本发明涉及船舶排放检测领域，特别涉及一种船舶排气污染物检测系统及方法。
背景技术：
近些年，国家高度重视大气污染防治工作，随着移动源污染防治攻坚行动实施，我国陆上移动源排放日趋下降，船舶污染排放日益受到重视，由于船舶排放法规和燃料质量标准落后于机动车，因此船舶排放控制的必要性和紧迫性日益凸显。
船舶内燃机尾气排放物包括气态物和颗粒物两类，主要为二氧化碳(co2)、一氧化碳(co)、氮氧化物(nox)、二氧化硫(so2)、碳氢化合物(hc)和颗粒物(pm)，对于船舶柴油机，nox、pm和so2是船舶尾气排放中的主要污染物。
目前，船舶排放检测设备大致可分为三类，第一类是烟羽接触式的监测仪，即采用固定安装的采样探头，当船经过时，采样探头接触到船舶排放烟气进行采样检测，所以检测效率不高；第二类是基于光学原理的遥感检测设备，采用红外或紫外光谱仪，检测结果较准确，但受气象条件影响比较大；第三类是船舶在线检测系统，采用排放分析仪直接通过探头从排气管路取样，实现在船上对尾气排放物进行实时在线检测分析，这种检测方法最直接，检测结果更加准确，是最科学的船舶排放检测评价方法。
船舶运输支撑着绝大部分的全球国际贸易，船舶排放也是环境污染的重要来源，因此对船舶排放的评估是环境保护研究的重要课题。以往常用的船舶排放清单研究方法是基于燃油消耗量进行估算，尤其是针对nox排放评估。基于燃油消耗的船舶排放估算有两种方法：一是基于船舶载重量估算燃油消耗量，即利用船舶的航行距离和船舶种类(船舶大小、年限、发动机类型、功率大小、燃油供给方式等)，并结合对应的燃油消耗率估算污染物排放量；另一种方法是直接调查统计燃油的销售量(油品和型号)，用燃油消耗量乘以污染物的排放因子(基于单位质量燃油消耗量的排放因子g/kg)获得船舶排放清单。值得注意的是，基于燃油消耗量计算船舶排放清单，需要多方面的统计数据，如船舶类型、载重量、航行距离、燃油消耗率、排放因子等，这些大多是统计数据，不确定性因素很多，计算结果会存在很大的差异。
因此如何提供一种准确的实时在线船舶排气污染物检测系统或方法，成为亟待解决的问题。
技术实现要素：
鉴于上述问题，本发明提供一种至少解决上述部分技术问题的船舶排气污染物检测系统及方法，该系统采用排放分析仪、排气流量计及传感器装置对尾气排放进行测试分析，直接从排气管路取样，实现在船上对尾气排放物进行实时在线检测分析。
第一方面，本发明实施例提供一种船舶排气污染物检测系统，包括：工控计算机、数据采集设备、传感器装置、定位数据接收终端、气态污染物排放分析仪、颗粒物排放分析仪及排气流量计；
其中，所述工控计算机与所述数据采集设备、定位数据接收终端、气态污染物排放分析仪、颗粒物排放分析仪及排气流量计连接，用于对采集数据进行计算、处理和结果显示；所述气态污染物排放分析仪、颗粒物排放分析仪及排气流量计分别依次安装在发动机的排气管路上；
所述传感器装置包括：发动机油门开度传感器、发动机转速传感器和发动机排气温度传感器；所述发动机油门开度传感器与发动机油量控制执行机构连接；所述发动机转速传感器安装在飞轮壳体上，检测飞轮齿盘的角位移计算发动机转速；所述发动机排气温度传感器安装在所述排气管路上；
所述数据采集设备分别与所述发动机油门开度传感器、发动机转速传感器和发动机排气温度传感器连接。
进一步地，所述数据采集设备采用mc9s12dp256单片机，采集发动机油门开度传感器、发动机转速传感器和发动机排气温度传感器信号，并通过can总线与所述工控计算机连接。
另外，若为电控发动机时，可由电控单元ecu采集发动机油门开度传感器、发动机转速传感器和发动机排气温度传感器信号，通过can通讯将发动机油门开度、转速和排气温度信息传送给工控计算机。
进一步地，所述气态污染物排放分析仪包括：
不分光红外线分析原理的检测器，用于测量co和co2浓度；
加热型氢火焰离子检测器，用于测量thc总碳氢化合物浓度；
化学发光分析仪或不分光紫外分析仪，用于测量no和no2浓度；
电化学分析仪，用于测量o2浓度。
进一步地，所述颗粒物排放分析仪，采用微震荡天平、声光法或颗粒物荷电法原理的测试设备，用于测量颗粒物排放数量和质量。
