CN116319175A - 一种碳排放量计算的边缘网关系统 - Google Patents

一种碳排放量计算的边缘网关系统 Download PDF

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Abstract

本申请涉及新型信息技术服务的技术领域，尤其是涉及一种碳排放量计算的边缘网关系统，生产信息获取模块通常采用自动获取的方式录入生产信息；数据采集模块实时监测和采集设置点的环境信息；信息处理模块根据录入的生产信息和设置点采集的环境信息，依据碳计算模型进行碳计算，再将多个通过碳计算得出的核算数据进行汇总，得到汇总数据，依据数据分析模型分析汇总数据得出能源管理方案；信息存储模块存储信息处理模块测得的核算数据、汇总数据和能源管理方案，本申请的有益效果：实时监测碳排放量，减少人工对碳计算的干预，提高碳计算结果的实时性、可靠性。

Description

一种碳排放量计算的边缘网关系统
技术领域
本申请涉及新型信息技术服务的技术领域，尤其是涉及一种碳排放量计算的边缘网关系统。
背景技术
碳排放计算又被称为温室气体排放计算，是开展碳交易和碳减排的基础。目前，国际通行的碳排放计算标准主要有：CDM(清洁发展机制)、GS(黄金标准)、VCS VER+、VOS、CCX、CCBS、Plan Vivo System等，这些标准都是基于项目层面，不适用于全面核算组织层次的碳排放量。
目前针对组织温室气体的核算方法，主要有以下三种方法：
(1)排放因子法：活动水平(AD)×排放因子(EF)＝碳排放量
注：活动水平(AD)：产生温室气体排放的活动，如燃煤、用电等
排放因子(EF)：单位排放活动产生的温室气体排放，实测值或默认值
(2)碳质量平衡法：二氧化碳(CO2)排放＝(原料投入量×原料含碳量-产品产出量×产品含碳量-废物输出量×废物含碳量)×44/12
注：44/12是碳转换成CO2的转换系数(即CO2/C的相对原子质量)
(3)CEMS直接测量温室气体排放量
通过CEMS监测设备对温室气体进行监测，目前在SO2、NOX、O3、CO等污染物监测中已广泛使用，针对CO2气体监测，使用红外法可实现良好的浓度响应。
其中，组织温室气体排放通常应用排放因子法，该方法基于组织上年度的活动数据计算的结果，时效性低、误差大，无法为企业提供长期有效监测数据，更无法根据大数据提供有效的低碳策略，另外数据信息的安全也是重中之重，企业的非公开数据信息属于隐私范围，数据在传输过程中容易被破解调换，数据的完整性对于核查工作是不可缺乏的，上述问题有待解决。
发明内容
为了实时监测碳排放量，减少人工对碳计算的干预，提高碳计算结果的实时性、可靠性，本申请提供一种碳排放量计算的边缘网关系统，采用如下的技术方案：
一种碳排放量计算的边缘网关系统，包括：
生产信息获取模块，用于通过自动获取的方式录入生产信息；
数据采集模块，用于实时监测和采集设置点的环境信息；
信息处理模块，用于根据录入的生产信息和设置点采集的环境信息，依据碳计算模型进行碳计算，再将多个通过碳计算得出的核算数据进行汇总，从而得到汇总数据，依据数据分析模型分析汇总数据得出能源管理方案；
信息存储模块，用于存储信息处理模块测得的核算数据、汇总数据和能源管理方案。
通过采用上述方案，通过设定好相对应的传感器，从生产信息获取模块向信息处理模块输入生产信息，信息处理模块再通过数据采集模块采集设置点的环境信息，信息处理模块计算得到核算数据，将核算数据汇总得到汇总数据后，对汇总数据进行分析判断，得到适合企业的能源管理方案，信息存储模块存储信息处理模块得到的信息，一定程度减少人工判断和执行，依靠高可靠性基层传感器，减少人工对碳计算的干预，提高碳计算结果的可靠性，达到提高碳计算结果的可靠性的效果。
优选的，所述生产信息获取模块包括软件录入子模块，所述软件录入子模块用于无线连接边缘网关系统外的传感器。
通过采用上述方案，软件录入子模块起到无线连接传输信息的作用，达到便捷传输信息的效果。
优选的，所述生产信息获取模块还包括接口录入子模块，
所述接口录入子模块用于有线连接近距离的传感器；
