[0001] 本发明涉及环境监测技术领域，具体为一种碳排放监测装置及碳排放监测方法。

[0002] 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组成部分是二氧化碳(CO2)，因此人们简单地将“碳排放”理解为“二氧化碳排放”。

[0003] 人类的任何活动都有可能造成碳排放，各种燃油、燃气、石蜡、煤炭、天然气在使用过程中都会产生大量二氧化碳，城市运转、人们日常生活、交通运输(飞机、火车、汽车等)也会排放大量二氧化碳。买一件衣服，消费一瓶水，就连叫个外卖都会在生产和运输过程中产生排放。所有的燃烧过程(人为的、自然的)都会产生二氧化碳，比如普通百姓简单的烧火做饭；有机物在分解、发酵、腐烂、变质的过程中都会产生二氧化碳。事实上，碳排放和我们每天的衣食住行息息相关。

[0004] 现有技术存在以下不足，在对碳排放数据进行监测时，通常是对空气中CO2的浓度测量，而对CO2的浓度进行测量时，没有考虑到当时气候温湿度和风速以及大气压强对CO2的浓度测量的影响，且空气污染监测系统无法对CO2浓度的变化趋势进行预测，继而无法对碳排放高的区域提前干预。

[0046] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。

[0047] 需要说明的是，除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

[0048] 实施例1

[0049] 如图1所示，本发明提供一实施例的碳排放监测装置，包括：数据采集模块、数据传输模块和数据分析处理模块以及执行模块；

[0050] 数据采集模块，用于采集区域内空气中的参数，包括连续N天的湿度sd，温度wd和风速fs以及大气压强yq；

[0051] 数据传输模块，用于将数据采集模块采集的湿度sd，温度wd和风速fs以及大气压强yq传输至数据分析处理模块；

[0052] 数据分析处理模块，用于对空气中的参数分析处理，得到CO2浓度系数XSnd和CO2的浓度变化率BHLnd，并对CO2浓度系数XSnd和CO2的浓度变化率BHLnd相关性分析，得到碳排放系数XStpf；

[0053] 执行模块，用于根据数据分析处理模块计算处理的碳排放系数XS，选择不同的应对策略。

[0054] 区域内空气中的湿度sd的测量方法：

[0055] 湿度表法：湿度表法将探测物体表面上水分蒸发成蒸气形成的水分液成固定比例罐中，用蒸发湿度表来测量湿度；

[0056] 激光测湿仪：激光测湿仪采用克朗森分析原理，将激光束发射在待测物体表面上，由激光束反射后，探测其穿透物体大气层中水分含量，测量湿度；

[0057] 水滴冷却法：水滴冷却法会将湿度反映出来，它利用水滴在一定的温度、干预压力下冷却的温度降低速率来测量湿度的大小；

[0058] 电容式湿度传感器：改变湿度时，会使得吸入电容器可以形成一直变化的湿数值，这里利用电容反复改变其电容大小来检测湿度大小，根据定律求出其对应的湿度；

[0059] 吸湿电位计：该装置利用吸湿性材料(一般为橡胶)接触到不同的湿度气体时，有一定的电位变化，利用橡胶的吸湿性，可以测量其相应的湿度；

[0060] 根据测量方法的方便和数据的准确性，优选选择电容式湿度传感器测量湿度sd。

[0061] 区域内空气中的温度wd的测量方法：

[0062] 气温计法：气温计是一种测量温度的仪器，它的原理是利用物质的热膨胀性质来测量温度，常见的气温计有水银气温计、酒精气温计、铂电阻温度计等；

[0063] 热电偶法：热电偶是由两种不同金属制成的导线，当两种金属的接触处受到热时，会产生电动势，其大小与温度成正比，因此，可以通过测量热电偶产生的电动势来确定温度；

[0064] 红外线测温法：红外线测温法是一种利用物体辐射出的红外线来测量温度的方法，物体的温度越高，辐射出的红外线越强，因此可以通过测量物体辐射出的红外线强度来确定其温度；

[0065] 声速法：声速法是一种利用声速与温度之间的关系来测量温度的方法，声速是指声波在介质中传播的速度，其与介质的温度有关，当介质的温度升高时，声速也会随之升高，因此，可以通过测量声速来确定介质的温度；