进一步地，所述排气流量计为皮托管压差式流量计，由总压探头和静压探头组成，分别测量排气总压和静压，根据压差计算排气流量。
第二方面，本发明还提供一种船舶排气污染物检测方法，包括：
1)通过气态污染物排放分析仪和颗粒物排放分析仪测量排气污染物浓度；
2)通过排气流量计测量船舶发动机排气流量；
3)根据(1)和(2)计算排气污染物排放速率；当污染物为co、nox、so2、hc和pm时，排气污染物排放速率单位为g/s；当所述污染物为pn时，pn排放速率单位为#/s，为每秒排放个数；
按照式(1)对排气污染物的瞬时排放质量或数量进行计算：
(1)式中：
气态污染物的瞬时排放质量g/s，按下列公式计算，假设排气在273k和101.3kpa下的密度为1.293kg/m3：
(2)-(4)式中：
cno、cco和chc为原始排气中各气态污染物瞬时湿基浓度，ppm；
khc为不同燃料类型取值，柴油、lpg和ng分别取值为0.000479、0.000502和0.000516；
4)利用碳平衡法计算船舶发动机瞬态油耗，如式(5)所示；
(5)式中，
5)通过发动机转速传感器和发动机油门开度传感器，获取发动机转速和油门开度，计算船舶行驶的当前驱动功率，发动机额定功率与额定转速存在如下关系：
(6)式中，pp为船舶发动机额定功率，kw；np为船舶发动机额定转速，r/min；cp为与发动机额定转速和额定功率有关的参数，为常数；
通过检测发动机油门开度，计算发动机的负荷率li，船舶的瞬时功率与发动机转速的关系如下：
(7)式中，pi为船舶发动机瞬时驱动功率，单位为kw；ni为船舶发动机瞬时转速，单位为r/min；li为负荷率；
6)根据(1)和(7)式计算排气污染物的单位功率排放量，对于co、nox、so2、hc和pm，单位为g/kw.h；对于pn，为单位功率排放个数，单位为#/kw.h；
计算公式如下：
(8)式中：mpi为污染物i的单位功率排放质量或数量，单位为g/kw.h或#/kw.h；
7)根据(1)和(5)式计算排气污染物的单位质量燃油消耗量的排放量，对于co、nox、so2、hc和pm，单位为g/kg；对于pn，为单位质量燃油消耗量的颗粒排放个数，单位为#/kg；计算公式如下：
(9)式中：mfi为污染物i的单位质量燃油消耗量的排放质量或数量，单位为g/kg或#/kg；
8)通过定位数据接收终端将船舶航行过程中的经度和纬度信息传输到工控计算机，获得船舶位置、瞬时速度、航行方向及航向改变率；根据所述船舶瞬时速度，计算基于航行里程的排放因子；计算公式如下：
(10)式中：mi为污染物i的单位航行里程排放质量或数量，单位为g/km或#/km；
9)求一段航行区间的平均排放因子
(11)式中：mave为某一工况区间排气污染物i的单位功率、单位质量燃油消耗量或单位里程的排放因子，单位为g/kw.h或#/kw.h、g/kg或#/kg、g/km或#/km；t1、t2为工况区间起始时间；minst为排气污染物i的瞬时排放速率，代表mpi、mfi或mi。
本发明实施例提供的一种船舶排气污染物检测系统，该系统包括：工控计算机、数据采集设备、传感器装置、定位数据接收终端、气态污染物排放分析仪、颗粒物排放分析仪及排气流量计。通过数据采集设备采集发动机转速和油门开度信号，并将信号传送给工控计算机；同时，工控计算机接收来自定位数据接收终端、气态污染物排放分析仪、颗粒物排放分析仪及排气流量计的信息；工控计算机对测得的船舶排放数据进行整理，得到不同工况下船舶排气污染物瞬时排放浓度变化，结合排气流量计测得的船舶排气流量，可以计算得到不同排放物的排放量；并通过数据采集设备采集发动机油门开度、发动机转速，计算发动机的瞬时驱动功率，计算得到该船的基于船舶驱动功率、基于单位质量燃油消耗量或基于航行里程的排放因子，进而实现在船上对尾气排放物进行准确的实时在线检测分析。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例提供的船舶排气污染物检测系统的结构图；
图2为本发明实施例提供的具体实施例中船舶典型工况图；
图3为对应图2各工况下不同气态排放污染物瞬时排放浓度图；
