CN116593653A - 一种氮氧化物精准检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氮氧化物精准检测方法及系统，所述的方法包括以下步骤：以待检测汽车所在区域作为参考区域，并获取所述的参考区域内的交通信息；以100km作为预设路程长度，从车流量最大的交通路线中截取预设路程长度的路线作为参考路线；分析所述的参考路线中的行驶路况，计算出不同行驶路况在参考路线中的占比Kn；获取不同行驶路况下的标准行驶速度Vn，计算所述的参考路线中不同行驶路况所需的标准行驶时间Tn；设定测试时间Ts，分配不同行驶路况的测试时间Tsn，对汽车进行不同行驶路况的测试，并在测试完成取平均值作为汽车平均排放浓度值。在本发明中，充分考虑了实地行车的问题，通过测试模拟实际行驶，来获取更为精确的排放测量。
Description
技术领域
本发明涉及气体检测技术领域，具体涉及一种氮氧化物精准检测方法及系统。
背景技术
氮氧化物（NOx）指的是由氮和氧两种元素组成的化合物，其中包括一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）等多种化学物质。NOx是工业生产、交通运输等活动中常见的有害污染物之一，其主要来源包括汽车尾气、工厂废气、发电厂烟囱排放等，是造成光化学反应和酸雨的重要原因之一。
其中，氮氧化物（NOx）是汽车尾气排放的主要有害成分之一，它们可以通过大气反应进一步形成臭氧和细颗粒物等其他污染物，导致严重的雾霾天气，破坏环境生态平衡。因此汽车尾气中的氮氧化物浓度是环保部门用于衡量车辆污染排放的重要指标。
在现有技术中，主要分为实时检测和静态检测两个方式；其中实时监测方法，是在测试期间，监测仪器将会通过车载控制系统自动采样，记录下一段时间内（通常持续10分钟到1个小时）汽车尾气中的氮氧化物含量，并实时显示在监测屏幕上，以利用研究人员或监管机构对车辆的污染排放情况进行长时间监控；而静态检测则是在车辆启动后在固定的检测设备旁边停留，持续数分钟至半小时不等来取得汽车尾气的平均浓度值。但是，汽车尾气中的氮氧化物含量受多种因素影响，尤其是行驶路况，不同的行驶路况会导致汽车尾气中氮氧化物的浓度产生较大的区别，而在现有技术的两种测量方式中，都没有考虑到行驶路况对汽车排放的影响，检测的数据不够准确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氮氧化物精准检测方法及系统，解决上述技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种氮氧化物精准检测方法，包括以下步骤：
以待检测汽车所在区域作为参考区域，并获取所述的参考区域内的交通信息，所述的交通信息包括交通路线、车流量和行驶路况，所述的行驶路况包括居住区/乡村道路、高速公路和城市道路；
以100km作为预设路程长度，从车流量最大的交通路线中截取预设路程长度的路线作为参考路线；
分析所述的参考路线中的行驶路况，计算出不同行驶路况在参考路线中的占比Kn，其中Kn表示参考路线中第n种行驶路况的长度与预设路程长度的比值；
获取不同行驶路况下的标准行驶速度Vn，计算所述的参考路线中不同行驶路况所需的标准行驶时间Tn=100*（Kn/Vn）；
设定测试时间Ts，分配不同行驶路况的测试时间，按照参考路线中的顺序，对汽车进行不同行驶路况的测试，并在测试完成取平均值作为汽车平均排放浓度值。
作为本发明进一步的方案：生成参考路线的过程中，如果所述的车流量最大的交通路线的总长度小于100km时，则选取车流量排名下一位的交通路线进行补足，直至参考路线满足预设路程长度。
作为本发明进一步的方案：在选取多个交通路线来补足参考路线的过程中，将所述的参考路线中相邻且分属不同的交通路线且不相同的两个行驶路况定义为修正路况，当两个相邻的修正路况的标准行驶速度之间的差值ΔV＞10km/h时，在两个所述的修正路况之间增加缓冲区，并在所述的缓冲区内设置一个或多个行驶路况，所述的缓冲区内行驶路况的标准行驶速度与相邻的修正路况的标准行驶速度的差值ΔV'≤10km/h。
作为本发明进一步的方案：所述的缓冲区内相邻的行驶路况的标准行驶速度的差值小于等于10km/h。
