CN115439025A - 基于大数据的碳排放监测管理系统 - Google Patents

基于大数据的碳排放监测管理系统 Download PDF

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CN115439025A CN202211388009.5A CN202211388009A CN115439025A CN 115439025 A CN115439025 A CN 115439025A CN 202211388009 A CN202211388009 A CN 202211388009A CN 115439025 A CN115439025 A CN 115439025A
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周世武
李春涛
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Abstract

本发明公开了基于大数据的碳排放监测管理系统，涉及碳排放监测管理技术领域，包括烟气参数监测单元、气态污染监测单元、采集处理单元和固定源监控系统，所述烟气参数监测单元用于对气态物质的浓度和排放总量、粉尘、颗粒物的浓度和排放总量、烟气参数进行实时监测，所述烟气参数为烟气流速、烟气温度、烟气压力、烟气含氧量；该系统通过采集处理单元对数据采集和处理参数、数据存储、数据显示和数据打印，同时碳排放监测管理系统具有自动具有自动故障诊断、生成报表和历史查询记录功能，同时通过数据处理模块用于完成碳排放核算数据运算、统计、分类和存储，并通过碳排放核算方法对数据进行合理性检查和判断，有效的对碳排放进行实时监测管理。

Description

基于大数据的碳排放监测管理系统
技术领域
本发明涉及碳排放监测管理技术，具体涉及基于大数据的碳排放监测管理系统。
背景技术
碳排放是关于温室气体排放的一个总称或简称，温室气体中最主要的气体是二氧化碳，因此用碳一词作为代表，虽然并不准确，但作为让民众最快了解的方法就是简单地将“碳排放”理解为“二氧化碳排放”，人类的任何活动都有可能造成碳排放，比如普通百姓简单的烧火做饭都能造成碳排放，任何物体被火烧后的废气都会产生碳排放，多数科学家和政府承认温室气体已经并将继续为地球和人类带来灾难，所以“（控制)碳排放”、“碳中和”这样的术语就成为容易被大多数人所理解、接受、并采取行动的文化基础，现有企业在废气排放过程中，容易出现超标、偷排等情况，也会因为设备更新不及时，导致碳排放超标，而监管单位通过现有技术无法对企业的碳排放过程进行准确监测，进而无法实现对企业碳排放的预警和控制，为此，我们提出了基于大数据的碳排放监测管理系统。
发明内容
本发明的目的是提供基于大数据的碳排放监测管理系统，以解决现有技术中的上述不足之处。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于大数据的碳排放监测管理系统，包括烟气参数监测单元、气态污染监测单元、采集处理单元和固定源监控系统，所述烟气参数监测单元用于对气态物质的浓度和排放总量、粉尘、颗粒物的浓度和排放总量、烟气参数进行实时监测，所述烟气参数为烟气流速、烟气温度、烟气压力、烟气含氧量、烟气湿度等，所述气态物质包括
Figure DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 922909DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure DEST_PATH_IMAGE003
等；
所述气态污染监测单元用于对大气中烟尘、颗粒物、可吸入颗粒物、总悬浮颗粒物、烟气黑度、油烟、硫酸雾进行实时监测，具有氮氧化物转换功能，同时进行
Figure 167946DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 275579DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 936367DEST_PATH_IMAGE003
的测量处理。
进一步地，所述烟气参数监测单元包括湿度测量仪、温度测量仪、流速测量仪和压力测量仪，所述湿度测量仪、温度测量仪、流速测量仪和压力测量仪分别用于对大气中的烟气湿度、烟气温度、烟气流速和烟气压力进行实时监测数据采集。
