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智易时代二氧化碳监测系统技术方案
2024-09-13 11:31:50 来源：天津智易时代科技发展有限公司
全球气候变化问题日益严峻，其中导致全球温度上升的温室效应受到国际社会越来越多的重视，CO2的排放是温室效应产生的主导因素，自工业革命以来，人类活动对地球的影响逐步增强，特别是煤炭、石油及天然气等化石燃料的大量使用直接导致了全球CO2浓度在近代以来大幅升高，带来了全球变暖、冰川融化和海平面上升等一系列严峻的环境气候问题。
近日，国家发展改革委、市场监管总局、生态环境部发布关于进一步强化碳达峰碳中和标准计量体系建设行动方案（2024—2025年）的通知。方案提出要按照统筹发展、需求牵引、创新突破的原则，加强碳计量基础能力建设，完善碳计量体系，提升碳计量服务支撑水平。
碳达峰、碳中和的实现路径主要有两种：碳源减排和增加碳汇，而能否很好的评价以上两个“路径抓手”的进展质量是顺利开展相关工作的前提，因此CO2高可靠性监测技术的研究意义非常重要，主要体现在以下几个方面：
（1）研究CO2在线监测技术，对于国际碳排放量核算技术的先进水平接轨及未来我国纳入国际碳市场具有重要意义；
（2）用仪器测量法测度CO2排放量可满足碳排放交易市场对排放量数据质量、时效性的需求，是目前计算法的有效补充，能大力推动碳排放市场的发展；
（3）开展碳监测技术装备研究，有利于加快推进CO2气体监测体系的搭建，能更好评估“碳达峰行动方案”的实施质量，在国内碳排放管理大局中争取话语权有重要意义；
（4）CO2监测是长期战略，有利支撑国家温室气体监测体系的建设，在国际上争取更权威的话语权；
（5）开展碳监测领域的研究和研发对于推动国内相关政策法规标准的完善有重要的意义。
二、遵循标准：
《固定污染源二氧化碳排放连续监测系统技术要求》（TCAEPI 47－2022）
《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法》（HJ/T 76-2001)）
《固定污染源排放烟气连续监测系统验收技术规范》（HJ 75-2017）
《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》（HJ 212-2017）
《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》（GB/T 16157-1996）
三、系统架构：
本系统主要由监测站点、数据传输网络、数据中心及用户终端四部分组成。监测站点负责采集现场CO2浓度数据，通过数据传输网络将数据传输至数据中心进行处理、存储与分析，*终通过用户终端（如PC、移动设备等）提供数据访问与分析服务。
四、建设方案：
1.总体思路和原则
（1）面向管理，辅助核算。根据落实应对气候变化国家自主贡献目标，建设性参与和引领国际履约，适应气候变化管理支撑需要开展监测试点，将监测作为排放量核算的重要支撑、校核和辅助手段。
（2）立足业务、兼顾科研。初步建立业务化运行的碳监测评估试点网络。注重碳达峰、碳中和监测关键科技问题研究，先行先试，积累经验。
（3）统筹融合、协同联动。将碳监测纳入常规生态环境监测网络统筹设计，发挥对减污降碳协同增效的支撑服务作用。
2.设计方案
（1）监测站点布局：根据地理位置、气候条件、人类活动密集度等因素，在全国或特定区域内科学布局监测站点，确保数据的代表性和全面性。
（2）数据采集设备：选用高精度、高稳定性的CO2传感器，结合气象参数监测设备（如温度、湿度、风速等），实现实时数据采集。
（3）数据传输网络：构建稳定可靠的数据传输网络，包括有线和无线传输方式，确保监测数据能够实时、准确地上传至数据中心。
（4）数据中心与云平台：建立大型数据中心，用于存储、处理和分析监测数据。开发云端平台，实现数据的可视化展示、历史数据查询、异常报警等功能。
（5）数据分析与预警系统：运用大数据分析技术，对收集到的CO2浓度数据进行深度分析，建立预警模型，及时发现并预测CO2浓度的异常变化。
3.数据传输与存储
无线传输：利用4G/5G无线通信技术，实现监测数据的实时上传。为了确保数据的完整性和安全性，还需采用加密技术对传输过程进行保护。
