[发明专利]一种道路交通源污染实时定量遥测系统

说明书

本发明属于大气污染监测技术领域，具体为道路交通源污染实时定量遥测系统。本发明系统包括光谱采集模块、云台模块、气象监测模块、道路交通信息采集模块、系统控制模块；放置在上风向一端，通过控制云台模块中两个电机的转动使两个观测方位角分别为平行道路方向和斜穿道路方向两个方向；遥测系统还包括计算分析模块，部署于远程数据处理终端；计算分析模块利用光谱采集模块中得到的污染物信息、气象监测模块所观测的气象信息，以及道路交通信息采集模块获得的车辆信息，实时计算道路交通源污染物排放通量以及单车污染物排放量；本发明实现了远程道路交通源实时自动化遥测，观测方式简单，易于实现，操作方便。

技术领域

本发明属于大气污染监测技术领域，具体涉及一种道路交通源(如二氧化氮)污染的遥测系统。

背景技术

随着人民生活水平的改善，人民对于健康生活环境的需求越来越高。然而随着工业技术的发展进步我国机动车保有量逐年递增，道路交通车辆排放的尾气成为许多城市大气污染的最大污染源，称之为道路交通源污染；城市污染类型正由煤烟型污染向混合型或机动车型污染转化，危害人们的健康。汽车尾气中的污染物主要有一氧化碳、氮氧化物(如二氧化氮)和PM2.5等。在道路两侧附近的人群吸入汽车排放的污染物对人体肺部或其他生理造成严重影响，其中氮氧化物更是会增加人体的癌症风险。汽车污染物的排放受不同的测量地点、不同的驾驶条件(例如高速公路路段的坡度、允许的速度限制、道路工程等)的影响，因此亟需量化测量实际行驶过程中机动车排放污染物对周围环境的影响。

目前，定点空气污染监测站对道路污染物监测，经常使用的有化学采样法，可调谐半导体激光器的TD-LAS法等。其中，基于化学采样方法的监测站无法对整条道路的气态污染物排放进行量化，而基于红外激光的TD-LAS方法无法反演得到机动车主要污染物氮氧化物的数值。

发明内容

为了克服现有问题，本发明的目的在于提供一种能够对道路交通源机动车辆污染进行实时、定量计算的遥测系统。

本发明提供的对道路交通源污染实时、定量遥测系统,通过两个方向的同时观测得到的测量的差值定量计算特定道路区域内的道路交通源带来的二氧化氮等污染。所述遥测系统包括观测系统，该观测系统包括光谱采集模块、云台模块、气象监测模块、道路交通信息采集模块、系统控制模块；其中：

所述光谱采集模块，其主体为超分辨率光谱仪,用以采集300nm-400nm的光谱，通过基于朗伯-比尔定律的超光谱分析技术，可以获得二氧化氮等污染物的浓度值；

所述云台模块，包括仰角电机和方位角电机；其中可通过软件控制电机的转动，进而改变观测方位角度和两个观测方向的仰角；

所述气象监测模块，包括DHT22温湿度传感器、BMP085大气气压传感器和风向风速传感器；其中，DHT22温湿度传感器用于测量大气的温度值和相对湿度值，BMP085传感器用于测量大气气压值，风向风速传感器用于测量风向值和风速值；

所述道路交通信息采集模块，包括可伸缩式架杆、交通监控摄像头和DSP图像处理器；其中，交通监控摄像头安装在可伸缩架杆上，用于拍摄获取所观测道路交通源的车辆数量信息和种类信息，经过DSP图像处理器的处理，同步发送到远程数据处理终端；

所述系统控制模块，包括STM32控制器、数据控制终端；STM32控制器用于对云台模块电机进行控制，数据控制终端用于对超分辨率光谱仪与气象监测模块中传感器数据采集进行控制。

由于斜穿道路的观测方向污染物总量与参考方向相减可以有效反映道路交通源污染排放情况，本发明的遥测系统，需放置在上风向一端，可以通过控制云台模块中两个电机的转动使两个观测方位角分别为平行道路方向和斜穿道路方向两个方向；并且两个方向都要确保在有效光程L范围内没有对光路形成阻碍的遮挡物。

本发明的遥测系统，还包括一计算分析模块，该计算分析模块部署于远程数据处理终端，用于实时计算道路交通源污染物排放通量。