进一步地，所述气态污染监测单元包括气态污染物采样器、零气/标气调控器、烟气预处理装置、气体控制器和二氧化碳分析仪，所述气态污染物采样器的输出端分别与零气/标气调控器和烟气预处理装置的输入端相连接，所述烟气预处理装置的输出端与气体控制器的输入端相连接，所述气体控制器的输出端与二氧化碳分析仪的输入端相连接。
进一步地，所述气态污染物采样器内设有气体脉冲反吹取样器，气态污染监测单元通过气态污染物采样器内的气体脉冲反吹取样器对气态中的烟尘、颗粒物污染物进行反吹采集取样，所述烟气预处理装置用于对气态污染物采样器采集的烟气污染物进行预处理，同时去除烟气中的杂质，经过高效的过滤和干燥（即除尘和除湿），得到高品质的气体，进而输送到气体控制器中，所述气体控制器用于对大气中污染物质的浓度进行安全监测分析，且实时监控系统各部件的状态，所述二氧化碳分析仪用于对采集的气态污染物中的二氧化碳含量进行分析，所述零气/标气调控器用于校正大气自动监测系统中各监测仪器零点的纯净气体和标准气的稀释气，零气是指调整气体分析仪最小刻度的气体，以及进入分析仪时显示为零的气体，零气应不含有待测成分或干扰物质，但可以含有与测定无关的成分，一般使用不含待测成分的高纯氮或清洁空气作为零气，标气分二元、三元和多元标准气体。
进一步地，所述采集处理单元用于数据采集和处理参数、数据存储、数据显示和数据打印，同时碳排放监测管理系统具有自动具有自动故障诊断、生成报表和历史查询记录功能；
所述采集处理单元包括数据采集模块、数据处理模块、通讯模块、显示模块和打印模块，所述数据采集模块用于对二氧化碳分析仪分析后的数据进行统一收集，所述数据处理模块用于完成碳排放核算数据运算、统计、分类和存储，并通过碳排放核算方法对数据进行合理性检查和判断，所述碳排放核算公式如下：
Figure 281898DEST_PATH_IMAGE004
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为报告主体的
Figure 417211DEST_PATH_IMAGE006
排放总量，单位为
Figure DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 342967DEST_PATH_IMAGE008
为化石燃料燃烧产生的
Figure 807446DEST_PATH_IMAGE006
排放量，单位为
Figure 538642DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为脱硫过程产生的
Figure 391060DEST_PATH_IMAGE010
排放量，单位为
Figure 676548DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
为电力消耗产生的
Figure 475877DEST_PATH_IMAGE006
排放量，单位为
Figure 61579DEST_PATH_IMAGE007
；
所述
Figure 120451DEST_PATH_IMAGE012
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE013
为报告期间第i中化石燃料的活动数据，单位为GJ，
Figure 486711DEST_PATH_IMAGE014
为第i中化石燃料的二氧化碳排放因子，单位为
Figure DEST_PATH_IMAGE015
；
所述
Figure 355309DEST_PATH_IMAGE016
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE017
为报告期间第k中脱硫剂中碳酸盐消耗量，单位为t，
Figure 795518DEST_PATH_IMAGE018
为第k种脱硫剂中碳酸盐的排放因子，单位为
Figure 458581DEST_PATH_IMAGE015
；
所述
Figure 718661DEST_PATH_IMAGE019
，其中
Figure 63054DEST_PATH_IMAGE020
为核算和报告期内的购入电量，单位为MWh，
Figure 92190DEST_PATH_IMAGE021
为区域电网年平均供电排放因子，单位为
Figure 394996DEST_PATH_IMAGE022
；
所述活动数据
Figure 664741DEST_PATH_IMAGE023
，其中
Figure 78405DEST_PATH_IMAGE024
