CN115145358A - 一种基于边云协同的碳排放计量一体机 - Google Patents

一种基于边云协同的碳排放计量一体机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于边云协同的碳排放计量一体机，其包括机架式结构，所述机架式结构的一侧设置有显示器，所述机架式结构内部设置有嵌入式无风扇，所述机架式结构的侧面设置有散热鳍片，所述机架式结构上设置有MAC以太网接口、RS485总线通信接口、网络无线通信接口和可扩展Lora无线接口。本发明在满足企业碳盘查工作目标的基础上，优化碳盘查业务流程，产品结构简单、操作流程标准化程度高、采集数据自动化程度高、能够切实提高企业碳盘查工作效率，做到碳排放量实时动态可视化，对于推动排放单位降低碳排放成本、提高碳资产管理能力以及碳配额履约及清缴方面具有重要意义。

Description

一种基于边云协同的碳排放计量一体机
技术领域
本发明涉及碳排放计量的技术领域，尤其是涉及一种基于边云协同的碳排放计量一体机。
背景技术
重点排放单位根据生态环境部制定的温室气体排放核算方法与报告指南及相关技术规范编制的载明重点排放单位温室气体排放量、排放设施、排放源、核算边界、核算方法、活动数据、排放因子等信息，并附有原始记录和台账等内容的报告。
当前排放单位碳盘查的主要手段是通过对排放源的识别确认后，以台账、消费凭证、购入账单等票据信息为基础，手工录入到表格中，结合默认排放因子等参数进行排放量测算，最终按照生态环境部要求的报告表格样式形成碳排放量报告。此方法的主要问题有如下几点：
1.排放单位的碳排放量按年度测算，当年度排放量是否超出给定配额量，只能年度结束时才知道，无法提前做计划性调整生产节奏，避免排放超标导致的碳市场配额履约(产生一笔额外支出成本)；
2.排放量测算全过程依赖手工建账，数据误差、算法缺陷、排放因子与实际情况偏差无法避免，核算边界确认难度大、核算方法专业度高、企业专业人才缺失，最终都会导致排放量数据偏离实际情况；
3.节能降碳是企业碳中和之路上的必要措施，当前的离线式碳排放盘查及核查模式，无法满足企业实时、动态了解碳排放量信息，无法促进企业调整生产节拍、调节化石燃料使用比例及加大绿色能源使用量的各项优化生产活动；
4.大部分排放单位因人员专业性不够，没有专业岗位人员等原因，索性放弃了企业自身碳盘查工作，将排放量盘查交给第三方排放核查机构在下一年度5-6月份核查时统一完成，这种方式不仅难以让企业及时获悉排放量盈余/超额，而且还由于各企业排放量实时数据的缺失间接导致该地区整体碳达峰、碳中和进程的落后；
5.当前企业碳排放核查过程中，已经出现多起因为利益诱导发生人为篡改碳排放数据的情况。
基于上述问题，我们设计出了一种基于边云协同的碳排放计量一体机来解决以上问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明旨在提供一种基于边云协同的碳排放计量一体机。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现：
一种基于边云协同的碳排放计量一体机，包括机架式结构，所述机架式结构的一侧设置有显示器，所述机架式结构内部设置有嵌入式无风扇，所述机架式结构的侧面设置有散热鳍片，所述机架式结构上设置有MAC以太网接口、RS485总线通信接口、网络无线通信接口和可扩展Lora无线接口。
进一步的，还包括数据采集与协议解析模块，所述数据采集与协议解析模块负责通过集成的多种驱动程序识别各种计量器具、仪表、传感器以及信息化系统数据源，完成实时在线数据采集与数据解析功能。
进一步的，还包括数据清洗模块，所述数据清洗模块负责对采集到的实时数据进行过滤、清洗、筛选有效数据。
进一步的，还包括数据处理模块，所述数据处理模块为后台常驻服务，负责对数据按业务需要进行归类处理，利用规则引擎可以创建多种不用业务需求的数据处理规则，将数据递交给数据库进行存储。
进一步的，还包括数据存储模块，所述数据存储模块负责接收规则引擎送来的分类处理后数据，存储服务对象为基础数据库，内建多种数据库表单样式，分类接收录入源源不断采集到的实时数据和多种按业务需求统计分类后的数据。