传感器用于向信息处理模块输入生产信息。
通过采用上述方案，接口录入子模块用于接收近距离的传感器通过有线传输的方式传输的生产信息，提升信息接收的速率，达到稳定且快速传输信息的效果。
优选的，所述生产信息包括用电量、用气量、用热、用冷，通过传感器获取的方式将用电量、用气量和用热、用冷输入到信息处理模块。
通过采用上述方案，用水量、用电量和用气量通过相对应的传感器，自动获取的方式输入到信息处理模块进行计算分析。
优选的，所述数据采集模块包括温度子模块、湿度子模块、气体子模块，所述温度采集子模块、湿度采集子模块、温室气体采集子模块块对企业的设置点进行实时监测。
通过采用上述方案，温度子模块用于检测设置点的温度数值，湿度子模块用于检测设置点的湿度数值，亮度子模块用于检测设置点的亮度数值，气体子模块用于检测设置点产生的温室气体，摄像子模块对设置点的本地化场景进行监控，达到动态采集企业的各项数据的效果。
优选的，所述环境信息包括温度信息、湿度信息、亮度信息和温室气体信息。
通过采用上述方案，温度信息、湿度信息、亮度信息和温室气体信息传输到信息处理模块进行计算分析。
优选的，所述温室气体信息包括二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫，主要采集二氧化碳、甲烷、氧化亚氮信息。
通过采用上述方案，水汽信息、氟利昂信息、二氧化碳信息、氧化亚氮信息、甲烷信息、臭氧信息、氢氟碳化物信息、全氟碳化物信息和六氟化硫信息分别进行计算，根据相匹配的计算方法精准计算，达到提升数据可靠性的效果。
优选的，所述信息处理模块包括核算汇总子模块和分析判断子模块，
所述核算汇总子模块用于接收生产信息和环境信息，计算得出核算数据和汇总数据；
所述分析判断子模块用于根据汇总数据分析判断得出能源管理方案。
通过采用上述方案，核酸汇总子模块接收外界传输进来的生产信息和环境信息，将生产信息和环境信息计算汇总，分析判断子模块接收汇总数据，根据汇总数据的情况判断企业的运行状况，再根据企业状况进行改进，达到得出能源管理方案的效果。
优选的，所述信息处理模块还包括功率调节子模块；
所述功率调节子模块用于根据能源管理方案调节外接的器件的功率。
通过采用上述方案，功率调节子模块调节外接器件的功率，达到对能源实现调控的效果。
优选的，所述信息存储模块包括加密子模块、存储器子模块和调用口子模块，
所述加密子模块用于对核算数据、汇总数据和能源管理方案进行加密；
所述存储器子模块用于对加密后的核算数据、汇总数据和能源管理方案进行存储保存；
所述调用口子模块用于外部导出加密后的核算数据、汇总数据和能源管理方案。
通过采用上述方案，加密子模块对数据进行加密，存储器子模块对加密的数据进行保存，当使用者需要调用数据信息时，外接设备通过调用口子模块将加密信息导出，达到了解和管理能源使用情况的效果。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1、生产信息获取模块和数据采集模块均用于采集信息，生产信息获取模块起到传感器获取环境信息的作用，数据采集模块起到自动识别感应企业的设置点的环境信息的作用，收集到的生产信息和环境信息输入至信息处理模块进行处理计算；
2、信息处理模块对生产信息和环境信息分别进行碳计算，得到核算数据后进行分类汇总，再对汇总数据进行分析得到最佳的能源管理方案，减少人工判断和执行，依靠高可靠性基层传感器减少数据造假、数据不可证、数据质量不可靠的问题，达到提高碳计算结果的可靠性的效果；
3、信息存储模块将核算数据、汇总数据和能源管理方案进行加密储存。
附图说明
图1为本申请实施例一种碳排放量计算的边缘网关系统的模块示意图。
附图标记说明：101、生产信息获取模块；102、数据采集模块；103、信息处理模块；104、信息存储模块。
具体实施方式
以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种碳排放量计算的边缘网关系统，参照图1，系统包括：
生产信息获取模块101，用于通过自动获取的方式录入生产信息；
