气收集检测装置的检测方法，其特征在于：所述进气管（11）与透明气池（14）的相应侧面连通处高于出气管（12）与透明气池（14）的相应侧面连通处。

4.根据权利要求2所述的多车道路面上的机动车尾气收集检测装置的检测方法，其特征在于：所述进气管（11）和出气管（12）的中部均设置有S形的存水弯管（13）。

5.根据权利要求4所述的多车道路面上的机动车尾气收集检测装置的检测方法，其特征在于：所述存水弯管（13）的底部外开有排水管（15）。

6.根据权利要求4所述的多车道路面上的机动车尾气收集检测装置的检测方法，其特征在于：所述水平管路（4）为圆柱形，长度与多车道路面（10）的宽度相适配，相应的透明气池（14）为圆柱形，透明气池（14）的直径和长度均为15~20cm。

7.根据权利要求1所述的多车道路面上的机动车尾气收集检测装置的检测方法，其特征在于：所述水平管路（4）的柱身为金属材质；所述透明封盖（41）为玻璃材质。

8.根据权利要求1所述的多车道路面上的机动车尾气收集检测装置的检测方法，其特征在于：集气检测时，由机动车行驶的车道上方摄像头向遥感主机（2）发出信号标记相应车道的连通器构件（1）。