作为本发明进一步的方案：在测试过程中，汽车第一个行驶路况的测试过程，包括汽车车速从0加速到V1的过程。
作为本发明进一步的方案：汽车在测试过程中，在跨越不同行驶路况时，包括变速过程，在所述的变速过程中汽车车速从V（n-1）变速到Vn，所述的变速过程计入第n个行驶路况的测试过程。
作为本发明进一步的方案：当在所述的参考路线中插入缓冲区后，重新测量参考路线的路程长度，并从所述的参考路线的终点开始，删除超过预设路程长度的部分路线。
一种氮氧化物精准检测系统，包括：
数据获取模块：以待检测汽车所在区域作为参考区域，并获取所述的参考区域内的交通信息，所述的交通信息包括交通路线、车流量和行驶路况，所述的行驶路况包括居住区/乡村道路、高速公路和城市道路；
路线选取模块：以100km作为预设路程长度，从车流量最大的交通路线中截取预设路程长度的路线作为参考路线；
路线分析模块：分析所述的参考路线中的行驶路况，计算出不同行驶路况在参考路线中的占比Kn，其中Kn表示参考路线中第n种行驶路况的长度与预设路程长度的比值；
获取不同行驶路况下的标准行驶速度Vn，计算所述的参考路线中不同行驶路况所需的标准行驶时间Tn=100*（Kn/Vn）；
尾气测试模块：设定测试时间Ts，分配不同行驶路况的测试时间，按照参考路线中的顺序，对汽车进行不同行驶路况的测试，并在测试完成取平均值作为汽车平均排放浓度值。
本发明的有益效果：
在本发明中，其中一个与现有技术不相同的地方是，在汽车尾气氮氧化物测量的过程中，并不是所有地区都采用同样的标准，而是按照不同区域划分不同的标准；因为，可以理解的是，汽车尾气的排放和行驶路况是有关系的，即使是同一辆车，在不同的路况下行驶，其排放的废气浓度是不一样的，而各个地区的行驶路况又存在较大的差别，所以在本发明中将不同的区域进行区分。
在本发明中，另外一个与现有技术不相同的地方是，现有技术中的尾气测量中，不论是动态测量还是静态测量，都是不考虑实际行驶的情况，比如在国内，汽车检测机构普遍采用三速法进行尾气检测，即以50km/h、30km/h和15km/h的速度进行三个点的检测；在每个点上，持续10秒钟取样2次，然后将两次结果的平均值作为该点的检测结果；而在本发明中，充分考虑了实地行车的问题，通过测试模拟实际行驶，来获取更为精确的排放测量。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种氮氧化物精准检测方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种氮氧化物精准检测方法，包括以下步骤：
以待检测汽车所在区域作为参考区域，并获取所述的参考区域内的交通信息，所述的交通信息包括交通路线、车流量和行驶路况，所述的行驶路况包括居住区/乡村道路、高速公路和城市道路；
以100km作为预设路程长度，从车流量最大的交通路线中截取预设路程长度的路线作为参考路线；
分析所述的参考路线中的行驶路况，计算出不同行驶路况在参考路线中的占比Kn，其中Kn表示参考路线中第n种行驶路况的长度与预设路程长度的比值；
获取不同行驶路况下的标准行驶速度Vn，计算所述的参考路线中不同行驶路况所需的标准行驶时间Tn=100*（Kn/Vn）；
设定测试时间Ts，分配不同行驶路况的测试时间，按照参考路线中的顺序，对汽车进行不同行驶路况的测试，并在测试完成取平均值作为汽车平均排放浓度值。
在本发明中，其中一个与现有技术不相同的地方是，在汽车尾气氮氧化物测量的过程中，并不是所有地区都采用同样的标准，而是按照不同区域划分不同的标准；因为，可以理解的是，汽车尾气的排放和行驶路况是有关系的，即使是同一辆车，在不同的路况下行驶，其排放的废气浓度是不一样的，而各个地区的行驶路况又存在较大的差别，所以在本发明中将不同的区域进行区分。
在本发明中，另外一个与现有技术不相同的地方是，现有技术中的尾气测量中，不论是动态测量还是静态测量，都是不考虑实际行驶的情况，比如在国内，汽车检测机构普遍采用三速法进行尾气检测，即以50km/h、30km/h和15km/h的速度进行三个点的检测；在每个点上，持续10秒钟取样2次，然后将两次结果的平均值作为该点的检测结果；而在本发明中，充分考虑了实地行车的问题，通过测试模拟实际行驶，来获取更为精确的排放测量。