为报告期间第i种化石燃料的平均低位发热量，单位为
Figure 696468DEST_PATH_IMAGE025
，每万标立方米，
Figure 170175DEST_PATH_IMAGE026
为报告期内第i中化石燃料的净消耗量，单位为
Figure 139268DEST_PATH_IMAGE027
；
所述二氧化碳排放因子
Figure 91043DEST_PATH_IMAGE028
，其中
Figure 891509DEST_PATH_IMAGE029
为第i种化石燃料的单位热值含碳量，单位为
Figure 270538DEST_PATH_IMAGE030
，
Figure 726927DEST_PATH_IMAGE031
为第i种化石燃料的碳氧化率，单位为%，
Figure 279131DEST_PATH_IMAGE032
为二氧化碳与碳的相对分子质量之比；
所述
Figure 871786DEST_PATH_IMAGE033
，其中
Figure 687296DEST_PATH_IMAGE034
为完全转化时脱硫过程的排放因子，单位为
Figure 365402DEST_PATH_IMAGE035
，
Figure 927489DEST_PATH_IMAGE036
为转化率，单位为%，脱硫过程的转化率宜取100%。
进一步地，所述数据采集模块的输出端与数据处理模块的输入端相连接，所述数据处理模块的输出端分别与打印模块、显示模块、通讯模块和固定源监控系统的输入端相连接，所述通讯模块的输出端与环保行政管理模块的输出端相连接。
进一步地，所述湿度测量仪、温度测量仪、流速测量仪和压力测量仪的输出端均与数据采集模块的输入端相连接，所述二氧化碳分析仪的输出端与数据采集模块的输入端相连接。
与现有技术相比，本发明提供的基于大数据的碳排放监测管理系统，该系统通过采集处理单元对数据采集和处理参数、数据存储、数据显示和数据打印，同时碳排放监测管理系统具有自动具有自动故障诊断、生成报表和历史查询记录功能，同时通过数据处理模块用于完成碳排放核算数据运算、统计、分类和存储，并通过碳排放核算方法对数据进行合理性检查和判断，有效的对碳排放进行实时监测管理。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将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仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于大数据的碳排放监测管理系统的整体系统框图。
图2为本发明实施例提供的烟气参数监测单元的结构框图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
实施例一：
请参阅图1-2，基于大数据的碳排放监测管理系统，包括烟气参数监测单元、气态污染监测单元、采集处理单元和固定源监控系统，烟气参数监测单元用于对气态物质的浓度和排放总量、粉尘、颗粒物的浓度和排放总量、烟气参数进行实时监测，烟气参数为烟气流速、烟气温度、烟气压力、烟气含氧量、烟气湿度等，气态物质包括
Figure 436967DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 157799DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 588780DEST_PATH_IMAGE003
等；
气态污染监测单元用于对大气中烟尘、颗粒物、可吸入颗粒物、总悬浮颗粒物、烟气黑度、油烟、硫酸雾进行实时监测，具有氮氧化物转换功能，同时进行
Figure 420470DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 253297DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 676188DEST_PATH_IMAGE003
的测量处理。
本发明中，烟气参数监测单元包括湿度测量仪、温度测量仪、流速测量仪和压力测量仪，湿度测量仪、温度测量仪、流速测量仪和压力测量仪分别用于对大气中的烟气湿度、烟气温度、烟气流速和烟气压力进行实时监测数据采集。
本发明中，气态污染监测单元包括气态污染物采样器、零气/标气调控器、烟气预处理装置、气体控制器和二氧化碳分析仪，气态污染物采样器的输出端分别与零气/标气调控器和烟气预处理装置的输入端相连接，烟气预处理装置的输出端与气体控制器的输入端相连接，气体控制器的输出端与二氧化碳分析仪的输入端相连接。
