CN114154871A - 一种基于大数据处理的建筑物碳排放分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于大数据处理的建筑物碳排放分析系统，包括：排放检测模块，用于基于建筑排量数据对建筑的碳排放量进行检测分析，基于分析结果判定建筑的碳排放量是否满足排放要求；区域分析模块，用于对进行碳排放检测的城市进行划区域分析，基于分析结果对区域进行评价等级划分；分布分析模块，用于对分析区域的碳排放量进行分布分析并得到区域性质，将面积占比最高的区域性质作为城市性质。本发明通过各区域的工厂排放情况与住宅排放情况对区域性质进行判定，结合各区域在城市地图上的分布情况对城市在碳排放系统中的城市性质进行判定，从而通过城市性质对城市制定科学合理的碳排放管理方案，对城市的碳排放管理提供帮助。

Description

一种基于大数据处理的建筑物碳排放分析系统

技术领域

本发明涉及碳排放分析技术领域，具体涉及一种基于大数据处理的建筑物碳排放分析系统。

背景技术

城镇化进程加速与城镇人口急剧增长导致能源消耗与碳排放量大幅增加，能耗与碳排问题也因此得到全社会的普遍关注，资料显示我国的建筑能耗占社会总能耗的三分之一，建筑碳排放量占全国碳排放总量的22％，且有进一步上升的趋势。

现有技术中，建筑物碳排放分析系统仅能够针对单体建筑进行排量分析，而单体建筑的排量分析结果并不能够反映区域城市的碳排量情况，在碳排放分析系统的数据库中仅存在很多个单体建筑的排量。对城市或区域通过单体建筑的排量进行整合分析难度较大，无法通过单体建筑的排量分析对城市在碳排放系统中的倾向性进行分析与判定，不利于科学、合理的为城市制定碳排放治理政策。

发明内容

为解决现有碳排放分析系统仅能够针对单体建筑的排量进行分析，而无法通过城市内单体建筑排量分析的分布情况对城市在碳排放分析系统中的城市性质进行判定的问题，本发明提供一种基于大数据处理的建筑物碳排放分析系统。

本发明公开了一种基于大数据处理的建筑物碳排放分析系统，包括：碳排放分析平台以及分别与所述碳排放分析平台相连的排放检测模块、区域分析模块和分布分析模块；

所述排放检测模块，用于基于建筑排量数据对建筑的碳排放量进行检测分析并得到建筑的排放系数，通过排放系数判定建筑的碳排放量是否满足排放要求；

所述区域分析模块，用于对进行碳排放检测的城市进行划区域分析并得到区域的评价系数，通过区域的评价系数对区域进行评价等级划分；

所述分布分析模块，用于对分析区域的碳排放量进行分布分析并得到区域性质，将面积占比最高的区域性质作为城市性质。

作为本发明的进一步改进，所述建筑排量数据包括生活排量数据和生产排量数据，所述生活排量数据包括住宅的用电量、用水量以及燃气用量，所述生产排量数据包括工厂的废水排放量、垃圾排放量以及用电量。

作为本发明的进一步改进，所述排放检测模块，具体用于：

判定建筑为工厂或住宅；

若是工厂，则获取工厂的废水排放量FS、用电量GD、垃圾排放量GL，计算工厂的排放系数PFg：

PFg＝α1×GD+α2×FS+α3×GL

式中，α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞0；

若是住宅，则获取住宅的用电量YD、用水量YS、燃气用量YR，计算住宅的排放系数PFz：

PFz＝β1×YD+β2×YS+β3×YR

式中，β1、β2以及β3均为比例系数，且β1＞β2＞β3；

将工厂的排放系数PFg与工厂排放系数阈值PFgmax进行比较，基于比较结果判定工厂的碳排放量是否满足排放要求；

将住宅的排放系数PFz与住宅排放系数阈值PFzmax进行比较，基于比较结果判定住宅的碳排放量是否满足排放要求。

作为本发明的进一步改进，所述基于比较结果判定住宅的碳排放量是否满足排放要求，包括：

若PFg＜PFgmax，则判定工厂的碳排放量满足排放要求；

若PFg≥PFgmax，则判定工厂的碳排放量不满足排放要求，所述排放检测模块向碳排放分析平台发送工厂排放不合格信号；

若PFz＜PFzmax，则判定住宅的碳排放量满足排放要求；

若PFz≥PFzmax，则判定住宅的碳排放量不满足排放要求，所述排放检测模块向碳排放分析平台发送住宅排放不合格信号。

作为本发明的进一步改进，所述区域分析模块，具体用于：

将进行碳排放检测的城市进行区域划分得到区域i，i＝1,2,···,n，n为正整数；

获取区域i的碳排放总量ZPi、常住人口CRi和工厂数量GSi，计算区域i的评价系数PJi：

PJi＝ZPi/(c1×CRi+c2×GSi)

