本發(fā)明涉及城市機(jī)動車尾氣實(shí)時遙感監(jiān)測基址選取方法，屬于公共設(shè)施選址
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：機(jī)動車排放的主要污染物包括CO、CO2、NO、N02、HC、PM等，這些污染物能夠誘發(fā)哮喘、支氣管炎、心絞痛、冠心病等呼吸道和心血管方面的多種疾病。機(jī)動車污染防治的緊迫性日益凸顯。而目前的檢測方法在城市中車輛檢測領(lǐng)域得到廣泛使用，并且效果很好。但是離線檢測方法通過模擬車輛行駛狀態(tài)來檢測尾氣，無法準(zhǔn)確地反映出尾氣排放狀況?！俺鞘新肪W(wǎng)機(jī)動車尾氣實(shí)時遙感監(jiān)測系統(tǒng)”利用多種機(jī)動車尾氣檢測器對路網(wǎng)中每一輛車輛進(jìn)行尾氣檢測，實(shí)現(xiàn)了機(jī)動車尾氣的實(shí)時在線監(jiān)測，為控制機(jī)動車尾氣排放總量、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、治理城市大氣污染、改善人居環(huán)境，提供了監(jiān)測數(shù)據(jù)方面的支持。說明書附圖中圖2所示為多車道橫穿式機(jī)動車尾氣檢測器，其由工業(yè)控制器，車牌識別器，路況監(jiān)視器，尾氣檢測器和速度加速度傳感器組成。路況監(jiān)視器13持續(xù)對道路攝像，并將圖片傳送給工業(yè)控制器。工業(yè)控制器對照片進(jìn)行分析以獲取路況信息，判斷最佳檢測時刻。當(dāng)短時間內(nèi)多車道只有一輛車通過的時候，工業(yè)控制器通知其他儀器準(zhǔn)備工作。當(dāng)車輛通過速度加速度傳感器15時，三對發(fā)射器15a發(fā)出的可見激光陸續(xù)被阻擋，根據(jù)阻擋時間計(jì)算出車輛的速度與加速度，同時啟動尾氣檢測器，發(fā)射器14b發(fā)射激光并由接收器1b檢測其光強(qiáng)。當(dāng)光路中出現(xiàn)尾氣時，不同成分與濃度的尾氣對激光的消弱程度是不同的，基于此可以推算出尾氣成分與濃度。接著，車牌識別器12對車頭進(jìn)行拍照，識別出車牌照信息并發(fā)送給工業(yè)控制器11。與多車道橫穿式機(jī)動車尾氣檢測器相比，單車道橫穿式機(jī)動車尾氣檢測器的組成中不包含路況監(jiān)視器，其他部分工作原理類似。其只能用于單車道的機(jī)動車尾氣檢測。說明書附圖中圖3所示的是多車道垂直式機(jī)動車尾氣檢測器，它由工業(yè)控制器，車牌識別器，尾氣檢測器和速度加速度傳感器組成。與多車道橫穿式機(jī)動車尾氣檢測器相比，多車道垂直式尾氣檢測器沒有路況監(jiān)視器，因?yàn)槊總€車道的檢測是獨(dú)立。牌照識別器12、速度加速度傳感器13與尾氣檢測器14都安裝在金屬支撐架上面。與多車道橫穿式尾氣檢測器最大的區(qū)別是，多車道垂直式尾氣檢測器的尾氣檢測器集成了發(fā)射器和接收器，工作的時候，發(fā)射器向地面垂直發(fā)射激光，由反射帶15發(fā)射后被接收器接收，利用激光的消弱度可以推算出尾氣成分與濃度。說明書附圖中圖4所示的是車載移動式機(jī)動車尾氣檢測器，其由尾氣監(jiān)測車11，車牌識別器12，尾氣檢測器13和速度加速度傳感器14組成，所有的設(shè)備放置在尾氣監(jiān)測車上，隨車而行。工作人員駕駛尾氣監(jiān)測車行駛到任何需要臨時檢測的道路上，將尾氣監(jiān)測車停放在路邊，然后將設(shè)備按照圖中方式放置，并放置一定數(shù)量的路障15。其檢測原理與單車道橫穿式機(jī)動車尾氣監(jiān)測器類似，這里不再贅述。