環(huán)境監(jiān)測之碳排放監(jiān)管 智易時(shí)代二氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)方案

一、項(xiàng)目背景：

全球氣候變化問題日益嚴(yán)峻，其中導(dǎo)致全球溫度上升的溫室效應(yīng)受到國際社會越來越多的重視，CO2的排放是溫室效應(yīng)產(chǎn)生的主導(dǎo)因素，自工業(yè)革命以來，人類活動(dòng)對地球的影響逐步增強(qiáng)，特別是煤炭、石油及天然氣等化石燃料的大量使用直接導(dǎo)致了全球CO2濃度在近代以來大幅升高，帶來了全球變暖、冰川融化和海平面上升等一系列嚴(yán)峻的環(huán)境氣候問題。
近日，國家發(fā)展改革委、市場監(jiān)管總局、生態(tài)環(huán)境部發(fā)布關(guān)于進(jìn)一步強(qiáng)化碳達(dá)峰碳中和標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量體系建設(shè)行動(dòng)方案（2024—2025年）的通知。方案提出要按照統(tǒng)籌發(fā)展、需求牽引、創(chuàng)新突破的原則，加強(qiáng)碳計(jì)量基礎(chǔ)能力建設(shè)，完善碳計(jì)量體系，提升碳計(jì)量服務(wù)支撐水平。
碳達(dá)峰、碳中和的實(shí)現(xiàn)路徑主要有兩種：碳源減排和增加碳匯，而能否很好的評價(jià)以上兩個(gè)“路徑抓手”的進(jìn)展質(zhì)量是順利開展相關(guān)工作的前提，因此CO2高可靠性監(jiān)測技術(shù)的研究意義非常重要，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）研究CO2在線監(jiān)測技術(shù)，對于國際碳排放量核算技術(shù)的先進(jìn)水平接軌及未來我國納入國際碳市場具有重要意義；
（2）用儀器測量法測度CO2排放量可滿足碳排放交易市場對排放量數(shù)據(jù)質(zhì)量、時(shí)效性的需求，是目前計(jì)算法的有效補(bǔ)充，能大力推動(dòng)碳排放市場的發(fā)展；
（3）開展碳監(jiān)測技術(shù)裝備研究，有利于加快推進(jìn)CO2氣體監(jiān)測體系的搭建，能更好評估“碳達(dá)峰行動(dòng)方案”的實(shí)施質(zhì)量，在國內(nèi)碳排放管理大局中爭取話語權(quán)有重要意義；
（4）CO2監(jiān)測是長期戰(zhàn)略，有利支撐國家溫室氣體監(jiān)測體系的建設(shè)，在國際上爭取更權(quán)威的話語權(quán)；
（5）開展碳監(jiān)測領(lǐng)域的研究和研發(fā)對于推動(dòng)國內(nèi)相關(guān)政策法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的完善有重要的意義。

二、遵循標(biāo)準(zhǔn)：

《固定污染源二氧化碳排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求》（TCAEPI 47－2022）

《固定污染源排放煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法》（HJ/T 76-2001)）

《固定污染源排放煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》（HJ 75-2017）

《污染源在線自動(dòng)監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》（HJ 212-2017）

《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》（GB/T 16157-1996）

三、系統(tǒng)架構(gòu)?：

本系統(tǒng)?主要由監(jiān)測站點(diǎn)、?數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、?數(shù)據(jù)中心及用戶終端四部分組成。?監(jiān)測站點(diǎn)負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場CO2濃度數(shù)據(jù)，?通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)中心進(jìn)行處理、?存儲與分析，?最終通過用戶終端（?如PC、?移動(dòng)設(shè)備等）?提供數(shù)據(jù)訪問與分析服務(wù)。

四、建設(shè)方案：

1.總體思路和原則?

?（1）面向管理，輔助核算。根據(jù)落實(shí)應(yīng)對氣候變化國家自主貢獻(xiàn)目標(biāo)，建設(shè)性參與和引領(lǐng)國際履約，適應(yīng)氣候變化管理支撐需要開展監(jiān)測試點(diǎn)，將監(jiān)測作為排放量核算的重要支撐、校核和輔助手段。

（2）立足業(yè)務(wù)、兼顧科研。初步建立業(yè)務(wù)化運(yùn)行的碳監(jiān)測評估試點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。注重碳達(dá)峰、碳中和監(jiān)測關(guān)鍵科技問題研究，先行先試，積累經(jīng)驗(yàn)。

（3）統(tǒng)籌融合、協(xié)同聯(lián)動(dòng)。將碳監(jiān)測納入常規(guī)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，發(fā)揮對減污降碳協(xié)同增效的支撐服務(wù)作用。

2.設(shè)計(jì)方案

（1）?監(jiān)測站點(diǎn)布局?：?根據(jù)地理位置、?氣候條件、?人類活動(dòng)密集度等因素，?在全國或特定區(qū)域內(nèi)科學(xué)布局監(jiān)測站點(diǎn)，?確保數(shù)據(jù)的代表性和全面性。?