式中，c1与c2均为比例系数，且c2＞c1＞0；

将区域i的评价系数PJi与最小评价阈值PJmin、最大评价阈值PJmax进行比较，基于比较结果判定区域i的评价等级。

作为本发明的进一步改进，所述基于比较结果判定区域i的评价等级，包括：

若PJi≤PJmin，则判定区域i的评价等级为一等级，区域分析模块向碳排放分析平台发送一级评价信号；

若PJmin＜PJi＜PJmax，则判定区域i的评价等级为二等级，区域分析模块向碳排放分析平台发送二级评价信号；

若PJi≥PJmax，则判定区域i的评价等级为三等级，区域分析模块向碳排放分析平台发送三级评价信号。

作为本发明的进一步改进，所述分布分析模块，具体用于：

将进行分布分析的区域标记为分析区域；

获取分析区域内碳排放量不满足排放要求的工厂数量m、工厂总数量u和工厂比m/u；

获取分析区域内碳排放量不满足排放要求的住宅数量e、住宅总数p和住宅比e/p；

将工厂比与工厂比阈值、住宅比与住宅比阈值进行比较，基于比较结果判定该分析区域的区域性质；其中，所述区域性质包括重工区域、居住区域和运输区域；

统计每个区域性质的区域面积和所占城市面积的占比，将面积占比最高的区域性质作为碳排放分析系统的城市性质。

作为本发明的进一步改进，所述基于比较结果判定该分析区域的区域性质，包括：

将工厂比与工厂比阈值进行比较：

若工厂比≥工厂比阈值，则判定分析区域的区域性质为重工区域，分布分析模块向碳排放分析平台发送重工信号；

若工厂比＜工厂比阈值，则将住宅比与住宅比阈值进行比较：

若住宅比≥住宅比阈值，则判定分析区域的区域性质为居住区域，分布分析模块向碳排放分析平台发送居住信号；

若住宅比＜住宅比阈值，则判定分析区域的区域性质为运输区域，分布分析模块向碳排放分析平台发送输送信号；

作为本发明的进一步改进，所述城市性质的获取过程包括：

将城市地图按照区域划分进行分割，为区域i填充不同颜色的底色；

重工区域对应的底色为红色，居住区域对应的底色为黄色，输送区域对应的底色为蓝色；

将城市地图上的颜色面积占比最高的区域性质标记为碳排放分析系统的城市性质。

作为本发明的进一步改进，还包括：与所述碳排放分析平台相连的存储模块；

所述存储模块，用于存储工厂排放系数阈值、住宅排放系数阈值、最小评价阈值、最大评价阈值、工厂比阈值和住宅比阈值。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明通过排放检测模块可以对单体建筑中的工厂与住宅进行针对性的排量检测，及时对碳排放不合格的工厂与住宅进行排查、整治，同时在工厂排量检测时还结合废料排量对工厂的整体碳排量进行综合分析，能科学合理地准确反映工厂建筑的碳排放情况；

2、本发明通过区域分析模块对城市进行区域划分，并通过区域内的人口、工厂数量以及总排量计算得到区域的评级系数，通过评级系数可以对区域在碳排放系统中进行等级评定，通过评级结果反映对应区域的整体碳排放情况以及区域的碳排放情况在城市中的定位，从而可以针对性地对各区域进行碳排放管理；

3、本发明通过分布分析模块结合各区域的工厂排放情况与住宅排放情况对区域性质进行判定，结合各区域在城市地图上的分布情况对城市在碳排放系统中的城市性质进行判定，从而可以通过城市性质对城市制定科学合理的碳排放管理方案，对城市的碳排放管理提供帮助。

附图说明

图1为本发明一种实施例公开的基于大数据处理的建筑物碳排放分析系统的框架图；

图2为本发明一种实施例公开的基于大数据处理的建筑物碳排放分析系统的方法流程图。

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，本发明提供一种可以通过对城市内所有单体建筑的排量分析结果进行整合分析的建筑物碳排放分析系统，包括：碳排放分析平台以及分别与碳排放分析平台相连的排放检测模块、区域分析模块、分布分析模块和存储模块；其中，