图4为对应图2各工况下pm和pn瞬时排放浓度图；
附图中：1.工控计算机；2.发动机；3.发动机油门开度传感器；4.数据采集设备；5.发动机转速传感器；6.发动机排气系统组件；7.定位数据接收终端；8.发动机排气温度传感器；9.气态污染物排放分析仪；10.颗粒物排放分析仪；11.排气流量计；12.螺旋桨；13.排气管路。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
参照图1所示，本发明实施例提供的船舶排气污染物检测系统，包括：工控计算机1、数据采集设备4、传感器装置、定位数据接收终端7、气态污染物排放分析仪9、颗粒物排放分析仪10及排气流量计11；该传感器装置包括：发动机油门开度传感器3、发动机转速传感器5和发动机排气温度传感器8；
其中，工控计算机1为数据采集计算机，与数据采集设备4、定位数据接收终端7、气态污染物排放分析仪9、颗粒物排放分析仪10及排气流量计11连接；用于对采集数据进行计算、处理和结果显示；气态污染物排放分析仪9、颗粒物排放分析仪10及排气流量计11分别依次安装在发动机2的排气管路13上；
数据采集设备4分别与发动机油门开度传感器3、发动机转速传感器5和发动机排气温度传感器8连接；其中，发动机油门开度传感器3与发动机油量控制执行机构连接，通过油量控制执行机构的角位移，实现检测发动机负荷的大小；发动机转速传感器5安装在飞轮壳体上，检测飞轮齿盘的角位移计算发动机转速；发动机排气温度传感器8安装在排气管路13上，用于对排气体积流量进行修正，计算标准条件下的排气体积流量。
该系统方便布置在船舶上，通过数据采集设备采集发动机转速和油门开度信号，并将信号传送给工控计算机，定位数据接收终端和排放分析仪的数据同步发送至工控计算机，对测得的船舶排放数据与发动机转速、船速等数据进行处理，得到不同工况下尾气排放污染物瞬时排放浓度；通过排气流量计测量获取船舶排气流量，结合气态污染物排放分析仪和颗粒物排放分析仪测取的排气组分体积浓度，计算得到不同排放物的排放量；并通过数据采集设备采集发动机油门开度、发动机转速，计算发动机的瞬时驱动功率，计算得到该船的基于船舶驱动功率、基于燃油消耗量或基于航行里程的排放因子，进而实现在船上对尾气排放物进行准确的实时在线检测分析。
上述定位数据接收终端，例如可以是gps接收机等(或者其他定位系统的接收机，例如北斗系统、格洛纳斯(glonass)等的接收机)，用于接收卫星定位信息以确定船舶航行过程中的经度和纬度信息，传输到工控计算机，以确定船舶位置、航速、航行方向及航向改变率等重要的动态信息，并计算船舶航速。
在一个实施例中，上述数据采集设备采用mc9s12dp256芯片，通过can总线与工控计算机连接。该数据采集设备采集发动机油门开度传感器、发动机转速传感器和发动机排气温度传感器的信号，通过can通讯将数据采集装置采集的数据发送给工控计算机。
对于电控发动机，可利用发动机电控单元ecu及其信号输入传感器，包括发动机油门开度传感器、发动机转速传感器和发动机排气温度传感器，电控单元(ecu)通过can通讯将采集的数据发送给工控计算机。
在一个实施例中，气态污染物排放分析仪9，用来测试船舶发动机尾气中的气态污染物浓度，其包括多种相应不同结构的检测器，分别适合测试不同类别的气体成分。其中，不分光红外线分析原理的检测器，利用不分光红外分析法(ndir)测量co和co2浓度；采用加热型氢火焰离子检测器(hfid)测量thc总碳氢化合物浓度；采用化学发光分析仪(cld)或不分光紫外分析法(nduv)测量no和no2；电化学分析仪，通过电化学分析法测量o2浓度。
上述颗粒物排放分析仪10，采用微震荡天平或声光法或颗粒物荷电法等原理的测试设备，测量颗粒物排放数量和质量；
排气流量计11，可采用皮托管压差式流量计，由总压探头和静压探头组成，分别测量排气总压和静压。皮托管流量计的测量原理为伯努利方程，由压差计算得到管道内的平均流速，结合管道截面积计算流量大小。通过气态污染物排放分析仪和颗粒物排放分析仪测得各种排气成分的体积浓度，再利用排气流量计测量排气总流量和测得的排气的温湿度、压力，环境温湿度、压力等，最后修正得到标准状态下排气流量，再计算排放物的质量或数量流量。