（2）?數(shù)據(jù)采集設(shè)備?：?選用高精度、?高穩(wěn)定性的CO2傳感器，?結(jié)合氣象參數(shù)監(jiān)測設(shè)備（?如溫度、?濕度、?風(fēng)速等）?，?實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。?

（3）?數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)?：?構(gòu)建穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，?包括有線和無線傳輸方式，?確保監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)、?準(zhǔn)確地上傳至數(shù)據(jù)中心。?

（4）?數(shù)據(jù)中心與云平臺?：?建立大型數(shù)據(jù)中心，?用于存儲、?處理和分析監(jiān)測數(shù)據(jù)。?開發(fā)云端平臺，?實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化展示、?歷史數(shù)據(jù)查詢、?異常報(bào)警等功能。?

（5）?數(shù)據(jù)分析與預(yù)警系統(tǒng)?：?運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，?對收集到的CO2濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，?建立預(yù)警模型，?及時(shí)發(fā)現(xiàn)并預(yù)測CO2濃度的異常變化。??

?3.數(shù)據(jù)傳輸與存儲?

?無線傳輸?：?利用4G/5G無線通信技術(shù)，?實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳。?為了確保數(shù)據(jù)的完整性和安全性，?還需采用加密技術(shù)對傳輸過程進(jìn)行保護(hù)。?
?云存儲?：?采用云計(jì)算平臺，?實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的安全存儲與高效訪問。?通過分布式存儲和備份機(jī)制，?確保數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。?同時(shí)，?還將提供便捷的數(shù)據(jù)訪問接口和工具，?支持用戶進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)回溯和分析。?

?4.數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用?

?實(shí)時(shí)監(jiān)控?：?開發(fā)可視化監(jiān)控平臺，?實(shí)時(shí)展示各監(jiān)測點(diǎn)CO2濃度變化，?支持預(yù)警通知功能。?通過地圖、?圖表等多種形式展示監(jiān)測數(shù)據(jù)，?方便用戶直觀了解CO2濃度的分布和變化趨勢。?

?趨勢分析?：?運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，?對長期監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，?分析CO2濃度變化趨勢，?為政策制定提供依據(jù)。?通過時(shí)間序列分析、?相關(guān)性分析等方法，?揭示CO2濃度與氣象條件、?人類活動(dòng)等因素的關(guān)系。?

?模型預(yù)測?：?結(jié)合氣象數(shù)據(jù)、?人類活動(dòng)信息等，?建立CO2排放預(yù)測模型，?輔助決策制定。?通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，?構(gòu)建預(yù)測模型，?對未來的CO2排放趨勢進(jìn)行預(yù)測和評估。?

?5.系統(tǒng)安全與維護(hù)?

?數(shù)據(jù)加密?：?采用加密技術(shù)保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸與存儲過程中的信息安全。?對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，?確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中不被竊取或篡改。?同時(shí)，?對存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和權(quán)限管理。?
?

遠(yuǎn)程維護(hù)?：?設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)，?實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測站點(diǎn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、?故障診斷與軟件升級，?降低運(yùn)維成本。?通過遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)，?可以實(shí)時(shí)監(jiān)測站點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)和性能指標(biāo)，?及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理故障問題。?同時(shí)，?還可以遠(yuǎn)程對站點(diǎn)進(jìn)行軟件升級和配置調(diào)整，?確保系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。??

五、產(chǎn)品介紹：

（1）硬件設(shè)備
溫室氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)（固定源）

溫室氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)由采樣單元、預(yù)處理單元、分析單元、數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)等組成；監(jiān)測數(shù)據(jù)可通過多種方式進(jìn)行傳輸，并進(jìn)行各種報(bào)表的統(tǒng)計(jì)工作，能夠滿足政府及環(huán)保部門對溫室氣體的監(jiān)測和評價(jià)需求。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)、安裝方便，可靠性高、適應(yīng)強(qiáng)等特點(diǎn)。
監(jiān)測原理：采用先進(jìn)的NDIR技術(shù)與長光程技術(shù)聯(lián)用，分辨率高、探測下限低、漂移小、設(shè)備穩(wěn)定性強(qiáng)、響應(yīng)時(shí)間快。
產(chǎn)品特點(diǎn)：采用單線吸收光譜和激光長波長掃描技術(shù)，不受背景氣體干擾；獨(dú)特的采樣探頭設(shè)計(jì)、簡單的預(yù)處理流路、保證系統(tǒng)氣路的長期穩(wěn)定運(yùn)行。
溫室氣體在線監(jiān)測儀

