用于船舶废气排放的自主实时排放监测器 [0001] 相关申请的交叉引用 [0002] 本申请要求2021年8月31日提交的标题为“AUTONOMOUS REAL‑TIME EMISSIONS MONITOR FOR MARINE EXHAUST EMISSIONS”的临时申请第63/238,923号中公开的一项或多项发明。特此要求根据美国临时申请的35USC§119(e)所享有的权益，并且前述申请通过引用方式并入本文。 背景技术 [0003] 本发明涉及环境传感器，并且更具体地涉及使用传感器对与船舶引擎相关联的废气进行自主实时排放监测。 [0004] 海运业须遵守国际海事组织(IMO)有关废气排放的规定。世界各地负责实施这些规定的海岸警卫队几乎没有办法检测违规行为。现有的那些价格昂贵并且只提供非常有限的覆盖范围。美国海岸警卫队(USCG)和英国海事和海岸警卫队管理局(MCA)海岸警卫队等已公开表示，他们没有有效的手段来监测合规性，并期望有一个系统来帮助他们确定哪些船只需要审查。该规定计划于2020年1月1日变得更加严格。 [0005] SOx废气排放(不包括任何缓解过程诸如废气净化系统)与燃料中的硫含量直接相关。实际上，燃料硫浓度成为废气硫浓度的代表，并且燃料转换规定反映了这一认识。 [0006] 该规定要求没有废气净化系统的船只转换为其所在区域的合规燃料，并保留合规行为的记录。法律要求船只在SO2排放控制区(SECA)区域内外燃烧不同浓度的低硫燃料，并保存燃料转换事件的日志以供检查期间审查。当日志表明燃料转换确实发生时，确认燃料转换确实发生是一个漫长且不精确的过程，在此过程中要权衡罚款和监禁。 [0007] 通过“嗅探”船只上空来检测可疑船只的各种尝试，无论是使用无人机、飞机还是桥上安装的传感器，都被证明是脆弱的、范围有限的而且往往成本高昂。 [0008] 永久性船只安装的传感器在全球范围内有效。然而，足够准确以匹配燃料测试的实验室级感测装置在安装和维护上成本极其昂贵——作为强制性应用考虑的情况是站不住脚的。 [0009] 这种情况使世界各地的海岸警卫队无法有效地知道其应所关注的焦点。 [0010] 由于液化天然气燃烧引擎与常规碳氢化合物船舶燃油燃烧引擎或其他另选的燃料之间的燃烧动力学差异，可考虑其他对环境重要的气体/蒸气排放，即碳氧化物(COx)、硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、微粒(PM)、挥发性有机化学物质(VOC)、碳氢化合物的气体/蒸气排放。此外，这些痕量排放可提供与关于优化性能的引擎状况/状态有关的信息。需注意，虽然废气洗涤器可去除船废气中的二氧化硫(SO2)的一部分，但洗涤器并不能去除所有排放的SO2。虽然催化系统可去除大部分NOx，但该系统并不能去除所有NOx，并且在燃烧某些燃料诸如生物燃料时，系统可能会不堪重负。 发明内容 [0011] 根据本发明的一个实施例，一种船舶废气烟囱排放传感器用于监管和效率监测。 [0012] 根据另一个实施例，公开了一种用于从海船的废气烟囱采样的排放采样设备。该排放采样设备包括废气样本进气设备和排放传感器设备。该废气样本进气设备安装在该废气烟囱内并且包括：废气入口，其用于接收来自该废气烟囱内的废气；该废气入口内的废气样本微粒过滤器，其用于从该废气去除微粒；气体样本通道，其连接到废气样本微粒过滤器出口；和气体样本管，其具有第一端部和第二端部，该第一端部连接到该气体样本通道。 [0013] 该排放传感器设备安装到该海船的该废气烟囱的外周边，并且包括：冷凝器、气体干燥管、至少一个气体吸收单元、泵、处理器和热电生成器组件。 [0014] 该冷凝器连接到该气体样本管的该第二端部，用于从该废气分离并排出冷凝物，其中该冷凝器包括：冷凝器腔室，其具有气体输入部、气体输出部和冷凝输出部；冷凝器块，其围绕该冷凝器腔室，用于冷却该冷凝器腔室中的废气；废气输出阀，其连接到该冷凝器腔室的该气体输出部；和冷凝排出端口阀，其连接到该冷凝输出部，用于从该废气去除冷凝物。 [0015] 该气体干燥管连接到该冷凝器腔室的该气体输出部。该气体干燥管包括：第一中空管，其具有连接到该冷凝器腔室的该气体输出部的第一中空管入口和连接到微粒过滤器的第一中空管出口；和第二中空管，其围绕该第一中空管，该第二中空管具有第二中空管入口和连接到气体出口的第二中空管出口。 [0016] 该至少一个气体吸收单元测定该废气内的二氧化硫和二氧化碳水平。该至少一个气体吸收单元包括：连接到该微粒过滤器的出口的入口和用于将气体排放到该气体干燥管的该第二中空管入口的废气出口，该气体吸收单元具有第一端部和第二端部，该第一端部具有包括反射器和红外源的发射器，该第二端部具有至少一个检测器和至少两个通带滤波器，其中该通带滤波器中的一者特定于二氧化碳，并且该通带滤波器中的另一者特定于二氧化硫，该气体吸收单元的该第一端部和该气体吸收单元的该第二端部由样本气体腔室分离，该样本气体腔室在该气体吸收单元的该第一端部与该气体吸收单元的该第二端部之间延伸一定长度。 [0017] 该泵将来自该海船的该废气的该废气泵送通过废气样本进气口、该冷凝器、该气体干燥管的该第一中空管、该微粒过滤器、该气体吸收单元、该气体干燥管的该第二中空管并且离开该废气出口。 [0018] 来自该至少一个气体吸收单元的该废气出口的该废气由该泵泵送通过该第二中空管到达该气体出口，使得泵送通过该第二中空管的该废气的水蒸气含量具有小于流过该第一中空管的该废气的水蒸气含量。该第一中空管中的该废气将水蒸气通过该第一中空管的壁传递到该第二中空管中的该废气，从而干燥该废气。来自该第一中空管出口的废气比该第一中空管入口处的该废气包含更少的水蒸气。 [0019] 该热电生成器组件从该废气烟囱的热量采集能量，其中该热电生成器组件包括： 热传递垫，其具有第一侧和第二侧，该第一侧与该废气烟囱的该外周边相邻；热传递块，其附接到该热传递垫的该第二侧；散热器，其包括位于散热侧的多个翅片；热电生成器，其位于该散热器与该热传递块之间；至少一个螺钉，其将该散热器固定到该热传递块；和弹簧，其位于该至少一个螺钉与该散热器之间。 附图说明 [0020] 图1示出了海上二氧化硫排放转换监测系统的概况。 [0021] 图2a示出了二氧化硫排放设备的等距视图。 [0022] 图2b示出了二氧化硫排放设备的顶视图。 [0023] 图2c示出了二氧化硫排放设备的底视图。 [0024] 图2d示出了二氧化硫排放设备的侧视图。 [0025] 图2e示出了二氧化硫排放设备的后视图。 [0026] 图3a示出了二氧化硫排放设备的预过滤器、废气过滤器传感器子系统和泵的第一视图。 [0027] 图3b示出了二氧化硫排放设备的预过滤器、废气过滤器传感器子系统和泵的另选的视图。 [0028] 图4示出了图3a至图3b的预过滤器的特写。 [0029] 图5a示出了图3a至图3b的分层过滤器的侧视图。 [0030] 图5b示出了图3a至图3b的分层过滤器的分解等距视图。 [0031] 图5c示出了图3a至图3b的分层过滤器的分解侧视图。 [0032] 图6示出了废气过滤器传感器子系统的气体吸收单元。 [0033] 图7示出了船舶废气排放的自主实时二氧化硫和二氧化碳监测的方法的框图。 [0034] 图8a示出了单个漏斗的一对烟囱上的前部安装安置选项。 [0035] 图8b示出了单个漏斗的多个烟囱上的外侧安置。 [0036] 图8c示出了弯曲废气烟囱上的安装选项。 [0037] 图8d示出了单个漏斗的多个烟囱上的后部安装选项。 [0038] 图8e示出了多个漏斗，其中多个烟囱安置有传感器单元。 [0039] 图8f示出了具有多个废气烟囱并且安装有传感器单元的游轮漏斗。 [0040] 图9示出了散热器的侧视图。 [0041] 图10示出了热电生成器(TEG)和散热器的顶视图。 [0042] 图11示出了船载二氧化硫排放设备和与监测中心相关联的计算机的内部部件，其中可实现例示性实施例。 [0043] 图12示出了向客户端传送船只数据的示例性用户界面。 [0044] 图13示出了船只穿越SECA边界时的示例性策略的简图。 [0045] 图14示出了安装到船舶的废气烟囱的另一个实施例的排放传感器设备。 [0046] 图15示出了另一个实施例的排放传感器设备的透视图。 [0047] 图16示出了另一个实施例的排放传感器设备内的气体干燥管。 [0048] 图17示出了另一个实施例的排放传感器设备内的在气体干燥管与热电生成器(TEG)组件之间的安装支架。 [0049] 图18示出了另一个实施例的排放传感器设备的TEG组件。 [0050] 图19示出了与另一个实施例的排放传感器设备相关联的气体样本进气口的剖视图。 [0051] 图20示出了另一个实施例的排放传感器设备内的传感器装置气体路径。 [0052] 图21示出了传感器装置气体路径的Nafion管件内的气流的示意图。 [0053] 图22示出了另一个实施例的排放传感器设备内的冷凝器腔室的剖视图。 [0054] 图23示出了另一个实施例的排放传感器设备的TEG组件的剖视图。 具体实施方式 [0055] 在本发明的一个实施例中，以预编程的间隔对海船的烟囱废气进行采样并在预过滤器中进行预处理，以消除微粒物质(PM)并使水蒸气含量(WVC)与当地周围环境平衡。采样由泵驱动，该泵将废气拉动通过排放采样设备的废气传感器子系统。废气传感器子系统测量燃烧产物。例如，燃烧产物可包括：甲烷、二氧化硫、二氧化碳、二氧化氮、氮氧化物、一氧化碳以及乙烷、丙烷、异丙烷、丁烷的碳氢化合物。 [0056] 燃烧产物可借助非色散红外吸收光谱法(NDIR‑AS)进行测量，该NDIR‑AS调整为在中IR光谱带中的甲烷(CH4)、二氧化氮(NO2)、氮氧化物(NO)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、二氧化碳(CO2)和二氧化硫(SO2)的相应带中心处响应。非目标气体特定参考带用于内部参考和用于SO2检测带中的WVC背景校正。排放采样设备由热电生成器(TEG)自供电，该TEG由废气烟囱气体与进入保护废气传感器子系统之间的温差驱动。TEG也用于维持备用电池的充电，当TEG无法递送时，例如由于船在港口时引擎负载较低或没有引擎负载，该备用电池为排放采样设备供电。该排放采样设备进一步能够在引擎长期闲置时自动转换到睡眠状态，在使用时再次唤醒。排放采样设备另外包括全球定位系统(GPS)并且可通过通信链路以伪实时间隔传输燃烧产物测量数据和其他数据。 [0057] 该排放采样设备占地面积小，自供电并且免维护。 [0058] 可应用水蒸气含量(WVC)校正，以便实现高精度定量(按体积级计达到ppm)。在发生吸收带交叉的情况下，可根据比尔‑朗伯吸收截面原理，应用线性代数来测定气体/蒸气特定吸收组分(并且因此单独的浓度水平为ppm(v))。如有必要，可在废气样本流动路径中实现其他气体感测技术(例如电化学气体感测、表面声波检测、压电)，以进一步提高定量精度。可使用任意数量的商用现成PM检测技术来实现PM排放的监测，这些技术可与进入的废气样本并联或串联。 [0059] 排放采样设备优选地可测定2ppm至500ppm体积范围内的废气SO2含量(相当于< 0.1％‑3.5％的燃料硫含量(FSC))。该范围涵盖超低硫燃油(ULSFO)、极低硫燃油(VLSFO)的使用以及在所有引擎负载条件下燃烧的重质燃油(HFO)。废气CO2含量检测范围优选为1体积％至10体积％之间。 [0060] 在一个实施例中，采样以大约60分钟或更短的间隔进行，或者当海船距监测SECA边界小于20海里时以另一间隔进行。也可实现其他采样方案。 [0061] 概述 [0062] 图1示出了海上二氧化硫排放转换监测系统1的概况。 [0063] 排放采样设备10通过安装件4附接到海船上的漏斗的至少一个废气烟囱。 [0064] 参考图2a至图2e，排放采样设备10具有外壳161，该外壳围绕并保护设备10的子系统免受污垢、空气中的灰尘颗粒(IP66或NEMA 4x等级)的影响。外壳161连接到围绕散热器8和热电生成器(TEG)6的散热器外壳162。TEG 6连接到与安装件4相邻的集热器130，用于将排放采样设备10连接并放置在海船的废气烟囱内。集热器130可由集热器外壳131围绕。当安装在废气烟囱上时，集热器130存在于来自废气烟囱的废气流内。外壳161内也存在预过滤器12、泵22、废气传感器子系统20、电子驱动器和处理器12、卫星调制解调器14、全球定位系统16以及电力管理和电池备用系统24。 [0065] 返回参考图1，来自废气烟囱的废气50由泵22泵送通过排放采样设备10的预过滤器12的入口。预过滤器12也包括下面进一步详细讨论的冷凝器元件。