CN103175943B - 一种基于自动采样分析的园区绿地碳汇能力检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于自动采样分析的园区绿地碳汇能力检测系统，其包括一主体、一大气检测单元、一中央控制器和一环箍带，所述大气检测单元的内部为一真空腔体，其外部连接一储气筒和一气泵，用于产生负压或产生压缩气体；所述中央控制器对检测结果C进行判断，并计算采样周期T，单位为小时，当C≤C1时，T＝T0；当C＞C1时，T＝T0/(1+lnC-lnC1)，其中，T0为一常数，T0＞0；C1为一常数，C1＞0；所述中央控制器记录每次检测的C和T；所述大气检测单元和所述中央控制器置于所述本体的内部；所述环箍带具有一拉带，能实现拉紧并卡锁功能。

Description

一种基于自动采样分析的园区绿地碳汇能力检测系统

技术领域

本发明涉及一种大气检测系统，尤其涉及一种能在任意位置对大气进行自动采样并智能分析的检测系统。

背景技术

城市是温室气体排放的主要贡献者，地球上超过50％的人口居住在城市，城市居民对人为温室气体排放的贡献高达67％-80％。随着全球城市化进程持续加快，城市温室气体排放比重还会继续上升。因此，从城市层面控制温室气体的排放，逐渐受到人们的关注。社区作为城市的主要组成部分，是城市居住、公共设施、交通等各个性质用地和建筑的主要载体，将低碳的理念分解细化注入社区中，通过社区规划、建筑设计、社区管理等多种综合手段能够支撑低碳城市的建设。因此社区的低碳化是低碳城市的基础。

目前对于温室排放的计量方法主要有两种：(1)以生产者为中心的温室气体排放计量，(2)以消费为中心的温室气体排放计量。从生产角度进行温室气体排放计量认为生产者是温室气体排放的责任承担人，对整个生产过程实际温室气体排放进行了计量。从消费者角度进行计量是对产品和服务的最终消费的温室气体排放进行计量。针对中国城市城乡二元化的结构特点，现行的城市温室气体排放计量方法只考虑了能源过程、碳汇过程和工业过程，忽略了农牧业过程和湿地过程温室气体排放的计量。此外，废弃物处置过程作为城市人工生态系统的最后一个环节，对于物质循环有着重要的作用，但在目前的计量方法中缺少对这一过程中温室气体排放的计量。

中国发明CN201110179588.8公开了一种测量温室气体的系统及方法，使用20min作为一个定量的抽气周期，抽气周期没有结合检测的大气质量，检测不够灵活。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于自动采样分析的园区绿地碳汇能力检测系统包括一主体、一大气检测单元、一中央控制器和一环箍带；

所述大气检测单元用以实现对大气质量进行检测，其内部为一真空腔体，其外部连接一储气筒和一气泵，用于抽取大气样本时产生负压、排出大气时产生压缩气体；所述大气检测单元置于所述本体的内部；

所述中央控制器对检测结果C进行判断，并计算采样周期T，单位为小时，

当C≤C1时，T＝T0；

当C＞C1时，T＝T0/(1+lnC-lnC1)，

其中，T0为一常数，T0＞0；C1为一常数，C1＞0；

所述中央控制器记录每次检测的C和T；

所述中央控制器置于所述本体的内部；

所述环箍带具有一环箍支架和一拉带，所述拉带能实现拉紧并卡锁功能；所述环箍支架固定于所述本体上。

较佳的，所述基于自动采样分析的园区绿地碳汇能力检测系统还包括一空气流量控制器，用于计量所述大气检测单元抽取的空气流量。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：检测的抽气周期结合检测的大气质量，大气质量越好，抽气检测的周期越长，避免了不必要的重复检测，灵活性很高。使用三脚架和环箍带的设计，使基于自动采样分析的园区绿地碳汇能力检测系统能够放置在任何平面位置，也可以绑缚在高空的支架上。

附图说明

图1为园区绿地碳汇计量方法的流程图；

图2为本发明的主视示意图；

图3为本发明的俯视示意图；

图4为本发明的大气检测单元的基本结构和功能框图；

图5为本发明的中央控制器的基本结构和功能框图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

请参阅图1所示，其为园区绿地碳汇计量方法的流程图，针对目前城市温室气体排放计量方法只注重能源消费过程、碳汇过程和工业过程温室气体排放的计算，本发明结合中国城市城乡二元化结构特点和废弃物处置过程在城市生态系统的重要性，添加了农牧业过程、湿地过程和废弃物处置过程作为计量范围，提供一种从生产者角度计量中国城市温室气体排放的方法。为完善中国城市温室气体排放的计量方法采取了如下技术方案：添加农牧业过程、湿地过程和废气物处置过程作为中国城市温室气体排放的计量边界，以符合中国城市城乡二元化结构的特点，梳理中国城市的碳源、碳汇结构，根据IPCC《06指南》确定相应的排放因子进行各过程温室气体排放计量，其具体过程如下：

