环境空气中机动车尾气CO、CO2、HC、NO、不透光度检测方案(尾气检测)

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大方科技 中华人民共和国国家工商行政管理总局监制企业信用信息公示系统网址： qyxy. baic. gov. cn DEM-5000 型 水平固定式全激光高精度机动车尾气遥感在线监测系统技术方案 (汽柴油一体) 北京大方科技有限责任公司 二零二零年四月 目录 1公司简介.. 1 2机动车尾气遥感监测发展现状.. 2 2.1机动车尾气遥感监测难点.. 2 2.2机动车尾气遥感监测现状.. 2 3水平固定全激光高精度机动车尾气遥感在线监测系统. 4 3.1技术路线及方案.. 4 3.2设备清单.. 5 3.3全激光气态物四组分(CO、CO2、NO、HC)遥感监测模块.6 3.4/不透光度遥感监测模块.. 7 3.5速度加速度监测模块.... 7 3.6水平固定式机动车遥感监测系统应用管理软件........ 7 3.7系统技术先进性.. .12 4平台软件.. 13 4.1用户权限管理..... 13 4.2遥感监测客户端接入.. 14 4.3数据存储... .15 .4.4报表生成.. 。.15 4.5显示 ...16 .4.6日志管理... .16 .4.7便携终端.. 。16 5产品资质.. 17 5.1环保认证证书....。 17 5.2新技术新产品证书..... 17 5.3科学仪器行业优秀新产品.. 18 5.4 CMA检测报告 18 6公司资质.. 19 6.1营业执照... 19 6.2质量管理体系认证.. 20 6.3环境管理体系认证.. 21 6.4职业健康安全管理体系认证... 。。22 6.5售后服务认证.. 23 6.6高新及其它证书. 24 1公司简介 北京大方科技有限责任公司成立于2008年，是集研发、生产、销售和服务为一体的高新技术企业，是世界领先的环境与安全分析检测仪器生产商与系统解决方案供应商。 大方科技总部位于北京中关村科技园区，生产基地位于辽宁营口沿海产业基地。公司掌握 TDLAS 核心技术，拥有光学、电子、机械以及信息技术等领域经验丰富、高水平的研发团队，具有近20年 TDLAS 产品开发应用经验，自主研发的激光气体在线分析系统及核心技术模块，拥有完全自主知识产权，广泛应用于环保、安全、电力、水泥、陶瓷、化工、冶金、焦化以及工业锅炉等领域，拥有上千套的成熟案例。 公司先后被认定为“国家高新技术企业”、“中关村高新技术企业”、“海淀区创新企业”。公司的激光气体分析产品荣获“国家重点新产品”、“中国机械工业科学技术奖”、“北京市科学技术奖”、“北京市新技术新产品(服务)”认定、“中国环境保护产品认证”、“科学仪器行业优秀新产品”，拥有数十项发明专利和软件著作权。 依托强大的研发和技术服务团队，大方科技以专业的水准、高标准的要求、完善的技术方案，竭诚为广大用户提供优质高效的产品和服务。 2机动车尾气遥感监测发展现状 2.1机动车尾气遥感监测难点 机动车尾气实时监测组分： 氧化碳(CO)、二氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、不透光度。 可有效监测汽油车、柴油车尾气污染物，测量范围： CO： (0-10)%： C02： (0-16)%； HC：(0-10000)ppm； NO：(0-10000)ppm； 不透光度： (0-100)%； 测量精度和重复性误差：符合《在用柴油车排气污染物测量方法及技术要求》 (HJ845-2017)标准要求。 目前机动车尾气遥测主要技术难点： (1)车辆快速通过时，尾气扩散较快，要求监测设备响应快速，，否则无法实时监测气团浓度，导致测量结果不能够真实反应车辆的实际排放情况，在实际的道路上会出现大量误检和漏检。 (2)烟气迅速扩散，测量误差大。在开放环境中，机动车尾气气团会迅速扩散，所以直接测量得到的各个组分的浓度绝对值不能反应尾气排放的真实值，但对同一尾气气团，扩散后各位置的各组分的体积比系数是相同的，所以机动车尾气遥测测量设备通过燃烧方程，根据各组分的相对体积比来反演尾气排放的真实浓度。然而目前绝大多数机动车尾气遥测设备遥测光路不能够同光路，，导致测量各组分的绝对浓度值不是气团的同一位置的值，体积浓度比已经不准确，因此利用燃烧方程反演的值不能反应尾气真实排放情况。 2.2机动车尾气遥感监测现状 近几年国内机动车尾气遥感监测技术得到快速发展，技术路线包括 NDIR非分散红外光谱、DOAS 紫外差分吸收光谱、TDLAS 可调节半导体激光吸收光谱等。在户外尾气遥感监测应用领域 TDLAS 可调谐半导体激光吸收光谱技术路线，在抗干扰能力、测量分辨率、信号稳定性、光源寿命、运维成本以及测量响应时间等方面具有明显的优势，具体见表1。 表1测量技术路线比较 检测方法 NDIR 非分散红外光谱 DOAS 紫外差 分吸收光谱 TDLAS 可调谐半导体激光吸收光谱 光源 红外光源 紫外光源 激光器 光源特性 复合光、稳定性差、发散角大 单色光、稳定性好、准直光 光谱带宽 宽 极窄 分辨率 低 高 信号稳定性及灵敏度 直接吸收测量，信号稳定性低，灵敏度低 波长调制光谱技术，信号稳定性高 灵敏度高 系统漂移及标定 易发生漂移，需频繁标定 无漂移，无需标定 受背景环境影响 受干扰影响 不影响 光源寿命 短 长 运维 繁琐，成本高 简易，成本低 随着各种技术路线快速发展所衍生的产品见表2。 表2机动车尾气遥感监测产品 产品 CO CO2 HC NO 1 红外光源(NDIR) 紫外光源((DOAS) 2 TDLAS (2um 以下波长谱线) 紫外光源((DOAS) 3 TDLAS (2um以上波长谱线) 紫外光源 (DOAS) 4 TDLAS (2um 以下波长谱线) TDLAS (2um以上波长谱线) 5(最新) TDLAS (2um 以上波长谱线) 第1种产品采用NDIR、DOAS 相结合的方式，设备造价低，但在户外尾气遥感监测应用领域受环境的温度、湿度以及其它背景气体影响较严重，测量响应时间慢，存在严重的漂移，导致无法准确测量尾气排放各污染物浓度值。 第2种产品采用 TDLAS 结合DOAS， 但其采用波长2um以下激光器作为光源测量 CO、CO，该方式造价低，但CO、CO，在 2um 以下的吸收较弱，使得设备 CO、COz的检测下限不能满足尾气遥感监测要求，，同时该产品无法克服 DOAS 受环境的温度、湿度以及其它背景影响，测量响应时间慢，存在严重的漂移等缺点，所以该种产品在尾气排放遥测领域的应用存在缺陷。 第3种产品采用 TDLAS 结合 DOAS， DOAS 部分无法克服受环境温度、湿度以及其它背景影响，测量响应时间慢，存在严重漂移等缺点，这种产品只改善了CO、COz的测量，但尾气排放根据燃烧方程解算出排放值，需要 NO、HC的值同样准确且实时(与CO、CO，响应时间相同)才能得到准确的排放值，所以这种产品同样存在缺陷，无法准确测量尾气排放各污染物浓度值。 第4种产品虽采用 TDLAS 技术，但其采用的 CO、CO，激光器在 2um 以下的吸收较弱，使得设备C0、CO2的检测下限不能满足尾气遥感监测要求，无法准确测量尾气排放各污染物浓度值。 第5种产品采用 TDLAS 技术，且四种激光器全部采用 2um 以上波长谱线，吸收信号强，可以实时准确测量快速通过车辆的尾气排放情况。 3水平固定全激光高精度机动车尾气遥感在线监测系统 3.1技术路线及方案 北京大方科技有限责任公司研制、开发的水平固定全激光高精度机动车尾气遥感在线监测系统采用 2um~6um波长激光器测量 CO、CO2、NO、HC，使用符合HJ845标准的550~570nm绿光激光器测量不透光度，使用红光激光器测量速度加速度。 