基本信息
- 項目名稱：
- 碳足跡系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本文提出了一種能全面監(jiān)測和統(tǒng)計居民日常生活中碳排放的系統(tǒng)。其硬件部分主要包括家庭資源監(jiān)測端、家庭客戶端、個人碳排放儲蓄卡、公共客戶端和服務器系統(tǒng)，輔之以折算、監(jiān)督和交易等配套機制，主要實現(xiàn)對住宅內(nèi)資源消耗和室外商品服務消費所產(chǎn)生碳排放地監(jiān)測與統(tǒng)計，為用戶提供碳排放消費查詢服務、智能減排建議和個人碳排放額度交易等功能。該系統(tǒng)的實施將指導全民自覺參與減排，并還有可能帶來一場“低碳生活”的綠色革命。
- 詳細介紹：
- 碳足跡指的是直接或間接的人類活動產(chǎn)生的溫室氣體排放量，通常以二氧化碳排放量來表示。 氣候變化是全人類共同面臨的嚴峻挑戰(zhàn)，國家已將大幅降低二氧化碳強度作為約束性指標納入“十二五”規(guī)劃。降低碳排放是每個公民應盡的責任，個人碳足跡的監(jiān)控被公認為是實現(xiàn)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的低碳經(jīng)濟發(fā)展方式的重要舉措。其中，關鍵是對個體活動過程中碳排放的監(jiān)測與量化。 為了實現(xiàn)個人碳排放的監(jiān)測與量化，并達到提高全民低碳意識、減少碳排放的目的，我們設計了由碳足跡系統(tǒng)。 碳足跡系統(tǒng)由硬件平臺和配套機制共同組成。該系統(tǒng)以硬件平臺為技術基礎，針對個人室內(nèi)水、電、氣等資源消耗，以及室外商品服務消費，能夠進行全面無誤的統(tǒng)計與記錄。特別是其中的智能電器識別子系統(tǒng)，能夠進一步細化耗電量的來源，使得本系統(tǒng)兼具周密精準的特性。在配套機制的輔助實施下，根據(jù)國內(nèi)外標準制定的碳值折算表將其轉(zhuǎn)化為對應的碳排放額，并完成個人碳排放儲蓄卡中碳排放額的查詢、交易，提供智能化節(jié)能減排建議等功能。最終指導用戶選擇更低碳的生活方式，為環(huán)境貢獻自己的一份力量。 硬件平臺由家庭資源監(jiān)測端、家庭客戶端、公共客戶端、個人碳排放儲蓄卡和服務器系統(tǒng)組成。 配套機制中的折算機制主要包括制定碳排放值換算表、商品服務消費碳排放總額的認證。交易機制指為將來實現(xiàn)的個人碳排放額交易提供交易平臺和交易服務等保障性措施；監(jiān)督機制主要是制定在不同生活環(huán)境和收入水平情況下，各類人群的定期人均碳排放額度上限和保障系統(tǒng)正常運行的一些政策法規(guī)等。 在上述硬件平臺和配套機制的配合下，該系統(tǒng)主要實現(xiàn)了以下幾個核心功能： 1、住宅內(nèi)資源消耗量的監(jiān)測與統(tǒng)計 家庭資源監(jiān)測端通過水量數(shù)據(jù)采集模塊、燃氣數(shù)據(jù)采集模塊和智能電器識別子系統(tǒng)實現(xiàn)對家庭住宅內(nèi)水、燃氣和電量的監(jiān)測與統(tǒng)計。其中智能電器識別子系統(tǒng)能夠通過非侵入式監(jiān)測方法對電器的特征參數(shù)進行模糊辨別，從而識別當前處于工作狀態(tài)中的電器，并統(tǒng)計出不同電器消耗的電量。 2、資源與碳排放值的換算家庭資源監(jiān)測端監(jiān)測與統(tǒng)計的僅僅是資源消耗量，而非碳排放值。因此，要實現(xiàn)碳排放的統(tǒng)計，就需要在碳排放折算機制的配合下，由家庭客戶端實現(xiàn)家庭資源消耗量與碳排放值之間的換算。 3、室外消費所產(chǎn)生的碳排放的監(jiān)測與統(tǒng)計 公共客戶端通過RFID技術實現(xiàn)對室外消費碳排放的統(tǒng)計。在商品的外包裝上標注有事先經(jīng)過認證的碳排放信息，公共客戶端完成個人碳排放儲蓄卡身份識別之后，利用RFID讀卡模塊或者條形碼掃描機獲取消費所產(chǎn)生的碳排放值。 4、查詢服務、智能減排建議和平臺交易 住宅內(nèi)資源消耗和室外消費所產(chǎn)生的碳排放數(shù)據(jù)分別經(jīng)過家庭客戶端和公共客戶端上傳至服務器，服務器進行數(shù)據(jù)庫存儲和管理用戶的碳排放數(shù)據(jù)，并給用戶提供碳排放明細查詢服務。