CN114677013B - 一种基于物联网的大气碳浓度监控系统 - Google Patents

一种基于物联网的大气碳浓度监控系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种基于物联网的大气碳浓度监控系统，其特征在于，包括生活区监控中心、厂区监控中心、气象中心和数据处理中心；生活区监控中心用于采集居民生活区范围内的大气中的碳浓度数据；厂区监控中心用于采集生产过程中能够产生碳污染的工业企业排放的碳浓度数据；气象中心用于实时采集大气的风数据，以及预测风数据的变化；数据处理中心用于根据生活区和厂区的碳浓度数据和风数据，生成碳浓度预警信息和/或减碳提示信息；数据处理中心通过物联网连接气象中心、生活区监控中心和厂区监控中心。本申请基于大气流动，在保证居民生活区大气质量为前提的情况下，合理安排生活区的大气清洁措施，和企业碳排放控制。

Description

一种基于物联网的大气碳浓度监控系统
技术领域
本申请属于大气质量监控技术领域，具体涉及一种基于物联网的大气碳浓度监控系统。
背景技术
随着经济高速发展随之而来的便是大气污染的问题，大气污染影响着每个人生活和生存，严重影响到人群健康和空气能见度。因此对于大气污染的监测就显得尤为重要。目前国内与国际上的大气质量监测主要依赖于政府管控的大气监测站点，这些监测站点通过使用监测设备实现对气态污染物浓度的监测。
碳排放检测目标的确立对科技创新，特别是整体技术布局及技术发展方向提出了全新的发展方向。与环境监测相比，碳排放监测系统更为复杂。目前国内外对碳排放监测手段尚不完善，对企业的碳排放管理依然属于简单粗暴的一刀切模式，对人类生活区的大气环境改善效果一般，也影响企业自身的生产。
如何将企业排放-生活区大气环境优化-气象条件进行有效整合，动态调整碳排放管理，需要一套完整的数据链和数据分析模式。
发明内容
本申请提出了一种基于物联网的大气碳浓度监控系统，将企业端排放情况、居民生活区大气质量检测和气象站的气象观测进行有机结合，在保证居民生活区大气质量为前提的情况下，合理控制企业碳排放。
为实现上述目的，本申请提供了如下方案：
一种基于物联网的大气碳浓度监控系统，包括生活区监控中心、厂区监控中心、气象中心和数据处理中心；
所述生活区监控中心用于采集居民生活区范围内的大气中的碳浓度数据，并生成生活区碳浓度数据；
所述厂区监控中心用于采集生产过程中能够产生碳污染的工业企业排放的碳浓度数据，并生成厂区碳浓度数据；
所述气象中心用于实时采集大气的风数据，以及预测风数据的变化，所述风数据包括风力和风向；
所述数据处理中心用于根据所述生活区碳浓度数据、所述厂区碳浓度数据和所述风数据，生成碳浓度预警信息和/或减碳提示信息；
所述数据处理中心通过物联网连接所述气象中心、所述生活区监控中心和所述厂区监控中心。
可选的，所述气象中心、所述生活区监控中心和所述厂区监控中心均设置有物联网通信终端；
所述数据处理中心设置有物联网通信服务器；
所述物联网通信终端响应所述物联网通信服务器的数据传输控制；
所述物联网通信服务器还设置有存储单元，所述存储单元用于存储所述生活区碳浓度数据、所述厂区碳浓度数据、所述风数据、所述碳浓度预警信息和所述减碳提示信息。
可选的，所述生活区碳浓度数据为居民生活区多个不同位置的大气平均碳浓度数据。
可选的，所述厂区碳浓度数据包括工业企业实时排放的碳浓度数据和工业企业基本信息。
可选的，所述气象中心包括大气气象设备和分别设置在居民生活区及厂区的风数据采集设备；
所述风数据包括生活区风数据和厂区风数据；
所述生活区风数据通过设置在居民生活区的风数据采集设备获取；