其中 CO、CO2、NO、HC 四个激光器采用同光束设计，每秒可以测量500~1000次，可保证准确测量车辆通过时的尾气排放。图1遥测主机。 图1遥测主机 3.2设备清单 设备清单 序号 货物名称 单 位 数量 备注 一、全激光气态物四组分(CO、CO2、NO、HC)遥感监测模块 1 水平式遥测主机 套 1 2 水平式遥测辅机 套 1 3 恒温机柜 套 1 4 气体自动标定装置 套 1 5 标准气 瓶 2 二、不透光度遥感监测模块 1 不透光度遥感分析仪 套 1 2 校准透光模板 套 3 三、速度加速度监测模块 四、摄像及车牌抓拍系统 1 多车道机动车拍照自动识别系统 套 1 2 补光灯 套 1 3 常亮灯 套 1 五、水平固定式机动车遥感监测系统应用管理软件 1 机动车遥感监测系统客户端管理软件(含数据库) 套 1 2 正版简体中文 windows 系统 套 1 3 杀毒软件 套 1 六水平固定式机动车尾气遥感监测系统 1 工业控制计算机 套 1 2 通信装置 套 1 3 电源控制单元 套 1 4 锥形桶隔离墩(可折叠) 个 10 5 水平固定式机动车尾气遥感监测 系统专用工具 套 1 八、环境参数监测模块 1 设备 套 1 2 线缆 套 1 九、LED显示屏(施工方负责) 十、L杆及现场施工(施工方负责) 3.3全激光气态物四组分(CO、C02、NO、HC)遥感监测模块 模块由水平式遥测主机、水平式遥测辅机、恒温机柜、气体自动标定装置、标准气组成。 水平遥测主机装在道路右侧，水平式遥测辅机安装在对面，见图2. 模块具有自动标定装置满足 HJ 845 对气态物模块的校准和检查要求 图2位置示意 3.4不透光度遥感监测模块 不透光度遥感模块测量采用 Beer-Lambert定律，使用550~570nm绿光激光二极管光源。 测量范围：不透光度0~100% 误差：误差小于读数的±5%或绝对误差±2%。 重复性：不透光度监测重复性误差不大于±2.5%。 具备自动标定功能，模块上配备5片滤光片满足 HJ 845 对不透光度的校准和检查要求，标定过程无需人工操作。 测量响应时间：：<0.5s。 3.5速度加速度监测模块 一些尾气遥感产品中速度加速度采用雷达测速的方法，雷达测速的优点是测量距离远，但精度低。而速度、加速度，尤其是加速度对 VSP 的计算影响较大，因此尾气遥感系统中速度、加速度的准确测量尤为重要，雷达测速无法满足要求。本系统中采用基于红光激光器的光电测速方法，响应速度快、测量精度高。速度加速度监测模块的技术指标如下： (1)车辆速度范围为：1.0-120.0km/h； (2)车速在1.0-50.0 km/h， 允许误差：：±1.5km/h； (3)车速在50.0-100.0 km/h，允许误差：：±3.0km/h； (4)加速度精度：0.22m/s. 3.6水平固定式机动车遥感监测系统应用管理软件 水平固定式机动车尾气遥感监测系统管理软件(下称系统管理软件)使用Web 方案生成用户界面，底层以 ASP. NET Core@和 MongoDB@数据库作为软件后台。上述两个软件库均由行业领先的软件公司负责维护，性能稳定，用户群体广泛，在软件生命周期内能够提供长期更新。 系统管理软件嵌入了大方科技自主开发的C# Pack 核心层，与外置的交通卡口视频监控模块协同运作，实现了多车道机动车视频抓拍和车牌识别。 图3系统管理软件架构 用户操作界面基于 Web技术，界面为简体中文，与Windows 10 操作系统兼容，整个系统运行在尾气遥感单元的工控机之上，待工控机上电后能够开机自动运行。为用户提供了分级权限管理、遥测数据实时显示、设备标定物理参数设置、对接上级管理平台、超标车数据综合分析五大功能。系统管理软件还具备优秀的自检特性，当监测到系统故障后会进行自动报警，发送邮件、短信和钉钉消息到指定的运维支持人员。