[发明专利]一种城市路网机动车尾气排放遥感监控系统

权利要求书

1.一种城市路网机动车尾气排放遥感监控系统，其特征在于：包括遥测设备层、选址布点层与数据处理层；

遥测设备层，实现对机动车尾气中CO、CO2、NOx、HC浓度、以及不透光烟度的检测，同时记录机动车的速度、加速度与机动车牌照号码，最终得到每辆通过监测点机动车的尾气遥测数据及机动车属性、行驶工况、检测时间、气象条件数据，并将尾气遥测数据及机动车属性、行驶工况、检测时间、气象条件数据传输到数据处理层；

选址布点层，能够将路网拓扑、道路信息、气象信息、交通信息及布点区域已有检测器数量的数据作为输入，采用选址布点层的选址布点方法，对遥测设备层中机动车尾气遥测设备在城市路网中的布设点位进行优化；

数据处理层，实现对遥测设备层采集的机动车尾气遥测数据及机动车属性、行驶工况、检测时间、气象条件数据的存储、分析与融合，结合车载诊断系统数据库、便携式排放测试系统数据库、车检所离线数据库、交通信息数据库与地理信息数据库，对机动车尾气遥测数据进行分析处理；

所述遥测设备层包括移动式尾气遥测设备、水平式尾气遥测设备和垂直式尾气遥测设备三种设备，其中，水平式尾气遥测设备和垂直式尾气遥测设备都固定安装在道路上，水平式尾气遥测设备用于单车道的道路以及车流量少的多车道道路；垂直式尾气遥测设备用于车流量大的多车道道路；移动式尾气遥测设备在城市路网上进行巡逻；三种设备分别用于城市路网上的不同道路，水平式尾气遥测设备基于深度残差学习网络对柴油车尾气烟度进行检测，垂直式尾气遥测设备使用路面反射的弱信号进行尾气污染物成分与浓度的分析。

2.根据权利要求1所述的城市路网机动车尾气排放遥感监控系统，其特征在于：所述垂直式尾气遥测设备包括车辆检测单元、尾气检测单元、弱信号处理单元和车牌识别单元四个部分；

车辆检测单元，包括两组激光发生器和接收器，两组激光发生器以一定距离间隔安置于横跨车道的龙门架上，发射激光垂直于车道，经路面反射后被龙门架上的激光接收器接收，当机动车行驶通过检测区时，激光发射器发出的激光就会受到影响，使发射器-接收器之间的光路缩短，从而说明有机动车行驶进入检测区，机动车在离开检测区时会导致发射器-接收器之间的光路恢复到无车状态，利用两组激光器分别记录的机动车进入、离开时刻差获取机动车速度、加速度信息；同时输出触发信号触发尾气检测单元对尾气信息进行采集，触发车牌识别单元对车牌信息进行采集；

尾气检测单元，由多个安装在横跨车道的龙门架上垂直于路面的激光发射器构成，每个激光发射器以一定距离间隔安置，每个激光发射器均垂直向地面发射激光束，由于每个车道的激光接收器会受到不同车道激光的影响，每个激光接收器接收到的是混叠信号，通过对激光接收器混叠信号的分析，得到尾气污染物成分与浓度的混叠数据，每个接收器的数据会被发送到弱信号处理单元进行弱信号提取与分离；

弱信号处理单元，包括弱信号提取模块和弱信号分离模块，弱信号提取模块根据弱信号与噪声信号在频率分布、覆盖范围、统计特性方面的差异，识别和提取出尾气检测单元数据的相关弱信号数据；弱信号分离模块对弱信号提取模块中提取出的相关弱信号数据进行分离处理，选择线性瞬时混合模型作为弱信号的模型，采用独立分量分析的方法对不同源的相互混叠的弱信号进行分离，最终获取通过监测点的机动车尾气污染物成分与浓度；

车牌识别单元，包括一台摄像机与图像处理模块，当车辆检测单元检测到有机动车进入检测区时，输出触发信号，使摄像机对车头进行多次拍照，由图像处理模块进行照片的筛选与车牌照号码的识别，完成检测结果与车牌号之间的关联，从而最终实现基于路面反射的垂直式机动车尾气遥测。

3.根据权利要求1所述的城市路网机动车尾气排放遥感监控系统，其特征在于：所述垂直式尾气遥测设备中，车辆检测单元中，所述获取机动车速度、加速度信息的过程如下：

机动车经过第一组激光发射装置和第二组激光发射装置的平均速度为vel1，vel2，其计算方法为速度加速度为其中，L_dis为两组激光发射器间隔，记录接收器1和接收器2下降沿出现的时刻为T1，T2，记录接收器1和接收器2上升沿出现的时刻为T3，T4。