車載移動式機(jī)動車尾氣檢測器使用靈活，當(dāng)某些道路需要臨時檢測的時候，該設(shè)備可以迅速反應(yīng)，尤其適用于道路環(huán)境不適合布設(shè)橫穿式、垂直式機(jī)動車尾氣檢測設(shè)備的道路。該設(shè)備的使用可以大幅增加城市路網(wǎng)機(jī)動車尾氣監(jiān)測密度，提升系統(tǒng)的性能。由于“城市路網(wǎng)機(jī)動車尾氣實(shí)時遙感監(jiān)測系統(tǒng)”的自動化程度高，可以在一天之內(nèi)檢測到數(shù)以萬計(jì)的機(jī)動車以積累大量的數(shù)據(jù)。但是，該系統(tǒng)是否能盡可能的檢測到所有城市內(nèi)登記在冊的機(jī)動車，并正確的反映尾氣排放狀況，取決于檢測器的安裝數(shù)量及安裝位置。在城市交通網(wǎng)絡(luò)變得越來越密集的情況下，如果在每條路上都安裝檢測器，其成本將是巨大的。在投資有限的情況下，如何將有限數(shù)量的檢測器安裝在路網(wǎng)中的合適道路上，以檢測到盡可能多的車輛，是“城市路網(wǎng)機(jī)動車尾氣實(shí)時遙感監(jiān)測系統(tǒng)”組建的一個核心問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于道路特征的基址選取方法，可以在保證不明顯增加成本的情況下，盡可能多的檢測到不同的車輛。本發(fā)明提出由三個層次即準(zhǔn)備工作層，選址算法層以及方案決策層組成的基址選取方法。首先是準(zhǔn)備工作層，確定監(jiān)測區(qū)域，然后調(diào)查收集道路相關(guān)信息，并應(yīng)用圖論的知識對路網(wǎng)進(jìn)行數(shù)學(xué)化描述。由于目的是盡可能的檢測到城市內(nèi)登記在冊的每一輛車，所以關(guān)心的是某輛車在單位時間內(nèi)是否在某條路上出現(xiàn)過，用所有登記在冊的車輛在單位時間內(nèi)是否出現(xiàn)過作為道路的特征(1表示出現(xiàn)過，0表示沒出現(xiàn))，進(jìn)而定義每兩條道路之間的距離來描述二者之間的差異度，該距離滿足非負(fù)性、對稱性和三角不等式。這樣就得到了城市路網(wǎng)的數(shù)學(xué)化表示方法，在進(jìn)行下一步前需要確定設(shè)備的數(shù)量k按照一類道路布置一個檢測器的原則，所有的道路將被分成k類；還需要確定核心道路，可以請專家按照經(jīng)驗(yàn)確定，一般選擇某個區(qū)域的主干道作為核心道路。當(dāng)然，每個專家提出的選擇都不同，這樣最終會有m套方案，在方案決策層里按照某個算法能確定最優(yōu)的一套方案。對道路特征建模后可以把道路進(jìn)行分類，按照相似程度的大小，將道路逐一歸類，關(guān)系密切的歸類到一個小的分類單位，然后逐步擴(kuò)大，使得關(guān)系疏遠(yuǎn)的聚合到一個大的分類單位，直到所有的道路都聚集完畢。其基本思想如下：首先確定k個核心道路，作為聚點(diǎn)，按照每條道路歸類到其最靠近的類別的原則進(jìn)行分類，分類完畢后重新計(jì)算聚點(diǎn)，其計(jì)算方法是求這個類別里面所有道路的重心，然后再次按照每條道路歸類到其最靠近的類別的原則進(jìn)行歸類，得到新的道路重心，以此往復(fù)，最終分類不再變化，分類完畢。最后確定布設(shè)檢測器的道路與適用的設(shè)備。在以上獲得的m套方案中，有的方案成本較高，但是能夠檢測到更多不同的車輛，有的方案雖然在性能上差一些，但是實(shí)施起來比較方便，而且成本較低，所以需要對方案進(jìn)行取舍最終留下一套方案。