数据采集模块102，用于实时监测和采集设置点的环境信息；
信息处理模块103，用于根据录入的生产信息和设置点采集的环境信息，依据碳计算模型进行碳计算，再将多个通过碳计算得出的核算数据进行汇总，从而得到汇总数据，依据数据分析模型分析汇总数据得出能源管理方案；
信息存储模块104，用于存储信息处理模块103测得的核算数据、汇总数据和能源管理方案。
具体地，碳排放的计算和分析需要收集数据，系统分别获取环境信息和生产信息两种信息，生产信息获取模块101作为生产信息智能录入端，相对应的传感器获取一定时间内的生产耗费的能源作为生产信息，生产信息通过生产信息获取模块101录入进信息处理模块103。数据采集模块102作为环境信息的自动采集端，设置在企业的多个不同设置点实施进行自动采集环境信息操作，并将环境信息录入进信息处理模块103。信息处理模块103作为处理端对生产信息和环境信息计算分析，得到利于企业发展的能源管理方案，使企业更节能，在不影响正常生活的情况下减少碳排放，达到提高碳计算结果的可靠性的效果。
其中生产信息获取模块101包括软件录入子模块和接口录入子模块。
软件录入子模块具体连接无线网络进行传输，系统外的传感器作为输入器件，进而连接无线网络，通过传感器自动获取的方式，无线传输至软件录入子模块。此时输入器件作为无线设备的发射端发送信号，软件录入子模块作为无线设备的接入端接收信号，接收到的信号传输至信息处理模块103进行处理，无线连接使传感器能够远距离的上传碳计算所需信息，起到便捷传输信息的作用。
接口录入子模块具体采用数据线传输的方式进行端口传输，输入器件通过数据线连通接口录入子模块，使得信息有限传输至接口录入子模块后，信息再传输至信息处理模块103进行处理。有线传输使传输数据更稳定，并且更安全，起到稳定传输信息的作用。
生产信息通常通过传感器录入，传感器获取到的信息预先按照符合碳计算模型的规则和标准将数据按顺序录入到终端得到生产信息相对应的核算数据。
生产信息包括企业相关的用水量、用电量和用气量，数据相对应的水表、电表和用气表进行实时记录用量，得到企业的用水量、用电量和用气量，再将获取的用量输入至信息处理模块103进行碳计算。
信息处理模块103包括核算汇总子模块，核算汇总子模块用于接收用水量、用电量和用气量，根据其相匹配的碳计算模型进行演算，得出相对应的核算数据。
生产信息的碳计算模型：
Figure BDA0004129176740000051
其中C为碳排放的总量，Ci为能源的排放量，ei为各种能源的消耗量，μi为第i种能源的碳排放系数。而其中水的碳排放系数为0.91kg、电的碳排放系数为0.9541kg、天然气的碳排放系数为2.1622kg。
作为另外一种实施方式，生产信息还包括用煤量、用炭量和用汽油量，其中煤的碳排放系数为1.9003kg、炭的碳排放系数为2.8604kg、汽油的碳排放系数为2.9251kg。
能源的消耗量ei的计算公式为：ei＝∑∑Pm,k,n×Em,k,n×hm
其中Pm,k,n为m能源在k设定点使用n设备的活动水平，Em,k,n为m能源在k设定点使用n设备的能源强度，hm为m能源的折标煤系数。
作为另外一种实施方式，能源消耗的计算公式为：ei＝p×h
其中ei为温室气体的排放量，p为排放因子，h为能源消耗的活动数据。液化石油气的排放因子数值为3.1tCO2/t燃料，汽油为2.92tCO2/t燃料，柴油为3.1tCO2/t燃料，而电力的排放因子平均值为0.97tCO2/MWh。当消耗了7t液化石油气，4.225t柴油，7.75t汽油，960MWh电时，
液化石油气：7*3.1＝21.700tCO2e
柴油：4.225*3.1＝13.098tCO2e
汽油：7.75*2.92＝22.630tCO2e
电力：960*0.9987＝958.752tCO2e
总排放量＝21.700+13.098+22.630+958.752＝1016.18tCO2e。
