基于物联网大数据的碳排放采集方法、系统和设备与流程

本发明提出了基于物联网大数据的碳排放采集方法、系统和设备，属于碳排放数据处理。

背景技术：

1、为了提出推进新型城市建设，推进生产生活低碳化，促进工业、建筑、交通等领域绿色低碳转型，推进产业园区循环化改造，鼓励建设超低能耗和近零能耗建筑，推动公共服务车辆电动化替代，到2025年城市新能源公交车辆占比提高到72％。开展绿色生活创建行动，倡导绿色出行和绿色家庭、绿色社区建设，推广节能产品和新建住宅全装修交付，建立居民绿色消费奖励机制。推进统一的绿色产品认证和标识体系建设，建立绿色能源消费认证机制。然而，现有技术中碳排放监测和管理常常存在通信质量较差导致碳核算质量和效率较低的问题发生。

技术实现思路

1、本发明提供了基于物联网大数据的碳排放采集方法、系统和设备，用以解决上述现有技术中存在的技术问题，所采取的技术方案如下：

2、基于物联网大数据的碳排放采集方法，所述基于物联网大数据的碳排放采集方法包括：

3、提供温室气体监测设备组与驾驶舱之间的通信连接，并控制温室气体监测设备组进行数据采集，并对所述温室气体监测设备组与驾驶舱之间的通信运行质量进行监测；

4、实时接收温室气体监测设备组所采集的温室气体数据和自身通信运行参数，并根据所述温室气体数据和自身通信运行参数对温室气体监测设备组进行数据管理、数据收集、设备和实时数据入库以及数据转发；

5、针对驾驶舱展示的各个数据管理服务进行微服务注册、设备指令接口、设备注册与关联配对和数据管理的运行控制；其中，所述数据管理服务包括设备管理服务、驱动管理服务、状态管理服务、配置管理服务以及管理平台的接口服务；所述管理层是所有微服务交互的核心部分，负责各类配置数据的管理，并对外提供接口服务；

6、针对驾驶舱的碳服务功能提供规则引擎、数据开放运行、任务调度控制、报警与消息通知管理和日志管理；其中，所述碳服务功能包括碳核算处理、碳分析处理、碳管理运行和碳咨询展示。

7、进一步地，控制温室气体监测设备组进行数据采集，包括：

8、所述驾驶舱调取所述温室气体监测设备组中所包含的各设备的数据采集频率，其中，所述温室气体监测设备组包括地面温室气体监测设备、卫星遥感设备和航空器；

9、所述驾驶舱将所述温室气体监测设备组中所包含的各设备的数据采集频率发送至数据采集频率对应的各设备；

10、所述温室气体监测设备组中所包含的各设备按照其对应的数据采集频率进行数据采集，并将数据采集获取的数据信息通过无线通讯方式回传至驾驶舱。

11、进一步地，对所述温室气体监测设备组与驾驶舱之间的通信运行质量进行监测，包括：

12、实时监测所述温室气体监测设备组中的地面温室气体监测设备的通信运行参数；其中，所述通信运行参数包括通信传输速率和带宽利用率；

13、根据所述地面温室气体监测设备的通信运行参数结合第一通信运行质量模型获取地面温室气体监测设备的第一通信运行质量指标值；

14、实时监测所述温室气体监测设备组中的卫星遥感设备的通信运行参数；其中，所述通信运行参数包括通信传输速率和带宽利用率；

15、根据所述卫星遥感设备的通信运行参数结合第一通信运行质量模型获取卫星遥感设备的第一通信运行质量指标值；

16、实时监测所述温室气体监测设备组中的航空器的通信运行参数；其中，所述通信运行参数包括通信传输速率和带宽利用率；

17、根据所述航空器的通信运行参数结合第一通信运行质量模型获取航空器的第一通信运行质量指标值；

18、其中，所述第一通信运行质量模型的结构如下：

19、

20、

21、其中，s01表示第一通信运行质量模型第一通信运行质量指标值；n表示通信运行所经历的单位时间的个数，并且，单位时间为1s；bi表示第i个单位时间的通信运行的通信传输速率；be表示达到通信标准要求的最低通信传输速率；λ表示速率评价补偿系数；pi表示第i个单位时间对应的带宽利用率；p0表示预设的带宽利用率参考值；α和ξ分别表示第一评价因子和第二评价因子，并且，所述第一评价因子和第二评价因子通过如下公式获取：

22、

23、

24、其中，pmax和pmin表示n个单位时间出现的带宽利用率最大值和带宽利用率最小值；tg表示出现带宽利用率最大值和带宽利用率最小值的时间间隔对应平均时长；tz表示通信运行对应的总时长；

