(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211299258.7 (22)申请日 2022.10.24 (71)申请人 四川省生态 环境科学研究院 地址 610041 四川省成 都市人民南路四段 18号 (72)发明人 陈军辉　周虹辉　史鸿乐　李俊洁　 李媛　杨加平　李英杰　罗昭培　 王成辉　陈东　 (74)专利代理 机构 成都方圆聿联专利代理事务 所(普通合伙) 51241 专利代理师 邓永红 (51)Int.Cl. G01N 21/3504(2014.01) G01N 21/01(2006.01) G01N 27/26(2006.01)G01N 1/34(2006.01) G01S 19/33(2010.01) G01C 22/00(2006.01) H04Q 9/00(2006.01) (54)发明名称 一种便携式机动车活性氮在线监测装置及 其测量方法 (57)摘要 本发明提供一种便携式机动车活性氮在线 监测装置， 利用伴热采样管， 将机动车尾气从机 动车排气管中引入采样集 成测量系统中， 经颗粒 物过滤膜过滤后的样气， 到达采样测量腔室对机 动车污染物氮氧化物和氨的检测； 再到达高精度 激光N2O气体测量腔室对N2O的采样测量； 车辆 OBD读码器与机动车ECU接口连接， 采 集车辆运行 参数； 采集车辆位置参数； 数据采集存储器对数 据存储， 数据处理分析单元对数据采集存储器采 集的相关原始数据进行数据解析， 利用数据计算 出NO、 NO2、 NH3、 N2O各项污染物的排放速率， 进一 步的计算出排放因子。 本发明能够通过一套装置 实现对机动车多种含氮化合物的检测， 降低设备 成本。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 115468926 A 2022.12.13 CN 115468926 A 1.一种便携式机动车活性氮在线监测装置， 其特 征在于， 包括以下系统： 采样集成测量系统， 包括采样泵(9)和加热控温装置(10)， 采样泵(9)的伴热采样管(3) 与机动车排气管(1)对接的一头上安装有排气温度传感器(2)， 伴热采样管(3)另一头依次 连接颗粒物过滤膜(4)、 采样测量腔室(5)、 高精度 激光N2O气体测量腔室(8)； 采样测量腔室 (5)内设有氮氧化物传感器(6)、 氨传感器(7)； 高精度激光N2O气体测量腔室(8)设有出气 口； 数据集成处理分析系统， 包括与采样集成测量系 统数据连接的数据采集存储器(11)； 数据采集存储器(11)还连接数据处理分析单元(12)、 车辆OBD读码器(14)； 车辆OBD读码器 (14)与机动车ECU接口(15)连接； 数据采集存储器(11)还与车载的北斗/GPS定位装置(13) 连接； 数据传输下载系统， 包括均与数据集成处理分析系统连接的数据离线下载模块(16)、 数据安全加密模块(17)； 数据安全加密模块(17)通过数据远程传输模块(18)与数据远程接 收装置(19)通信； 供电管理系统， 包括依次连接的电压转换装置(20)、 电压稳压装置(2 1)、 电压保护装置 组成(22)， 分别为采样集成测量系统、 数据集成处 理分析系统、 数据传输下 载系统供电。 2.根据权利要求1所述的一种便携式机动车活性氮在线监测装置的测量方法， 其特征 在于， 包括以下步骤： 所述的利用伴热采样管(3)将机动车尾气从机动车排气管(1)中引入采样集成测量系 统中， 经颗粒物过滤膜(4)过滤后的样气， 到达采样测量腔室(5)， 利用其中的氮氧化物传感 器(6)和氨传感器(7)实现对机动车污染物 氮氧化物和氨的检测； 经采样测量腔室(5)完成测量后的样气， 到达高精度激光N2O气体测量腔室(8)， 利用量 子级联激光器完成对N2O的采样测量； 车辆OBD读 码器(14)与机动车E CU接口(15)连接， 采集车辆运行参数； 