云存储：采用云计算平台，实现海量数据的安全存储与高效访问。通过分布式存储和备份机制，确保数据的安全性和可靠性。同时，还将提供便捷的数据访问接口和工具，支持用户进行历史数据回溯和分析。
4.数据分析与应用
实时监控：开发可视化监控平台，实时展示各监测点CO2浓度变化，支持预警通知功能。通过地图、图表等多种形式展示监测数据，方便用户直观了解CO2浓度的分布和变化趋势。
趋势分析：运用大数据分析技术，对长期监测数据进行深度挖掘，分析CO2浓度变化趋势，为政策制定提供依据。通过时间序列分析、相关性分析等方法，揭示CO2浓度与气象条件、人类活动等因素的关系。
模型预测：结合气象数据、人类活动信息等，建立CO2排放预测模型，辅助决策制定。通过机器学习算法对历史数据进行训练和学习，构建预测模型，对未来的CO2排放趋势进行预测和评估。
5.系统安全与维护
数据加密：采用加密技术保护数据传输与存储过程中的信息安全。对传输的数据进行加密处理，确保数据在传输过程中不被窃取或篡改。同时，对存储的数据进行加密和权限管理。
远程维护：设计远程管理系统，实现对监测站点的远程监控、故障诊断与软件升级，降低运维成本。通过远程管理系统，可以实时监测站点的运行状态和性能指标，及时发现并处理故障问题。同时，还可以远程对站点进行软件升级和配置调整，确保系统的持续稳定运行。
五、产品介绍：
（1）硬件设备
温室气体在线监测系统（固定源）温室气体在线监测系统由采样单元、预处理单元、分析单元、数据采集及传输系统等组成；监测数据可通过多种方式进行传输，并进行各种报表的统计工作，能够满足政府及环保部门对温室气体的监测和评价需求。系统具有结构简单，维护、安装方便，可靠性高、适应强等特点。
监测原理：采用先进的NDIR技术与长光程技术联用，分辨率高、探测下限低、漂移小、设备稳定性强、响应时间快。
产品特点：采用单线吸收光谱和激光长波长扫描技术，不受背景气体干扰；独特的采样探头设计、简单的预处理流路、保证系统气路的长期稳定运行。
温室气体在线监测仪
温室气体在线监测仪是集成CO2、CH4、N2O、风速、风向、温度、湿度、大气压等环境监测因素，数据采集传输、视频监控管理及信息技术平台为一体的模块化环境空气温室气体在线监测设备。设备采用泵吸式采样方式，高度集成电化学传感器与非分散红外传感器模组及气象参数传感器，模块化的搭配突出高性价比，为环境空气温室气体在线监测提供数据支撑及溯源分析。
污染源温室气体排放连续监测系统
污染源温室气体排放连续监测系统主要由温室气体监测子系统（CO2、CO）、烟气参数监测子系统（温度、压力、流速、湿度）、系统控制及数据采集处理子系统构成，可以有效监管碳排放浓度及水平。
产品特点
可靠性高：标准化、模块化设计，组装简单可靠；
自动化程度高，采集系统的详细状态信息，可作为数据有效性审核的*有利资源；
简洁合理的预处理流路，系统集成布线简单，安装维护方便，稳定性强；
智能化设计，支持自动调零、异常报警、故障报警。
（2）软件平台
碳排放及能耗在线监测系统是我公司自主开发的一款服务于环保局和涉及碳排放核查的九大行业的碳排放及能耗在线监测系统，该系统根据各行业企业碳排放核查方法与报告指南中提到的方法进行计算，充分利用移动互联网、物联网、大数据云计算等智能化信息化手段，在现有手工核查基础上接入在线监测数据，实现企业与生态环境局的信息化资源互联互通，协同联动，建立科学、高效、统一的碳排放及能耗监管体系，助力我国早日达成碳达峰、碳中和的目标。
驾驶舱清晰展示市重点碳排放企业相关信息，并做数据分析及排放排名，实时动态展示各企业排放指标及参数。
系统内所有监测点位按所属行政区域进行归类和展示，监测点位图标颜色按其当前设备状态表示颜色动态显示，图标上方注有具体的地理位置，方便用户直观、一目了然掌握各个行政区域内监测点位的部署情况和碳排放现状，系统提供多种方式的地图效果（矢量、卫星、三维）来实时显示位置和实时数据。
数据报表：系统自动生成日报、月报、年报，输出平台数据报表，展示碳排放数据及说明等信息，辅助环保监管部门进行统计分析，做出对应相关工作降低碳排放。
数据分析：支持折线图等展示形式并具有导出功能，有效的表现出各企业各监测因子的历史分钟值、小时值监测因子的变化趋势。方便用户查看时间段内空气质量变化趋势和污染物浓度变化情况，同时可以进行监测点位之间的各项参数的对比分析，
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