2018年，江苏省机动车保有量已突破2 000万辆，较2017年增长约8.0%。江苏省细颗粒物(PM_2.5)源解析初步研究表明，内源中移动源对PM_2.5的贡献全省平均约25.1%。随着机动车保有量的增加，移动源对PM_2.5的贡献将持续升高，机动车尾气引发的环境空气污染问题日益突出^[1]。

目前，江苏省对于机动车排放监管的信息化手段集中在对机动车排放检验过程监管，然而机动车排放受车辆工况、油品、净化装置失效等多方面因素的影响，很多车辆在年度检验时排放合格，但上路以后排放大大增强。2018年6月，国务院发布《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，明确提出要建立“天地车人”一体化的全方位监控系统(以下简称“一体化系统”)，实施在用汽车排放检测与强制维护制度。2019年1月，11个部委联合发布《柴油货车污染治理攻坚战行动计划》，提出推进监控体系建设和应用，对柴油车开展全天候、全方位地排放监控。

1 机动车排放监管信息系统现状

江苏省于2016年9月完成机动车排气监管系统的建设，实现了机动车排放检验数据“国家—省—市—机动车排放检验机构”四级联网。截至2018年12月底，机动车排气监管系统已接入13个设区市共472家机动车排放检验机构，其中稳态工况法检测线913条，不透光烟度法检测线524条。系统通过实时监控检测数据和检测视频，对异常数据进行报警，实现了对全省机动车排放检验机构的在线监管。通过禁止检验不合格车辆跨站检验，进一步减少了车辆排放检验作弊行为；各级管理部门对存在违法违规行为的机动车排放检验机构可以中断其与环保部门的联网，停止其检测，有效提升了生态环境部门的监管水平和监管效率。

然而，随着机动车排放检验新国标^[2-3]的实施，各检验机构的检测软件需进行更新，现有系统无法满足新国标要求，同时现有系统仅仅掌握机动车年度检验的静态排放数据，而无法掌握机动车的实际道路排放，对管理决策的指导性不足。与此同时，现有系统中的检测数据尚未和交通部门的维修数据进行交换，没有形成系统闭环的检测与维修(I/M)监管网络。因此，现有系统已经远远不能适应当前机动车排放管理的需求。

2 机动车监控系统建设目标

随着机动车排放监控技术的发展，近年来涌现出了机动车遥感监测、车载自诊断(On-Board Diagnostics)在线监控等先进的机动车排放监控手段，可以有效控制机动车排放超标问题。例如，机动车遥感监测技术在欧洲、美国等地区已经开展了近30年的研究和实际应用。中国香港特别行政区和台湾省利用遥感监测筛选高排放车辆并督促维修复检，取得了良好成效。全国各地积极推进遥感监测建设应用并积累了大量实践经验。截至2018年底，重点区域共建成遥感监测设备351台(套)。与此同时，各地也都在积极依托信息化技术探索移动源管控的新举措，如成都市建成了非道路移动机械监管系统，通过备案登记、标识发放，摸清了非道路移动机械底数；佛山市建立了黑烟车智能监控识别管理平台，2018年抓拍黄标车闯禁行违法行为7 484宗；杭州市2017年搭建了柴油车在线监管平台，对重型柴油车开展实时排放分析。

为打赢蓝天保卫战，江苏省机动车监控系统建设目标是在原有系统的框架和基础上，升级排放检验系统，新增道路遥感监测、道路和停放地监督抽测、重型柴油车远程在线监控、非道路移动机械监管、油气回收在线监控等模块，建设互联互通的江苏省机动车“一体化系统”。通过检测与维护(I/M)制度，对高排放车辆进行全天候、全方位地实时监控及闭环管理。在此基础上进行机动车大数据分析应用，为管理提供技术支撑和手段。“一体化系统”建设架构见图 1。

3 主要建设功能模块 3.1 机动车排气监管模块

根据生态环境部2018年发布的最新机动车排放检测国家标准《GB 18285—2018》^[2]、《GB 3847—2018》^[3]的要求，按照《在用机动车排放检验信息系统及联网规范》升级已有的机动车排放检验信息系统，适应新标准对检测方法、检测过程、检测内容、检测原理、检测限值的重大改变，进一步完善检测过程数据监督模型，确保机动车排放检验机构按照新国标要求开展机动车排放检验。同时，在原系统功能的基础上，进一步加强环保检验过程监督管理，对检测过程进行全方位视频监控，杜绝排放检验机构脱网检测及无故中断检测。同时，升级原车辆信息查询功能，对在用车、新车数据进行车辆档案管理，实现对各种类型的车辆基本信息、车辆检测限值信息、车辆类型等信息管理功能。系统对机动车排放检测数据、标定数据进行分析，通过设置超限值报警功能，将异常数据进行推送式报警，对存在违规的检验机构可实现暂停网络和检验报告打印功能。