步骤a：确定计量范围、计量角度

结合中国城市城乡二元化结构的特点，计量范围在传统的能源工程、工业过程和碳汇的基础上，添加农牧业过程、湿地过程。同时鉴于废物处置过程在城市人工生态中具有重要的物质循环作用，将废弃物处置过程计入城市温室气体排放的计量范围。因此本方法对城市生态系统中温室气体排放的计量范围包括：能源过程、工业过程、碳汇、农牧业过程、湿地过程和废弃物处置过程六大过程。

由于中国城市统计年鉴中缺少城市间产品的调入调出数据，不能满足消费者角度计量的数据要求，因此中国城市适合从生产者角度进行温室气体排放计量。

步骤b：分析碳源、碳汇结构

碳源指造成温室气体排放的过程和活动，城市碳源包括能源过程、工业过程、农牧业过程、湿地过程和废弃物处置过程中产生的CO₂、CH₄和NO₂三种温室气体。

步骤c：确定排放因子

排放因子将能源的使用情况或其它活动数据转换成相应的温室气体排放。鉴于目前还没有关于中国城市乃至国家层面适合我国国情的特定排放因子的研究成果，因此主要根据IPCC《06指南》中推荐的缺省排放值。

步骤d：计量各过程温室气体排放

(1)能源活动过程中温室气体排放：主要包括化石燃料燃烧产生的CO₂、火力发电过程产生的NO₂和逸散过程产生的CH₄。燃料燃烧和火力发电产生的二氧化碳分燃料种类计算，

燃料溢散过程CH₄排放量：包括煤炭开采和油气系统逃逸的CH₄气体排放，其中煤炭开采甲烷排放量分开采时CH₄排放、开采后CH₄排放以及废弃矿井CH₄排放量三个方面计算，

(2)工业过程温室气体排排放：主要考虑水泥生产过程、钢铁过程和电石生产过程CO₂的排放量。

(3)农业活动温室气体排放估算主要考虑反刍动物消化道和稻田中CH₄的排放。

(4)湿地温室气体排放估算：分泥炭地和水淹地两大类型估算湿地温室气体的排放。

(5)废弃物处置过程温室气体排放：主要来自城市生活固体废弃物处置、工厂废弃物处置、城市生活污水处理和工业废水处理。

(6)碳汇估算：主要包括林业碳汇和草地碳汇的估算。

林业碳汇：假设转换为林地的其他土地适用类型都是耕地，林业碳汇主要包括林地利用类型不变的前提下生物量增长造成的碳汇增加、生物量减少造成的碳汇损失和耕地转换为林地的碳汇变化。

草地碳汇：假设草地的生物量不发生变化，通过植物生长累积的碳大体上与放牧、分解和火烧造成损失大体相等。转化为草地的土地引起的碳汇增加，参照耕地转换为林地增加引起碳汇增加的计算方法。

本园区绿地碳汇计量方法的优点在于考虑到中国城市城乡二元化的结构特点和废弃物处置的重要性，提供了一种在传统的计量范围上添加了农牧业过程、湿地过程和废弃物处置过程的从生产者角度进行的计量方法。为此，本发明用于在园区内自动采样并智能分析，并记录分析结果。

请参阅图2所示，其为本发明的主视示意图，一种基于自动采样分析的园区绿地碳汇能力检测系统包括一主体1、一中央控制器2、一大气检测单元3、一空气流量控制器4、一支撑架5和一环箍带6。

所述中央控制器2和所述大气检测单元3置于所述本体1上，所述大气检测单元3的检测结果传输到所述中央控制器2，所述中央控制器2根据检测结果，控制所述大气检测单元3的下一步操作，并记录下每次的检测结果。