[0066] 根据测量方法的方便和数据的准确性，优选选择红外线测温法测量湿度sd。

[0067] 区域内空气中的风速fs的测量方法：

[0068] 机械式测风：机械式测风如风表测风，外表如同机械手表形状，一般被用测量井巷的风。需先估算风速，然后用风标和秒表，将风表指针与秒表回零，然后使风表迎着风流，并与风流方向垂直，风表空转30s后同时打开风表和秒表开关，开始测定。需注意在同一断面的测风不少于3次，测风过程中要平稳运行；

[0069] 超声波测风：工作原理是利用超声波时差法来实现风速风向的测量，由于声音在空气中的传播速度，会和风向上的气流速度叠加，假如超声波的传播方向与风向相同，那么它的速度会加快；反之，若超声波的传播方向若与风向相反，那么它的速度会变慢。因此在固定的检测条件下，超声波在空气中传播的速度可以和风速函数对应，通过计算即可得到精确的风速和风向；

[0070] 量热式测风：基本原理是将一根细的金属丝放在流体中，通电流加热金属丝，使其温度高于流体的温度，因此将金属丝风速计称为“热线”，当流体沿垂直方向流过金属丝时，将带走金属丝的一部分热量，使金属丝温度下降，根据强迫对流热交换理论，可导出热线散失的热量Q与流体的速度v之间存在关系式；

[0071] 根据测量方法的方便和数据的准确性，优选选择量热式测风法测量风速fs。

[0072] 区域内空气中的大气压强yq的测量方法：

[0073] 气压计法：气压计是一种利用气体压强来测量大气压强的仪器，常见的气压计有水银气压计、空气气压计、电子气压计等，其中水银气压计是最常用的一种，其原理是利用水银柱受大气压力的作用产生高度变化，从而测定大气压强；

[0074] 气象卫星法：利用气象卫星对大气压强进行遥感测量，气象卫星可以通过接收来自卫星的微波辐射信号，获取大气压强、温度等信息，从而实现对大气环境的监测；

[0075] 气象雷达法：利用气象雷达对大气中的气象物理量进行探测，包括大气压强、风速、降水等，气象雷达可以通过反射回来的雷达信号获取大气压强信息；

[0076] 根据测量方法的方便和数据的准确性，优选选择气象卫星法测量大气压强yq。

[0077] 确定各区域的范围后，在各区域的范围内进行等距离多点测样，测样的区域大小相等，测样后，测量每个区域内每一空气参数的浓度，再将每个区域内每一空气参数的浓度相加，再除以测样的个数，便可得到各区域内每一空气参数的平均浓度，需要说明的是，测样的个数越多，计算得出的各区域内空气参数的平均浓度越准确；

[0078] 数据采集模块采集后，依据下列的公式：测算各区域内连续N天的平均湿度sd、平均温度wd和平均风速fs以及平均大气压强yq的数值，并分别标记为PJsd，PJwd和PJfs以及PJyq；

[0079]

[0080]

[0081]

[0082]

[0083] sd＝[sd1、sd2…sdi…sdN]

[0084] wd＝[wd1、wd2…wdi...wdN]

[0085] fs＝[fs1、fs2…fsi...fsN]

[0086] yq＝[yq1、yq2…yqi...yqN]

[0087] 其中，sdi为第i天的湿度含值，wdi为第i天的温度值，fsi为第i天的风速值，yqi为第i天的大气压强值。

[0088] 对采集到各区域空气中的PJsd、PJwd和PJfs以及PJyq进行无量纲化处理，将各参数相关联，生成CO2浓度系数XSnd，依据的公式为：

[0089]

[0090] 其中，参数意义为：δ为区域内空气中的平均湿度sd的影响因子，0.2≤δ≤0.4，ε为区域内空气中的平均温度wd的影响因子，0.6≤ε≤0.9，∈为区域内空气中的平均风速fs的影响因子，0.1≤∈≤0.3，σ为区域内空气中的平均大气压强yq的影响因子，0.05≤σ≤0.3，C1为常数修正系数。

[0091] 由公式可知，当PJsd越高，PJwd和PJfs以及PJyq一定时，CO2浓度系数XSnd越低，则空气中CO2浓度含量就越低，反之空气中CO2浓度含量就越高；当PJwd越高，PJsd和PJfs以及PJyq一定时，CO2浓度系数XSnd越低，则空气中CO2浓度含量就越低，反之空气中CO2浓度含量就越高；当PJfs越高，PJwd和PJsd以及PJyq一定时，CO2浓度系数XSnd越低，则空气中CO2浓度含量就越低，反之空气中CO2浓度含量就越高；当PJyq越高，PJsd和PJwd以及PJfs一定时，CO2浓度系数XSnd越高，则空气中CO2浓度含量就越高，反之空气中CO2浓度含量就越低。