3.2 机动车遥感(黑烟)智能监控模块

机动车遥感监测技术是一种非接触式车辆排放测量方法，利用光束穿过尾气烟羽前后的光强衰减量来反演污染物浓度，是一种高效筛查高排放车辆的技术手段。建设机动车遥感(黑烟)监测模块，实时采集江苏省各固定式和移动式遥感监测点位及黑烟抓拍点的监测数据，通过设置逻辑校验对数据进行清洗，筛选出有效监测数据。当检测到超标车辆时，自动保存遥测超标车辆、黑烟车的短视频、图片、车牌和识别结果，供人工进行审核确认，并预留与公安的超标数据传输接口。模块中具备综合统计与分析功能，对检测有效率、分时段污染物特征值、均值、交通流量等进行统计分析。通过遥感(黑烟)智能监控，统计分析高排放车辆数据，为整治、处罚高排放机动车提供科学的依据，精准打击黑烟车违法上路行为，为机动车排气污染治理提供有效手段^[4]。

3.3 检测与维护(I/M)模块

建设检测与维护(I/M)模块，与交通运输部门建立排放检测和维修治理信息共享机制。系统将排放检验机构(I站)检测不合格车辆进行锁止，同时将车辆检测不合格信息发送给交通部门，车辆经维修场站(M站)维修治理合格并上传信息后(包括车辆基本信息、维修内容、进出厂时间和维修出厂检测结果等)，系统才能解锁车辆到同一家I站进行复检，经检验合格方可出具合格报告。通过建立检测与维护制度，使排放检验、遥感监测和监督抽测不合格车辆得到合理、有效的维修，实现车辆排放的闭环管理。

3.4 监督检查管理模块

建设监督检查管理模块，开发移动检查端现场检查系统，通过计算机终端和无线网络连接到监控中心，对指定车辆现场检查信息(包括车辆基本信息及现场检测结果)进行录入，生成检测通知单，打印检测结果，并将检测结果上传。路检不合格车辆自动加入到环保黑名单中，列入黑名单车辆在排气检测系统中会被锁止，不能参加定期排放检验，必须维修复检合格后方可解锁。监督检查数据及处理结果实时传输至监控中心，可自动与车辆年检数据进行比对，为评价机动车排放检验机构数据的可靠性，提出相应的纠正和预防措施，提高检测水平和检测结果的准确性提供比对依据。

3.5 重型柴油车OBD在线监控模块

OBD(On-Board Diagnostics)即车载自诊断系统，是安装在汽车和发动机上的计算机信息系统，属于污染控制装置。主要功能是对与排放相关的系统和部件进行监测与故障诊断，当发生故障导致排放超过规定的限值，系统将点亮故障指示灯(MIL), 同时生成可以被通用故障诊断仪读取的故障代码^[5]。建设重型柴油车OBD在线监控模块, 对国五及之前阶段装有OBD在线监测车载终端设备的重型柴油车排放数据进行采集、传输、存储、展示和管理，实现实时地接收车辆、发动机、排放后处理系统运行、氮氧化物(NO_x)排放数据及车辆故障代码数据等，有效地监测车辆实际运行工况下车辆发动机运行参数和排放数据。同时，从国家重型车远程排放服务管理平台上采集江苏省国六及以上车辆在线监控数据，在此基础上，同步开展数据加工处理等挖掘工作，实现重型柴油车运行工况信息和污染物排放情况的实时有效监测与常态化跟踪，及时地为环境管理和宏观经济决策提供可靠的科学依据。

