CN114119321A - 一种基于物联网的城市建筑碳中和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网的城市建筑碳中和系统，属于城市建筑领域；包括：区域划分模块，用于将城市建筑划分为多个建筑区域；环境监测模块，用于对建筑区域的环境进行监测，得到建筑区域的中和增益系数；中和计算模块，用于对建筑区域内的碳中和数据进行计算，得到建筑区域内的中和值；排放计算模块，用于计算建筑区域内碳排放物体的碳排放量；等级设定模块，用于基于碳排放量和中和值对建筑区域的碳排放监测等级进行设定，得到建筑区域的监管等级。本发明将城市建筑所在地的环境因素与城市建筑的碳排放、碳中和时有效结合，增加碳中数据和和碳排放数据的准确性；同时，可依据碳排放数据和碳中和数据为城市建筑设定对应的监管措施。
Description
技术领域
本发明涉及碳中和技术领域，具体涉及一种基于物联网的城市建筑碳中和系统。
背景技术
城市建筑指人工建筑而成的资产，属于固定资产范畴，包括房屋和构筑物两大类。房屋是指供人居住、工作、学习、生产、经营、娱乐、储藏物品以及进行其他社会活动的工程建筑。与房屋有区别的是构筑物，构筑物指房屋以外的工程建筑，如围墙、道路、水坝、水井、隧道、水塔、桥梁和烟囱等。
现有技术中，城市建筑的碳排放数据和碳中和数据容易忽视城市建筑所在地的环境因素，通常没有将城市建筑所在地的环境因素加以结合，同时也没有依据碳排放数据和碳中和数据设定对应的监管措施。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种基于物联网的城市建筑碳中和系统。
本发明公开了一种基于物联网的城市建筑碳中和系统，包括：服务器和分别与所述服务器相连的区域划分模块、数据采集模块、环境监测模块、中和计算模块、排放计算模块和等级设定模块；
所述区域划分模块，用于对城市建筑进行区域划分，得到多个建筑区域；
所述数据采集模块，用于采集建筑区域的碳排放物体、碳中和物体和环境数据；
所述环境监测模块，用于基于所述环境数据对建筑区域的环境进行监测，得到建筑区域的中和增益系数；
所述中和计算模块，用于基于所述碳排放物体和中和增益系数对建筑区域内的碳中和数据进行计算，得到建筑区域内的中和值；
所述排放计算模块，用于计算建筑区域内所述碳排放物体的碳排放量；
所述等级设定模块，用于基于所述碳排放量和中和值对建筑区域的碳排放监测等级进行设定，得到建筑区域的监管等级。
作为本发明的进一步改进，在所述区域划分模块中，所述城市建筑的区域划分方式包括按照街道路线进行划分和行政区域进行划分中的一种。
作为本发明的进一步改进，
所述碳排放物体包括建筑区域内的建筑物、用电设备和人群以及建筑区域内的车辆；
所述碳中和物体包括建筑区域内的绿化面积、树木和碳中和设备；
所述环境数据包括建筑区域的温度值、湿度值和风力值。
作为本发明的进一步改进，所述环境监测模块，具体用于：
获取建筑区域内的实时温度值SWu、实时湿度值SSu和实时风力值SFu；其中，u代表建筑区域，u＝1,2,···,z，z为正整数；
计算得到建筑区域的中和增益值ZZu：
式中，a1、a2和a3为固定数值的比例系数且均大于零；
将建筑区域的中和增益值ZZu与中和增益阈值X1、X2进行比较，X1＜X2；
若ZZu＜X1，则建筑区域的中和增益系数的取值为α1；
若X1＜ZZu≤X2，则建筑区域的中和增益系数的取值为α2；
若X2≤ZZu，则建筑区域的中和增益系数的取值为α3；其中，0＜α1＜α2＜α3。
作为本发明的进一步改进，所述中和计算模块，具体用于：
获取建筑区域内的绿化面积LMu、树木数SMu、碳中和设备数SBu和中和增益系数XSu；
计算碳中和设备的中和均量JZHu；
计算得到建筑区域内的中和值Zhu：