除此之外，針對用戶的碳排放消費明細進行智能分析，并通過家庭客戶端和公共客戶端為用戶提供減排建議。另外，用戶可以在公共客戶端的交易平臺上進行碳排放額度的交易。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 目的： 一、量化個人碳排放，減少個人碳排放，提高全民低碳意識。二、促使居民選擇更低碳的消費方式，間接促使企業(yè)進行低碳技術研發(fā)與改良。三、為公民個人表達自己的環(huán)保和公益愿望提供有效的渠道。四、探尋節(jié)能減排新策略，為減排工程提供技術支持。 基本思路： 首先，通過分布式動態(tài)采集的方式監(jiān)測住宅內(nèi)的水、電、燃氣等資源的消耗；通過RFID碳標簽的方式實現(xiàn)對室外商品服務消費數(shù)據(jù)的采集；然后，制定碳排放折算系數(shù)表，并在客戶端完成上述數(shù)據(jù)的碳排放換算；最后，經(jīng)過服務器的數(shù)據(jù)處理，在客戶端上為用戶提供查詢服務、智能減排建議和碳排放交易平臺。 系統(tǒng)創(chuàng)新點: 一、家庭資源消耗量與消費數(shù)據(jù)的分布式采集。二、智能電器識別技術的設計與實現(xiàn)。 三、碳排放值的客觀換算方法。 系統(tǒng)的技術關鍵： 一、分布式實時數(shù)據(jù)采集方式的設計。二、由家庭資源監(jiān)測端、家庭客戶端、公共客戶端、個人碳排放儲蓄卡、服務器系統(tǒng)等組成的個人碳排放監(jiān)控硬件系統(tǒng)。三、家庭客戶端、公共客戶端與服務器的數(shù)據(jù)完整性和統(tǒng)一性。四、基于WinCE的嵌入式RFID讀寫模塊的設計。五、非侵入式的智能電器識別技術。六、碳排放值的客觀換算方法。 技術指標： 一、RFID識別有效距離為5cm左右；二、單個用電器識別的準確度達到95%，多個用電器同時接入系統(tǒng)時達到90%；三、電能消耗準確度與標準電表匹配率達95%；四、在二、三指標的基礎上，通過碳排放折算系數(shù)表的換算，電能產(chǎn)生的碳排放精確度達到系統(tǒng)要求。
科學性、先進性
- 國內(nèi)外現(xiàn)有技術的特征： 系統(tǒng)方面，現(xiàn)有技術多數(shù)是網(wǎng)頁版或軟件的形式，通過用戶主觀輸入生活行為信息統(tǒng)計個人碳足跡。缺點是監(jiān)測方位狹窄、不精確、目標群體過小，客觀性不足，約束力不夠。電器識別方面，目前還沒有能完全客觀識別電器的方法。 相比而言，碳足跡系統(tǒng)突出的技術特點和顯著進步主要有： 一、全面準確的碳排放監(jiān)測與統(tǒng)計。家庭資源監(jiān)測端和公共客戶端分別實現(xiàn)了對家庭用水、燃氣和電量和商品服務消費的全面統(tǒng)計。 二、智能電器識別技術。它能以非侵入的方式，對電學特征參數(shù)進行模糊辨別，從而識別出處于工作狀態(tài)下的用電器，細化碳排放的來源。 三、碳排放值折算方法。根據(jù)國內(nèi)、國際的權威標準，制定了碳排放值換算系數(shù)表，為生活行為碳排放提供了量化標準。 四、人性化的查詢和智能建議服務。通過對不同人群的人均消費水平的評估，在家庭客戶端和公共客戶端為用戶提供碳排放消費查詢服務和智能減排建議服務。 五、完善的平臺交易服務。激勵機制保證了全民的減排熱情。交易平臺也為個人碳排放的統(tǒng)計信息提供了很好的解決辦法。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2010年“碳足跡系統(tǒng)”第一代系統(tǒng)獲得微軟創(chuàng)新杯嵌入式開發(fā)項目中國區(qū)冠軍； 2010年“碳足跡系統(tǒng)”第一代系統(tǒng)獲得湖北省優(yōu)秀科研成果一等獎； 2010年在核心期刊《電子產(chǎn)品世界》上發(fā)表論文一篇； 2011年獲得湖北省發(fā)展和改革委員會以及武漢市發(fā)展和改革委員會的肯定和推薦； 2011年6月湖北省第八屆“挑戰(zhàn)杯?青春在沃”大學生課外學術科技作品競賽特等獎。