[0092] 因此PJsd和PJwd以及PJfs和CO2浓度含量负相关，Pjyq和CO2浓度含量正相关；

[0093] 数据分析处理模块对各空气污染区域内CO2的浓度进一步分析，计算连续T天的CO2的浓度变化率BHLnd，计算公式如下：

[0094]

[0095] 其中，N为大于1的正整数，ndN为CO2第T天的浓度值，nd1为CO2第1天的CO2的浓度值；

[0096] 将CO2浓度系数XSnd和连续T天的CO2的浓度变化率BHLnd进行无量纲化处理，将XSnd和BHLnd相关联，生成碳排放系数XStpf，依据的公式为：

[0097] XStpf＝XSnd*BHLnd。

[0098] 因此，当CO2浓度系数XSnd低，浓度变化率BHLnd增长速度低时，则碳排放系数XStpf低，即当0＜XS＜0.3时，表明该区域内的空气污染恶化的趋势低，生成低增长风险等级；当CO2浓度系数XSnd低，浓度变化率BHLnd增长速度快时，则碳排放系数XStpf中等，即0.3≤XS＜0.6时，表明该区域内的空气污染恶化的趋势中等，生成中度增长风险等级；当CO2浓度系数XSnd中等，浓度变化率BHLnd增长速度低时，则碳排放系数XStpf中等，即0.3≤XS＜0.6时，表明该区域内的空气污染恶化的趋势低，生成中度增长风险等级；当CO2浓度系数XSnd中等，浓度变化率BHLnd增长速度快时，则碳排放系数XStpf重度水平，即0.6≤XS≤1时，表明该区域内的空气污染恶化的趋势高，生成重度增长风险等级；当CO2浓度系数XSnd高，浓度变化率BHLnd增长速度慢或快时，则碳排放系数XStpf重度水平，即0.6≤XS≤1时，表明该区域内的空气污染恶化的趋势高，生成重度增长风险等级；

[0099] 执行模块根据数据分析处理模块计算处理的碳排放系数XStpf选择不同的执行策略；

[0100] 当空气污染为低增长风险等级的区域，发出继续保持现有的CO2的排放量和CO2浓度变化率不变，保持现有的碳排放政策不变的信号；

[0101] 当空气污染为中度增长风险等级的区域，发出需降低现有CO2的排放量或保持CO2浓度变化率始终处于较低水平，改变现有的碳排放政策的信号，例如可号召老百姓绿色出行，乘坐公共交通工具，减少一次性筷子使和包装袋的使用，禁止焚烧秸秆；

[0102] 当空气污染为重度增长风险等级的区域，发出需同时降低CO2的排放量和CO2浓度变化率的信号，例如开发新能源代替矿物燃料，新能源汽车取缔燃油车，禁止一次性筷子和包装袋的使用。

[0103] 一种碳排放监测监方法，通过如上述中任一所述的碳排放监测装置来实现，如图2所示，包括以下步骤：

[0104] S1.采集空气中湿度sd，温度wd和风速fs以及大气压强yq数据；

[0105] S2.对采集的湿度sd，温度wd和风速fs以及大气压强yq数据进行分析处理，生成CO2浓度系数XSnd和CO2的浓度变化率BHLnd；

[0106] S3.对CO2浓度系数XSnd和CO2的浓度变化率BHLnd进行相关性分析，生成碳排放系数XS；

[0107] S4.根据碳排放系数XS，生成不同风险等级，根据不同的风险等级，选择不同的应对策略。

[0108] 其中对采集的湿度sd，温度wd和风速fs以及大气压强yq数据进行处理，先生成PJsd，PJwd和PJfs以及PJyq，再将PJsd、PJwd和PJfs以及PJyq进行处理无量纲化处理和参数相关联，生成CO2浓度系数XSnd。

[0109] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。上述实施例，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行所述计算机指令或计算机程序时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集合的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质。半导体介质可以是固态硬盘。

[0110] 本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

[0111] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

[0112] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种航道水下地形变化分析系统及方法逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

[0113] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

[0114] 另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

[0115] 所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read‑only memory，ROM)、随机存取存储器((randomaccess memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0116] 以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

[0117] 最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。