本发明的排放检测模块，用于：

基于建筑排量数据对建筑(工厂或住宅)的碳排放量进行检测分析并得到建筑的排放系数，通过排放系数判定建筑的碳排放量是否满足排放要求；

具体包括：

步骤11、获取建筑类型以及建筑排量数据，其中，建筑类型包括工厂和住宅，住宅包括居民楼与商用写字楼；建筑排量数据包括生活排量数据和生产排量数据，生活排量数据包括住宅的用电量、用水量以及燃气用量，生产排量数据包括工厂的废水排放量、垃圾排放量以及用电量；

步骤12、通过碳排放分析平台从存储模块中获取工厂排放系数阈值PFgmax和住宅排放系数阈值PFzmax；

步骤13、判定建筑为工厂或住宅；

步骤14、若是工厂，则基于工厂的废水排放量FS、用电量GD、垃圾排放量GL，计算工厂的排放系数PFg：

PFg＝α1×GD+α2×FS+α3×GL

式中，α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞0；

步骤15、若是住宅，则获取住宅的用电量YD、用水量YS、燃气用量YR，计算住宅的排放系数PFz：

PFz＝β1×YD+β2×YS+β3×YR

式中，β1、β2以及β3均为比例系数，且β1＞β2＞β3；

步骤16、将工厂的排放系数PFg与工厂排放系数阈值PFgmax进行比较，基于比较结果判定工厂的碳排放量是否满足排放要求；具体为：

若PFg＜PFgmax，则判定工厂的碳排放量满足排放要求；

若PFg≥PFgmax，则判定工厂的碳排放量不满足排放要求，排放检测模块向碳排放分析平台发送工厂排放不合格信号；

步骤17、将住宅的排放系数PFz与住宅排放系数阈值PFzmax进行比较，基于比较结果判定住宅的碳排放量是否满足排放要求；具体为：

若PFz＜PFzmax，则判定住宅的碳排放量满足排放要求；

若PFz≥PFzmax，则判定住宅的碳排放量不满足排放要求，排放检测模块向碳排放分析平台发送住宅排放不合格信号。

本发明的区域分析模块，用于：

对进行碳排放检测的城市进行划区域分析并得到区域的评价系数，通过区域的评价系数对区域进行评价等级划分；

具体包括：

步骤21、将进行碳排放检测的城市进行区域划分得到多个区域i，i＝1,2,···,n，n为正整数；

步骤22、获取区域i的碳排放总量ZPi、常住人口CRi和工厂数量GSi，并计算区域i的评价系数PJi：

PJi＝ZPi/(c1×CRi+c2×GSi)

需要说明的是，评价系数PJi是一个反映区域i整体排量大小的数值，评价系数PJi的数值越高则表示区域i的整体排量越大，评价系数PJi的数值越低则表示区域i的整体排量越小；

式中，c1与c2均为比例系数，且c2＞c1＞0；

步骤23、通过存储模块获取最小评价阈值PJmin和最大评价阈值PJmax，将区域i的评价系数PJi与最小评价阈值PJmin、最大评价阈值PJmax进行比较，基于比较结果判定区域i的评价等级；具体为：

