[发明专利]一种基于多光谱图像的机动车尾气HC浓度分布检测方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于多光谱图像的机动车尾气HC浓度分布检测方法及系统，步骤包括：建立热像仪可获取的辐射亮度的数学模型；确定相关参数值；根据不同化学物质的光谱特性选取适当的滤光片；实施检测系统采集多光谱图像；利用电子计算机处理图像计算得到HC的浓度分布。检测系统硬件设备分两类：应用于无绿化带车道的检测系统包括一台红外热像仪、两枚滤光片、一块镀锌平板及一台电子计算机；应用于有绿化带车道的检测系统包括一台红外热像仪、两枚滤光片及一台电子计算机。本发明实施方式简便，检测过程对交通的正常运行无干扰，具有便携性、经济性，可实现尾气HC浓度分布的实时监测。

技术领域

本发明涉及一种基于多光谱图像的机动车尾气HC浓度分布检测方法及系统，属于机动车尾气检测技术领域。

背景技术

随着经济的发展，人民生活水平的提高，人们的环保意识逐渐增强且对于高生活品质的需求增长。而由于我国城市化建设的发展和机动车保有量的提高，机动车尾气逐渐成为城市清洁空气的主要杀手。我国约五分之一的地级及以上城市大气污染严重，113个重点城市中空气质量达不到国家二级标准有三分之一之多，机动车排放污染已经成为京津冀、长三角、珠三角等重点地区和主要城市群的主要污染源。因此，国家环境保护规划中把“强化机动车污染防治”作为一项主要任务，城市机动车尾气的实时监测已成为城市环境污染监测的重要组成部分。为有效改善城市空气污染状况，需对机动车尾气排放进行有效控制和严格的尾气排放检查。对在用车辆进行有效的路检，是降低尾气污染的首要措施，已经成为城市环保工作的一个重点。

机动车尾气中的HC(碳氢化合物)是由未燃烧的燃料烃、不完全氧化产物以及燃烧过程中部分被分解的产物所组成的。单独的HC只有在浓度相当高的情况下才会对人体产生影响，但却是产生光化学烟雾的重要成分。机动车尾气的HC来自三种排放源。对一般汽油发动机来说，约60％的碳氢化合物来自内燃机废气排放20％～25％来自曲轴箱(PCV系统)的泄漏，其余的15％～20％来自燃料系统(碳罐)的蒸发。HC中的具体成分如甲烷是窒息性气体，其嗅觉阈值是142.8mg，高浓度时才对人体健康造成危害；乙烯、丙烯、乙炔主要对植物造成伤害，使路边的树木不能正常生长；苯是无色类似汽油味的气体，可引起食欲不振、体重减轻、易倦、头晕、头痛、呕吐、失眠、粘膜出血等症状，也可引起血液变化，红血球减少，出现贫血，还可导致白血病，其嗅觉阈值16.29mg，对人体健康有影响的阈值34.8mg；HC中的多环芳烃，虽然含量很低，但由于多环芳烃含有多种致癌物质(如苯丙芘)而引起人们的广泛关注。

尾气通常的检测方法是取样后用常规仪器来分析，如双怠速排放法、简易工况法，这种类型的人工手段检测成本高、周期长，无法完全反映尾气的真实排放情况；气相色谱仪(Gas Chromatography)取样检测虽然灵敏度、准确性高，但其价格昂贵且设备体积庞大，取样过程无法避免尾气中不稳定成分在取样时发生物理或化学变化导致的误差。为获得汽车尾气排放的真实情况，对尾气实现实时有效的检测十分必要；而为满足对在用车辆进行路检需要尾气检测设备的大规模使用，使得设备的经济性、便携性成为一种重要的需求。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于多光谱图像的机动车尾气HC浓度分布检测方法及系统，采用被动式检测的方式，对正常的交通运行无干扰，实现系统所需的设备包括热像仪、电子计算机、滤光片等，不需要生产专用于检测机动车尾气的产品，大大降低了方法的使用与普及成本，同时设备具有便携和便于操作的特性，实现对机动车尾气中HC浓度分布的在线、快速、实时的监测。