第二方面，本发明还提供一种船舶排气污染物检测方法，包括下述9个步骤：
1)通过气态污染物排放分析仪和颗粒物排放分析仪测量排气污染物浓度；
2)通过排气流量计测量船舶发动机排气流量；
3)由(1)和(2)可计算排气污染物排放速率(对于co、nox、so2、hc和pm，单位为g/s；对于pn，为每秒排放个数，单位为#/s)；
按照式(1)对排气污染物的瞬时排放质量或数量进行计算：
(1)式中：
气态污染物的瞬时排放质量(g/s)按下列公式计算(假设排气在273k(0℃)和101.3kpa下的密度为1.293kg/m3)：
(2)-(4)式中：
cno、cco和chc(以c1当量表示)——原始排气中各气态污染物瞬时湿基浓度，ppm；
khc——不同燃料类型取值不同，柴油、lpg和ng分别取值为0.000479、0.000502和0.000516；
4)利用碳平衡法计算船舶发动机瞬态油耗，碳平衡法是目前国际通用的主流发动机油耗测试方法之一，是美国、欧盟和日本的机动车排放测试的标准中规定的测试方法之一；碳平衡法测油耗的计算方法如式(5)所示；
(5)式中，
5)通过获取发动机转速和油门开度，计算船舶行驶的当前驱动功率，发动机按照推进特性工作，发动机输出功率与螺旋桨转速成3次方关系，系统稳定运行时发动机的动力输出取决于螺旋桨的工作特性。按照推进特性工作时，发动机额定功率与额定转速存在如下所示的理论关系：
(6)式中，pp为船舶发动机额定功率，kw；np为船舶发动机额定转速，r/min；cp为与发动机额定功率和额定转速有关的参数，为常数。
由于船舶装载质量变化，造成船舶吃水深度变化，则对应同样航速，发动机负荷会显著不同，本发明实施例通过检测发动机油门开度，计算发动机的负荷率li，因而船舶发动机的瞬时功率与发动机转速的关系如下：
(7)式中，pi为船舶发动机瞬时驱动功率，单位为kw；ni为船舶发动机瞬时转速，单位为r/min；li为负荷率，％。
6)由(1)和(7)可计算排气污染物的单位功率排放量(对于co、nox、so2、hc和pm，单位为g/kw.h；对于pn，为单位功率排放个数，单位为#/kw.h)；
计算公式如下：
(8)式中：mpi为污染物i的单位功率排放质量或数量，单位为g/kw.h或#/kw.h(对于pn)；
7)由(1)和(5)可计算排气污染物的单位质量燃油消耗量的排放量(对于co、nox、so2、hc和pm，单位为g/kg；对于pn，为单位质量燃油消耗量的颗粒排放个数，单位为#/kg)；
计算公式如下：
(9)式中：mfi为排气污染物i的单位质量燃油消耗量的排放质量或数量，单位为g/kg或#/kg(对于pn)；
8)通过定位数据接收终端将船舶航行过程中的经度和纬度信息传输到船上的工控计算机，可获得船舶位置、航速、瞬时速度、航行方向及航向改变率等重要的动态信息。依据船舶瞬时速度，可计算基于航行里程的排放因子(g/km)；计算公式如下：
(10)式中：mi为污染物i的单位航行里程排放质量或数量，单位为g/km或#/km(对于pn)；
9)求一段航行区间的平均排放因子
(11)式中：mave为某一工况区间排气污染物i的单位功率、单位质量燃油消耗量或单位里程的排放因子，单位为g/kw.h或#/kw.h(对于pn)、g/kg或#/kg(对于pn)、g/km或#/km(对于pn)；t1、t2为工况区间起始时间；minst为排气污染物i的瞬时排放速率，代表mpi、mfi或mi。
其中，上述排气流量计，采用皮托管压差式流量计，皮托管流量计的测量原理为式(12)所示的伯努利方程，由压差计算得到管道内的平均流速，结合管道截面积计算流量大小。
p ρv2/2＝p0(12)
(12)式中，p-流体总压(pa)，p0-皮托管校准系数，v-管道内平均流速(m/s)，ρ-气体平均密度。
此外，皮托管流量计为了降低压力测试误差、气体压缩效应、流体温度对测试结果的影响，还引入了相应的修正系数，如式(13)所示。
(13)式中，ζ-皮托管校准系数，ε-气体压缩修正系数，κ-气体等熵压缩系数。本发明实施例采用皮托管流量计进行测试，也可采用其他原理的流量计替代。