所述厂区风数据通过设置在厂区的风数据采集设备获取；
所述大气气象设备用于根据气象云图数据，预测风数据的变化。
可选的，所述数据处理中心包括生活区碳浓度阈值、厂区碳浓度阈值、生活区碳预警单元、厂区碳预警单元和预警提示单元；
所述碳浓度预警信息包括生活区碳浓度预警信息和厂区碳浓度预警信息；
所述减碳提示信息包括生活区减碳提示信息和厂区减碳提示信息；
所述生活区碳预警单元用于根据所述生活区碳浓度数据、所述生活区碳浓度阈值和所述生活区风数据，生成所述生活区碳浓度预警信息和/或所述生活区减碳提示信息和/或所述厂区减碳提示信息；
所述厂区碳预警单元还用于根据所述厂区碳浓度数据、所述厂区碳浓度阈值和所述厂区风数据，生成所述厂区碳浓度预警信息和/或所述厂区减碳提示信息和/或所述生活区减碳提示信息；
所述预警提示单元用于发出所述生活区减碳提示信息和/或所述厂区减碳提示信息。
可选的，当所述生活区碳浓度数据上升，且所述生活区风数据有利于大气碳污染消散时，所述数据计算单元生成所述生活区碳浓度预警信息和所述生活区减碳提示信息；
当所述生活区碳浓度数据上升，且所述生活区风数据不利于大气碳污染消散时，所述数据计算单元生成所述生活区碳浓度预警信息、所述生活区减碳提示信息和所述厂区减碳提示信息。
可选的，当所述厂区碳浓度数据上升，且所述厂区风数据有利于生活区的大气碳污染消散时，所述数据计算单元生成所述厂区碳浓度预警信息和所述厂区减碳提示信息；
当所述厂区碳浓度数据上升，且所述厂区风数据不利于生活区大气碳污染消散时，所述数据计算单元生成所述厂区碳浓度预警信息、所述厂区减碳提示信息和所述生活区减碳提示信息。
可选的，当所述生活区碳预警单元生成的减碳提示信息与所述厂区预警单元生成的减碳提示信息不一致时，所述预警提示单元响应所述生活区碳预警单元生成的减碳提示信息。
可选的，当所述生活区预警单元不生成减碳提示信息时，所述预警提示单元响应所述厂区碳预警单元生成的厂区碳浓度预警信息。
本申请的有益效果为：
本申请公开了一种基于物联网的大气碳浓度监控系统，将企业端排放情况、居民生活区大气质量检测和气象站的气象观测进行有机结合，基于大气流动，在保证居民生活区大气质量为前提的情况下，合理安排生活区的大气清洁措施，和企业碳排放控制，做到即保持居民区大气环境质量，又不粗暴干涉企业生产。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例的基于物联网的大气碳浓度监控系统整体布局示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
如图1所示，为本申请实施例基于物联网的大气碳浓度监控系统整体布局示意图，在本申请实施例技术方案中，突破原有的只考虑天气变化，或者只考虑企业碳排放情况，将生活区的大气碳浓度与气象条件结合，在保证生活区大气低碳条件下，尽可能的满足企业的生产工艺要求。
另外，本实施例仅以大气中二氧化碳的浓度为监控样本展开技术说明，即文中所述碳浓度均为大气中的二氧化碳浓度，对于其他含碳类大气污染物，可参考本申请技术方案做出相应的数据调整，或者数据整合。
本申请实施例主要由四部分组成，包括生活区监控中心、厂区监控中心、气象中心和数据处理中心。
其中，生活区监控中心用于采集居民生活区范围内的大气中的碳浓度数据，生成生活区碳浓度数据。厂区监控中心用于采集生产过程中能够产生碳污染的工业企业排放的碳浓度数据，生成厂区碳浓度数据。气象中心用于实时采集大气的风数据，以及预测风数据的变化，风数据包括风力和风向。数据处理中心用于根据生活区碳浓度数据、厂区碳浓度数据和风数据，生成碳浓度预警信息和/或减碳提示信息。数据处理中心通过物联网连接气象中心、生活区监控中心和厂区监控中心。