而在本发明中，作为方案中重要的一环是参考路线的选取，在本发明中，以待检测汽车作为定位来选取参考区域，再通过参考区域的交通信息来筛选出该地区最常行驶（车流量最大）的交通路线作为模板，从中截取预设长度的路线作为参考路线；并通过参考路线中各个行驶路况的分布情况，来合理分配不同行驶路况的测试时间，从而得到更为贴合当地条件以及实际行驶的尾气排放数据。
还值得注意的是，在本发明中，所述的测试时间Ts是一个预设值，在现有技术中，测试时间一般是10分钟到1个小时；而参考实际情况，在具体测试过程中，100km的路程稍长，参与测试的车辆难以进行一次完整的（100km）的测试，所以需要设定测试时间Ts，将整个参考路线进行压缩，并将参考路线中的各个路况进行换算，从而实现一次测试。
在本发明一种优选的实施例中，生成参考路线的过程中，如果所述的车流量最大的交通路线的总长度小于100km时，则选取车流量排名下一位的交通路线进行补足，直至参考路线满足预设路程长度。
对于大多数情况来说，100km都是一个不短的距离，而根据《机动车污染排放限值及测量方法（中国第六阶段）》等国家和地方相关规定“汽车尾气中氮氧化物排放浓度限值为轻型汽车每100公里排放不超过180mg”，100km又是一个比较有代表性的距离（距离太短难以反映出平均状况，距离太长增加测算难度）；
因此，以100km作为预设路程长度，参考区域中的第一交通路线（车流量排名第一的交通路线），不一定能够满足100km的要求，因此从第一交通路线中截取路程长度为100km的路线，存在困难；因此在获取完整的第一交通路线后，不足的路程长度通过第二交通路线进行补足；同样的，假如完整的第一交通路线和第二交通路线的总长度仍小于路程长度时，不足的路程长度通过第二交通路线进行补足，直至满足预设路程长度的要求；而本发明中生成的参考路线，可以看成是一个通过复刻实际交通路线数据后的虚拟路线。
而且，还值得注意的是，本发明中的行驶路况是按照限速标准进行划分的，不同的路段有不同的限速标准，比如说居住区/乡村道路一般限速在30-40公里/小时左右；城市高速公路限速一般在100公里/小时上下；对于同一限速标准的一段路线，可以看做是一个行驶路况。
在本发明一种优选的实施例中，在选取多个交通路线来补足参考路线的过程中，将所述的参考路线中相邻且分属不同的交通路线且不相同的两个行驶路况定义为修正路况，当两个相邻的修正路况的标准行驶速度之间的差值ΔV＞10km/h时，在两个所述的修正路况之间增加缓冲区，并在所述的缓冲区内设置一个或多个行驶路况，所述的缓冲区内行驶路况的标准行驶速度与相邻的修正路况的标准行驶速度的差值ΔV'≤10km/h。
从上文可知，当第一交通路线无法满足预设路程长度时，就要选取第二交通路线进行补足直至满足预设路程长度要求；因此在补足过程中，两段路线的连接处，可能会因为不属于同一条交通路线而出现限速标准差别过大的情况；在正常行驶过程中，在相邻的限速区域之间的速度差值通常很小，这也是交通管理部门在设置限速牌时的一个考虑点；一般来说，相邻限速区域之间的速度差值会控制在5-10公里每小时以内，以确保车辆能够及时调整速度，安全通过道路；所以当两段路线的连接处限速差别过大时，需要增设缓冲区，缓冲区由一个或多个行驶路况组成，用来作为汽车限速的平滑过渡。
在本实施例中，所述的缓冲区内相邻的行驶路况的标准行驶速度的差值小于等于10km/h。
在本实施例中，当在所述的参考路线中插入缓冲区后，重新测量参考路线的路程长度，并从所述的参考路线的终点开始，删除超过预设路程长度的部分路线。
在本发明另一种优选的实施例中，在测试过程中，汽车第一个行驶路况的测试过程，包括汽车车速从0加速到V1的过程；
在本实施例中，汽车在测试过程中，在跨越不同行驶路况时，包括变速过程，在所述的变速过程中汽车车速从V（n-1）变速到Vn，所述的变速过程计入第n个行驶路况的测试过程。
一种氮氧化物精准检测系统，包括：
数据获取模块：以待检测汽车所在区域作为参考区域，并获取所述的参考区域内的交通信息，所述的交通信息包括交通路线、车流量和行驶路况，所述的行驶路况包括居住区/乡村道路、高速公路和城市道路；
路线选取模块：以100km作为预设路程长度，从车流量最大的交通路线中截取预设路程长度的路线作为参考路线；
路线分析模块：分析所述的参考路线中的行驶路况，计算出不同行驶路况在参考路线中的占比Kn，其中Kn表示参考路线中第n种行驶路况的长度与预设路程长度的比值；