为了更好地说明上述实施例船舶排气污染物检测系统及方法，下面以一个具体的实例进行说明。
实施例1：干货船排放测试
某干货船船长56.75米，船宽12.86米，净重549吨，总重981吨，发动机功率360kw,额定转速1200r/min。
由于干货船本身运行的特点，航行工况相比道路车辆工况简单，常见工况有出港、巡航、进港等工况，其中绝大部分时间为巡航工况。本实施例主要针对出港、巡航、进港三个工况进行分析。
气态污染物分析仪比如采用美国sensors公司的semtech-ds气态污染物分析仪，该分析仪采用非分散红外分析法(ndir)测量co和co2，氢火焰离子检测器(fid)测量thc，非分散紫外分析法(nduv)测量no和no2，电化学法测量o2含量。仪器在使用前需经约1小时的预热稳定，预热后采用纯n2进行调零，使用标准气体进行准确性及精确性校准，保证仪器测量的准确性。semtech-ds气态污染物分析仪通过无线网络连接将数据传送给数据采集计算机。
还配有排气流量计，测量排气的体积流量和排气温度；带有全球定位系统(globalpositioningsystem,gps)接收器，可以通过船舶位置的经度和纬度等信息计算得到船舶的速度；带有大气温湿度计，测量大气的温度、相对湿度和大气压等，对排气流量和nox排放进行修正。
颗粒物排放分析仪采用电子低压冲击器(electricallowpressureimpactor，elpi)，该设备可以实时记录船舶排气中的颗粒物浓度，并进行统计和分析，颗粒测量的空气动力学直径(aerodynamicdiameter，dp)范围在7nm～10μm之间的，并分割为12级分别计数，可以实时检测7nm到10μm粒径范围的气溶胶粒子分布和浓度，计算发动机排气颗粒物质量浓度和数量浓度。elpi通过标准的rs232接口将数据传送给数据采集计算机。
通过气态污染物排放分析仪和颗粒物排放分析仪测得各种排气成分的体积浓度，再利用流量计测量排气总流量和排气的温湿度、压力，环境温湿度、压力等，最后修正得到标准状态下排气流量，再计算排放物的质量流量。
通过数据采集设备采集转速和油门开度信号，并将信号传送给数据采集计算机。
对测得的船舶排放数据与发动机转速、船速等数据进行整理，各个测量参数的瞬时数据进行对齐处理，确保数据的精度。不同设备之间的时间差异，选择设备共有参数作为参考，选择开始时间最迟的设备时间为基准，完成数据对齐。取样位置不同造成的气态污染物浓度和流量上的时间延迟，应选择工况较稳定片段的终点或始点(如：怠速或者匀速)为参考，将气态污染物浓度和排气流量对齐。将干货船作业分为上述三个典型工况，如图2所示。
通过本发明所述的船舶排放测试设备采集到的实时数据，可以得到测试船舶在实际海域航行时的排放特征。图3和图4是对应图2各工况下，气态排放污染物和颗粒物随不同工况变化的瞬时排放浓度图。
通过测量获取船舶排气流量，结合排放测试设备测取的排气组分体积浓度，可以计算得到不同排放物的排放量。通过数据采集设备发动机油门开度和发动机转速信号，再通过数据采集设备发送给数据采集计算机，计算发动机的瞬时驱动功率；依据gps测试船舶航行速度，依据前述计算方法得到该船的巡航工况排放因子，如下表1和表2所示。
表1基于功率的船舶排放因子
表2基于燃油的船舶排放因子
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
1.一种船舶排气污染物检测系统，其特征在于，包括：工控计算机、数据采集设备、传感器装置、定位数据接收终端、气态污染物排放分析仪、颗粒物排放分析仪及排气流量计；
其中，所述工控计算机与所述数据采集设备、定位数据接收终端、气态污染物排放分析仪、颗粒物排放分析仪及排气流量计连接，用于对采集数据进行计算、处理和结果显示；所述气态污染物排放分析仪、颗粒物排放分析仪及排气流量计分别依次安装在发动机的排气管路上；
所述传感器装置包括：发动机油门开度传感器、发动机转速传感器和发动机排气温度传感器；所述发动机油门开度传感器与发动机油量控制执行机构连接；所述发动机转速传感器安装在飞轮壳体上，检测飞轮齿盘的角位移计算发动机转速；所述发动机排气温度传感器安装在所述排气管路上；
