USE OF REMOTE-SENSING TECHNOLOGY FOR VEHICLE EMISSIONS MONITORING AND CONTROL

Από RemoteSensing Wiki

Έκδοση στις 17:13, 20 Δεκεμβρίου 2023 υπό τον/την Athanasia Konstantina (Συζήτηση | Συνεισφορές/Προσθήκες)
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση

USE OF REMOTE-SENSING TECHNOLOGY FOR VEHICLE EMISSIONS MONITORING AND CONTROL

Πηγή:https://theicct.org/sites/default/files/publications/ICCT_remote-sensing_brief_201812.pdf

Συγγραφείς: Tim Dallmann

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Η αλματώδης με ξέφρενούς ρυθμούς, ανάπτυξη της τεχνολογίας στα τέλη του 20ου αιώνα, συνοδεύεται από μια εκτεταμένη οικολογική καταστροφή στον πλανήτη μας. Η ατμόσφαιρα του πλανήτη μας δέχεται σήμερα μια επιβάρυνση από ρυπογόνους παράγοντες σε τρομακτικό και συνεχώς αυξανόμενο ρυθμό. Οι ρύποι των ΙΧ αποτελούν μία από τις αιτίες του προβλήματος που επιβαρύνουν συνεχώς την κατάσταση. Η μέτρηση των εκπομπών καυσαερίων από τα οχήματα κατά την κανονική λειτουργία τους στο δρόμο είναι το κλειδί για κάθε αποτελεσματικό σύστημα ελέγχου της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στον τομέα των μεταφορών. Ιδιαιτέρως σημαντικό είναι να επισημανθεί και να εντοπιστεί η διαφορά μεταξύ της απόδοσης των δοκιμών πιστοποίησης και των πραγματικών εκπομπών οχημάτων "πραγματικού κόσμου", προκειμένου να αποσαφηνιστεί η πραγματική υφιστάμενη κατάσταση. Το παρόν άρθρο επιχειρεί να παρουσιάσει τη μέθοδο παρακολούθησης και ελέγχου των εκπομπών των οχημάτων μέσω της αξιοποίησης της επιστήμης της τηλεπισκόπησης. Η πιο ευρέως γνωστή μέθοδος δοκιμής εκπομπών οχημάτων κατά τη χρήση χρησιμοποιεί ένα φορητό σύστημα μέτρησης εκπομπών ή PEMS. Αυτό περιλαμβάνει δειγματοληψία και ανάλυση της εξάτμισης της εξάτμισης με εξοπλισμό τοποθετημένο σε ένα μεμονωμένο όχημα καθώς κυκλοφορεί πάνω από το δρόμο ή σε κλειστή διαδρομή, και παράγει λεπτομερή, ανά δευτερόλεπτο, καταγραφή των εκπομπών από αυτό το μεμονωμένο όχημα. Το PEMS χρησιμοποιείται ευρέως από ερευνητές και διαδραμάτισε βασικό ρόλο στην ανίχνευση εκτεταμένης φοροδιαφυγής και παραβίασης των κανονισμών εκπομπών οχημάτων από τους κατασκευαστές και έχει ενσωματωθεί στα πρωτόκολλα δοκιμών πιστοποίησης τόσο για βαρέα όσο και για ελαφρά οχήματα. Είναι όμως χρονοβόρο και ακριβό. Για αυτούς και άλλους λόγους, το PEMS δεν είναι εγγενώς κατάλληλο για την παρακολούθηση και την επιτήρηση του στόλου. Η τηλεπισκόπηση ως μέσο μέτρησης των εκπομπών μηχανοκίνητων οχημάτων είναι λιγότερο γνωστή, αν και είναι μια καθιερωμένη ερευνητική τεχνική σε αυτόν τον τομέα καθώς και σε άλλους. Σε σύγκριση με τη δοκιμή PEMS είναι λιγότερο δαπανηρή τόσο σε χρόνο όσο και σε χρήμα. Η διακριτική ("απομακρυσμένη") φύση της τεχνικής την καθιστά κατάλληλη για την παρακολούθηση του στόλου.

ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ για την παρακολούθηση του φαινομένου