3.6 油气回收在线监控模块

加油站在油品装卸、储存、加油时不可避免存在油气蒸发、泄漏等情况，油气排放控制是挥发性有机物(VOCs)控制的重要内容^[6]。江苏省柴油货车污染治理攻坚战实施方案要求2020年底前，年销售汽油量>5 000 t的加油站，应安装油气回收自动监控设备并与生态环境部门联网。建设油气回收在线监控模块，实现江苏省年销售汽油量>5 000 t以上加油站油气回收在线监控数据的采集、传输、储存及管理等功能。在线监控数据包括各加油枪气液比、油罐压力、处理装置油气排放浓度等技术指标，通过数据能够分析油气回收系统的密闭性、油气回收管线的液阻和处理装置的运行情况，对异常数据进行报警。同时，通过对卸油区进行视频监控，确保在油罐汽车卸油过程中产生的油气，通过密闭方式收集进入油罐汽车罐内，从而确保加油站在加油及卸油过程中油气回收系统的密闭性。油气回收在线监控可以弥补人为检测和管理能力不足的“短板”，大幅提升监管效率。

3.7 非道路移动机械监管模块

2017年，全国非道路移动机械的NO_x、颗粒物(PM)排放分别为573.5万t和48.5万t，均已接近机动车，对空气污染的贡献不容忽视^[7]。建设非道路移动机械监管模块，对非道路移动机械进行信息登记及编码，同时对安装有定位及实时排放监控的非道路机械进行在线监管。开发移动端信息登记模块，登记非道路移动机械车型、生产、使用、排放燃料、污染控制装置等技术信息。系统对完成信息登记的非道路移动机械按照生态环境部《关于加快推进非道路移动机械摸底调查和编码登记工作的通知》(环办大气函〔2019〕655号)自动生成唯一性编码。通过物联网和空间地理信息系统(GIS)技术，结合车辆全球定位系统(GPS)模块，实现非道路移动机械设备数据快速读写和定位追踪。具备GIS位置匹配功能，通过设立电子围栏，记录非移动机械轨迹，将进入高排放管控区域和拆除定位监控装置的非道路移动机械的车辆列入黑名单，便于管理部门精准执法。

3.8 数据综合展示模块

建设机动车数据综合展示模块，基于GIS集中展示机动车排放检验机构、遥感监测点位、重型柴油车、加油站的在线状态，通过点位信息自定义查询各模块生成的综合分析结果；建立车辆档案，实现“一车一档”的关联查询，显示车辆基本信息、路检、遥测、年度检验、维修、图像、视频等信息，从而全面掌握每一台车的排放全生命周期情况；根据公安部门提供的机动车保有量数据，结合中国移动源排放清单模型，计算出每年一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、NO_x和PM排放量，在此基础上自动生成《江苏省机动车环境管理年报》；通过数据挖掘及模型演算，展示重点时段、重点区域城市路段的污染物浓度及时空分布规律，及时分析移动源排放对大气环境质量形势的影响并对异常情况预警，从而对移动源实施精准管控，同时模拟评估管控效果。

3.9 数据交换平台

建立数据交换接口，遵照国家环保领域已有的标准和规范，并结合机动车监控信息的实际需要，采用成熟的行业标准和技术，为各数据交换对象提供统一的数据上传及交换接口，解决国家、省、市、被监管对象以及其他职能部门之间的数据交换和采集，实现数据的统一和共享。

4 网络总体架构

“一体化系统”涉及多个业务模块的数据采集，存储要求高。以重型柴油车OBD在线监控模块为例，按照每辆车每天工作8 h，每秒产生数据为256字节估算，每台车每年产生的在线数据量约为2.5 GB，江苏省拥有国五重型柴油车约8万辆，年数据量约200 TB，如果考虑冗余备份，数据存储容量就更大。综合考虑机动车排放检验的网络高实时性要求及重型柴油车OBD在线监控模块的大容量存储要求，“一体化系统”应采用省、市二级分布式云部署框架，省级与市级之间通过百兆环保专网，传输不包括视频数据在内的系统数据；各机动车检验机构、加油站、遥感监测点、各类车辆及相关企业之间分别采用10 M以上专线与市级连接，传输含视频在内的各类排放检测数据。省级通过百兆环保专网与国家监管平台交换数据，并通过江苏省电子政务外网与公安、交通等部门进行数据交换，实现数据的共享和同步。“一体化系统”网络拓扑图见图 2。

5 结语

“一体化系统”将采用成熟的技术架构，充分考虑在线监控数据的交换、共享和业务协同的需求^[8]，按照“统一标准、整合资源、实用先进、安全可靠”的原则设计和实现。通过对江苏省机动车排放开展全方位监控，构建全省机动车超标排放信息数据库，通过大数据追溯超排放车辆生产或进口企业、污染控制装置生产企业、登记地、排放检验机构等，实现全链条地机动车环境监管，同时为重污染天气移动源精准管控与预警提供技术支撑，促进空气质量明显改善。