本发明中，气态污染物采样器内设有气体脉冲反吹取样器，气态污染监测单元通过气态污染物采样器内的气体脉冲反吹取样器对气态中的烟尘、颗粒物污染物进行反吹采集取样，烟气预处理装置用于对气态污染物采样器采集的烟气污染物进行预处理，同时去除烟气中的杂质，经过高效的过滤和干燥（即除尘和除湿），得到高品质的气体，进而输送到气体控制器中，气体控制器用于对大气中污染物质的浓度进行安全监测分析，且实时监控系统各部件的状态，二氧化碳分析仪用于对采集的气态污染物中的二氧化碳含量进行分析，零气/标气调控器用于校正大气自动监测系统中各监测仪器零点的纯净气体和标准气的稀释气，零气是指调整气体分析仪最小刻度的气体，以及进入分析仪时显示为零的气体，零气应不含有待测成分或干扰物质，但可以含有与测定无关的成分，一般使用不含待测成分的高纯氮或清洁空气作为零气，标气分二元、三元和多元标准气体。
本发明中，采集处理单元用于数据采集和处理参数、数据存储、数据显示和数据打印，同时碳排放监测管理系统具有自动具有自动故障诊断、生成报表和历史查询记录功能；
采集处理单元包括数据采集模块、数据处理模块、通讯模块、显示模块和打印模块，数据采集模块用于对二氧化碳分析仪分析后的数据进行统一收集，数据处理模块用于完成碳排放核算数据运算、统计、分类和存储，并通过碳排放核算方法对数据进行合理性检查和判断，碳排放核算公式如下：
Figure 594465DEST_PATH_IMAGE004
，其中
Figure 292163DEST_PATH_IMAGE037
为报告主体的
Figure 713917DEST_PATH_IMAGE006
排放总量，单位为
Figure 42130DEST_PATH_IMAGE038
，
Figure 182124DEST_PATH_IMAGE039
为化石燃料燃烧产生的
Figure 621196DEST_PATH_IMAGE006
排放量，单位为
Figure 165965DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 461817DEST_PATH_IMAGE009
为脱硫过程产生的
Figure 89108DEST_PATH_IMAGE010
排放量，单位为
Figure 331870DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 728217DEST_PATH_IMAGE040
为电力消耗产生的
Figure 132653DEST_PATH_IMAGE006
排放量，单位为
Figure 247240DEST_PATH_IMAGE007
；
Figure 824852DEST_PATH_IMAGE012
，其中
Figure 341284DEST_PATH_IMAGE013
为报告期间第i中化石燃料的活动数据，单位为GJ，
Figure 182201DEST_PATH_IMAGE014
为第i中化石燃料的二氧化碳排放因子，单位为
Figure 784083DEST_PATH_IMAGE015
；
Figure 899807DEST_PATH_IMAGE016
，其中
Figure 270745DEST_PATH_IMAGE017
为报告期间第k中脱硫剂中碳酸盐消耗量，单位为t，
Figure 19914DEST_PATH_IMAGE018
为第k种脱硫剂中碳酸盐的排放因子，单位为
Figure 843514DEST_PATH_IMAGE015
；
Figure 231770DEST_PATH_IMAGE019
，其中
Figure 253952DEST_PATH_IMAGE020
为核算和报告期内的购入电量，单位为MWh，
Figure 436672DEST_PATH_IMAGE021
为区域电网年平均供电排放因子，单位为
Figure 747567DEST_PATH_IMAGE022
；
活动数据
Figure 673935DEST_PATH_IMAGE023
，其中
Figure 753887DEST_PATH_IMAGE024
为报告期间第i种化石燃料的平均低位发热量，单位为
Figure 373087DEST_PATH_IMAGE025
，每万标立方米，
Figure 968016DEST_PATH_IMAGE026
为报告期内第i中化石燃料的净消耗量，单位为
Figure 698075DEST_PATH_IMAGE027