若PJi≤PJmin，则判定区域i的评价等级为一等级，区域分析模块向碳排放分析平台发送一级评价信号；

若PJmin＜PJi＜PJmax，则判定区域i的评价等级为二等级，区域分析模块向碳排放分析平台发送二级评价信号；

若PJi≥PJmax，则判定区域i的评价等级为三等级，区域分析模块向碳排放分析平台发送三级评价信号。

本发明的分布分析模块，用于：

对分析区域的碳排放量进行分布分析并得到区域性质，将面积占比最高的区域性质作为城市性质；

具体包括：

步骤31、将进行分布分析的区域标记为分析区域；

步骤32、获取分析区域内碳排放量不满足排放要求的工厂数量m、工厂总数量u和工厂比m/u；

步骤33、通过存储模块获取工厂比阈值，将工厂比与工厂比阈值进行比较：

若工厂比≥工厂比阈值，则判定分析区域的区域性质为重工区域，分布分析模块向碳排放分析平台发送重工信号；

若工厂比＜工厂比阈值，则获取分析区域内碳排放量不满足排放要求的住宅数量e、住宅总数p和住宅比e/p；

步骤34、通过存储模块获取住宅比阈值，将住宅比与住宅比阈值进行比较：

若住宅比≥住宅比阈值，则判定分析区域的区域性质为居住区域，分布分析模块向碳排放分析平台发送居住信号；

若住宅比＜住宅比阈值，则判定分析区域的区域性质为运输区域，分布分析模块向碳排放分析平台发送输送信号；

步骤35、统计每个区域性质的区域面积和所占城市面积的占比，将面积占比最高的区域性质作为碳排放分析系统的城市性质；具体为：

将城市地图按照区域划分进行分割，为区域i填充不同颜色的底色；重工区域对应的底色为红色，居住区域对应的底色为黄色，输送区域对应的底色为蓝色；将城市地图上的颜色面积占比最高的区域性质标记为碳排放分析系统的城市性质；例如，城市地图上的红色面积占比最高，则将对应的城市在碳排放分析系统中标记为重工城市。

如图2所示，基于上述的建筑物碳排放分析系统，本发明还提供一种基于大数据处理的建筑物碳排放分析方法，包括：

步骤1、排放检测模块基于建筑排量数据对建筑的碳排放量进行检测分析并得到建筑的排放系数，通过排放系数判定建筑的碳排放量是否满足排放要求；具体包括：上述步骤11～步骤17；

步骤2、区域分析模块对进行碳排放检测的城市进行划区域分析并得到区域的评价系数，通过区域的评价系数对区域进行评价等级划分；具体包括：上述步骤21～步骤23；

步骤3、分布分析模块对分析区域的碳排放量进行分布分析并得到区域性质，将面积占比最高的区域性质作为城市性质；具体包括：上述步骤31～步骤35。

进一步，上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；如：公式PJi＝ZPi/(c1×CRi+c2×GSi)是由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的评价系数；将设定的评价系数和采集的样本数据代入公式，任意两个公式构成二元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到c1与c2的取值分别为2.54和5.62；

系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于系数的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的评价系数；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可，如评价系数与碳排放总量的数值成正比。

本发明的优点为：

1、本发明通过排放检测模块可以对单体建筑中的工厂与住宅进行针对性的排量检测，及时对碳排放不合格的工厂与住宅进行排查、整治，同时在工厂排量检测时还结合废料排量对工厂的整体碳排量进行综合分析，能科学合理地准确反映工厂建筑的碳排放情况；

2、本发明通过区域分析模块对城市进行区域划分，并通过区域内的人口、工厂数量以及总排量计算得到区域的评级系数，通过评级系数可以对区域在碳排放系统中进行等级评定，通过评级结果反映对应区域的整体碳排放情况以及区域的碳排放情况在城市中的定位，从而可以针对性地对各区域进行碳排放管理；

3、本发明通过分布分析模块结合各区域的工厂排放情况与住宅排放情况对区域性质进行判定，结合各区域在城市地图上的分布情况对城市在碳排放系统中的城市性质进行判定，从而可以通过城市性质对城市制定科学合理的碳排放管理方案，对城市的碳排放管理提供帮助。

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 (10)

1.一种基于大数据处理的建筑物碳排放分析系统，其特征在于，包括：碳排放分析平台以及分别与所述碳排放分析平台相连的排放检测模块、区域分析模块和分布分析模块；

所述排放检测模块，用于基于建筑排量数据对建筑的碳排放量进行检测分析并得到建筑的排放系数，通过排放系数判定建筑的碳排放量是否满足排放要求；

所述区域分析模块，用于对进行碳排放检测的城市进行划区域分析并得到区域的评价系数，通过区域的评价系数对区域进行评价等级划分；

所述分布分析模块，用于对分析区域的碳排放量进行分布分析并得到区域性质，将面积占比最高的区域性质作为城市性质。

2.如权利要求1所述的建筑物碳排放分析系统，其特征在于，所述建筑排量数据包括生活排量数据和生产排量数据，所述生活排量数据包括住宅的用电量、用水量以及燃气用量，所述生产排量数据包括工厂的废水排放量、垃圾排放量以及用电量。