数据采集模块102包括温度子模块、湿度子模块、亮度子模块、气体子模块和摄像子模块。温度子模块、湿度子模块、亮度子模块、气体子模块和摄像子模块均设置于企业的多个设置点，温度子模块具体采用温度传感器，温度子模块用于采集企业多个设置点的温度信息。湿度子模块具体为湿度传感器，湿度子模块用于采集企业多个设置点的湿度信息。亮度子模块具体为光敏传感器，亮度子模块用于采集企业设置点的亮度信息，具体为检测光照光照强度。气体子模块具体为气体检测仪，气体子模块用于采集企业设置点的温室气体信息。摄像子模块具体为摄像头，摄像头捕捉设置点的画面，对现场人员和物件进行监控。
具体地，获取得到的温度信息、湿度信息、亮度信息、温室气体信息，温度信息、湿度信息和亮度信息用于判断设置点的工作环境，便于进一步的进行调节，温室气体信息传输至核算汇总子模块进行计算。
温室气体信息的碳计算模型：TDCk＝∑∑Pm,k,n×Em,k,n×fk,m
其中TDCk为设定点的其中一种温室气体的总排放量，Pm,k,n为m能源在k设定点使用n设备的活动水平，Em,k,n为m能源能源在k设定点使用n设备的能源强度，fk,m为k部门m能源的温室气体排放系数，温室气体排放系数为固定值。
温室气体具体包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)、六氟化硫(SF6)等，主要采集二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)等信息，fk,m为上述气体信息的排放系数。
核酸汇总子模块将生产信息和环境信息计算得出的多个核算数据进行汇总，按照设定的排序规律制成表格，便于存储和人员查看。
信息处理模块103还包括分析判断子模块，分析判断子模块用于根据汇总数据分析判断得出能源管理方案。其中分析判断子模块采用LEAP分析模型，LEAP分析模型的全称为(Long-range Energy Alternatives Planning System)，是一种长期能源替代规划系统，是一个基于情景分析的自底向上的能源—环境核算工具。根据设置点收集的信息和输入的信息作为基础建设LEAP分析模型，从而对企业进行科学的分析，判断得出最佳的能源管理方案。
分析模型根据预先登记的企业的占地面积、设备功率和人员数量进行判断，且根据设置的温度子模块、湿度子模块、亮度子模块、气体子模块和摄像子模块的数量对得到的生产信息和环境信息数据进行判断，得到的最佳的能源管理方案能够和现在的生产信息和环境信息进行对比，从而得到需要调节从而改进的数值。
摄像子模块对本地化场景进行监控并进行训练，将特定画面录入至分析判断子模块，使其实现具备智能识别与预警的可视化监控功能。
人员识别方面：对不同场景的需求部署相对应的算法，使得可对人员行为实施监控，如操作人员做出不必要且增加碳排放的行为时，摄像子模块识别到该行为，转化为数据录入至分析判断子模块，并进行预警。
环境识别方面：对环境进行实时的监控，例如发生火灾等意外事故时，摄像子模块对灾情大小进行捕捉并分析，通过分析判断子模块进行判断碳排放大小。且捕捉到火灾发生的同时进行警报，提醒人员发生火灾，从而减少意外碳排放。
信息处理模块103还包括功率调节子模块，功率调节子模块具体为网关系统连接外界功率设备的板块，信息处理模块103根据得到的能源管理方案对外连的器件进行调节功率，且功率调节子模块根据捕捉画面现场的信息进行调节。
具体地，当其中一个设置点的亮度子模块的亮度过高时，功率调节子模块降低设置点的照明灯的功率，从而起到调节合适亮度的作用。当其中一个设置点的亮度子模块的处于晚上时，功率调节子模块根据摄像子模块捕捉的画面，对现场的照明灯调节至合适路人行走的功率，使得达到减少人工干预，智能调节企业碳排放的效果。
信息存储模块104包括加密子模块、存储器子模块和调用口子模块，加密子模块用于对核算数据、汇总数据和能源管理方案进行加密，在计算得到数据传输到系统外之前进行加密上锁，需特定的解锁模块进行解锁读取，减少人工干预数据的情况，提升了读取数据的门槛，从而确保数据信息的安全性，提高碳计算结果的可靠性。
存储器子模块用于对加密后的核算数据、汇总数据和能源管理方案进行存储保存，并且对输入的生产信息和采集的环境信息进行保存，便于后续调出，与计算得出的数据进行比对，从而更直观的了解企业碳排放情况。