；
二氧化碳排放因子
Figure 366954DEST_PATH_IMAGE028
，其中
Figure 157055DEST_PATH_IMAGE029
为第i种化石燃料的单位热值含碳量，单位为
Figure 442543DEST_PATH_IMAGE030
，
Figure 522099DEST_PATH_IMAGE031
为第i种化石燃料的碳氧化率，单位为%，
Figure 576643DEST_PATH_IMAGE032
为二氧化碳与碳的相对分子质量之比；
Figure 537646DEST_PATH_IMAGE033
，其中
Figure 44850DEST_PATH_IMAGE034
为完全转化时脱硫过程的排放因子，单位为
Figure 851132DEST_PATH_IMAGE035
，
Figure 822499DEST_PATH_IMAGE036
为转化率，单位为%，脱硫过程的转化率宜取100%。
本发明中，数据采集模块的输出端与数据处理模块的输入端相连接，数据处理模块的输出端分别与打印模块、显示模块、通讯模块和固定源监控系统的输入端相连接，通讯模块的输出端与环保行政管理模块的输出端相连接。
本发明中，湿度测量仪、温度测量仪、流速测量仪和压力测量仪的输出端均与数据采集模块的输入端相连接，二氧化碳分析仪的输出端与数据采集模块的输入端相连接。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (7)

1.基于大数据的碳排放监测管理系统，包括烟气参数监测单元、气态污染监测单元、采集处理单元和固定源监控系统，其特征在于，所述烟气参数监测单元用于对气态物质的浓度和排放总量、粉尘、颗粒物的浓度和排放总量、烟气参数进行实时监测；
所述气态污染监测单元用于对大气中烟尘、颗粒物、可吸入颗粒物、总悬浮颗粒物、烟气黑度、油烟、硫酸雾进行实时监测。
2.根据权利要求1所述的基于大数据的碳排放监测管理系统，其特征在于，所述烟气参数监测单元包括湿度测量仪、温度测量仪、流速测量仪和压力测量仪，所述湿度测量仪、温度测量仪、流速测量仪和压力测量仪分别用于对大气中的烟气湿度、烟气温度、烟气流速和烟气压力进行实时监测数据采集。
3.根据权利要求2所述的基于大数据的碳排放监测管理系统，其特征在于，所述气态污染监测单元包括气态污染物采样器、零气/标气调控器、烟气预处理装置、气体控制器和二氧化碳分析仪，所述气态污染物采样器的输出端分别与零气/标气调控器和烟气预处理装置的输入端相连接，所述烟气预处理装置的输出端与气体控制器的输入端相连接，所述气体控制器的输出端与二氧化碳分析仪的输入端相连接。
4.根据权利要求3所述的基于大数据的碳排放监测管理系统，其特征在于，所述气态污染物采样器内设有气体脉冲反吹取样器，气态污染监测单元通过气态污染物采样器内的气体脉冲反吹取样器对气态中的烟尘、颗粒物污染物进行反吹采集取样，所述烟气预处理装置用于对气态污染物采样器采集的烟气污染物进行预处理，所述气体控制器用于对大气中污染物质的浓度进行安全监测分析，且实时监控系统各部件的状态，所述二氧化碳分析仪用于对采集的气态污染物中的二氧化碳含量进行分析，所述零气/标气调控器用于校正大气自动监测系统中各监测仪器零点的纯净气体和标准气的稀释气。
5.根据权利要求3所述的基于大数据的碳排放监测管理系统，其特征在于，所述采集处理单元用于数据采集和处理参数、数据存储、数据显示和数据打印，同时碳排放监测管理系统具有自动故障诊断、生成报表和历史查询记录功能；
所述采集处理单元包括数据采集模块、数据处理模块、通讯模块、显示模块和打印模块，所述数据采集模块用于对二氧化碳分析仪分析后的数据进行统一收集，所述数据处理模块用于完成碳排放核算数据运算、统计、分类和存储，并通过碳排放核算方法对数据进行合理性检查和判断。
6.根据权利要求5所述的基于大数据的碳排放监测管理系统，其特征在于，所述数据采集模块的输出端与数据处理模块的输入端相连接，所述数据处理模块的输出端分别与打印模块、显示模块、通讯模块和固定源监控系统的输入端相连接，所述通讯模块的输出端与环保行政管理模块的输出端相连接。
7.根据权利要求3所述的基于大数据的碳排放监测管理系统，其特征在于，所述湿度测量仪、温度测量仪、流速测量仪和压力测量仪的输出端均与数据采集模块的输入端相连接，所述二氧化碳分析仪的输出端与数据采集模块的输入端相连接。
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