式中，b1、b2、b3和b4为固定数值的比例系数且均大于零。
作为本发明的进一步改进，在所述中和计算模块中，所述碳中和设备的中和均量JZHu的计算方法包括：
获取每台碳中和设备的中和速率和工作时长；
基于中和速率和工作时长的乘积，得到每台碳中和设备的中和量；
每台碳中和设备的中和量相加求和取平均值，得到碳中和设备的中和均量JZHu。
作为本发明的进一步改进，所述等级设定模块，具体用于：
获取建筑区域的碳排放量TPu和中和值ZHu；
计算建筑区域的等级设定值DSu：
DSu＝TPu/ZHu
将建筑区域的等级设定值DSu与等级设定阈值Y1、Y2进行比较，Y1＜Y2；
若DSu＜Y1，则建筑区域的监管等级为第三等级；
若Y1＜DSu≤Y2，则建筑区域的监管等级为第二等级；
若Y2≤DSu，则建筑区域的监管等级为第一等级。
作为本发明的进一步改进，还包括：
所述服务器，用于基于所述监管等级设定对应的监管措施。
作为本发明的进一步改进，
第一等级的监管措施为：增加建筑区域内的碳中和设备，设置碳中和时长为6天的中和措施，设置碳排放监测的间隔周期为2天；
第二等级的监管措施为：设置碳中和时长为3天的中和措施，设置碳排放监测的间隔周期为4天；
第三等级的监管措施为：设置碳中和时长为1天的中和措施，设置碳排放监测的间隔周期为5天。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明将城市建筑所在地的环境因素与城市建筑的碳排放、碳中和时有效结合，增加碳中数据和和碳排放数据的准确性；同时，本发明依据碳排放数据和碳中和数据为城市建筑设定对应的监管措施。
附图说明
图1为本发明一种实施例公开的基于物联网的城市建筑碳中和系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
如图1所示，本发明提供一种基于物联网的城市建筑碳中和系统，包括：区域划分模块、数据采集模块、环境监测模块、中和计算模块、排放计算模块、等级设定模块和服务器；
各模块的连接关系为：
区域划分模块、数据采集模块、环境监测模块、中和计算模块、排放计算模块和等级设定模块均与服务器相连；进一步，区域划分模块还可连接数据采集模块，使其可直接将划分的建筑区域发送至数据采集模块；中和计算模块和排放计算模块还与等级设定模块相连，使其直接将碳排放量和中和值发送至等级设定模块。
各模块的作用为：
本发明的区域划分模块，用于：
对城市建筑进行区域划分，得到多个建筑区域；其中，在具体实施时，建筑区域可以按照街道路线进行划分，也可以围绕行政区域进行划分。
本发明的数据采集模块，用于：
采集建筑区域的碳排放物体、碳中和物体和环境数据，并将碳排放物体、碳中和物体和环境数据发送至服务器；其中，
碳排放物体包括建筑区域内的建筑物、用电设备和人群以及建筑区域内的车辆等；碳中和物体包括建筑区域内的绿化面积、树木和碳中和设备等；环境数据包括建筑区域的温度值、湿度值和风力值等。
本发明的环境监测模块，用于：
基于从服务器中获取的环境数据对建筑区域的环境进行监测，得到建筑区域的中和增益系数，并将建筑区域的中和增益系数反馈至服务器；
具体包括：
步骤11、获取建筑区域内的实时温度值SWu、实时湿度值SSu和实时风力值SFu；其中，u代表建筑区域，u＝1,2,···,z，z为正整数；
步骤12、计算得到建筑区域的中和增益值ZZu：
式中，a1、a2和a3为固定数值的比例系数且均大于零；
步骤13、将建筑区域的中和增益值ZZu与中和增益阈值X1、X2进行比较，X1＜X2；
步骤14、若ZZu＜X1，则建筑区域的中和增益系数XSu的取值为α1；
若X1＜ZZu≤X2，则建筑区域的中和增益系数XSu的取值为α2；
若X2≤ZZu，则建筑区域的中和增益系数XSu的取值为α3；其中，0＜α1＜α2＜α3；