下面，具体介绍在各个组成部分在本实施例中的功能组成和实现：
在本实施例中，生活区监控中心、厂区监控中心、气象中心和数据处理中心四个组成部分之间通过物联网技术实现各类数据的传输，气象中心、生活区监控中心和厂区监控中心均设置有物联网通信终端。在数据处理中心设置有物联网通信服务器。各物联网通信终端均响应物联网通信服务器的数据传输控制，即所有的数据均通过数据处理中心的集中收发和中转，便于各类数据的集中处理。进一步的，在物联网通信服务器设置有存储单元，便于存储各个组成部分采集、处理、生成的各类生活区碳浓度数据、厂区碳浓度数据、风数据、碳浓度预警信息和减碳提示信息，也便于后期的数据查询和分析，包括大气运动变化规律、大气碳浓度变化规律，以及更有效的调整减排降碳措施。
在本实施例中，生活区碳浓度数据为居民生活区多个不同位置的大气平均碳浓度数据，可采用常规的二氧化碳气体检测仪，在本申请中不做具体限定。在检测仪的部署方面，距离地面高度大致1.5-2m，主要部署在生活区的行人入口处、主要道路的非路口位置处、车流量较大的路段处，大体上以容易被人吸入和容易产生大量二氧化碳的区域为部署原则，相邻两个检测仪距离500m以上，或两两检测仪不可直接目视可见，以此可尽量避免局部地区大气扩散条件好、而局部地区大气扩散条件差带来的巨大反差，而采用平均值作为生活区的碳浓度数据，也能够全面反映生活区及周边的大气二氧化碳含量。
相应的，厂区碳浓度数据为不同的工业企业实时排放的碳浓度数据，采集位置以靠近二氧化碳排放位置为原则，每家企业为一个监控单位进行碳排放监控，同时与该工业企业基本信息关联，便于某一家企业碳排放超标时，能够准确定位该企业，或者对特定的某一家企业进行单独的碳排放调控。
在本实施例中，气象中心提供的各类气象数据，是数据处理中心进行减碳降排提示的基础。气象中心包括大气气象设备和分别设置在居民生活区及厂区的风数据采集设备，相应的，在本实施例中，风数据包括生活区风数据和厂区风数据。生活区风数据通过设置在居民生活区的风数据采集设备获取。厂区风数据通过设置在厂区的风数据采集设备获取。风数据采集设备采用常规的风速风量测量设备即可，本实施例不做具体限定。部署位置与前述的二氧化碳气体检测仪相同。大气气象设备用于根据气象云图数据，预测风数据的变化。气象云图可来源于气象卫星、区域气象雷达等，在此不做限定，只要能预测当地的大气运动趋势即可。
在本实施例中，数据处理中心包括生活区碳浓度阈值、厂区碳浓度阈值、生活区碳预警单元、厂区碳预警单元和预警提示单元。相应的，碳浓度预警信息包括生活区碳浓度预警信息和厂区碳浓度预警信息。
具体的，生活区碳预警单元用于根据生活区碳浓度数据、生活区碳浓度阈值和生活区风数据，生成生活区碳浓度预警信息和/或生活区减碳提示信息和/或厂区减碳提示信息。
厂区碳预警单元还用于根据厂区碳浓度数据、厂区碳浓度阈值和厂区风数据，生成厂区碳浓度预警信息和/或厂区减碳提示信息和/或生活区减碳提示信息。
预警提示单元用于发出生活区减碳提示信息和/或厂区减碳提示信息。
下面，对上述预警的具体情形展开说明：
