地方政府如何监管重型車(chē)排放？北理(lǐ)新(xīn)源推出重型車(chē)排放特征画像解决方案
时间:2020-06-15 09:25来源:北京理(lǐ)工新(xīn)源 作者:BITNEI
如何有(yǒu)效监管重型柴油車(chē)的排放，一直是各地方政府关心的重要问题之一，也是打好蓝天保卫战的关键问题之一。随着生态环境部近日正式对外发布《重型車(chē)遠(yuǎn)程排放监控技术规范（征求意见稿）》，地方政府升级现有(yǒu)的针对重型車(chē)排放的地方监管平台，加速监控、评价、管理(lǐ)机制的智能(néng)化和数字化，已是迫在眉睫。
北京理(lǐ)工新(xīn)源作為(wèi)该技术规范制定的主要参与方，基于对规范的深入理(lǐ)解和重型車(chē)大数据处理(lǐ)经验，将通过构建重型車(chē)排放特征画像，助力地方政府掌握各公司重型柴油車(chē)不同車(chē)型的排放规律，制定专属的重型車(chē)排放监管方案。
北京理(lǐ)工新(xīn)源提出的构建重型車(chē)排放特征画像方案主要包括三个部分(fēn)：对排放相关数据质量进行打分(fēn)、使用(yòng)移动窗口方法对数据进行滤波降噪、利用(yòng)功基法计算比排放，衡量汽車(chē)是否超排。
在描述車(chē)辆的排放特征时，原数据可(kě)以挖掘出两方面的信息：一是直接统计其SCR下游返回的氮氧化物(wù)（NOx）排放浓度ppm值；二是计算每个車(chē)对应的平均比排放（g/kW·h）。鉴于数据质量参差不齐，我们又(yòu)补充了排放相关的数据质量评分(fēn)机制，為(wèi)和車(chē)企沟通提升数据质量保存了依据，同时也将排放特征画像的维度扩充至三个，具體(tǐ)关系如下图所示，并分(fēn)别介绍：
图1：排放特征画像框架，从3个维度分(fēn)别对重型車(chē)排放进行刻画、分(fēn)析（左為(wèi)画像框架、右為(wèi)结果样例）
由于依赖的数据字段较多(duō)，在使用(yòng)功基法滤波前要结合先前给排放相关数据质量打分(fēn)的结果，然后对分(fēn)高的車(chē)辆进行功基法计算比排放，否则，如果数据质量不佳，比排放有(yǒu)可(kě)能(néng)无法计算，只能(néng)得到Null值，究其原因，仍是数据质量不过关导致的。这也从侧面印证了数据质量对整个分(fēn)析结果起到至关重要的作用(yòng)，各地方政府须协同各車(chē)企尽力提升数据质量。
图2：功基法后的車(chē)辆下游NOx比排放為(wèi)Null溯源分(fēn)析（溯源后发现大比例原因為(wèi)下游ppm数据质量评分(fēn)极低，甚至為(wèi)0）
采用(yòng)两种滤波方法，以解决数据噪声较多(duō)的问题：针对SCR下游氮氧化物(wù)浓度（ppm）统计采用(yòng)移动平均窗口方法；针对比排放计算采用(yòng)功基法，分(fēn)别对排放相关字段进行处理(lǐ)和特征提取。两种滤波方法的原理(lǐ)相似，都是采用(yòng)一定長(cháng)度和滑动步長(cháng)的平均窗口对数据进行重新(xīn)聚合。不同点一是处理(lǐ)数据字段不同，移动平均窗口方法处理(lǐ)的是单一数据，仅处理(lǐ)SCR下游的氮氧化物(wù)浓度（ppm）即可(kě)，而功基法略复杂，既要考虑氮氧化物(wù)排放实时数据，又(yòu)要兼顾发动机实时数据；二是窗口的取法不同，移动平均窗口会固定窗口大小(xiǎo)，功基法则依赖于汽車(chē)的基准功变化曲線(xiàn)，每个窗口以包括一个基准循环功為(wèi)准则，计算每个窗口内的比排放（g/kW·h）。二者各有(yǒu)利弊，移动平均窗口一刀(dāo)切但处理(lǐ)速度更快，功基法更灵活但速度较慢。
图3：功基法方法细节流程图：包括各模块相互组合关系以及执行顺序，最后输出各車(chē)辆各功基法窗口内的比排放（g/kW·h）
确定了排放特征画像的各个维度后，该画像不仅可(kě)以对每个具體(tǐ)的重型車(chē)的排放特征进行刻画，还可(kě)以聚合到車(chē)型、甚至車(chē)企层面。下面展示部分(fēn)效果：如果我们给平均比排放小(xiǎo)于等于0.46g/kW·h的車(chē)辆打上合格的标签，否则标签為(wèi)不合格。那么对不同的車(chē)企、不同的車(chē)型所包含的車(chē)辆分(fēn)别进行合格/不合格的比率的计算，以此来对車(chē)辆的排放特征进行刻画：
图4：車(chē)企层面的比排放合格/不合格比率排放特征排名
图5：車(chē)型层面的比排放合格/不合格比率排放特征排名
综上，本文(wén)构建了包括3个维度内容的重型車(chē)排放特征画像，该画像體(tǐ)系对于协助地方政府监管重型車(chē)排放有(yǒu)如下意义：
1. 可(kě)以灵活地对各車(chē)辆进行不同维度的排放特征刻画，还可(kě)聚合到車(chē)型、車(chē)企层次，从而方便地方政府控制管控粒度，达到宏观把握与微观聚焦相结合的效果。
2. 画像既描述了車(chē)辆本身排放特征，还对相关数据的质量进行了评测，方便地方政府向車(chē)企提出如何提升数据质量的具體(tǐ)建议，形成“监督—管理(lǐ)—改善”的良性闭环；同时也為(wèi)下一步的大数据分(fēn)析及挖掘、大数据应用(yòng)、大数据创新(xīn)打好坚实的数据基础。
3. 可(kě)加快培育环保数据要素市场，挖掘环保大数据价值，以排放数据為(wèi)切入口，推动排放大数据在以“蓝天保卫战”為(wèi)中心的环保工作中发展全方位的应用(yòng)创新(xīn)，真正让地方政府掌握的数据回馈于民(mín)、造福于民(mín)。