所述数据采集设备分别与所述发动机油门开度传感器、发动机转速传感器和发动机排气温度传感器连接。
2.如权利要求1所述的一种船舶排气污染物检测系统，其特征在于，所述数据采集设备采用mc9s12dp256单片机，采集发动机油门开度传感器、发动机转速传感器和发动机排气温度传感器信号，并通过can总线与所述工控计算机连接。
3.如权利要求1所述的一种船舶排气污染物检测系统，其特征在于，所述气态污染物排放分析仪包括：
不分光红外线分析原理的检测器，用于测量co和co2浓度；
加热型氢火焰离子检测器，用于测量thc总碳氢化合物浓度；
化学发光分析仪或不分光紫外分析仪，用于测量no和no2浓度；
电化学分析仪，用于测量o2浓度。
4.如权利要求1所述的一种船舶排气污染物检测系统，其特征在于，所述颗粒物排放分析仪，采用微震荡天平、声光法或颗粒物荷电法原理的测试设备，用于测量颗粒物排放数量和质量。
5.如权利要求1所述的一种船舶排气污染物检测系统，其特征在于，所述排气流量计为皮托管压差式流量计，由总压探头和静压探头组成，分别测量排气总压和静压，根据压差计算排气流量。
6.一种船舶排气污染物检测方法，其特征在于，包括：
1)通过气态污染物排放分析仪和颗粒物排放分析仪测量排气污染物浓度；
2)通过排气流量计测量船舶发动机排气流量；
3)根据(1)和(2)计算排气污染物排放速率；当污染物为co、nox、so2、hc和pm时，排气污染物排放速率单位为g/s；当所述污染物为pn时，pn排放速率单位为#/s，为每秒排放个数；
按照式(1)对排气污染物的瞬时排放质量或数量进行计算：
(1)式中：
气态污染物的瞬时排放质量g/s，按下列公式计算，假设排气在273k和101.3kpa下的密度为1.293kg/m3：
(2)-(4)式中：
cno、cco和chc为原始排气中各气态污染物瞬时湿基浓度，ppm；
khc为不同燃料类型取值，柴油、lpg和ng分别取值为0.000479、0.000502和0.000516；
4)利用碳平衡法计算船舶发动机瞬态油耗，如式(5)所示；
(5)式中，
5)通过发动机转速传感器和发动机油门开度传感器，获取发动机转速和油门开度，计算船舶行驶的当前驱动功率，发动机额定功率与额定转速存在如下关系：
(6)式中，pp为船舶发动机额定功率，kw；np为船舶发动机额定转速，r/min；cp为与发动机额定转速和额定功率有关的参数，为常数；
通过检测发动机油门开度，计算发动机的负荷率li，船舶的瞬时功率与发动机转速的关系如下：
(7)式中，pi为船舶发动机瞬时驱动功率，单位为kw；ni为船舶发动机瞬时转速，单位为r/min；li为负荷率；
6)根据(1)和(7)式计算排气污染物的单位功率排放量，对于co、nox、so2、hc和pm，单位为g/kw.h；对于pn，为单位功率排放个数，单位为#/kw.h；
计算公式如下：
(8)式中：mpi为污染物i的单位功率排放质量或数量，单位为g/kw.h或#/kw.h；
7)根据(1)和(5)式计算排气污染物的单位质量燃油消耗量的排放量，对于co、nox、so2、hc和pm，单位为g/kg；对于pn，为单位质量燃油消耗量的颗粒排放个数，单位为#/kg；计算公式如下：
(9)式中：mfi为污染物i的单位质量燃油消耗量的排放质量或数量，单位为g/kg或#/kg；
8)通过定位数据接收终端将船舶航行过程中的经度和纬度信息传输到工控计算机，获得船舶位置、瞬时速度、航行方向及航向改变率；根据所述船舶瞬时速度，计算基于航行里程的排放因子；计算公式如下：
(10)式中：mi为污染物i的单位航行里程排放质量或数量，单位为g/km或#/km；
9)求一段航行区间的平均排放因子
(11)式中：mave为某一工况区间排气污染物i的单位功率、单位质量燃油消耗量或单位里程的排放因子，单位为g/kw.h或#/kw.h、g/kg或#/kg、g/km或#/km；t1、t2为工况区间起始时间；minst为排气污染物i的瞬时排放速率，代表mpi、mfi或mi。
技术总结