进一步的，还包括数据API接口模块，所述数据API接口模块在整个数据流转过程中承担着承前启后的数据中台作用，负责接收来自 WEB页面的数据请求操作。
进一步的，还包括碳排放量核算统计模块，所述碳排放量核算统计模块负责对所有排放源数据根据国家标准进行分类统计，按核算边界、按温室气体类型、按ISO14064标准方式进行快速统计核算，并将统计后的数据录入数据库。
进一步的，还包括数据可视化模块，所述数据可视化模块负责实时、动态呈现企业各个碳排放源的实时碳排放量以及企业核算边界内的碳排放总量。
进一步的，还包括边边云协同业务模块，所述边边云协同业务模块是碳计量一体机与双碳大脑云服务器之间的协同应用通信模块，负责到双碳大脑平台注册企业基本信息，并根据用户所处行业下载特定行业方法学库，以实现不同行业用户可见该行业专属基础信息，提高基础信息配置效率。
进一步的，还包括双碳大脑云服务平台，所述双碳大脑云服务平台负责为碳排放计量一体机产品提供碳排放基础方法学库、行业核算方法学模板以及实时动态更新的碳排放因子集，通过识别企业行业类别，提供针对性方法学库模板，简化企业在碳排放一体机上的操作流程。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
本发明碳排放计量一体机产品可以通过先进的物联网技术、信息通信技术、基于面向用户的计算机软件技术、人工智能技术及优化的模型算法等科技手段，将企业碳盘查活动的全过程融入一台软硬件结合的终端平台，快速、高效、准确地完成企业碳盘查工作；
本发明在满足企业碳盘查工作目标的基础上，优化碳盘查业务流程，产品结构简单、操作流程标准化程度高、采集数据自动化程度高、能够切实提高企业碳盘查工作效率，做到碳排放量实时动态可视化，对于推动排放单位降低碳排放成本、提高碳资产管理能力以及碳配额履约及清缴方面具有重要意义。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明公开了一种基于边云协同的碳排放计量一体机，包括机架式结构，机架式结构为2U标准机架式结构。机架式结构的前面板安装有显示器，显示器为液晶屏，用于显示碳排放量信息。机架式结构内部安装有嵌入式无风扇，机架式结构的侧面设置有散热鳍片，实现被动散热，高效的散热效能和无旋转部件结构设计，在提高一体机产品使用寿命和广泛适应安装场景方面有非常重要意义。
机架式结构的后面板安装有MAC以太网接口、RS485总线通信接口、网络无线通信接口和可扩展Lora无线接口，丰富的数据采集接口满足各种碳排放数据源的数据接入。其中，MAC以太网接口为6个千兆独立MAC以太网接口，RS485总线通信接口为4个隔离RS485总线通信接口用于实时数据采集与通信，网络无线通信接口为4G或5G 无线通信接口。
在本发明中，基于边云协同的碳排放计量一体机还包括数据采集与协议解析模块、数据清洗模块、数据处理模块、数据存储模块、数据API接口模块、基于行业的方法学库、碳排放源标准编码体系、碳排放量核算统计模块、数据可视化模块、边边云协同业务模块和双碳大脑云服务平台。
数据采集与协议解析模块负责通过集成的多种驱动程序识别各种计量器具、仪表、传感器以及信息化系统数据源，完成实时在线数据采集与数据解析功能，这是实时、自动、连续收集碳排放量活动数据的基础工作，也是与传统碳核查工作以纯手工录入数据模式的最主要区别。
数据清洗模块负责对采集到的实时数据进行过滤、清洗、筛选有效数据；通过内建的数十种异常数据模式识别算法，对连续采样监测的数据进行样本分析及有效性筛查，剔除异常数据，为后续数据加工处理利用做好数据准备工作。
数据处理模块为后台常驻服务，负责对数据按业务需要进行归类处理，利用规则引擎可以创建多种不用业务需求的数据处理规则，最终将数据递交给数据库进行存储。
数据存储模块负责接收规则引擎送来的分类处理后数据，存储服务对象为基础数据库，内建多种数据库表单样式，分类接收录入源源不断采集到的实时数据和多种按业务需求统计分类后的数据。
数据API接口模块在整个数据流转过程中承担着承前启后的数据中台作用，负责接收来自WEB页面的数据请求操作。API接口模块是一类数据服务集合，一方面对于各种查询请求量身定做对应的数据服务接口组件，一方面将前端请求服务对接到数据存储服务(数据库)，针对请求内容检索数据并按需提供给前端页面，完成数据流转服务。