步骤15、将建筑区域的中和增益系数XSu反馈至服务器。
本发明的中和计算模块，用于：
基于从服务器中获取的碳排放物体和中和增益系数对建筑区域内的碳中和数据进行计算，得到建筑区域内的中和值，并将建筑区域的中和值反馈至服务器；
具体包括：
步骤21、获取建筑区域内的绿化面积LMu、树木数SMu、碳中和设备数SBu和中和增益系数XSu；
步骤22、计算碳中和设备的中和均量JZHu，其计算方法包括：
步骤获取每台碳中和设备的中和速率和工作时长；基于中和速率和工作时长的乘积，得到每台碳中和设备的中和量；每台碳中和设备的中和量相加求和取平均值，得到碳中和设备的中和均量JZHu；
步骤23、计算得到建筑区域内的中和值Zhu：
式中，b1、b2、b3和b4为固定数值的比例系数且均大于零。
步骤24、将建筑区域内的中和值Zhu反馈至服务器，或反馈至服务器和等级设定模块。
本发明的排放计算模块，用于：
计算建筑区域内碳排放物体的碳排放量，并将碳排放物体的碳排放量反馈至服务器；其中，建筑的碳排放量的计算方法为现有的公开技术，在《建筑碳排放计算标准》的公告中有明确记载，在此不作具体描述；
例如：建筑运行阶段碳排放量应根据各系统不同类型能源消耗量和不同类型能源的碳排放因子确定，建筑运行阶段单位建筑面积的总碳排放量(CM)应按下列公式计算：
式中：CM为建筑运行阶段单位建筑面积碳排放量(kgCO2/m2)；Ei为建筑第i类能源年消耗量(单位/a)；EFi为第i类能源的碳排放因子，按本标准附录A取值；Ei,j为j类系统的第i类能源消耗量(单位/a)；ERi,j为j类系统消耗由可再生能源系统提供的第i类能源量(单位/a)；i为建筑消耗终端能源类型，包括电力、燃气、石油、市政热力等；j为建筑用能系统类型，包括供暖空调、照明、生活热水系统等；Cp为建筑绿地碳汇系统年减碳量(kgCO2/a)；y为建筑设计寿命(a)；A为建筑面积(m2)。
本发明的等级设定模块，用于：
基于从服务器(或中和计算模块和排放计算模块)中获取碳排放量和中和值对建筑区域的碳排放监测等级进行设定，得到建筑区域的监管等级，并将建筑区域的监管等级反馈至服务器；
具体包括：
步骤31、获取建筑区域的碳排放量TPu和中和值ZHu；
步骤32、计算建筑区域的等级设定值DSu：
DSu＝TPu/ZHu
步骤33、将建筑区域的等级设定值DSu与等级设定阈值Y1、Y2进行比较，Y1＜Y2；
步骤34、若DSu＜Y1，则建筑区域的监管等级为第三等级；
若Y1＜DSu≤Y2，则建筑区域的监管等级为第二等级；
若Y2≤DSu，则建筑区域的监管等级为第一等级；
步骤35、将建筑区域的监管等级反馈至服务器。
本发明的服务器，用于：
基于监管等级设定对应的监管措施；
具体包括：
第一等级的监管措施为：增加建筑区域内的碳中和设备，设置碳中和时长为6天的中和措施，设置碳排放监测的间隔周期为2天；
第二等级的监管措施为：设置碳中和时长为3天的中和措施，设置碳排放监测的间隔周期为4天；
第三等级的监管措施为：设置碳中和时长为1天的中和措施，设置碳排放监测的间隔周期为5天；
进一步，在具体实施时此处不局限于本实施例所添加的监管措施，需要具体说明的是，在实际设置中，只需要按照等级不同等级的监管措施即可。
进一步，上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。
本发明的优点为：
本发明将城市建筑所在地的环境因素与城市建筑的碳排放、碳中和时有效结合，增加碳中数据和和碳排放数据的准确性；同时，本发明依据碳排放数据和碳中和数据为城市建筑设定对应的监管措施。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于物联网的城市建筑碳中和系统，其特征在于，包括：服务器和分别与所述服务器相连的区域划分模块、数据采集模块、环境监测模块、中和计算模块、排放计算模块和等级设定模块；