先確定一些性能指標(biāo)，由于量綱的不同，所以需要標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)化的一般思路是取其在取值范圍內(nèi)的百分比，接著給每個指標(biāo)賦予相應(yīng)的權(quán)重(權(quán)重之和為1)，計(jì)算加權(quán)和得到方案的最終評分，選取評分最高的一項(xiàng)作為最終方案。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：(1)本發(fā)明在保證不明顯增加成本的情況下，能夠盡可能多的檢測到不同的車輛。(2)本發(fā)明原理簡單，易于執(zhí)行，計(jì)算量適中且能取得良好的效果。附圖說明圖1為本發(fā)明選址方法流程圖；圖2為多車道橫穿式機(jī)動車尾氣檢測器示意圖；圖3為多車道垂直式機(jī)動車尾氣檢測器示意圖；圖4為車載移動式機(jī)動車尾氣檢測器示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明提出的城市路網(wǎng)機(jī)動車尾氣實(shí)時遙感監(jiān)測基址選取方法做進(jìn)一步說明。如圖1所示，本發(fā)明提出的方法由三個層次組成：準(zhǔn)備工作層，選址算法層以及方案決策層。1、準(zhǔn)備工作層首先要確定系統(tǒng)所覆蓋的區(qū)域，也就是監(jiān)測范圍，然后調(diào)查收集道路相關(guān)信息。定義路網(wǎng)是由路口與道路的組合，用數(shù)學(xué)表示為{V,E}，其中V＝{V,V,,...,VN}表示路口的集合，E＝{e1,e2,...,eq}是道路的集合。城市路網(wǎng)中的道路有著很多的特征，常用的有比如：寬度，車道數(shù)量，是否為單行道，單位時間的交通流量，甚至路面的平整度，路面材料都可以作為道路的特征。但是在本發(fā)明提出選址方法的目的是盡可能的檢測到城市內(nèi)登記在冊的每一輛車，所以關(guān)心的是某輛車在單位時間t內(nèi)是否在某條路上出現(xiàn)過，建立如下的數(shù)據(jù)矩陣：Y\Ee1e2...ej...eqY1x11x11...x1j...x1qY2X21X22...X2j...X2q...............YPXp1Xp2...Xpj...Xpq其中，y＝{y1,y2,...,yp}表示城市內(nèi)所有登記在冊車輛的集合，其作為道路E＝{e1,e2,...,ep}的特征指標(biāo)；xij是布爾類型的數(shù)值，其取值如下所示：那么就表示某條道路上出現(xiàn)的不同車輛的總數(shù)，采用歐氏距離來描述兩條道路ei,ej之間的差異性；該距離滿足非負(fù)性、對稱性和三角不等式。這樣就得到了城市路網(wǎng)的數(shù)學(xué)化表示方法，在進(jìn)行下一步前，需要確定設(shè)備的數(shù)量I按照一類道路布置一個檢測器的原則，所有的道路將被分成類；還需要確定核心道路，可以按照歷史經(jīng)驗(yàn)確定，一般選擇某個區(qū)域的主干道作為核心道路，由此得到L(O)＝{e1(0),e2(0),e3(0),...,ek(0)}，L(0)為初始分類中心集合，eI(0),I＝1,2,...K；為K個初始分類中心。當(dāng)然，由于選擇不同，可得到砠套方案，在方案決策層里按照某個算法能確定最優(yōu)的一套方案。2、選址算法層對道路特征建模后可以把道路進(jìn)行分類，按照相似程度的大小，將道路逐一歸類，關(guān)系密切的歸類到一個小的分類單位，然后逐步擴(kuò)大，使得關(guān)系疏遠(yuǎn)的聚合到一個大的分類單位，直到所有的道路都聚集完畢。