当生活区的碳浓度数据呈现上升趋势时，即在预设时间段内(例如三十分钟)，生活区的碳浓度数据持续上升，并超过生活区碳浓度阈值(该碳浓度阈值为生活区大气碳浓度最高安全限值，超出该阈值，即表示产生大气碳污染)，即表示生活区的大气产生碳污染并持续加重。此时生活区碳预警单元结合生活区的风数据(风力、风向)，判断此时的气象条件是否有利于大气运动及二氧化碳扩散，如果有利于大气碳污染扩散消散，即意味着目前的大气运动不会将企业排放带到生活区，或者当前的大气运动较为剧烈，便于将生活区的大气碳污染带离生活区，此时生活区碳预警单元生成生活区碳浓度预警信息，信息内容主要为大气污染提示信息，可通过诸如手机短信、微信公众号等方式向居民发送，提示居民注意自身防护。如果生活区碳预警单元判断结果为不利于大气碳污染扩散消散，即意味着当前生活区的风向、风力不足于使生活区的大气碳污染扩散消散，生活区碳预警单元生成生活区碳浓度预警信息和生活区减碳提示信息，其中的生活区减碳提示信息主要为向有关部分发出空气净化提示建议信息，例如通过移动车辆喷洒水雾等。如果判断结果不仅不利于生活区的大气碳污染扩散消散，甚至当前的风向风力会将工业企业排放的碳污染带入生活区，则生活区碳预警单元还会生成厂区减碳提示信息，由相关政府部门向相关企业发出减碳降排的要求，例如可要求企业减产甚至暂时停产等。
对于企业厂区的大气碳浓度监控，当厂区呈现碳浓度数据上升趋势时，即在预设时间段内(例如三十分钟)，厂区的碳浓度数据持续上升，并超过厂区碳浓度阈值(该碳浓度阈值为该企业碳排放限值，超出该阈值，即表示企业碳排放超标)，即表示厂区的大气产生碳污染并持续加重。此时，厂区碳预警单元会首先生成厂区碳浓度预警信息和厂区减碳提示信息，即厂区实时且已超标的碳排放预警信息，和要求该企业降低碳排放的提示信息，包括提示员工注意自身防护，要求企业减产甚至暂时停产等。若果当前的气象条件不利于生活区大气碳污染扩散消散，即当前的风向会将企业排放的碳污染带入生活区，则厂区碳预警单元还会生成生活区碳浓度预警信息和生活区减碳提示信息，提示生活区的居民注意大气环境污染变化，做好防护，同时开展空气净化措施。
在上述过程中，还有一些较为特殊的情况，例如，生活区碳预警单元生成的要求企业减碳降排的厂区减碳提示信息和厂区碳预警单元在同一时间段内(前后相距三十分钟内)生成的厂区减碳提示信息不一致时，预警提示单元首先要响应生活区碳预警单元生成的厂区减碳提示信息，以保证生活区的大气质量。但若厂区碳预警单元生成的厂区减碳提示信息对减碳效果更好时，预警提示单元响应厂区碳预警单元生成的厂区减碳提示信息。
另一种情况，当生活区预警单元不生成任何减碳提示信息时，而厂区预警单元生成减碳提示信息，则此时预警提示单元响应厂区碳预警单元生成的厂区减碳提示信息和\或生活区减碳提示信息。
进一步的，数据处理中心的生活区碳预警单元和厂区碳预警单元，还可以结合气象中心预测的大气运动变化，提前对大气碳污染扩散消散进行预测，提前发出生活区和\或厂区的碳预警提示信息和\或减碳提示信息。
以上所述的实施例仅是对本申请优选方式进行的描述，并非对本申请的范围进行限定，在不脱离本申请设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本申请的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本申请权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于物联网的大气碳浓度监控系统，其特征在于，包括生活区监控中心、厂区监控中心、气象中心和数据处理中心；
所述生活区监控中心用于采集居民生活区范围内的大气中的碳浓度数据，并生成生活区碳浓度数据；
所述厂区监控中心用于采集生产过程中能够产生碳污染的工业企业排放的碳浓度数据，并生成厂区碳浓度数据；
所述气象中心用于实时采集大气的风数据，以及预测风数据的变化，所述风数据包括风力和风向；
所述数据处理中心用于根据所述生活区碳浓度数据、所述厂区碳浓度数据和所述风数据，生成碳浓度预警信息和/或减碳提示信息；
所述数据处理中心通过物联网连接所述气象中心、所述生活区监控中心和所述厂区监控中心；