调用口子模块用于外部导出加密后的核算数据、汇总数据、能源管理方案、生产信息和环境信息进行调出。
本申请实施例的原理为：生产信息获取模块和数据采集模块按设定的顺序将生产信息和环境信息录入至信息处理模块103，信息处理模块103通过碳计算模型对接收到的信息进行碳计算，计算得出的多个核算数据进行汇总，汇总成为一定规则的汇总数据后，再根据数据分析模型对汇总数据进行判断，得到适合企业的能源管理方案，并且实时的对企业进行能源的调节和器件功率的调节，起到实时调整企业的碳排放的作用。再通过信息存储模块104存储接收到的生产信息、环境信息、碳计算得出的核算数据、分析判断得出的汇总数据和判断得出的能源管理方案，且对数据进行加密，操作人通过信息存储模块104导出信息数据和能源管理方案，从而调节系统未连接的能源消耗，达到减少人工对碳计算的干预，提高碳计算结果的可靠性的效果。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种碳排放量计算的边缘网关系统，其特征在于，包括：
生产信息获取模块(101)，用于通过自动获取的方式录入生产信息；
数据采集模块(102)，用于实时监测和采集设置点的环境信息；
信息处理模块(103)，用于根据录入的生产信息和设置点采集的环境信息，依据碳计算模型进行碳计算，再将多个通过碳计算得出的核算数据进行汇总，从而得到汇总数据，依据数据分析模型分析汇总数据得出能源管理方案；
信息存储模块(104)，用于存储信息处理模块(103)测得的核算数据、汇总数据和能源管理方案。
2.根据权利要求1所述的一种碳排放量计算的边缘网关系统，其特征在于，所述生产信息获取模块(101)包括软件录入子模块，
所述软件录入子模块用于无线连接边缘网关系统外的传感器。
3.根据权利要求2所述的一种碳排放量计算的边缘网关系统，其特征在于，所述生产信息获取模块(101)还包括接口录入子模块，
所述接口录入子模块用于有线连接近距离的传感器；
传感器用于向信息处理模块(103)输入生产信息。
4.根据权利要求3所述的一种碳排放量计算的边缘网关系统，其特征在于，所述生产信息包括用电量、用气量、用热、用冷，通过传感器获取的方式将用电量、用气量和用热、用冷输入到信息处理模块(103)。
5.根据权利要求1所述的一种碳排放量计算的边缘网关系统，其特征在于，所述数据采集模块(102)包括温度子模块、湿度子模块、气体子模块，所述温度采集子模块、湿度采集子模块、温室气体采集子模块块对企业的设置点进行实时监测。
6.根据权利要求5所述的一种碳排放量计算的边缘网关系统，其特征在于，所述环境信息包括温度信息、湿度信息和温室气体信息。
7.根据权利要求6所述的一种碳排放量计算的边缘网关系统，其特征在于，所述温室气体信息包括二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫，主要采集二氧化碳、甲烷、氧化亚氮信息。
8.根据权利要求1所述的一种碳排放量计算的边缘网关系统，其特征在于，所述信息处理模块(103)包括核算汇总子模块和分析判断子模块，
所述核算汇总子模块用于接收生产信息和环境信息，计算得出核算数据和汇总数据；
所述分析判断子模块用于根据汇总数据分析判断得出能源管理方案。
9.根据权利要求8所述的一种碳排放量计算的边缘网关系统，其特征在于，所述信息处理模块(103)还包括功率调节子模块；
所述功率调节子模块用于根据能源管理方案调节外接的器件的功率。
10.根据权利要求1所述的一种碳排放量计算的边缘网关系统，其特征在于，所述信息存储模块(104)包括加密子模块、存储器子模块和调用口子模块，
所述加密子模块用于对核算数据、汇总数据和能源管理方案进行加密；
所述存储器子模块用于对加密后的核算数据、汇总数据和能源管理方案进行存储保存；
所述调用口子模块用于外部导出加密后的核算数据、汇总数据和能源管理方案。
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