所述空气流量控制器4安装在所述大气检测单元3上，用于控制进入所述大气检测单元3的空气体积，可以设置为一定值。

所述支撑架5安装在所述本体1的底部，在本实施例中，为一三脚架，三条支架支开成为稳定的三脚架，收拢后贴附在所述本体1的底部。

所述环箍带6为一拉带，所述环箍带6绕在电线杆或路灯座等截面相等的支架上，通过拉紧并卡锁所述环箍带6，使所述主体1固定在指定位置。

所述基于自动采样分析的园区绿地碳汇能力检测系统还应具有一电源，所述电源可以为一蓄电池或者一太阳能、风能发电机，能够持续在一段时间内为检测系统提供运行动力。

通过这种设计，可以将所述基于自动采样分析的园区绿地碳汇能力检测系统固定放置在园区的任意位置，进行检测分析，这样灵活性很高。

请参阅图3所示，其为本发明的俯视示意图，所述环箍带6具有一转轴60，在不使用所述环箍带6进行固定安装时，使所述环箍带6旋转收纳到所述本体1的顶部。

请参阅图4所示，其为本发明的大气检测单元的基本结构和功能框图，所述大气检测单元3的各模块工作关系如下所述：

所述大气检测单元3的内部为一真空腔体，其外部连接一储气筒和一气泵(图中未示)，用于产生负压抽取检测气体，或产生压缩气体排出检测气体。抽取到所述大气检测单元3内部腔体的气体全部用于检测，所述大气检测单元3内部腔体的体积为一设定值V。

一进口和一出口均为一单向阀，所述进口和所述出口的开合受所述中央控制器2控制。

大气样本通过所述进口进入一检测模块，在此模块完成CO₂、CH₄和NO₂三种温室气体的含量检测，在所述控制模块，利用一大气标准存储模块设定的阈值，完成检测结果和大气标准阈值的比对，产生温室气体含量的检测结果，最后通过一通讯模块将检测结果交互到所述中央控制器2上。

所述检测模块是大气检测的最核心机构，所述检测模块通过一系列的传感器来实现大气的检测，根据检测结果，凭借如图1所示的园区绿地碳汇计量方法，对园区的碳汇能力进行评价。

请参阅图5所示，其为本发明的中央控制器的基本结构和功能框图，所述中央控制器2具有如下功能模块：

检测系统总电源：控制所述中央控制器2、所述大气检测单元3和所述空气流量控制器4的电源通断.

采样控制模块：控制所述进口和所述出口的开合，使大气样本进入所述检测模块，所述空气流量控制器4测量抽取的空气流量达到V。

检测结果判断模块：本实施例中，请结合图4所示，所述大气标准存储模块记录4组阈值：C1、C2、C3，以CO₂为例，C1、C2、C3、C4分别为1000ppm、2000ppm、5000ppm。检测结果为C，单位为ppm，在此模块，对检测结果C进行判断，C≤C1还是C＞C1；

当C≤C1时，T＝T0；

当C＞C1时，T＝T0/(1+lnC-lnC1)，

其中，T表示采样周期，为一分段变量，单位为小时；

T0为一常数，T0＞0；C1为一常数，C1＞0；

所述中央控制器2根据计算的T值，决定所述大气检测单元3的所述进口和所述出口的开合；

打开所述进口，采样检测，根据这一次检测计算出T₁，打开所述出口，排空；

检测完成时计算时间，在经过T₁的时长后，再次打开所述进口，采样检测，根据第二次检测计算出T₂值，打开所述出口，排空；

如此循环往复。通过这种设计，可以使所述基于自动采样分析的园区绿地碳汇能力检测系统的检测智能化，在大气质量较好时，C≤C1，采样周期较长，避免耗费不必要的重复检测；在大气质量较差时，C＞C1，公式为一减函数，C值越大，T值越小，采样周期也就短，而且根据设置，此时T一定小于T0。

检测结果存储模块：将每次计算的C和T值记录，CH₄和NO₂的计量方法与CO₂相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种基于自动采样分析的园区绿地碳汇能力检测系统，其特征在于，其包括一本体、一大气检测单元、一中央控制器和一环箍带；

所述大气检测单元用以实现对大气质量进行检测，其内部为一真空腔体，其外部连接一储气筒和一气泵，用于抽取大气样本时产生负压、排出大气时产生压缩气体；所述大气检测单元置于所述本体的内部；

所述中央控制器对检测结果C进行判断，并计算采样周期T，单位为小时，

当C≤C1时，T＝T0；

当C＞C1时，T＝T0/(1+1nC-1nC1)，

其中，T0为一常数，T0＞0；C1为一常数，C1＞0；

所述中央控制器记录每次检测的C和T；

所述中央控制器置于所述本体的内部；

所述环箍带具有一环箍支架和一拉带，所述拉带能实现拉紧并卡锁功能；所述环箍支架固定于所述本体上；所述中央控制器根据计算的T值，决定所述大气检测单元的进口和出口的开合；

所述检测结果C为CO₂、CH₄和NO₂三种温室气体中任意一种气体的含量，单位为ppm。

2.根据权利要求1所述的基于自动采样分析的园区绿地碳汇能力检测系统，其特征在于，其还包括一空气流量控制器，用于计量所述大气检测单元抽取的空气容积。