获取不同行驶路况下的标准行驶速度Vn，计算所述的参考路线中不同行驶路况所需的标准行驶时间Tn=100*（Kn/Vn）；
尾气测试模块：设定测试时间Ts，分配不同行驶路况的测试时间，按照参考路线中的顺序，对汽车进行不同行驶路况的测试，并在测试完成取平均值作为汽车平均排放浓度值。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (8)
1.一种氮氧化物精准检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
以待检测汽车所在区域作为参考区域，并获取所述的参考区域内的交通信息，所述的交通信息包括交通路线、车流量和行驶路况，所述的行驶路况包括居住区/乡村道路、高速公路和城市道路；
以100km作为预设路程长度，从车流量最大的交通路线中截取预设路程长度的路线作为参考路线；
分析所述的参考路线中的行驶路况，计算出不同行驶路况在参考路线中的占比Kn，其中Kn表示参考路线中第n种行驶路况的长度与预设路程长度的比值；
获取不同行驶路况下的标准行驶速度Vn，计算所述的参考路线中不同行驶路况所需的标准行驶时间Tn=100*（Kn/Vn）；
设定测试时间Ts，分配不同行驶路况的测试时间，按照参考路线中的顺序，对汽车进行不同行驶路况的测试，并在测试完成取平均值作为汽车平均排放浓度值。
2.根据权利要求1所述的一种氮氧化物精准检测方法，其特征在于，生成参考路线的过程中，如果所述的车流量最大的交通路线的总长度小于100km时，则选取车流量排名下一位的交通路线进行补足，直至参考路线满足预设路程长度。
3.根据权利要求2所述的一种氮氧化物精准检测方法，其特征在于，在选取多个交通路线来补足参考路线的过程中，将所述的参考路线中相邻且分属不同的交通路线且不相同的两个行驶路况定义为修正路况，当两个相邻的修正路况的标准行驶速度之间的差值ΔV＞10km/h时，在两个所述的修正路况之间增加缓冲区，并在所述的缓冲区内设置一个或多个行驶路况，所述的缓冲区内行驶路况的标准行驶速度与相邻的修正路况的标准行驶速度的差值ΔV'≤10km/h。
4.根据权利要求3所述的一种氮氧化物精准检测方法，其特征在于，所述的缓冲区内相邻的行驶路况的标准行驶速度的差值小于等于10km/h。
5.根据权利要求1所述的一种氮氧化物精准检测方法，其特征在于，在测试过程中，汽车第一个行驶路况的测试过程，包括汽车车速从0加速到V1的过程。
6.根据权利要求5所述的一种氮氧化物精准检测方法，其特征在于，汽车在测试过程中，在跨越不同行驶路况时，包括变速过程，在所述的变速过程中汽车车速从V（n-1）变速到Vn，所述的变速过程计入第n个行驶路况的测试过程。
7.根据权利要求4所述的一种氮氧化物精准检测方法，其特征在于，当在所述的参考路线中插入缓冲区后，重新测量参考路线的路程长度，并从所述的参考路线的终点开始，删除超过预设路程长度的部分路线。
8.一种氮氧化物精准检测系统，其特征在于，包括：
数据获取模块：以待检测汽车所在区域作为参考区域，并获取所述的参考区域内的交通信息，所述的交通信息包括交通路线、车流量和行驶路况，所述的行驶路况包括居住区/乡村道路、高速公路和城市道路；
路线选取模块：以100km作为预设路程长度，从车流量最大的交通路线中截取预设路程长度的路线作为参考路线；
路线分析模块：分析所述的参考路线中的行驶路况，计算出不同行驶路况在参考路线中的占比Kn，其中Kn表示参考路线中第n种行驶路况的长度与预设路程长度的比值；
获取不同行驶路况下的标准行驶速度Vn，计算所述的参考路线中不同行驶路况所需的标准行驶时间Tn=100*（Kn/Vn）；
尾气测试模块：设定测试时间Ts，分配不同行驶路况的测试时间，按照参考路线中的顺序，对汽车进行不同行驶路况的测试，并在测试完成取平均值作为汽车平均排放浓度值。
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- 2023-05-31 CN CN202310630096.9A patent/CN116593653A/zh active Pending
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