所述区域划分模块，用于对城市建筑进行区域划分，得到多个建筑区域；
所述数据采集模块，用于采集建筑区域的碳排放物体、碳中和物体和环境数据；
所述环境监测模块，用于基于所述环境数据对建筑区域的环境进行监测，得到建筑区域的中和增益系数；
所述中和计算模块，用于基于所述碳排放物体和中和增益系数对建筑区域内的碳中和数据进行计算，得到建筑区域内的中和值；
所述排放计算模块，用于计算建筑区域内所述碳排放物体的碳排放量；
所述等级设定模块，用于基于所述碳排放量和中和值对建筑区域的碳排放监测等级进行设定，得到建筑区域的监管等级。
2.如权利要求1所述的城市建筑碳中和系统，其特征在于，在所述区域划分模块中，所述城市建筑的区域划分方式包括按照街道路线进行划分和行政区域进行划分中的一种。
3.如权利要求1所述的城市建筑碳中和系统，其特征在于，
所述碳排放物体包括建筑区域内的建筑物、用电设备和人群以及建筑区域内的车辆；
所述碳中和物体包括建筑区域内的绿化面积、树木和碳中和设备；
所述环境数据包括建筑区域的温度值、湿度值和风力值。
4.如权利要求1所述的城市建筑碳中和系统，其特征在于，所述环境监测模块，具体用于：
获取建筑区域内的实时温度值SWu、实时湿度值SSu和实时风力值SFu；其中，u代表建筑区域，u＝1,2,···,z，z为正整数；
计算得到建筑区域的中和增益值ZZu：
式中，a1、a2和a3为固定数值的比例系数且均大于零；
将建筑区域的中和增益值ZZu与中和增益阈值X1、X2进行比较，X1＜X2；
若ZZu＜X1，则建筑区域的中和增益系数的取值为α1；
若X1＜ZZu≤X2，则建筑区域的中和增益系数的取值为α2；
若X2≤ZZu，则建筑区域的中和增益系数的取值为α3；其中，0＜α1＜α2＜α3。
5.如权利要求1所述的城市建筑碳中和系统，其特征在于，所述中和计算模块，具体用于：
获取建筑区域内的绿化面积LMu、树木数SMu、碳中和设备数SBu和中和增益系数XSu；
计算碳中和设备的中和均量JZHu；
计算得到建筑区域内的中和值Zhu：
式中，b1、b2、b3和b4为固定数值的比例系数且均大于零。
6.如权利要求5所述的城市建筑碳中和系统，其特征在于，在所述中和计算模块中，所述碳中和设备的中和均量JZHu的计算方法包括：
获取每台碳中和设备的中和速率和工作时长；
基于中和速率和工作时长的乘积，得到每台碳中和设备的中和量；
每台碳中和设备的中和量相加求和取平均值，得到碳中和设备的中和均量JZHu。
7.如权利要求1所述的城市建筑碳中和系统，其特征在于，所述等级设定模块，具体用于：
获取建筑区域的碳排放量TPu和中和值ZHu；
计算建筑区域的等级设定值DSu：
DSu＝TPu/ZHu
将建筑区域的等级设定值DSu与等级设定阈值Y1、Y2进行比较，Y1＜Y2；
若DSu＜Y1，则建筑区域的监管等级为第三等级；
若Y1＜DSu≤Y2，则建筑区域的监管等级为第二等级；
若Y2≤DSu，则建筑区域的监管等级为第一等级。
8.如权利要求1所述的城市建筑碳中和系统，其特征在于，还包括：
所述服务器，用于基于所述监管等级设定对应的监管措施。
9.如权利要求8所述的城市建筑碳中和系统，其特征在于，
第一等级的监管措施为：增加建筑区域内的碳中和设备，设置碳中和时长为6天的中和措施，设置碳排放监测的间隔周期为2天；
第二等级的监管措施为：设置碳中和时长为3天的中和措施，设置碳排放监测的间隔周期为4天；
第三等级的监管措施为：设置碳中和时长为1天的中和措施，设置碳排放监测的间隔周期为5天。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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