環境監測之碳排放監管 智易時代二氧化碳監測系統技術方案

一、項目背景：

全球氣候變化問題日益嚴峻，其中導致全球溫度上升的溫室效應受到國際社會越來越多的重視，CO2的排放是溫室效應產生的主導因素，自工業革命以來，人類活動對地球的影響逐步增強，特別是煤炭、石油及天然氣等化石燃料的大量使用直接導致了全球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峻的環境氣候問題。
近日，國家發展改革委、市場監管總局、生態環境部發布關于進一步強化碳達峰碳中和標準計量體系建設行動方案（2024—2025年）的通知。方案提出要按照統籌發展、需求牽引、創新突破的原則，加強碳計量基礎能力建設，完善碳計量體系，提升碳計量服務支撐水平。
碳達峰、碳中和的實現路徑主要有兩種：碳源減排和增加碳匯，而能否很好的評價以上兩個“路徑抓手”的進展質量是順利開展相關工作的前提，因此CO2高可靠性監測技術的研究意義非常重要，主要體現在以下幾個方面：
（1）研究CO2在線監測技術，對于國際碳排放量核算技術的先進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據質量、時效性的需求，是目前計算法的有效補充，能大力推動碳排放市場的發展；
（3）開展碳監測技術裝備研究，有利于加快推進CO2氣體監測體系的搭建，能更好評估“碳達峰行動方案”的實施質量，在國內碳排放管理大局中爭取話語權有重要意義；
（4）CO2監測是長期戰略，有利支撐國家溫室氣體監測體系的建設，在國際上爭取更權威的話語權；
（5）開展碳監測領域的研究和研發對于推動國內相關政策法規標準的完善有重要的意義。

二、遵循標準：

《固定污染源二氧化碳排放連續監測系統技術要求》（TCAEPI 47－2022）

《固定污染源排放煙氣連續監測系統技術要求及檢測方法》（HJ/T 76-2001)）

《固定污染源排放煙氣連續監測系統驗收技術規范》（HJ 75-2017）

《污染源在線自動監控（監測）系統數據傳輸標準》（HJ 212-2017）

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

三、系統架構?：

本系統?主要由監測站點、?數據傳輸網絡、?數據中心及用戶終端四部分組成。?監測站點負責采集現場CO2濃度數據，?通過數據傳輸網絡將數據傳輸至數據中心進行處理、?存儲與分析，?最終通過用戶終端（?如PC、?移動設備等）?提供數據訪問與分析服務。

四、建設方案：

1.總體思路和原則?

?（1）面向管理，輔助核算。根據落實應對氣候變化國家自主貢獻目標，建設性參與和引領國際履約，適應氣候變化管理支撐需要開展監測試點，將監測作為排放量核算的重要支撐、校核和輔助手段。

（2）立足業務、兼顧科研。初步建立業務化運行的碳監測評估試點網絡。注重碳達峰、碳中和監測關鍵科技問題研究，先行先試，積累經驗。

（3）統籌融合、協同聯動。將碳監測納入常規生態環境監測網絡統籌設計，發揮對減污降碳協同增效的支撐服務作用。

2.設計方案

（1）?監測站點布局?：?根據地理位置、?氣候條件、?人類活動密集度等因素，?在全國或特定區域內科學布局監測站點，?確保數據的代表性和全面性。?

（2）?數據采集設備?：?選用高精度、?高穩定性的CO2傳感器，?結合氣象參數監測設備（?如溫度、?濕度、?風速等）?，?實現實時數據采集。?

（3）?數據傳輸網絡?：?構建穩定可靠的數據傳輸網絡，?包括有線和無線傳輸方式，?確保監測數據能夠實時、?準確地上傳至數據中心。?

（4）?數據中心與云平臺?：?建立大型數據中心，?用于存儲、?處理和分析監測數據。?開發云端平臺，?實現數據的可視化展示、?歷史數據查詢、?異常報警等功能。?

（5）?數據分析與預警系統?：?運用大數據分析技術，?對收集到的CO2濃度數據進行深度分析，?建立預警模型，?及時發現并預測CO2濃度的異常變化。??

?3.數據傳輸與存儲?

?無線傳輸?：?利用4G/5G無線通信技術，?實現監測數據的實時上傳。?為了確保數據的完整性和安全性，?還需采用加密技術對傳輸過程進行保護。?
?云存儲?：?采用云計算平臺，?實現海量數據的安全存儲與高效訪問。?通過分布式存儲和備份機制，?確保數據的安全性和可靠性。?同時，?還將提供便捷的數據訪問接口和工具，?支持用戶進行歷史數據回溯和分析。?

?4.數據分析與應用?

?實時監控?：?開發可視化監控平臺，?實時展示各監測點CO2濃度變化，?支持預警通知功能。?通過地圖、?圖表等多種形式展示監測數據，?方便用戶直觀了解CO2濃度的分布和變化趨勢。?

?趨勢分析?：?運用大數據分析技術，?對長期監測數據進行深度挖掘，?分析CO2濃度變化趨勢，?為政策制定提供依據。?通過時間序列分析、?相關性分析等方法，?揭示CO2濃度與氣象條件、?人類活動等因素的關系。?