所述气象中心包括大气气象设备和分别设置在居民生活区及厂区的风数据采集设备；
所述风数据包括生活区风数据和厂区风数据；
所述生活区风数据通过设置在居民生活区的风数据采集设备获取；
所述厂区风数据通过设置在厂区的风数据采集设备获取；
所述大气气象设备用于根据气象云图数据，预测风数据的变化；
所述数据处理中心包括生活区碳浓度阈值、厂区碳浓度阈值、生活区碳预警单元、厂区碳预警单元和预警提示单元；
所述碳浓度预警信息包括生活区碳浓度预警信息和厂区碳浓度预警信息；
所述减碳提示信息包括生活区减碳提示信息和厂区减碳提示信息；
所述生活区碳预警单元用于根据所述生活区碳浓度数据、所述生活区碳浓度阈值和所述生活区风数据，生成所述生活区碳浓度预警信息和/或所述生活区减碳提示信息和/或所述厂区减碳提示信息；
所述厂区碳预警单元还用于根据所述厂区碳浓度数据、所述厂区碳浓度阈值和所述厂区风数据，生成所述厂区碳浓度预警信息和/或所述厂区减碳提示信息和/或所述生活区减碳提示信息；
所述预警提示单元用于发出所述生活区减碳提示信息和/或所述厂区减碳提示信息；
当生活区碳浓度数据上升，且所述生活区风数据有利于大气碳污染消散时，所述生活区碳预警单元生成所述生活区碳浓度预警信息和所述生活区减碳提示信息；
当所述生活区碳浓度数据上升，且所述生活区风数据不利于大气碳污染消散时，所述生活区碳预警单元生成所述生活区碳浓度预警信息、所述生活区减碳提示信息和所述厂区减碳提示信息 。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的大气碳浓度监控系统，其特征在于，
所述气象中心、所述生活区监控中心和所述厂区监控中心均设置有物联网通信终端；
所述数据处理中心设置有物联网通信服务器；
所述物联网通信终端响应所述物联网通信服务器的数据传输控制；
所述物联网通信服务器还设置有存储单元，所述存储单元用于存储所述生活区碳浓度数据、所述厂区碳浓度数据、所述风数据、所述碳浓度预警信息和所述减碳提示信息。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的大气碳浓度监控系统，其特征在于，
所述生活区碳浓度数据为居民生活区多个不同位置的大气平均碳浓度数据。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的大气碳浓度监控系统，其特征在于，
所述厂区碳浓度数据包括工业企业实时排放的碳浓度数据和工业企业基本信息。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的大气碳浓度监控系统，其特征在于，
当所述厂区碳浓度数据上升，所述厂区碳预警单元生成所述厂区碳浓度预警信息和所述厂区减碳提示信息；
当所述厂区碳浓度数据上升，且所述厂区风数据不利于生活区大气碳污染消散时，所述厂区碳预警单元生成所述厂区碳浓度预警信息、所述厂区减碳提示信息和所述生活区减碳提示信息。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的大气碳浓度监控系统，其特征在于，
当所述生活区碳预警单元生成的减碳提示信息与所述厂区碳预警单元生成的减碳提示信息不一致时，所述预警提示单元响应所述生活区碳预警单元生成的减碳提示信息。
7.根据权利要求1所述的基于物联网的大气碳浓度监控系统，其特征在于，
当所述生活区预警单元不生成减碳提示信息时，所述预警提示单元响应所述厂区碳预警单元生成的厂区碳浓度预警信息。
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