结合大方科技一流售后服务体系，最大程度地节约客户宝贵的时间和人力。 3.6.11系统管理软件界面 图4系统管理软件显示界面 软件界面显示内容包括：实时智能抓拍的视频、抓拍结果、设备状况、遥测结果、环境参数显示。 3.6.2分级权限管理 图5分级权限管理 系统用户分为系统管理员和操作人员两套用户组，系统管理员拥有设备激活、设备参数设置、和手动标定参数输入等高级权限。操作人员具备日常巡检和现场执法所需的系统权限，包括访问设备数据库查找黑烟车遥测数据、打印和导出遥测结果以及上传执法取证图像数据等。 3.6.3对接上级管理平台 图6数据对接 支持上级环保平台系统的数据对接，具有心跳守护进程，能够保证数据安全的情况下向上级平台上传遥测数据。 3.6.4设备标定物理参数设置 设备接收上级平台发送的物理参数，同时也可以人工手动输入这些物理参数，例如： VSP上、下限， NO 上限值等。 图7物理参数设置 3.6.5遥测数据记录及查询 图8遥感数据记录及查询 可依据车辆的燃料类型、车牌号码、车辆比功率和遥测时气象状况来多维度查找和筛选遥测数据。待找到目标数据后系统提供批量导出和批量打印功能，方便执法人员操作取证。 3.6.6超标车数据综合分析 图9超标车数据统计 图10超标车数据统计 3.7系统技术先进性 水平固定全激光高精度机动车尾气遥感监测系统技术先进性见以下说明： (1)不受背景气体交叉干扰：：系统采用可调谐激光吸收光谱(TDLAS)技术，由于激光谱宽特别窄(小于0.0001nm)，且只发射待测气体吸收的特定波长，使测量不受测量环境中其它成分的干扰，无红外或紫外吸收光谱(TDLAS)技术受背景气体干扰的缺陷。 (2)测量精度高： CO、CO2、NO、HC分别采用 2um~6um长波长激光器(4个激光器)，相比2um 以下激光器，具有更低的检测下限，更适合快速扩散尾气测量，检测精度更高。 (3)不受低频噪声干扰：采用波长调制技术，测量调制至高频域，使得测量不受工频、振动等低频噪声干扰，更适合户外遥感监测应用场景。 (4)响应速度快，测量无滞后：受车辆通过速度、气象(风)影响，车辆通过后排放的尾气气团迅速扩散，因此车辆通过时要求遥感监测设备能够快速响应测量，本系统的测量采样速率可达每秒500到1000次以上，远远快于其他技术路线产品，例如：紫外技术路线， 0.7~1s采样1次，其主要技术瓶颈是探测原理类似相机曝光，积分时间较长，尤其是在光强较低的情况下，需要更长的采样时间。 (5) 同光路设计，符合燃烧方程解算要求，能够得到准确的尾气排放浓 度：在开放环境中，机动车尾气气团会迅速扩散，所以直接测量得到的各个组分的浓度绝对值不能反应尾气排放的真实值，但对同一尾气气团，相同位置的各组分的体积比系数是相同的，所以机动车尾气遥测测量设备通过燃烧方程，根据各组分的相对体积比来反演尾气排放的真实浓度。然而目前绝大多数机动车尾气遥测设备遥测光路不能够同光路，导致测量各组分的绝对浓度值不是气团的同一位置的值，体积浓度比已经不准确，因此利用燃烧方程反演的值不能反应尾气排放情况，本系统采用同光路设计，测量的 CO、C02、NO、HC值为气团同一位置的浓度值，因为通过燃烧方程结算后能够真实、准确反应尾气排放值。 (6)不受温度、压力及环境变换影响，系统无漂移：：设备内部需要内置参比模块，并且进行动态补偿，实时锁住气体吸收谱线，，不受温度、压力以及环境变化的影响，系统无漂移。紫外等方式需要定期人工标定 (7)水平式安装，维护成本低：采用水平固定式安装方式，反射装置安装在保护箱体内，大大减少反光部分的维护及清洁次数。 (8)设备光源采用寿命长的可调谐半导体激光器，无需定期更换的光源，人员维护和检修内容极少。 (9)具有自动标定功能：设备内部安装有自动标定装置，定时进行自动标定，无需人工定期标定。 (10)设备符合现行中华人民共和国国家环境保护标准《在用柴油车排气污染物测量方法及技术要求(遥感检测方法)》(HJ845-2017)的要求。 