首先用下列原則將L(O)＝{e1(0),e2(0),e3(0),...,ek(0)}實(shí)現(xiàn)初始分類，記為：不等于i},i＝1,2,..,k上式中表示初始分類中的第i類，d表示距離，k為分類數(shù)，ei(0)為初始分類中每類中的核心道路。這樣，將道路分成不相交的k類。以上初始分類的原則是每條道路以最靠近的核心道路進(jìn)行歸類，得到一個初始分類：G(0)＝{G1(0),G2(0),...,Gk(0)}然后從初始分類G(0)出發(fā)，計(jì)算新的核心道路集合L(1)。以G(0)的重心：其中ni是類Gi(0)中的樣品數(shù)、作為新的核心道路，這樣得到新的核心道路集合L(1)＝{e1(1),e2(1),e3(1),...,ek(1)}ei(1),i＝1.2,....,k即為新的核心道路從L(1)出發(fā)，將道路做行的分類Gi(1)＝{e:d(e,ei(1)≤d(e,ej(1),j＝1,2,...,k,j不等于i},i＝1,2,..,k上式中Gi(1),i＝1,2,...K；表示初始分類中的第i類，d表示距離，k為分類數(shù)，ei(1)為初始分類中每類中的核心道路。從而獲得新分類：G(1)＝{G1(1),G2(1)...,Gk(1)}這樣，依次重復(fù)計(jì)算下去直到第s步得到分類：G(s)＝{G1(s),G2(s),...,Gk(1)}其中ei(s)是類Gi(s-1)重心，當(dāng)s逐漸增大時分類趨于穩(wěn)定以至于就會近似為ei(s)的重心，當(dāng)：小于一個給定值時，結(jié)束并得到最終分類。在每一類中選擇車流量最大的道路作為布設(shè)檢測器的道路，設(shè)備的選擇依據(jù)如下原則：如果該道路環(huán)境不適合布設(shè)橫穿式和垂直式機(jī)動車尾氣檢測器，那么就使用車載移動式機(jī)動車尾氣檢測器進(jìn)行檢測，以增加城市路網(wǎng)機(jī)動車尾氣監(jiān)測密度。在允許布設(shè)橫穿式和垂直式機(jī)動車尾氣檢測器的情況下，如果為單車道，就布設(shè)單車道橫穿式機(jī)動車尾氣檢測器；如果為多車道且車流量不大，就布設(shè)多車道橫穿式機(jī)動車尾氣檢測器；如果為多車道且車流量較大，就布設(shè)多車道垂直式機(jī)動車尾氣檢測器。3、方案決策層選址算法層得到了多個方案，有的方案成本較高，但是能夠檢測到更多不同的車輛，有的方案雖然在性能上差一些，但是實(shí)施起來比較方便，而且成本較低，所以需要對方案進(jìn)行取舍最終留下一套方案。首先確定一系列方案性能指標(biāo)θ＝{θ1,θ2,...,θa}，比如成本(萬元)，漏檢率(百分比)，施工時間(天數(shù))等等，由于量綱不同所以需要對進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，選取一個區(qū)間[θL,θH]，該區(qū)間能包括90％的情況(這個百分比可以另外選取)，則有標(biāo)準(zhǔn)化方法:上式中θi,i＝1,2,…，a為所選取的a個性能指標(biāo)，θi，i＝1，2，...，a表示標(biāo)準(zhǔn)化后的a個性能指標(biāo)。從而得到θ。然后根據(jù)實(shí)際情況為每個指標(biāo)確定權(quán)重Φ＝{w1,w2,...,wa}，且要求權(quán)重的和為1，最終得到m套方案的評分最終選定評分最高即max(s1,s2,...,wa)的方案作為最終方案。提供以上實(shí)施例僅僅是為了描述本發(fā)明的目的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。不脫離本發(fā)明的精神和原理而做出的各種等同替換和修改，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3