25、将所述地面温室气体监测设备的第一通信运行质量指标值、卫星遥感设备的第一通信运行质量指标值和航空器的第一通信运行质量指标值分别与其对应的通信运行质量指标阈值进行比较；

26、当所述地面温室气体监测设备的第一通信运行质量指标值、卫星遥感设备的第一通信运行质量指标值和航空器的第一通信运行质量指标值的低于其对应的通信运行质量指标阈值时，则利用第二通信运行质量模型获取第一通信运行质量指标值的低于其对应的通信运行质量指标阈值的设备所对应的第二通信运行质量指标值；

27、其中，所述第二通信运行质量模型结构如下：

28、

29、其中，s02表示第二通信运行质量模型第二通信运行质量指标值；sy表示通信运行质量指标阈值；m表示通信运行过程中的实际带宽利用率大于带宽利用率参考值的单位时间的个数；k表示通信运行过程中的实际带宽利用率小于带宽利用率参考值的单位时间的个数；pzfi表示第i个实际带宽利用率大于带宽利用率参考值的单位时间对应的带宽利用率增长幅度；pzti表示第i个实际带宽利用率大于带宽利用率参考值的单位时间对应的通信数据传输延迟率；pxfi表示第i个实际带宽利用率不大于带宽利用率参考值的单位时间对应的带宽利用率下降幅度；pxti表示第i个实际带宽利用率不大于带宽利用率参考值的单位时间对应说的通信数据传输延迟率；

30、当所述第二通信运行质量指标值低于预设的质量评价阈值时，则判定第一通信运行质量指标值的低于其对应的通信运行质量指标阈值的设备存在通信异常，并进行数据采集通信异常报警。

31、基于物联网大数据的碳排放采集系统，所述基于物联网大数据的碳排放采集系统包括：

32、驱动层，用于提供温室气体监测设备组与驾驶舱之间的通信连接，并控制温室气体监测设备组进行数据采集，并对所述温室气体监测设备组与驾驶舱之间的通信运行质量进行监测；

33、数据层，用于实时接收温室气体监测设备组所采集的温室气体数据和自身通信运行参数，并根据所述温室气体数据和自身通信运行参数对温室气体监测设备组进行数据管理、数据收集、设备和实时数据入库以及数据转发；

34、管理层，用于针对驾驶舱展示的各个数据管理服务进行微服务注册、设备指令接口、设备注册与关联配对和数据管理的运行控制；其中，所述数据管理服务包括设备管理服务、驱动管理服务、状态管理服务、配置管理服务以及管理平台的接口服务；所述管理层是所有微服务交互的核心部分，负责各类配置数据的管理，并对外提供接口服务；

35、应用层，用于针对驾驶舱的碳服务功能提供规则引擎、数据开放运行、任务调度控制、报警与消息通知管理和日志管理；其中，所述碳服务功能包括碳核算处理、碳分析处理、碳管理运行和碳咨询展示。

36、进一步地，所述驱动层包括：

37、数据采集频率获取模块，用于所述驾驶舱调取所述温室气体监测设备组中所包含的各设备的数据采集频率，其中，所述温室气体监测设备组包括地面温室气体监测设备、卫星遥感设备和航空器；

38、数据发送模块，用于所述驾驶舱将所述温室气体监测设备组中所包含的各设备的数据采集频率发送至数据采集频率对应的各设备；

39、信号回传模块，用于所述温室气体监测设备组中所包含的各设备按照其对应的数据采集频率进行数据采集，并将数据采集获取的数据信息通过无线通讯方式回传至驾驶舱。

40、进一步地，所述驱动层还包括：

41、第一实时监测模块，用于实时监测所述温室气体监测设备组中的地面温室气体监测设备的通信运行参数；其中，所述通信运行参数包括通信传输速率和带宽利用率；

42、第一质量指标值获取模块，用于根据所述地面温室气体监测设备的通信运行参数结合第一通信运行质量模型获取地面温室气体监测设备的第一通信运行质量指标值；

43、第二实时监测模块，用于实时监测所述温室气体监测设备组中的卫星遥感设备的通信运行参数；其中，所述通信运行参数包括通信传输速率和带宽利用率；

44、第二质量指标值获取模块，用于根据所述卫星遥感设备的通信运行参数结合第一通信运行质量模型获取卫星遥感设备的第一通信运行质量指标值；

45、第三实时监测模块，用于实时监测所述温室气体监测设备组中的航空器的通信运行参数；其中，所述通信运行参数包括通信传输速率和带宽利用率；

46、第二质量指标值获取模块，用于根据所述航空器的通信运行参数结合第一通信运行质量模型获取航空器的第一通信运行质量指标值；

47、其中，所述第一通信运行质量模型的结构如下：

48、

49、

50、其中，s01表示第一通信运行质量模型第一通信运行质量指标值；n表示通信运行所经历的单位时间的个数，并且，单位时间为1s；bi表示第i个单位时间的通信运行的通信传输速率；be表示达到通信标准要求的最低通信传输速率；λ表示速率评价补偿系数；pi表示第i个单位时间对应的带宽利用率；p0表示预设的带宽利用率参考值；α和ξ分别表示第一评价因子和第二评价因子，并且，所述第一评价因子和第二评价因子通过如下公式获取：