4平台软件 4.1用户权限管理 用户权限管理包括：用户身份认证、登陆、注销、功能管理权限、数据管理权限等功能。设计灵活、通用、方便的权限管理共分三级： ①系统管理员-顶级权限。 ②操作专员-查询、打印、复核数据，开具执法单据。 ③用户-查询。 图11用户登陆界面 图12用户权限管理 4.2遥感监测客户端接入 平台软件与水平固定全激光高精度机动车尾气遥感监测系统建立 TCP/IP链路，建立链接后进行身份认证(客户端点位信息，地理位置，，认证码)；通过心跳机制保证通信稳定性，能够自动重新连接，，I自动恢复数据链路；能够实时接收遥感监测数据；能够接收客户端(遥感监测机柜)回传的视频文件。 =尾气遥测主界面 DFT 大方科技 图13平台软件与客户端建立链接控台截图 4.3数据存储 将遥感监测客户端上传实时数据存储值数据库，存储超标车辆图像及视频。 4.4报表生成 自动生成日、月、季度报表，报表内容，统计车流量、按燃料类型统计车辆分布，按燃料类型统计超标车辆，统计超标车辆报表。 实时生成超标车辆报告，包括车牌号码、燃料类型、超标因子等。 图14各种统计的柱状或饼状图 大方科技 4.5显示 实时显示超标车辆数据或指定门的实时数据，实时直播点位视频或按车辆或时间回放视频。 4.6日志管理 所有操作、异常等事件均有日志记录。 图15日志访问界面 4.7便携终端 显示实时数据，查询数据库报表。 图16便携终端 大方科技 5产品资质 5.1环保认证证书 5.2新技术新产品证书 5.3科学仪器行业优秀新产品 5.4 CMA 检测报告 大方科技 6公司资质 6.1营业执照 编号：105201076 6.2质量管理体系认证 6.3环境管理体系认证 管理体系认证 环境管理体系认证证书 北京大方科技有限责任公司 注册/经营地址：北京市海淀区北三环中路44号4号楼4层437 邮政编码：100088 生产地址：辽宁(营口)沿海产业基地新联大街东1号 邮政编码：115000 环境管理体系符合 GB/T24001-2016/ISO14001：2015标准 认证范围： 激光氨逃逸在线分析系统、机动车尾气遥感监测系统、烟尘排放连续监测系统、 污染源挥发性有机物在线监测系统、激光气体分析仪、激光气体在线 分析系统的设计、销售及相关管理活动。 中国认可国际互认管理体系 MANAGEMENT SYSTEM CNAS C043-M 获证组织必须定期接受监督审核并经审核合格此证书方继续有效 地址：中国·北京市·朝阳区北苑路170号3号楼(凯旋中心)17层邮编：100101电话：010-84850008 网址：www.uicec.com 本证书信息可在国家认证认可监督管理委员会官方网站(www.cnca.gov.cn)上查询 6.4职业健康安全管理体系认证 管理体系认证 职业健康安全管理体系认证证书北京大方科技有限责任公司 注册/经营地址：北京市海淀区北三环中路44号4号楼4层437 邮政编码：100088 生产地址：辽宁(营口)沿海产业基地新联大街东1号 邮政编码：115000 职业健康安全管理体系符合 GB/T28001-2011/OHSAS18001：2007标准 认证范围： 激光氨逃逸在线分析系统、机动车尾气遥感监测系统、烟尘排放连续监测系统、 污染源挥发性有机物在线监测系统、激光气体分析仪、激光气体在线 分析系统的设计、销售及相关管理活动。 