在废气51已经穿过预过滤器12之后，气体进入废气传感器子系统20，该废气传感器子系统至少测量二氧化硫含量、二氧化碳含量、废气的温度、废气的压力和相对湿度。然后废气52经由泵22从排放采样设备10泵送并排出废气传感器子系统20的气体吸收单元的废气出口。 [0066] 排放采样设备10另外具有电子驱动器和处理器18，用于控制、处理和存储来自废气传感器子系统20、泵22和卫星调制解调器14的数据。泵22、电子驱动器和处理器12、以及废气传感器子系统20另外连接到与TEG 6通信的电力管理和电池备用系统24以用于电力供应。 [0067] 来自全球定位系统(GPS)16的位置也被提供给卫星调制解调器14，以与其他数据一起通过网络28发送到监测中心30。网络28可包括铜线、光纤、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。 [0068] 海船上的排放采样设备10经由网络28通过卫星26和/或无线通信27与监测中心30通信。 [0069] 热电生成器(TEG) [0070] 参考图9和图10，散热器外壳162内有热电生成器(TEG)6和散热器8。TEG 6和散热器8的输出是电源连接器133，该电源连接器向电力管理和备用系统24供应电力，以为排放采样设备10供电。 [0071] 集热器130例如使用夹具和螺钉175固定到散热器外壳162和TEG 6，以将集热器 130和TEG 6以最小间隔保持在一起。在集热器130与散热器外壳162之间可存在绝缘。集热器130放置在废气烟囱的废气内。集热器130包括至少两个热管道170a、170b，该两个热管道具有由间隔件172a、172b、172c、172d、172e间隔开的多个翅片171a、171b、171c、171d、171e。 [0072] 海船的内燃机在操作时通过废气烟囱排放废气，并且废气通常被表征为具有升高的温度。集热器130的翅片171a、171b、171c、171d、171e直接从废气烟囱的废气收集热量并通过热管道170a、170b传递热量。热量从热管道170a、170b传递到载热体173，该载热体将热量通过热屏蔽件174传递到TEG 6和散热器8。热屏蔽件174存在于载热体173与TEG 6之间。 热屏蔽件174阻挡热量以提高散热器8的有效性。提供给散热器8的热量在散热侧8a上耗散。 载热体173包括两个不相似的导体，该两个不相似的导体由高温下的废气烟囱和低温下的散热器8界定以产生电势。TEG 6生成电力，同时通过散热器8的散热侧8a冷却和耗散热量，以产生电势，该电势可被存储并传递到电力管理和电池备用系统24和/或直接经由连接器 133为排放采样设备10供电。散热器8从TEG 6吸取热量。 [0073] 在其他实施例中，TEG 6可用其他自供电选项替换，该其他自供电选项可包括但不限于太阳能或风能。 [0074] 电力管理和电池备用系统24根据排放采样设备10的电池的电压和环境规范来控制来自TEG 8的电池充电。基于随时间和温度变化的电压和电流流动监测的充电状态计算由电力管理和电池备用系统24进行。当电池处于有缺陷或低充电状态时，充电状态值允许触发警报。 [0075] 废气流动 [0076] 图3a至图3b示出了二氧化硫排放设备的预过滤器、废气过滤器传感器子系统和泵。废气流动由箭头指示。 [0077] 通常，废气由泵22泵送通过预过滤器12。废气从预过滤器12行进通过冷凝器元件 33进入分层过滤器34中。废气从分层过滤器34行进通过气体吸收单元35并从排放采样设备 10中排出。压力/温度传感器36存在于气体吸收单元35与泵22之间。 [0078] 预过滤器 [0079] 图4示出了预过滤器12。预过滤器12的第一端部12a具有废气进气口200并且存在于废气烟囱内。预过滤器12的第二端部12b经由歧管201与冷凝器元件33连通，该歧管优选地由不锈钢制成。第一端部12a具有开口202，该开口具有用于接纳废气进气口的多孔不锈钢过滤器203。废气穿过过滤器203、穿过歧管201并进入连接到冷凝器元件33的第一端部 33a的管件204中。不锈钢过滤器203优选地去除大于0.05微米的微粒。 [0080] 冷凝器 [0081] 参考图3a至图3b，冷凝器33由围绕管件204的套筒205形成。管件204优选地是多孔的，允许水分从管件204的内部204a传递到管件204的外部204b。在一个实施例中，管件204由聚合物制成并且套筒205可由gore‑tex或其他透气材料制成。当废气蒸气行进通过管204时，通过套筒205的环境空气可用于冷却该蒸气。虽然未示出，但是水或其他流体可在套筒 205内循环，以在废气蒸气行进通过管204时帮助冷却该蒸气。优选地将废气蒸气冷却到环境大气条件的露点温度以下。冷凝器33的第二端部33b与分层过滤器34连通。 [0082] 分层过滤器 [0083] 分层过滤器34经由管206通过联接到图5a至图5c所示的进气口凸缘208的进气口 207接收冷却空气。废气蒸气从进气口凸缘207穿过第一垫圈209、第一过滤器210、第二垫圈 211、第二过滤器212、第三垫圈213、第三过滤器214、第四垫圈215、第四过滤器216和第五垫片217通过排气口凸缘218的排气口219排放。多个垫圈209、211、213、215、217和过滤器210、 212、214、216经由板220和螺栓221在排气口凸缘218与进气口凸缘208之间保持在适当位置。板220另外支撑到管道206的管道连接。 [0084] 第一过滤器210、第二过滤器212、第三过滤器214和第四过滤器216优选地全部具有不同的颗粒大小。例如，第一过滤器210为10μm过滤器，第二过滤器212为1.0μm过滤器，第三过滤器214为0.45μm过滤器，并且第四过滤器216为金属丝网。过滤器大小可以任何大小，该任何大小充分消除大于2μm的颗粒的进入以防止红外(IR)分散并消除小于2μm的尽可能多的微粒以确保下面讨论的气体吸收单元240不会遭受样本腔室内的小颗粒的沉淀。 [0085] 气体吸收单元 [0086] 图6示出了利用非色散红外吸收光谱法(NDIR‑AS)的气体吸收单元240的实例。废气蒸气从排气口凸缘218的排气口219进入气体吸收单元240的进气端口241。 [0087] 气体吸收单元240具有带有发射器242的第一端部240a和带有检测器243的第二端部240b，并且发射器242与检测器243之间的长度L形成样本腔室244。