3.如权利要求1所述的建筑物碳排放分析系统，其特征在于，所述排放检测模块，具体用于：

判定建筑为工厂或住宅；

若是工厂，则获取工厂的废水排放量FS、用电量GD、垃圾排放量GL，计算工厂的排放系数PFg：

PFg＝α1×GD+α2×FS+α3×GL

式中，α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞0；

若是住宅，则获取住宅的用电量YD、用水量YS、燃气用量YR，计算住宅的排放系数PFz：

PFz＝β1×YD+β2×YS+β3×YR

式中，β1、β2以及β3均为比例系数，且β1＞β2＞β3；

将工厂的排放系数PFg与工厂排放系数阈值PFgmax进行比较，基于比较结果判定工厂的碳排放量是否满足排放要求；

将住宅的排放系数PFz与住宅排放系数阈值PFzmax进行比较，基于比较结果判定住宅的碳排放量是否满足排放要求。

4.如权利要求3所述的建筑物碳排放分析系统，其特征在于，所述基于比较结果判定住宅的碳排放量是否满足排放要求，包括：

若PFg＜PFgmax，则判定工厂的碳排放量满足排放要求；

若PFg≥PFgmax，则判定工厂的碳排放量不满足排放要求，所述排放检测模块向碳排放分析平台发送工厂排放不合格信号；

若PFz＜PFzmax，则判定住宅的碳排放量满足排放要求；

若PFz≥PFzmax，则判定住宅的碳排放量不满足排放要求，所述排放检测模块向碳排放分析平台发送住宅排放不合格信号。

5.如权利要求1所述的建筑物碳排放分析系统，其特征在于，所述区域分析模块，具体用于：

将进行碳排放检测的城市进行区域划分得到区域i，i＝1,2,···,n，n为正整数；

获取区域i的碳排放总量ZPi、常住人口CRi和工厂数量GSi，计算区域i的评价系数PJi：

PJi＝ZPi/(c1×CRi+c2×GSi)

式中，c1与c2均为比例系数，且c2＞c1＞0；

将区域i的评价系数PJi与最小评价阈值PJmin、最大评价阈值PJmax进行比较，基于比较结果判定区域i的评价等级。

6.如权利要求5所述的建筑物碳排放分析系统，其特征在于，所述基于比较结果判定区域i的评价等级，包括：

若PJi≤PJmin，则判定区域i的评价等级为一等级，区域分析模块向碳排放分析平台发送一级评价信号；

若PJmin＜PJi＜PJmax，则判定区域i的评价等级为二等级，区域分析模块向碳排放分析平台发送二级评价信号；

若PJi≥PJmax，则判定区域i的评价等级为三等级，区域分析模块向碳排放分析平台发送三级评价信号。

7.如权利要求1所述的建筑物碳排放分析系统，其特征在于，所述分布分析模块，具体用于：

将进行分布分析的区域标记为分析区域；

获取分析区域内碳排放量不满足排放要求的工厂数量m、工厂总数量u和工厂比m/u；

获取分析区域内碳排放量不满足排放要求的住宅数量e、住宅总数p和住宅比e/p；

将工厂比与工厂比阈值、住宅比与住宅比阈值进行比较，基于比较结果判定该分析区域的区域性质；其中，所述区域性质包括重工区域、居住区域和运输区域；

统计每个区域性质的区域面积和所占城市面积的占比，将面积占比最高的区域性质作为碳排放分析系统的城市性质。

8.如权利要求7所述的建筑物碳排放分析系统，其特征在于，所述基于比较结果判定该分析区域的区域性质，包括：

将工厂比与工厂比阈值进行比较：

若工厂比≥工厂比阈值，则判定分析区域的区域性质为重工区域，分布分析模块向碳排放分析平台发送重工信号；

若工厂比＜工厂比阈值，则将住宅比与住宅比阈值进行比较：

若住宅比≥住宅比阈值，则判定分析区域的区域性质为居住区域，分布分析模块向碳排放分析平台发送居住信号；

若住宅比＜住宅比阈值，则判定分析区域的区域性质为运输区域，分布分析模块向碳排放分析平台发送输送信号。

9.如权利要求7所述的建筑物碳排放分析系统，其特征在于，所述城市性质的获取过程包括：

将城市地图按照区域划分进行分割，为区域i填充不同颜色的底色；

重工区域对应的底色为红色，居住区域对应的底色为黄色，输送区域对应的底色为蓝色；

将城市地图上的颜色面积占比最高的区域性质标记为碳排放分析系统的城市性质。

10.如权利要求3～9中任一项所述的建筑物碳排放分析系统，其特征在于，还包括：与所述碳排放分析平台相连的存储模块；

所述存储模块，用于存储工厂排放系数阈值、住宅排放系数阈值、最小评价阈值、最大评价阈值、工厂比阈值和住宅比阈值。

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