基于行业的方法学库是碳排放一体机产品的底层核心算法模块，将国家标准及政府主管机构发布的各行业碳排放量核算方法指南封装为一整套基于软件算法的方法学库，为了减少每个行业用户在海量方法学库中选取适用的核算方法学，本系统软件自动进行了按行业分类，根据用户提交的行业信息下载专属行业方法学。每个方法学将与碳排放源进行1对1关联，负责对排放量进行实时测算。
碳排放源标准编码体系是本产品独创的一套7段式16位长度指标编码组合，该组合将核算边界、温室气体源类型、排放源(排放设施)、温室气体类型、核算方法、活动数据来源类型、排放因子等关键指标进行分类编码，每一个碳排放源在排放单位内将拥有唯一编码，该编码体系的设计将满足排放单位碳排放量核算的多种需求，每一段都可以作为独立检索源，根据业务需求进行分类别因需统计汇总。
碳排放量核算统计模块负责对所有排放源数据根据国家标准进行分类统计，如按核算边界、按温室气体类型、按ISO 14064标准等方式进行快速统计核算，并将统计后的数据录入数据库。
数据可视化模块负责实时、动态呈现企业各个碳排放源的实时碳排放量以及企业核算边界内的碳排放总量。用户可以按日、月、年的时间轴进行排放量数据的统计查询，也可以根据年度碳排放配额与实时排放量的差值比较，进行生产计划调整，科学进行节能减碳，辅助企业早日实现碳中和。
边边云协同业务模块是碳计量一体机与双碳大脑云服务器之间的协同应用通信模块，负责到双碳大脑平台注册企业基本信息，并根据用户所处行业下载特定行业方法学库，以实现不同行业用户可见该行业专属基础信息(方法学库和排放源模板)，提高基础信息配置效率。
双碳大脑云服务平台负责为碳排放计量一体机产品提供碳排放基础方法学库、行业核算方法学模板以及实时动态更新的碳排放因子集，通过识别企业行业类别，提供针对性方法学库模板，简化企业在碳排放一体机上的操作流程，同时作为碳计量一体机产品快速迭代升级的源头，持续更新升级，不断优化碳计量一体机为排放单位提供稳定、可靠、先进的碳排放量统计核算工具。
本发明根据当前企业碳盘查存在的各种问题，以及在国家双碳政策大背景下，碳排放计量一体机产品可以通过先进的物联网技术、信息通信技术、基于面向用户的计算机软件技术、人工智能技术及优化的模型算法等科技手段，将企业碳盘查活动的全过程融入一台软硬件结合的终端平台，快速、高效、准确地完成企业碳盘查工作。主要从以下几个方面着手实现：
1、针对不同排放行业，构建专属行业的企业碳排放源模板库，解决核查边界不清晰、辩别难度大、易疏漏的问题。
2、碳计量一体机内置嵌入式数据采集与协议解析软件，具备丰富的通信协议转换能力，支持可以实现自动采集各种排放源相关的活动数据，解决碳盘查数据来源准确度及时效性不足的问题；
3、碳计量一体机对碳盘查工作流程进行标准化设计，形成固定操作方法，引导用户在软件系统界面内按步骤选择排放源相关配置参数，尽最大程度避免由于人员专业度不足导致的数据录入错误；
4、针对不同排放行业碳排放源类型不同的特征，碳计量一体机内建丰富的碳排放量统计测算方法学库与核算模型，根据碳盘查工作流填写的企业排放源基本信息，自动选择最优核算模型进行碳排放量统计核算。效率更高，数据准确度更高；
5、创新设计一套碳排放源标识编码体系，通过7段16位编码组合，快速定位并识别排放单位每一个碳排放源，赋予每个碳排放源唯一编码ID，碳计量一体机可以通过该编码体系针对不同核算边界、排放源类型、排放设施、温室气体类型等多维度分项分类统计碳排放量；
6、通过物联网通信技术、摄像识别技术、无线通信技术、模式识别与数据清洗过滤技术结合计算机软件应用技术，将传统依赖核查员(盘查员)手工作业的工作程序，融合到一台边缘计算服务器内，高度产品化设计、作业流程标准化的产品模式，可以极大提高企业碳排放量盘查工作效率，提升数据准确度、时效性，将年度一次的碳盘查工作转变为通过碳排放计量一体机来实现每日实时碳排放量统计分析，帮助企业实时动态了解企业碳排放量数据，提高企业碳资产管理能力，为企业应对碳配额清缴汇算工作提供精准数据支撑。
本发明的实施原理为：
碳排放计量一体机打破了常规的靠收集台账、购货凭证、结算数据再人工录入表格来统计碳排放量的低效工作模式，给碳排放工作效率提升带来了极大便利性。