溫室氣體在線監(jiān)測儀是集成CO2、CH4、N2O、風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、大氣壓等環(huán)境監(jiān)測因素，數(shù)據(jù)采集傳輸、視頻監(jiān)控管理及信息技術(shù)平臺為一體的模塊化環(huán)境空氣溫室氣體在線監(jiān)測設(shè)備。設(shè)備采用泵吸式采樣方式，高度集成電化學(xué)傳感器與非分散紅外傳感器模組及氣象參數(shù)傳感器，模塊化的搭配突出高性價(jià)比，為環(huán)境空氣溫室氣體在線監(jiān)測提供數(shù)據(jù)支撐及溯源分析。
污染源溫室氣體排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)

污染源溫室氣體排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)主要由溫室氣體監(jiān)測子系統(tǒng)（CO2、CO）、煙氣參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)（溫度、壓力、流速、濕度）、系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)構(gòu)成，可以有效監(jiān)管碳排放濃度及水平。
產(chǎn)品特點(diǎn)
?可靠性高：標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)，組裝簡單可靠；
??自動(dòng)化程度高，采集系統(tǒng)的詳細(xì)狀態(tài)信息，可作為數(shù)據(jù)有效性審核的最有利資源；
??簡潔合理的預(yù)處理流路，系統(tǒng)集成布線簡單，安裝維護(hù)方便，穩(wěn)定性強(qiáng)；
??智能化設(shè)計(jì)，支持自動(dòng)調(diào)零、異常報(bào)警、故障報(bào)警。
（2）軟件平臺

碳排放及能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)是我公司自主開發(fā)的一款服務(wù)于環(huán)保局和涉及碳排放核查的九大行業(yè)的碳排放及能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)各行業(yè)企業(yè)碳排放核查方法與報(bào)告指南中提到的方法進(jìn)行計(jì)算，充分利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)云計(jì)算等智能化信息化手段，在現(xiàn)有手工核查基礎(chǔ)上接入在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)與生態(tài)環(huán)境局的信息化資源互聯(lián)互通，協(xié)同聯(lián)動(dòng)，建立科學(xué)、高效、統(tǒng)一的碳排放及能耗監(jiān)管體系，助力我國早日達(dá)成碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)。

駕駛艙清晰展示市重點(diǎn)碳排放企業(yè)相關(guān)信息，并做數(shù)據(jù)分析及排放排名，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)展示各企業(yè)排放指標(biāo)及參數(shù)。

系統(tǒng)內(nèi)所有監(jiān)測點(diǎn)位按所屬行政區(qū)域進(jìn)行歸類和展示，監(jiān)測點(diǎn)位圖標(biāo)顏色按其當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)表示顏色動(dòng)態(tài)顯示，圖標(biāo)上方注有具體的地理位置，方便用戶直觀、一目了然掌握各個(gè)行政區(qū)域內(nèi)監(jiān)測點(diǎn)位的部署情況和碳排放現(xiàn)狀，系統(tǒng)提供多種方式的地圖效果（矢量、衛(wèi)星、三維）來實(shí)時(shí)顯示位置和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)報(bào)表：系統(tǒng)自動(dòng)生成日報(bào)、月報(bào)、年報(bào)，輸出平臺數(shù)據(jù)報(bào)表，展示碳排放數(shù)據(jù)及說明等信息，輔助環(huán)保監(jiān)管部門進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，做出對應(yīng)相關(guān)工作降低碳排放。

數(shù)據(jù)分析：支持折線圖等展示形式并具有導(dǎo)出功能，有效的表現(xiàn)出各企業(yè)各監(jiān)測因子的歷史分鐘值、小時(shí)值監(jiān)測因子的變化趨勢。方便用戶查看時(shí)間段內(nèi)空氣質(zhì)量變化趨勢和污染物濃度變化情況，同時(shí)可以進(jìn)行監(jiān)測點(diǎn)位之間的各項(xiàng)參數(shù)的對比分析。

設(shè)備管理：統(tǒng)計(jì)安裝好的企業(yè)及設(shè)備數(shù)量，隨時(shí)隨地了解各企業(yè)參與碳排放設(shè)備及相關(guān)治理設(shè)備運(yùn)行情況，針對超排預(yù)警企業(yè)采取對應(yīng)監(jiān)管手段，保證系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定運(yùn)行。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

用戶管理：系統(tǒng)設(shè)置多種用戶等級（系統(tǒng)用戶、管理用戶、普通用戶），不同用戶配有相應(yīng)的功能權(quán)限，保證從政府到企業(yè)自身全方位多角度的了解碳排放及能源消耗情況，及時(shí)作出相應(yīng)管理。