作品所處階段
- 該作品目前處于中試階段。
技術轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品；模型；現(xiàn)場演示；圖片；錄像。
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 使用說明： 該系統(tǒng)在監(jiān)測、統(tǒng)計、數(shù)據(jù)管理等方面均實行自動化管理。使用過程通過觸摸屏引導輸入完成。 技術特點： 一、個人碳排放監(jiān)控的首次硬件實現(xiàn)；二、智能電器識別技術；三、自動化分布式動態(tài)監(jiān)測；四、友好的人機交互界面；五、安全可靠的數(shù)據(jù)管理。 系統(tǒng)優(yōu)勢： 一、范圍廣泛，引導與約束并重；二、系統(tǒng)實現(xiàn)方便、安全，指導性強；三、計量準確，功能豐富；四、人際交互性強，用戶體驗良好；五、硬件體積小、能耗低；六、電器識別準確率高。 適用范圍、推廣前景、市場分析和經(jīng)濟效益預測：家庭客戶端適用于統(tǒng)一供應家庭資源的城鎮(zhèn)，公共客戶端適用于商場、公共交通售票處等公共場所。因此，系統(tǒng)的適用范圍涵蓋城鎮(zhèn)居民生活的絕大多數(shù)環(huán)境。該系統(tǒng)彌補了國內(nèi)外個人碳排放研究的不足，為全民減排提供了技術基礎。硬件成本低廉，政府征購或居民購買，價格均可承受。該系統(tǒng)的實施會給社會帶來極大的正外部性，有利于資源的合理利用和經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展以及全民減排工程的開展，這些收益都是無法估量的。
同類課題研究水平概述
- 目前碳排放的監(jiān)測和統(tǒng)計大多限于工業(yè)領域，針對個人日常生活碳排放的監(jiān)測統(tǒng)計系統(tǒng)并不常見?，F(xiàn)有常用的碳排放計量系統(tǒng)多是網(wǎng)頁版或者計算器式的。 1、專利號為201020107769.0的“碳計算器”，通過個人輸入的日常能源、交通、部分商品消費的數(shù)量，按照一定的換算系數(shù)，換算統(tǒng)計出個人碳排放消耗。但是此系統(tǒng)不能實現(xiàn)實際的碳排放監(jiān)測與統(tǒng)計，用戶自行輸入的方式使得系統(tǒng)具有主觀性和統(tǒng)計不準確的缺點。 2、專利號為201010146223.0的“基于個人的二氧化碳記錄和追蹤的體系平臺”。通過掃描商品上的低碳標識，統(tǒng)計商品消費的碳排放量。其缺點在于無法提供準確全面的碳排放監(jiān)測與統(tǒng)計的硬件平臺，尤其無法實現(xiàn)家庭碳排放的全面監(jiān)測，而且不具備實時性，統(tǒng)計設備也不便于攜帶。 5、專利號為200620127335.0的電子式電能表能在用戶有大功率的用電器加載時進行控制繼電器斷電處理，只能實現(xiàn)有限的電器識別。 6、專利號為201010250565.7的一種利用智能電網(wǎng)調(diào)控用戶碳排放量的方法提出了一種識別用戶電源成分是來自于污染性質(zhì)電源還是清潔性質(zhì)電源，并分析能耗和碳排放量。碳排放來源的追蹤過于簡單，無法精確到每一個用電器。 3、美國Adafruit Industries公司推出的Tweet-A-Watt使用的是現(xiàn)成的硬件，即Kill-A-Watt 的檢測儀表和 Xbee 無線模塊，通過電腦或者其他可聯(lián)網(wǎng)設備比如 Arduino，將一天用電的情況發(fā)送到twitter上，既是一種監(jiān)視，也將一個人的用電量納入社會化關系中。但是該產(chǎn)品需要將其并入到每一個用電器終端，增加了操作的復雜性和成本。 4、推出的Google PowerMeter 用電監(jiān)測軟件，幫助用戶查明哪些家用電器為耗電“大戶”，從而最終提高公眾的節(jié)能意識。該軟件需要其他公司生產(chǎn)的電功率監(jiān)測裝置向其發(fā)送功率數(shù)據(jù)，且分析依據(jù)是不同時間段總功率的變化，需要用戶通過主觀判斷用電器使用情況對功率變化的影響來確認耗電“大戶”用電器。