通过标准化行业碳排放核算方法学库，内置标准化数据采集与核算模型算法，让碳排放量统计核算工作更加标准化、规范化；降低人为操作失误率。
通过对实时数据的时间标签化存储与统计计算方面的程序化加密，杜绝人为因素篡改真实排放数据。
碳排放计量一体机产品，可以实现碳排放量核算工作从1年1次到实时监测、动态展示，精确到每1日；提高企业对年度碳排放量的综合预判能力，强化碳资产管理能力。
独创的标准化排放源编码体系，让每一个排放源具备唯一标识编码，做到排放源识别更精准、标识更清晰，碳排放量统计核算结果更准确。
碳排放计量一体机将数据采集自动化、统计核算方法标准化、作业流程规范化等一系列融为一体，产品可批量生产，用户操作简便，部署配置高效，无需专业人员操作即可完成，可以极大降低当前排放单位碳排放量盘查难度，提高统计核算效率，助力企业实现碳达峰、碳中和中长期目标。
基于边边云协同应用于一体的实时在线、动态升级、持续迭代的碳排放计量一体机可以时刻保持跟进最新国家标准、政策文件，确保排放量核算准确性、时效性。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于边云协同的碳排放计量一体机，其特征在于：包括机架式结构，所述机架式结构的一侧设置有显示器，所述机架式结构内部设置有嵌入式无风扇，所述机架式结构的侧面设置有散热鳍片，所述机架式结构上设置有MAC以太网接口、RS485总线通信接口、网络无线通信接口和可扩展Lora无线接口。
2.根据权利要求1所述的一种基于边云协同的碳排放计量一体机，其特征在于：还包括数据采集与协议解析模块，所述数据采集与协议解析模块负责通过集成的多种驱动程序识别各种计量器具、仪表、传感器以及信息化系统数据源，完成实时在线数据采集与数据解析功能。
3.根据权利要求1所述的一种基于边云协同的碳排放计量一体机，其特征在于：还包括数据清洗模块，所述数据清洗模块负责对采集到的实时数据进行过滤、清洗、筛选有效数据。
4.根据权利要求1所述的一种基于边云协同的碳排放计量一体机，其特征在于：还包括数据处理模块，所述数据处理模块为后台常驻服务，负责对数据按业务需要进行归类处理，利用规则引擎可以创建多种不用业务需求的数据处理规则，将数据递交给数据库进行存储。
5.根据权利要求1所述的一种基于边云协同的碳排放计量一体机，其特征在于：还包括数据存储模块，所述数据存储模块负责接收规则引擎送来的分类处理后数据，存储服务对象为基础数据库，内建多种数据库表单样式，分类接收录入源源不断采集到的实时数据和多种按业务需求统计分类后的数据。
6.根据权利要求1所述的一种基于边云协同的碳排放计量一体机，其特征在于：还包括数据API接口模块，所述数据API接口模块在整个数据流转过程中承担着承前启后的数据中台作用，负责接收来自WEB页面的数据请求操作。
7.根据权利要求1所述的一种基于边云协同的碳排放计量一体机，其特征在于：还包括碳排放量核算统计模块，所述碳排放量核算统计模块负责对所有排放源数据根据国家标准进行分类统计，按核算边界、按温室气体类型、按ISO14064标准方式进行快速统计核算，并将统计后的数据录入数据库。
8.根据权利要求1所述的一种基于边云协同的碳排放计量一体机，其特征在于：还包括数据可视化模块，所述数据可视化模块负责实时、动态呈现企业各个碳排放源的实时碳排放量以及企业核算边界内的碳排放总量。
9.根据权利要求1所述的一种基于边云协同的碳排放计量一体机，其特征在于：还包括边边云协同业务模块，所述边边云协同业务模块是碳计量一体机与双碳大脑云服务器之间的协同应用通信模块，负责到双碳大脑平台注册企业基本信息，并根据用户所处行业下载特定行业方法学库，以实现不同行业用户可见该行业专属基础信息，提高基础信息配置效率。
10.根据权利要求1所述的一种基于边云协同的碳排放计量一体机，其特征在于：还包括双碳大脑云服务平台，所述双碳大脑云服务平台负责为碳排放计量一体机产品提供碳排放基础方法学库、行业核算方法学模板以及实时动态更新的碳排放因子集，通过识别企业行业类别，提供针对性方法学库模板，简化企业在碳排放一体机上的操作流程。
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