?模型預測?：?結合氣象數據、?人類活動信息等，?建立CO2排放預測模型，?輔助決策制定。?通過機器學習算法對歷史數據進行訓練和學習，?構建預測模型，?對未來的CO2排放趨勢進行預測和評估。?

?5.系統安全與維護?

?數據加密?：?采用加密技術保護數據傳輸與存儲過程中的信息安全。?對傳輸的數據進行加密處理，?確保數據在傳輸過程中不被竊取或篡改。?同時，?對存儲的數據進行加密和權限管理。?
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遠程維護?：?設計遠程管理系統，?實現對監測站點的遠程監控、?故障診斷與軟件升級，?降低運維成本。?通過遠程管理系統，?可以實時監測站點的運行狀態和性能指標，?及時發現并處理故障問題。?同時，?還可以遠程對站點進行軟件升級和配置調整，?確保系統的持續穩定運行。??

五、產品介紹：

（1）硬件設備
溫室氣體在線監測系統（固定源）

溫室氣體在線監測系統由采樣單元、預處理單元、分析單元、數據采集及傳輸系統等組成；監測數據可通過多種方式進行傳輸，并進行各種報表的統計工作，能夠滿足政府及環保部門對溫室氣體的監測和評價需求。系統具有結構簡單，維護、安裝方便，可靠性高、適應強等特點。
監測原理：采用先進的NDIR技術與長光程技術聯用，分辨率高、探測下限低、漂移小、設備穩定性強、響應時間快。
產品特點：采用單線吸收光譜和激光長波長掃描技術，不受背景氣體干擾；獨特的采樣探頭設計、簡單的預處理流路、保證系統氣路的長期穩定運行。
溫室氣體在線監測儀

溫室氣體在線監測儀是集成CO2、CH4、N2O、風速、風向、溫度、濕度、大氣壓等環境監測因素，數據采集傳輸、視頻監控管理及信息技術平臺為一體的模塊化環境空氣溫室氣體在線監測設備。設備采用泵吸式采樣方式，高度集成電化學傳感器與非分散紅外傳感器模組及氣象參數傳感器，模塊化的搭配突出高性價比，為環境空氣溫室氣體在線監測提供數據支撐及溯源分析。
污染源溫室氣體排放連續監測系統

污染源溫室氣體排放連續監測系統主要由溫室氣體監測子系統（CO2、CO）、煙氣參數監測子系統（溫度、壓力、流速、濕度）、系統控制及數據采集處理子系統構成，可以有效監管碳排放濃度及水平。
產品特點
?可靠性高：標準化、模塊化設計，組裝簡單可靠；
??自動化程度高，采集系統的詳細狀態信息，可作為數據有效性審核的最有利資源；
??簡潔合理的預處理流路，系統集成布線簡單，安裝維護方便，穩定性強；
??智能化設計，支持自動調零、異常報警、故障報警。
（2）軟件平臺

碳排放及能耗在線監測系統是我公司自主開發的一款服務于環保局和涉及碳排放核查的九大行業的碳排放及能耗在線監測系統，該系統根據各行業企業碳排放核查方法與報告指南中提到的方法進行計算，充分利用移動互聯網、物聯網、大數據云計算等智能化信息化手段，在現有手工核查基礎上接入在線監測數據，實現企業與生態環境局的信息化資源互聯互通，協同聯動，建立科學、高效、統一的碳排放及能耗監管體系，助力我國早日達成碳達峰、碳中和的目標。

駕駛艙清晰展示市重點碳排放企業相關信息，并做數據分析及排放排名，實時動態展示各企業排放指標及參數。

系統內所有監測點位按所屬行政區域進行歸類和展示，監測點位圖標顏色按其當前設備狀態表示顏色動態顯示，圖標上方注有具體的地理位置，方便用戶直觀、一目了然掌握各個行政區域內監測點位的部署情況和碳排放現狀，系統提供多種方式的地圖效果（矢量、衛星、三維）來實時顯示位置和實時數據。

數據報表：系統自動生成日報、月報、年報，輸出平臺數據報表，展示碳排放數據及說明等信息，輔助環保監管部門進行統計分析，做出對應相關工作降低碳排放。

數據分析：支持折線圖等展示形式并具有導出功能，有效的表現出各企業各監測因子的歷史分鐘值、小時值監測因子的變化趨勢。方便用戶查看時間段內空氣質量變化趨勢和污染物濃度變化情況，同時可以進行監測點位之間的各項參數的對比分析。

設備管理：統計安裝好的企業及設備數量，隨時隨地了解各企業參與碳排放設備及相關治理設備運行情況，針對超排預警企業采取對應監管手段，保證系統的正常、穩定運行。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

用戶管理：系統設置多種用戶等級（系統用戶、管理用戶、普通用戶），不同用戶配有相應的功能權限，保證從政府到企業自身全方位多角度的了解碳排放及能源消耗情況，及時作出相應管理。