51、

52、

53、其中，pmax和pmin表示n个单位时间出现的带宽利用率最大值和带宽利用率最小值；tg表示出现带宽利用率最大值和带宽利用率最小值的时间间隔对应平均时长；tz表示通信运行对应的总时长；

54、指标比较模块，用于将所述地面温室气体监测设备的第一通信运行质量指标值、卫星遥感设备的第一通信运行质量指标值和航空器的第一通信运行质量指标值分别与其对应的通信运行质量指标阈值进行比较；

55、第二通信运行质量指标值获取模块，用于当所述地面温室气体监测设备的第一通信运行质量指标值、卫星遥感设备的第一通信运行质量指标值和航空器的第一通信运行质量指标值的低于其对应的通信运行质量指标阈值时，则利用第二通信运行质量模型获取第一通信运行质量指标值的低于其对应的通信运行质量指标阈值的设备所对应的第二通信运行质量指标值；

56、其中，所述第二通信运行质量模型结构如下：

57、

58、其中，s02表示第二通信运行质量模型第二通信运行质量指标值；sy表示通信运行质量指标阈值；m表示通信运行过程中的实际带宽利用率大于带宽利用率参考值的单位时间的个数；k表示通信运行过程中的实际带宽利用率小于带宽利用率参考值的单位时间的个数；pzfi表示第i个实际带宽利用率大于带宽利用率参考值的单位时间对应的带宽利用率增长幅度；pzti表示第i个实际带宽利用率大于带宽利用率参考值的单位时间对应的通信数据传输延迟率；pxfi表示第i个实际带宽利用率不大于带宽利用率参考值的单位时间对应的带宽利用率下降幅度；pxti表示第i个实际带宽利用率不大于带宽利用率参考值的单位时间对应说的通信数据传输延迟率；

59、通信异常判定及报警模块，用于当所述第二通信运行质量指标值低于预设的质量评价阈值时，则判定第一通信运行质量指标值的低于其对应的通信运行质量指标阈值的设备存在通信异常，并进行数据采集通信异常报警。

60、基于物联网大数据的碳排放采集设备，所述基于物联网大数据的碳排放采集设备包括温室气体监测设备组与驾驶舱；其中，所述温室气体监测设备组与驾驶舱之间通过无线传输方式建立数据连接。

61、进一步地，所述温室气体监测设备组

62、所述驾驶舱用于根据室气体监测设备组采集的数据信息进行碳排放数据处理；并且，所述碳排放数据处理包括碳核算处理、碳分析处理、碳管理运行和碳咨询展示。

63、进一步地，所述温室气体监测设备组包括地面温室气体监测设备、卫星遥感设备和航空器；其中，所述地面温室气体监测设备用于对大气中的目标气体进行浓度检测，获得温室气体浓度数据；

64、所述卫星遥感设备用于通过卫星遥感获取大气和陆地表面的温室气体浓度分布数据；

65、所述航空器用于对目标区域的大气中的温室气体浓度进行定时监测，获取区域性的温室气体浓度变化数据信息。

66、进一步地，所述地面温室气体监测设备和航天器上均设置有二氧化碳浓度检测设备、甲烷浓度检测设备、一氧化氮浓度检测设备和一氧化碳浓度检测设备。

67、本发明有益效果：

68、本发明提出的基于物联网大数据的碳排放采集方法、系统和设备通过设定和发送数据采集频率，实现温室气体监测设备组的高效数据采集，确保数据的及时性和准确性。实时接收和处理温室气体数据和通信运行参数，通过数据管理、收集和入库等流程，为碳排放的监测和分析提供数据支持。采用微服务架构，使得系统更易于扩展和维护，同时提高了系统的灵活性和可靠性。通过规则引擎和任务调度控制等功能，为碳服务功能提供智能化支持，提高了系统的自动化水平和处理效率。实时监测通信运行质量，并通过报警与消息通知管理，及时发现并处理潜在问题，确保系统的稳定运行和数据的安全可靠。