北斗/GPS定位装置(13)在安装于车辆上， 实时采集车辆位置参数， 实现车辆的精准定 位； 数据采集存储器(11)对氮氧化物传 感器(6)、 氨传 感器(7)、 高精度激光N2O气体测量腔 室(8)、 北斗/GPS定位装置(13)、 车辆OBD读码器(14)各模块的相关原始数据进行采集， 并将 数据进行存 储， 同时存 储数据处 理分析单元(12)处 理之后的数据； 数据处理分析单元(12)对数据采集存储器(11)采集的相关原始数据进行数据解析， 利 用数据计算出NO、 NO2、 NH3、 N2O各项污染物的排 放速率， 进一 步的计算出排 放因子。 3.根据权利要求2所述的一种便携式机动车活性氮在线监测装置的测量方法， 其特征 在于， 所述的车辆OBD读码器(14)采集的车辆运行参数包括： 发动机转速， r/min； 发动机扭 矩， Nm； 车辆运行速度， km/ h； 燃油质量 流量， kg/s； 排气体积流 量， m3/min。 4.根据权利要求2所述的一种便携式机动车活性氮在线监测装置的测量方法， 其特征 在于， 所述的数据处 理分析单元(12)对原 始数据进行 数据解析的方法， 包括以下： ①对于车辆OBD读 码器(14)采集到的数据， 计算得到累计燃油消耗 量； 式中： Fi表示累计燃油消耗 量， kg燃料； Ffi表示燃油质量 流量， kg/s；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115468926 A 2②对于北斗 /GPS定位装置(13)采集到的数据， 计算得到车辆累计行驶里程： 式中： Di为车辆累计行驶里程， km； Vi为车辆逐秒的速度， km/ h； ③通过氮氧化物传感器(6)、 氨传感器(7)、 高精度激光N2O气体测量腔室(8)采 集得到的 NO、 NO2、 NH3、 N2O浓度， ppm， 计算得到质量浓度： GASci＝(Mgasi/22.4)×[273/(273+T)] ×[P/101325]*P PMgasi 式中GASci为污染物NO、 NO2、 NH3、 N2O的质量浓度， mg/m3； Mgasi为各项污染物的相对分子 量， NO： 30； NO2： 46； NH3： 17； N2O： 44； T为排气温度传感器(2)测量得到的温度， ℃； P为压力， Pa， 选取为101325Pa； P PMgasi为污染物NO、 NO2、 NH3、 N2O的浓度， p pm； ④进而计算得到 污染物的瞬时排 放质量： Gsi＝[(FEt×GASci)]×10‑3/60 式中： Gsi为污染物NO、 NO2、 NH3、 N2O的瞬时排放质量， g/s； FEt为车辆排气体积流量， m3/ min； GASci污染物NO、 NO2、 NH3、 N2O的质量浓度， mg/m3； ⑤进而计算得到基于 燃油消耗和基于行驶里程的排 放因子： 式中： EFF为车辆基于燃油消 耗的排放因子， g/kg燃料； EFD为车辆基于行驶里程的排放 因子， g/km； Gsi为污染物N O、 NO2、 NH3、 N2O的瞬时排放质量， g/s； Fi表示累计燃油消耗量， kg燃 料； Di为车辆累计行驶里程， km。 5.根据权利要求2所述的一种便携式机动车活性氮在线监测装置的测量方法， 其特征 在于， 还包括通过数据离线下 载模块(16)对所有采集数据的下 载。 6.根据权利要求2所述的一种便携式机动车活性氮在线监测装置的测量方法， 其特征 在于， 还包括通过数据安全加密模块(17)对所有数据的加密保障。 7.根据权利要求2所述的一种便携式机动车活性氮在线监测装置的测量方法， 其特征 在于， 还包括通过数据远程传输模块(18)对 经安全加密的数据远程传输到数据远程接收装 置(19)上。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115468926 A 3