Τα συστήματα τηλεπισκόπησης χρησιμοποιούν φασματοσκόπια απορρόφησης για τη μη παρεμβατική μέτρηση των συγκεντρώσεων ρύπων στα καυσαέρια των εν χρήσει οχημάτων. Μια φωτεινή πηγή και ένας ανιχνευτής τοποθετούνται είτε δίπλα είτε πάνω από ένα οδόστρωμα, με το όργανο προσανατολισμένο έτσι ώστε η φωτεινή δέσμη που παράγεται από την πηγή να διασχίζει τα λοφία καυσαερίων των οχημάτων που διέρχονται. Οι ρύποι αλληλοεπιδρούν με το φως, επομένως η σχετική ποσότητα αυτών των ειδών που υπάρχουν στα καυσαέρια του οχήματος μπορεί να προσδιοριστεί μετρώντας πόσο φως ορισμένων μηκών κύματος απορροφάται καθώς η δέσμη φωτός διέρχεται από το λοφίο. Κάθε μέτρηση τηλεπισκόπησης διαρκεί λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο και, όταν είναι επιτυχής, δίνει μια εκτίμηση της συγκέντρωσης των ρύπων σε σχέση με τη συγκέντρωση του CO2 στο νέφος των καυσαερίων. Τα συστήματα τηλεπισκόπησης μετρούν το μονοξείδιο του αζώτου (NO), το διοξείδιο του αζώτου (NO2), το μονοξείδιο του άνθρακα (CO), τους υδρογονάνθρακες (HC) και το διοξείδιο του άνθρακα (CO2). Οι εκπομπές σωματιδίων (PM) μετρούνται έμμεσα με χρήση αδιαφάνειας λοφίου. Οι εκπομπές διοξειδίου του θείου (SO2) και αμμωνίας (NH1) μπορούν επίσης να μετρηθούν χρησιμοποιώντας τηλεπισκόπηση. Τα δεδομένα εκπομπών είναι περιορισμένης χρησιμότητας εάν δεν μπορούν να συνδεθούν με πληροφορίες σχετικά με το όχημα από το οποίο προέρχονται, συμπεριλαμβανομένου του τρόπου λειτουργίας του οχήματος τη στιγμή της μέτρησης. Τα συστήματα τηλεπισκόπησης ενσωματώνουν πρόσθετο εξοπλισμό για την απόκτηση αυτών των πληροφοριών. Μια κάμερα καταγράφει μια εικόνα του αριθμού πινακίδας του οχήματος, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάκτηση των προδιαγραφών του οχήματος (π.χ. μάρκα, μοντέλο, τύπος καυσίμου, μέγεθος κινητήρα, πρότυπο εκπομπών) από βάσεις δεδομένων καταχώρησης. Μια άλλη συσκευή μετρά την ταχύτητα και τον ρυθμό επιτάχυνσης του οχήματος, η οποία παρέχει πληροφορίες σχετικά με το φορτίο του κινητήρα του οχήματος τη στιγμή της μέτρησης των εκπομπών. Τέλος, οι αισθητήρες μετρούν τις συνθήκες περιβάλλοντος, όπως η θερμοκρασία, η πίεση και η σχετική υγρασία. Ένα πλήρες αρχείο τηλεπισκόπησης για ένα μεμονωμένο όχημα περιέχει τις ακόλουθες πληροφορίες:  τη μέτρηση συγκέντρωσης κάθε είδους εκπομπών σε σχέση με το CO2 συγκριτικά με τη συγκέντρωση τους στον αέρα του περιβάλλοντος  τη ταχύτητα και το ρυθμό επιτάχυνσης του οχήματος  τις συνθήκες μέτρησης: χαρακτηριστικά δρόμου, θερμοκρασία και πίεση περιβάλλοντος και σχετική υγρασία  τις προδιαγραφές του οχήματος, συμπεριλαμβανομένης της μάρκας, του μοντέλου, της κατηγορίας, έτος μοντέλου, τύπος και μέγεθος αμαξώματος, τύπος καυσίμου, μέγεθος κινητήρα, πρότυπο εκπομπών, τιμή CO₂ έγκρισης τύπου και μάζα άδειας οχήματος

Οι ερευνητές επισημαίνουν μέσω του άρθρου πως υπάρχουν δύο κύριοι προμηθευτές εξοπλισμού τηλεπισκόπησης και υπηρεσιών δοκιμών στις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ευρωπαϊκή Ένωση: η Hager Environmental and Atmospheric Technologies (HEAT) και η Opus Inspection. Κάθε μία από αυτές τις εταιρείες έχει αναπτύξει συστήματα τηλεπισκόπησης που ακολουθούν τις γενικές αρχές που περιγράφονται παραπάνω. Ωστόσο, υπάρχουν σημαντικές διαφορές στις προσεγγίσεις μέτρησης που εφαρμόζουν οι δύο εταιρείες. Η πιο εύκολα εμφανής διαφορά μεταξύ των δύο, που απεικονίζεται στο Σχήμα 1, είναι η τοποθέτηση της φωτεινής πηγής και των μονάδων ανιχνευτή σε σχέση με το οδόστρωμα. Το όργανο Opus, το RSD5000, εφαρμόζει μια γεωμετρία κατά μήκος του δρόμου, όπου το όργανο τοποθετείται στο πλάι του δρόμου και η φωτεινή δέσμη διασχίζει οριζόντια το λοφίο της εξάτμισης. Αντίθετα, το όργανο τηλεπισκόπησης HEAT EDAR είναι τοποθετημένο πάνω από ένα οδόστρωμα με τη φωτεινή δέσμη να περνά κατακόρυφα μέσα από τα στόμια εξάτμισης των οχημάτων δοκιμής. Από πρακτική άποψη, η γεωμετρία από πάνω προς τα κάτω του οργάνου EDAR διευκολύνει τη διενέργεια μετρήσεων σε τοποθεσίες με πολλές λωρίδες και καθιστά τη μέτρηση λιγότερο ευαίσθητη στο ύψος και τον προσανατολισμό της εξάτμισης του οχήματος δοκιμής. Από την άλλη πλευρά, η τοποθέτηση στο δρόμο και η εύκολη μεταφορά του RSD5000 υποστηρίζουν σχετικά γρήγορη εγκατάσταση και αυξάνουν την ευελιξία ανάπτυξης του οργάνου. Το όργανο HEAT EDAR διακρίνεται περαιτέρω από το Opus RSD5000 στη χρήση λέιζερ ως πηγή φωτός. Το λέιζερ σαρώνεται σε όλο το πλάτος του οδοστρώματος, επιτρέποντας τη μέτρηση ολόκληρου του νέφους εξάτμισης του οχήματος.

Eικόνα 1:Σχηματική ρύθμιση των τριών μονάδων της συσκευής τηλεπισκόπησης. Κορυφή, ρύθμιση για διασταύρωση Τηλεπισκόπηση: η πηγή φωτός με τον ανακλαστικό καθρέφτη στην άλλη πλευρά του δρόμου και το φως ανιχνευτής; τους ανιχνευτές ταχύτητας και επιτάχυνσης· και το καταγραφικό πινακίδων. Κάτω, ρύθμιση για σύστημα τηλεπισκόπησης από πάνω προς τα κάτω (EDAR)...
Προσωπικά εργαλεία