获证组织必须定期接受监督审核并经审核合格此证书方继续有效 地址：中国·北京市·朝阳区北苑路170号3号楼(凯旋中心)17层邮编：100101电话：010-84850008网址：www.uicec.com 本证书信息可在国家认证认可监督管理委员会官方网站 (www.cnca.gov.cn)上查询 6.5售后服务认证 戏 50 售后服务认证证书 证书编号： NSI18FWB0791R0S-5 兹证明： 北京大方科技有限责任公司 统一社会信用代码：91110108683597669P 经评价，服务能力达到： GB/T27922-2011《商品售后服务评价体系》 规定的五星级要求 证书覆盖范围： 激光氨逃逸在线分析系统、机动车尾气遥感监测系统、烟尘排放连续监测系统、污染源挥发性有机物在线监测系统、激光气体分析仪、激光气体在线分析系统的售后服务(五星级) 注册地址/审查地址：北京市海海区北三环中路44号4号楼4层 437 颁证日期：2018年11月27日有效期至：2021年11月26日 证书有效性以右侧二维码扫描内容为准国家认监委证书查询网址： www.cnca.gov.cn 中标联合认证有限公司网址： www.ccnsi.cn 中标认证 中标联合(北京)认证有限公司 中国·北京·朝阳区北苑路170号凯旋城6号楼601(100101) 0 6.6高新及其它证书 高新技术企业 证书 企业名称：北京大方科技有限责任公司 证书编号： GR201711001395 发证时间：2017年10月25日 有效期：三年 批准机关： 市财政局 市国税局 市地 近几年国内机动车尾气遥感监测技术得到快速发展，技术路线包括NDIR非分散红外光谱、DOAS紫外差分吸收光谱、TDLAS可调节半导体激光吸收光谱等。在户外尾气遥感监测应用领域TDLAS可调谐半导体激光吸收光谱技术路线，在抗干扰能力、测量分辨率、信号稳定性、光源寿命、运维成本以及测量响应时间等方面具有明显的优势，具体见表1。表1 测量技术路线比较检测方法NDIR非分散   红外光谱DOAS紫外差   分吸收光谱TDLAS可调谐半导体激光吸收光谱光源红外光源紫外光源激光器光源特性复合光、稳定性差、发散角大单色光、稳定性好、准直光光谱带宽宽极窄分辨率低高信号稳定性及灵敏度直接吸收测量，信号稳定性低，   灵敏度低波长调制光谱技术，信号稳定性高   灵敏度高系统漂移及标定易发生漂移，需频繁标定无漂移，无需标定受背景环境影响受干扰影响不影响光源寿命短长运维繁琐，成本高简易，成本低 随着各种技术路线快速发展所衍生的产品见表2。表2 机动车尾气遥感监测产品产品COCO2HCNO1红外光源（NDIR）紫外光源（DOAS）2TDLAS（2um以下波长谱线）紫外光源（DOAS）3TDLAS（2um以上波长谱线）紫外光源（DOAS）4TDLAS（2um以下波长谱线）TDLAS（2um以上波长谱线）5（最新）TDLAS（2um以上波长谱线） 第1种产品采用NDIR、DOAS相结合的方式，设备造价低，但在户外尾气遥感监测应用领域受环境的温度、湿度以及其它背景气体影响较严重，测量响应时间慢，存在严重的漂移，导致无法准确测量尾气排放各污染物浓度值。第2种产品采用TDLAS结合DOAS，但其采用波长2um以下激光器作为光源测量CO、CO2，该方式造价低，但CO、CO2在2um以下的吸收较弱，使得设备CO、CO2的检测下限不能满足尾气遥感监测要求，同时该产品无法克服DOAS受环境的温度、湿度以及其它背景影响，测量响应时间慢，存在严重的漂移等缺点，所以该种产品在尾气排放遥测领域的应用存在缺陷。第3种产品采用TDLAS结合DOAS，DOAS部分无法克服受环境温度、湿度以及其它背景影响，测量响应时间慢，存在严重漂移等缺点，这种产品只改善了CO、CO2的测量，但尾气排放根据燃烧方程解算出排放值，需要NO、HC的值同样准确且实时（与CO、CO2响应时间相同）才能得到准确的排放值，所以这种产品同样存在缺陷，无法准确测量尾气排放各污染物浓度值。第4种产品虽采用TDLAS技术，但其采用的CO、CO2激光器在2um以下的吸收较弱，使得设备CO、CO2的检测下限不能满足尾气遥感监测要求，无法准确测量尾气排放各污染物浓度值。第5种产品采用TDLAS技术，且四种激光器全部采用2um以上波长谱线，吸收信号强，可以实时准确测量快速通过车辆的尾气排放情况。