进气端口241和排气端口245沿着气体吸收单元240的样本腔室244的长度L位于发射器242与检测器243之间。在一个实施例中，样本腔室244具有至少28.5cm的长度。 [0088] 第一端部240a处的发射器240具有反射器247和红外源246。第二端部240b处的检测器243包括一个或多个通带滤波器248和红外检测器249。来自红外源246的红外光被引导穿过样本腔室244朝向检测器243。传感器251可存在于样本腔室244内，用于测量气体压力和气体温度。图6中传感器251的位置仅用于说明目的并且可位于样本腔室244内的任何地方。样本腔室244中的气体引起特定波长的吸收并且这些波长的衰减由检测器243测量以确定气体浓度。一个或多个通带或光学滤波器248位于检测器243的前部以消除除选择的气体分子可吸收的波长之外的所有红外光。检测器243测量未被滤波器248吸收的红外(IR)光的量。在穿过样本气体腔室240之后，废气蒸气通过排气端口245离开气体吸收单元。 [0089] 在本发明的一个实施例中，通带或光学滤波器248特定于二氧化硫。 [0090] 在本发明的另一个实施例中，通带或光学滤波器248特定于二氧化碳、二氧化硫和水。 [0091] 在又一个实施例中，通带或光学滤波器248包括与二氧化碳滤波器、二氧化碳参考滤波器、二氧化硫滤波器和二氧化硫参考滤波器对应的四个滤波器。 [0092] 在另一个实施例中，相对湿度传感器250存在于排气端口245处以测量废气的水蒸气含量。 [0093] 在一个替代实施例中，气体吸收单元240具有单个IR光源246并且检测器243包括与两个检测器的前部中的用于不同气体(例如二氧化碳和二氧化硫)的两个不同通带滤波器248对应的两个检测器。由目标气体(例如二氧化硫或二氧化碳)吸收的红外光穿过具有特定带宽的有源滤波器，用于检测目标气体。不与目标气体相互作用的红外光穿过参考滤波器。这两个带宽中的的透射光强度之间的差异被转换为气体浓度。双波长传感器确保长时间操作的稳定测量，因为光源或气体单元的老化效应会通过以参考波长的输出信号自动补偿。 [0094] 用于二氧化碳的滤波器248优选地为4.45μm，以4.65μm为参考。用于二氧化硫的滤波器248优选地为7.3μm，以7.85μm为参考。使用背景校正的水蒸气含量检测为7.85μm，以 4.65μm为参考。 [0095] 在另一个实施例中，可存在用于二氧化碳的多于一个滤波器并且可存在用于二氧化硫的多于一个滤波器。 [0096] 在一个实施例中，用于二氧化碳的滤波器248在1.9μm至2.1μm之间。在另一个实施例中，用于二氧化碳的滤波器248在2.6μm至2.9μm之间。在又一个实施例中，滤波器248在 4.1μm至4.5μm之间。 [0097] 在一个实施例中，用于二氧化硫的滤波器248在7.1μm至7.6μm之间。 [0098] 在一个实施例中，其他滤波器可以不与二氧化碳和二氧化硫或其他废气重叠的各种带存在，例如在1.3μm至1.5μm、1.75μm至2.0μm、2.5μm至3.0μm和5.0μm至8.0μm之间。 [0099] 在一个实施例中，参考带也可作为滤波器248存在，其比滤波器+/‑0.2μm或更小。 例如，参考滤波器可以是3.09μm、3.72μm、3.95μm和/或7.85μm。 [0100] 在又一个实施例中，单个IR光源246包括多个源，其中滤波器248与发射器和IR光源246相邻。 [0101] 气体浓度由一个或多个检测器发送到电子驱动器和处理器18的处理器。然后废气 52被泵送出排放采样设备10的废气出口。 [0102] 虽然仅示出了一个气体吸收单元，但是多个气体吸收单元可存在并串联设置以测定不同气体(诸如甲烷、二氧化氮、一氧化碳和碳氢化合物，至少包括乙烷、丙烷、异丙烷和丁烷)的气体浓度。用于甲烷的滤波器具有7.65μm的滤波器带中心。用于二氧化氮的滤波器具有5.52μm的滤波器带中心。用于氮氧化物的滤波器具有6.21μm的滤波器带中心。用于一氧化碳的滤波器具有4.61μm的滤波器带中心。用于碳氢化合物的滤波器具有3.40μm的滤波器带中心。 [0103] 另选地，气体吸收单元可包含两个以上的滤波器及其相关联的参考滤波器。 [0104] 电子驱动器/处理器 [0105] 处理器18从气体吸收单元240和各种传感器接收与烟囱中的废气相关联的数据，并且利用卫星调制解调器14将与气体相关联的数据和其他数据发送到监测中心30。数据优选地以字节阵列的形式发送，以减少发送的数据量。需注意，来自排放采样设备10的数据以规则周期的方式发送到监测系统30，无论其是否能够例如经由卫星调制解调器14进行通信或节省运行通信信道的能量。 [0106] 如果卫星26不可用或者排放采样设备10没有足够的可用能量来发送数据，则收集带时间戳的废气样本数据并将其存储在存储器中，诸如存储在一个或多个计算机可读RAM 822和一个或多个计算机可读ROM 824或一个或多个计算机可读有形存储装置830中，以在另一时间上传。如果需要，可另外从排放采样设备10手动提取数据。 [0107] 也应当注意，排放采样设备10的电力管理系统24优先考虑数据收集。电力管理系统24通过在低电池状态期间停止数据传输来减少能量消耗。 [0108] 图11示出了与电子驱动器和处理器18相关联的内部部件的实例。电子驱动器和处理器18可包括如图11所示的一个或多个处理器820、一个或多个总线826上的一个或多个计算机可读RAM 822和一个或多个计算机可读ROM 824、以及一个或多个操作系统828和一个或多个计算机可读有形存储装置830。一个或多个操作系统828存储在计算机可读有形存储装置830中的一者或多者上，以由处理器820中的一者或多者经由RAM 822(其通常包括高速缓存存储器)中的一者或多者执行。在图11所示的实施例中，计算机可读有形存储装置830中的每一者是内部硬盘驱动器的磁盘存储装置。另选地，计算机可读有形存储装置830中的每一者是半导体存储装置，诸如ROM 824、EPROM、闪存存储器或可存储计算机程序和数字信息的任何其他计算机可读有形存储装置。 [0109] 内部部件800a也包括R/W驱动器或接口832，以对作为监测系统30的一部分存在的一个或多个便携式计算机可读有形存储装置进行读取和写入。 [0110] 计算机可读存储介质可以是能够保持和存储供指令执行装置使用的指令的有形装置。计算机可读存储介质可以是例如但不限于：电子存储装置、磁性存储装置、光学存储装置、电磁存储装置、半导体存储装置或前述各项的任何合适组合。计算机可读存储介质的更具体实例的非穷举列表包含以下：便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式光盘只读存储器(CD‑ROM)、数字通用光盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码装置(如在其上记录有指令的凹槽中的打孔卡或凸起结构)以及前述各项的任意合适组合。如本文中所使用，计算机可读存储介质本身不应被解释为暂时性信号，例如无线电波或其它自由传播的电磁波、通过波导或其它传输介质传播的电磁波(例如，通过光缆传递的光脉冲)，或通过导线传输的电信号。 [0111] 本文所述的计算机可读程序指令可从计算机可读存储介质下载到相应计算/处理装置或者经由网络(例如互联网、局域网、广域网和/或无线网络)下载到外部计算机或外部存储装置。该网络可包括铜传输电缆、光传输光纤、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理装置中的网络适配器卡或网络接口从网络接收计算机可读程序指令并且转发计算机可读程序指令以存储在相应计算/处理装置内的计算机可读存储介质中。 [0112] 用于执行本发明的操作的计算机可读程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、用于集成电路的配置数据、或者以一种或多种编程语言的任何组合编写的源代码或目标代码，包括对象取向的编程语言和过程编程语言或类似的编程语言。在一些实施例中，包括例如可编程逻辑电路系统、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)的电子电路系统可通过利用计算机可读程序指令的状态信息将电子电路系统个人化来执行计算机可读程序指令，从而执行本发明的各方面。 [0113] 可以将这些计算机可读程序指令提供到通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生机器，使得通过计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令创建用于实施在流程图和/或框图的框中指定的功能/动作的构件。这些计算机可读程序指令还可以存储在计算机可读存储介质中，所述计算机可读程序指令可以引导计算机、可编程数据处理设备和/或其它装置以特定方式起作用，使得其中存储有指令的计算机可读存储介质包括制品，所述制品包含实施在流程图和/或框图的框中指定的功能/动作的各方面的指令。 [0114] 计算机可读程序指令还可以加载到计算机、其它可编程数据处理设备或其它装置上，以使得在计算机、其它可编程设备或其它装置上执行一系列操作步骤，以产生计算机实施的过程，使得在计算机、其它可编程设备或其它装置上执行的指令实施在流程图和/或框图的框中指定的功能/动作。 [0115] 采样数据收集 [0116] 在一个实施例中，至少每60分钟从废气收集数据。当海船距监测SECA边界小于20海里时，收集的速率会提高。 [0117] 图13示出了船只从海121离开到港口123并返回海122穿越SECA边界(短横线‑点线 120)时的示例性策略的简图。船只的入港路径由短横线虚线124表示，并且船只的出港路径由短长短横线虚线125表示。路径124和125中的每一者上的每个箭头126表示大约一个小时的航行。 [0118] 沿着路径124和125的圆圈127a至127j表示系统采取行动的点，这将在下面的描述中详细解释。黑色填充的圆圈127g至127h表示超出范围或“不良”(即不合规)的读数，而空心(白色填充的)圆圈127a至127f和127j表示在范围内(即合规)的读数。具有点虚线的圆圈示出了低排放读数，具有实线的圆圈示出了高排放读数。 [0119] 示例性策略的进行如下，其中数字指的是图11上的点： [0120] 127a—此时，船只在入港路径124上处于SECA边界120之外，因此允许使用高硫燃料。来自排放采样设备10的读数将很高，但仍然合规，因为此时SECA的更受限制的范围尚未适用。系统按照选择的时间表(例如图11所示的每小时读取一次)读取读数。也可适当地选择更频繁或不太频繁的时间表。当获取读数时，来自读数的数据—例如时间、位置、合规状态以及可能的原始传感器数据号—被存储在船只上的存储库中，用于稍后传输到岸上的监测中心30。 [0121] 127b—船只正在接近SECA边界120。系统开始更频繁地读取读数，可能每十分钟或更频繁，以便捕获显示从高硫燃料转换到低硫燃料的数据。 [0122] 127c—船只根据要求转换到低硫燃料，并且系统通过显示排放合规的读数确认了这一点。 [0123] 127d—此时船只处于基于岸的移动电话网络的范围内。该系统连接到网络并向服务器传输状态报告，至少指示船载系统操作正常并且船只合规。如果需要，此时可将来自船载存储库的完整上传数据传输到中央服务器。 [0124] 127e—船只位于港口123中。该系统继续监测排放，以确保其保持合规。如果在步骤127d中没有这样做，则此时可在船只位于港口中时将存储库中的数据上传到监测中心 30。 [0125] 127f—船只已按出港路径125离开港口。读数显示排放仍然符合SECA内部标准。 [0126] 127g—系统已经检测到具有“不良”或超出范围读数的样本。船只可能过早地改用高硫燃料，超出了SECA边界120，或者这可能是由不良样本或瞬态条件引起的虚假读数。 [0127] 127h—系统在一段时间内进行更频繁的读数，以确认样本确实显示不合规状态，而不是基于虚假读数。读数继续超出范围，因此系统将其记录为不合规情况。 [0128] 127j—由于船只位于SECA边界120之外，因此系统将应用更高的范围。一旦由系统读取的读数再次“良好”，则指示该船只符合适用于该区域的标准。 [0129] 127k—当船只到达下一个港口(地图外)时，自上次上传以来积累的所有历史数据都会从船载存储库传输到中央服务器。 [0130] 可向具有排放采样设备10的船只上的用户或执法机构或政府机构发送关于符合或不符合的警报。 [0131] 安装选项 [0132] 图8a至图8f示出了船载排放采样设备10的安置选项的实例。在图8a至图8d和图8f中，存在单个漏斗140，该单个漏斗内存在多个废气烟囱141、143、144、145和146。图8e示出了图8a所示类型的多个漏斗147a和147b。在每个图中，用于安置排放采样设备10的位置142由方框指示。 [0133] 图8a和图8e示出了前部安装选项，并且图8d示出了后部安装选项。图8b示出了外侧安置。 [0134] 图8c示出了除了两个直管道141之外还具有弯曲废气烟囱144的船只。对于弯曲管道144，如图所示的侧安装件142将是优选的。 [0135] 图8f示出了该设计的游轮漏斗148，其中多个废气烟囱149在“翼部”的端部处水平地离开漏斗148。 [0136] 自主实时二氧化硫和二氧化碳监测的方法 [0137] 图7示出了船舶废气排放的自主实时二氧化硫和二氧化碳监测的方法。 [0138] 在第一步骤中，监测中心30的监测系统接收海船的废气排放分析数据和诊断数据(步骤901)。数据可以数据阵列的形式发送到监测系统。 [0139] 废气排放分析数据可包括：日期、时间、纬度和经度、二氧化硫值、二氧化碳值、气体湿度、气体压力、排放采样设备10的海拔高度、海船的速度以及海船的航向、使用的燃料类型以及与海船的废气相关联的其他信息。另外，也可发送其他气体值，诸如甲烷、二氧化氮、氮氧化物、一氧化碳和碳氢化合物。 [0140] 可向GPS系统16供应海船的纬度和经度数据、日期、时间、海拔高度、航向和速度。 [0141] 二氧化硫值、二氧化碳值以及甲烷、二氧化氮、氮氧化物、一氧化碳和碳氢化合物的值中的任一者优选地是来自通带滤波器248后面的检测器243的原始检测器值。 [0142] 优选地在具有传感器251的气体吸收单元240的样本腔室244内获取气体压力和气体温度。 [0143] 气体湿度由相对湿度传感器250供应。二氧化硫传感器值和二氧化碳传感器值可由电子驱动器和处理器18根据由气体吸收单元240提供的读数来计算。气体压力也可由气体压力/温度传感器36提供。 [0144] 诊断数据可包括：来自排放采样设备内的温度传感器的壳体温度或热数据、电池电压、TEG电压、地理位置、样本气体调节、预过滤器或分层过滤器中存在的过滤器压力以及篡改检测计数。 [0145] 壳体温度由排放采样设备内的内部气体压力/温度传感器获取，以确定数据中的异常可能是由使排放采样设备超出排放采样设备的热操作容差的环境条件引起的。 [0146] 使用内部模数(ADC)转换器测量电池电压和TEG电压，以监测热能采集有效性以及电池容量和退化。 [0147] 过滤器压力是在对样本进行真空泵送气体之前和紧随泵送之后气体路径中真空压力差的测量，其可显示过滤器堵塞随时间的趋势。气体压力传感器可存在于分层过滤器 34的排气口219或进气口207中。另外，可使用压力/温度传感器36。 [0148] 篡改计数指示排放采样设备10的外壳是否已被移除或打开，并且是光检测器暴露于光的次数的记录，其指示排放采样设备自制造以来是否已被打开，该计数增加之后会对该值产生怀疑。需注意，如果篡改检测计数被触发，则数据仍然被收集，但被标记为可能有缺陷。 [0149] 需注意，没有到船只数据系统的连接来进行数据收集或将数据传输到监测中心 30。 [0150] 提供给监测中心30的数据可补充有附加的船只数据。例如，可获得中午报告以提供附加的数据，用于了解燃料消耗和海船在特定燃料消耗期间所处或曾处的相关联的天气状况。 [0151] 诊断数据用于确定排放采样设备10是否正常工作、排放采样设备10是否已被篡改或者排放采样设备10是否应当在装置备寿命终止之前被更换。 [0152] 监测中心30的监测系统提取数据并将数据存储在存储库中(步骤902)。 [0153] 然后，监测系统计算随距离和时间变化的碳排放率，并将碳排放率存储在存储库中(步骤903)。 [0154] 监测系统计算特定位置处的燃料水平中的硫排放率，并将硫排放率和海船的特定位置存储在存储库中(步骤904)。 [0155] 监测系统确定海船的特定位置是否在管制区域内(步骤905)。管制区域由描绘边界的纬度和经度坐标列表定义。例如，地理围栏可用于确定每个样本是在任何边界之内还是之外采集的。 [0156] 如果海船的特定位置在管制区域内(步骤906)，并且硫排放率在针对管制区域的预期范围内(步骤907)，则监测系统向用户发送关于硫排放率在预期范围内以及海船的燃料合规的通知(步骤908)，并且该方法结束。特定位置中的硫水平及其相关联的限制的计算基于MARPOL附则VI第14条。 [0157] 用户可以是海船的所有者、海船的船长或存在于海船上的其他人、海岸警卫队、监测燃料消耗或环境因素的其他执法机构或用户、其他用户。 [0158] 如果特定位置在管制区域中(步骤906)并且硫排放率不在针对管制区域的预期范围内(步骤907)，则监测系统确定排放采样设备10是否正常工作(步骤909)。排放采样设备 10的功能可通过将诊断数据与预先确定的参数内的参考点进行比较来确定。如果监测系统确定排放采样设备10由于在预先确定的参数之外工作而未正常工作或者已被篡改(步骤 910)，则将替换排放采样设备10发送到海船并且将具有计算的硫排放率的通知发送给用户(步骤911)，并且该方法结束。排放采样设备的篡改可通过接收到的篡改计数来确定。 [0159] 如果特定位置在管制区域中(步骤906)并且硫排放率不在针对管制区域的预期范围内(步骤907)，则监测系统确定二氧化硫排放设备10是否正常工作(步骤909)。如果监测系统确定排放采样设备10正常工作并在预先确定的参数内，并且篡改计数尚未超过预先确定的量(步骤910)，则将关于计算的硫排放率和不合规的通知发送给用户(步骤912)，并且该方法结束。 [0160] 如果特定位置不在管制区域中(步骤906)，则该方法结束。 [0161] 本发明的各方面在本文中可参考根据本发明的实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图来描述。应理解，可以通过计算机可读程序指令来实施流程图和/或框图中的每个框，以及流程图和/或框图中的框组合。 [0162] 附图中的流程图和框图示出了根据本发明的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现方式的架构、功能和操作。就这一点而言，流程图或框图中的每个框可表示指令的模块、片段或部分，该模块、片段或部分包括用于实现指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。在一些另选的实施方式中，框中标注的功能可不按照图中标注的顺序发生。例如，连续示出的两个框实际上可基本上同时执行，或者这些框有时可以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。也需注意，框图和/或流程图中的每个框以及框图和/或流程图中的框的组合可通过专用的基于硬件的系统实现，该系统执行指定功能或动作或实施专用硬件和计算机指令的组合。 [0163] 本发明可以是任何可能的技术细节集成水平的系统、方法和/或计算机程序产品。 计算机程序产品可包括其上具有计算机可读程序指令的计算机可读存储介质，该计算机可读程序指令用于使得处理器实施本发明的各方面。 [0164] 用户界面 [0165] 图12示出了向客户端传送船只数据的示例性用户界面。该显示器可在任何期望的硬件上实现，诸如如图所示的平板显示器510。图中的示例性显示器被划分成时间数据区段 512，该时间数据区段具有用于地理位置(纬度/经度)513和用于时间514的列。可提供滚动条523来以本领域常见的方式在表中给出容易的导航。可提供识别区段515来显示关于船的身份的信息，该信息可包括图片524和其他信息，诸如示例性显示器上的“类型：干散货”注释。也可提供搜索框516。 [0166] 地图显示器511示出了在时间数据区段512上示出的时间间隔期间船的路径118。 选择时间数据条目521中的一者，并且此时船在其路径518上的位置由地图上的圆圈520示出。 [0167] 该地图也通过短横线‑点线517指示SECA的边界。进入港口的船在穿越SECA 517的边界之前必须转换到低硫燃料。 [0168] 在该实例中，船转换燃料较晚。在船处于航线518的点虚线部分519的时间期间，其仍然燃烧高硫，这意味着船在该时段期间不合规。时间数据显示器512上对应于该不合规时段的条目522被突出显示以示出违规的发生。 [0169] 替代实施例 [0170] 除了图12的用户界面和采样数据收集之外，排放传感器设备300还可使用与图7中讨论的船舶废气排放的自主实时二氧化硫和二氧化碳监测相同的方法、电子器件和先前讨论的处理器。 [0171] 参考图14至图18，排放传感器设备300通过安装板615附接到海船上漏斗的至少一个废气烟囱141。在该实施例中，安装板615通过安装带620、621紧固到废气烟囱141，该安装带围绕废气烟囱141的整个外周边141a，并且使用锚定带623、625、627、629上的带紧固螺母 622、624、626、628相对于废气烟囱141的外周边紧固，从而将安装带620、621连接到安装板 615。 [0172] 更具体地并且如图18所示，安装板615具有背板615a，该背板具有第一凸缘615b和与第一凸缘615b相对的第二凸缘615c。第一凸缘615b具有第一孔616a和第二孔616b。第一凸缘615b的第一孔616a接纳具有第一带紧固螺母622的第一锚定带623并且连接到安装带 620的第一端部620a。第一凸缘615b的第二孔616b接纳具有第二带紧固螺母624的第二锚定带625并且连接到安装带621的第一端部621a。第二凸缘615c具有第一孔616c和第二孔 616d。第二凸缘615c的第一孔616c接纳具有第三带紧固螺母626的第三锚定带627并且连接到安装带620的第二端部620b。第二凸缘615c的第二孔616d接纳具有第四带紧固螺母628的第四锚定带629并且连接到安装带621的第二端部621b。安装到背板615a的是热电生成器(TEG)组件450，该TEG组件包括散热器478，这将在下面进一步详细描述。 [0173] 参考图17，围绕TEG组件450和散热器478的是散热器外壳606。散热器外壳606具有第一凸缘607a，该第一凸缘接纳背板615a的螺栓608并且被接纳在安装板615的第一凸缘 615b与背板615a的热块传递件479之间，使得第一凸缘607a平行于背板615a。第二凸缘607b接纳背板615a的螺栓608并且被接纳在安装板的第二凸缘615c与热块传递件479之间。连接到散热器外壳606的第一凸缘607a的是L形支架609，该L形支架具有包含用于散热的多个孔 610a的“L”形的竖直部分610以及垂直于第一凸缘607a的竖直部分610的端部610b。“L”形的水平部分611形成平坦表面611a以接纳用于传感器气体装置路径的外壳650。连接到散热器外壳606的第二凸缘607b的是L形支架612，该L形支架是L形支架609的镜像。L形支架612连接到散热器外壳606的第二凸缘607b。“L”形的竖直部分613包含用于散热的多个孔613a。竖直部分613的端部613b垂直于第二凸缘607b。“L”形的水平部分614形成平坦表面614a以接纳用于传感器气体装置路径的外壳650。连接L形支架609和L形支架612的是具有用于附加散热的一系列孔617a的底部件617。平行于平坦表面611a并且垂直于L形支架609的竖直部分610的是倒L形件618。平行于平坦表面614a并且垂直于竖直部分613的是倒L形件619。两个倒L形件618、619都与底部件617相对并且提供其中安装冷凝器腔室400的平坦部。冷凝器腔室400连接到样本气体管344。 [0174] 参考图16，经由螺栓620安装并紧固到散热器外壳的平坦部611a、614a的是用于传感器气体装置路径的外壳650。外壳650内有泵350，气体干燥管351、352，NDIR光学管或气体吸收单元240，温度/湿度传感器353，检测器243，发射器242和微粒过滤器355。也存在但未示出的是电子驱动器和处理器12、卫星调制解调器14、全球定位系统16以及电力管理和电池备用系统24。 [0175] 如图15所示，围绕外壳650和冷凝器腔室400的是外部外壳600。外部外壳600接合外壳650的螺钉651。外部外壳600围绕并保护设备的子系统免受污垢、空气中的灰尘颗粒(IP66或NEMA 4x等级)的影响。 [0176] 图14和图19示出了经由样本气体管344连接到排放传感器设备300的单独的废气采样设备335。需注意，采样设备335和排放传感器设备300一起被认为形成排放采样设备。 采样设备335经由夹具320安装到废气烟囱141的外周边141a，其中废气样本进气口307存在于离开废气烟囱141的废气50内。废气样本进气口307是具有第一开口端部307a和第二开口端部307b的管或其他类似形状。在废气样本进气口307内是由过滤器护罩335围绕的大微粒过滤器334。过滤器护罩335保护微粒过滤器334，同时仍允许废气进入。微粒过滤器334在第一端部344a处由压缩配件338通过气体样本通道336连接到样本气体管344。大微粒过滤器 344可以是多孔不锈钢过滤器并且可去除大于0.05微米的微粒。 [0177] 虽然示出的用于连接采样设备335的夹具320包括螺栓框架321和螺栓322，但是也可使用其他装置。 [0178] 废气烟囱141内的废气50流过样本气体进气口344，其中一些废气50在大微粒过滤器344中流动。在离开大微粒过滤器344之后，废气50流过气体样本腔室336并且到达气体样本管344。然后废气50离开气体样本管344的第二端部344b并且流动到排放传感器设备300内的冷凝器400。 [0179] 参考图22，当由泵350抽吸真空时，废气50进入冷凝器腔室400的第一端部400a，并且流动到第二端部400b通过样本气体输出伞阀402到达连接到气体干燥管351、352的气体样本排出管403。需注意，当泵350接合时，样本气体输出伞阀402仅打开以允许废气50离开。 废气50在冷凝器腔室400内由围绕冷凝器腔室400的冷凝器块401冷却。冷凝器腔室400收集通过气体样本输入部或气体样本管344的第二端部344b无意中吸入的冷凝物或水。冷凝排出端口伞阀404允许冷凝通过冷凝输出部400c离开冷凝器室400，但当由泵350在冷凝器腔室400内部抽吸真空时除外。 [0180] 图20示出了传感器装置气体路径。气体干燥管351、352和NDIR光学管或气体吸收单元240存在于检测器243与发射器242之间。气体吸收管245上存在泵350和温度/湿度传感器354。细微粒过滤器355存在于干燥管351、352与气体吸收单元240之间。气体出口245存在于干燥管351、352之外。 [0181] 气体样本排出管403连接到干燥管351、352以提取废气样本内存在的任何附加水分。气体干燥管351是优选地由聚合物制成的中空管，该聚合物允许水蒸气穿过中空管的聚TM 合物壁，如图21所示。气体干燥管351优选地是Nafion 管件，但是也可使用其他管件。气体干燥管351由中空管或壳352围绕。气体干燥管351具有用于接收湿样本废气50的第一端部 351a和用于输出干废气样本气体50的第二端部351b。 [0182] 在废气样本50离开气体干燥管351之后，气体移动通过细微粒过滤器355并经过湿度、温度和压力传感器354到达气体吸收单元240。气体吸收单元240利用非色散红外吸收光谱法(NDIR‑AS)，如图6所示。废气蒸气从排气口凸缘218的排气口219进入气体吸收单元240的进气端口241。在废气样本已经通过后，废气蒸气50离开气体吸收单元240并流入气体干燥管351的第二端部351b附近的干净化气体进入376中。废气50a由壳内的泵350泵送到气体干燥管351的第一端部351a附近的湿净化气体离开375。 [0183] 相当于干燥的废气的干净化气体50a中的水蒸气的部分压力小于样本废气50中的水蒸气的部分压力，使得废气样本50中存在于气体干燥管351中的水蒸气传递通过气体干燥管351的聚合物并且在离开第二端部351b之前进入壳352内的净化气体路径。流体从湿净化气体离开375流动到气体出口245并离开排放采样设备300。 [0184] 图23示出了热电生成器组件。 [0185] 散热器外壳606内是热电生成器(TEG)450和散热器478。TEG 450和散热器478的输出是电源连接器(未示出)，该电源连接器向电力管理和备用系统24供应电力，以为排放采样设备300供电。 [0186] 来自废气烟囱141的热量通过热传递垫480被吸收。热传递垫480是柔韧的粘合材料，并且可适应废气管道141的预期直径的变化，以使到热传递块479的热传递最大化。热传递垫480附接到热传递块479。热传递块479是弯曲的以适应预期废气烟囱141直径的曲率并且将热量携带通过到与TEG 476的大小匹配的表面区域。需注意，热传递块479的变窄允许绝缘层或热屏蔽件层阻挡辐射热直接到达散热器478上。 [0187] 热传递块479通过TEG 450连接到散热器478。散热器通过第一对螺钉475a和第二对螺钉475b固定到热传递块479。螺钉475a、475b压缩存在于该对螺钉475a、475b与散热器 478之间的弹簧477a、477b，以将TEG 450保持在散热器478与热传递块479之间。弹簧477a、 477b施加强压力以增强通过TEG 450的热传递，这产生散热器478和热传递块479的热膨胀和收缩并且保护TEG 450免受损坏。 [0188] 散热器478具有通过翅片481的大表面区域耗散热量的“冷”侧或散热侧478a。需注意，翅片481以允许弹簧477a、477b接触平坦表面的方式被切除。 [0189] 当安装到废气烟囱141的外周边141a时，TEG 476基于在热传递块479与散热器478之间看到的热差产生足够的电力。散热器478从TEG 476吸取热量。话句话是，TEG 476生成电力，同时通过散热器478的散热侧478a冷却和耗散热量，以产生电势，该电势可被存储并传递到电力管理和电池备用系统24和/或直接经由引线(未示出)为排放采样设备300供电。 [0190] 电力管理和电池备用系统24根据排放采样设备10的电池的电压和环境规范来控制来自TEG 476的电池充电。基于随时间和温度变化的电压和电流流动监测的充电状态计算由电力管理和电池备用系统24进行。当电池处于有缺陷或低充电状态时，充电状态值允许触发警报。 [0191] 因此，应当理解，本文描述的本发明的实施例仅是本发明的原理的应用的说明。本文对例示的实施例的细节的引用并不旨在限制权利要求的范围，该权利要求本身叙述了被视为对本发明而言必要的那些特征。