基于多源融合的交通基础设施碳排放地面监测方法及系统与流程

本发明涉及交通基础设施碳排放监测与核算，尤其涉及基于多源融合的交通基础设施碳排放地面监测方法及系统。

背景技术：

1、交通基础设施项目具有建设周期长、空间跨度大、排放源类型多样等特点，其中的排放源既包括拌合站、预制场、服务区等位置相对固定的节点型设施，也包括沿道路、桥梁、隧道或航道持续移动的线型作业源，还包括钢材、水泥等大宗建材在生产运输过程中产生的隐含碳排放。现有核算方法主要依赖人工台账、燃油票据、电表读数和默认排放因子进行统计汇总，能够形成项目级或月度碳排放总量。

2、然而，现有核算方法仅能输出一个总量，无法将排放量精细分解到具体设施、设备、工序、里程段或材料类别，导致管理者面对总量数据时无法定位高排放环节、无法制定针对性的减排措施。同时，随着监测技术发展，现场布设的co2传感器、ch4传感器、rtk定位设备等所采集的数据与传统的台账数据之间，因记录频率不同、单位不同、空间标记方式不同，无法在同一计算链路中有效融合；co2或ch4浓度数据常被直接用于总量反演，但施工现场风向不稳定、排放源分散，反演结果偏差大；材料物化阶段排放与现场能耗排放之间边界不清，易发生重复计算；且所有核算结果缺乏数据质量分级标准，不同可靠程度的数据被无差别用于正式报告，进一步加剧了核算结果可信度和审计合规性不足的问题。

3、针对上述问题，本技术提供基于多源融合的交通基础设施碳排放地面监测方法及系统，旨在建立覆盖节点设施、线型作业带和材料物化阶段的统一监测与分层核算框架，通过构建统一主键体系使多源数据在同一链路中关联追溯，明确浓度数据辅助识别的技术定位而非直接参与总量反演，并通过分层账本与重复计算校验机制防止边界重叠，同时设置数据质量分级标准以控制不同质量等级结果的用途，从而实现从精准计量到可信归因再到有效管理的全链条闭环。

技术实现思路

1、针对现有技术中交通基础设施碳排放核算方法多依赖人工台账和默认排放因子，仅能形成项目级总量，无法识别具体设施、工序、里程段或材料类别的排放贡献，也难以对异常工况、非项目用能、重复入账和数据缺口进行动态校验等问题。本发明首先提出基于多源融合的交通基础设施碳排放地面监测方法，具体包括如下步骤：

2、步骤s1、建立交通基础设施项目的监测对象清单，监测对象清单包含项目、标段、设施、设备、能源或材料、工序、时间和空间单元的主键体系，并根据建设期或运维期的任务边界确定碳排放监测边界；

3、步骤s2、按照直接排放、外购能源排放和材料物化阶段排放建立分层账本，并在碳排放监测边界内，依据主键体系采集地面多源监测数据，地面多源监测数据至少包括能源计量数据、固定源排气检测数据、二氧化碳或甲烷传感组网数据、移动监测轨迹数据、设备工况数据、施工日志数据以及材料台账数据；

4、步骤s3、依据主键体系对地面多源监测数据执行统一数据字典编码、时间同步、空间配准和数据质控，使所有数据映射至监测边界内的统一时间空间单元体系；

5、步骤s4、在统一时间空间单元体系下，完成三类场景的排放核算：第一类为位置相对固定的节点型设施排放核算，第二类为沿交通线路连续移动的线型作业带排放核算，第三类为建筑材料物化阶段排放核算；

6、步骤s5、根据三类场景的核算结果进行分层汇总合并与重复计算校验，同时根据数据质控的质量标记进行综合质量等级判定；

7、步骤s6、根据分层汇总合并、重复计算校验和质量等级判定的结果，输出项目级、标段级、设施级、里程段级、工序级和材料类别级的碳排放监测结果，各层级结果均附带质量等级标注。

8、进一步的，在步骤s2中的分层账本包括直接排放账本、外购能源账本和材料物化账本；直接排放账本纳入项目边界内燃料燃烧和固定源排气的折算排放；外购能源账本纳入外购电力和热力的间接排放；材料物化账本纳入大宗建筑材料从生产、运输至项目使用边界内的隐含碳排放。

9、进一步的，在步骤s3中，时间同步以统一时间网格为基准对不同采样频率的数据进行对齐和重采样；空间配准包括将固定监测数据匹配至节点设施和监测点，将移动监测轨迹数据匹配至里程桩号和施工网格，将材料台账数据匹配至项目、标段和工序；数据质控包括异常剔除、缺失补齐和可追溯质量标记。

10、进一步的，在步骤s4中，第一类节点型设施排放核算时，按主导风向设置上风背景点和下风监测点，接入燃油、燃气、电力和固定源排气数据，当固定源具备有组织排气条件时，采用cems或标准方法获取二氧化碳浓度和烟气流量并按质量流量法计算排放量；上风与下风浓度差分用于源识别和热区识别，在不满足完整烟羽截面和稳定风场条件时，浓度数据不直接叠加进入项目总排放量。

11、进一步的，在步骤s4中，第二类线型作业带排放核算时，将二氧化碳或甲烷浓度映射至rtk轨迹点，形成轨迹、浓度与工况耦合数据，并用于识别里程段热区；线型作业带的排放总量以能源消耗的活动强度为主数据，浓度数据用于空间分配和异常识别。

12、进一步的，在步骤s4中，第三类材料物化阶段排放核算时，对材料用量进行设计量、采购量、入库量和出库量的交叉核验，并按照供应商核证因子、区域行业因子或默认因子的优先级匹配排放因子。

13、进一步的，在步骤s5中，分层合并，直接排放量基于燃料消耗和排放因子计算，外购能源排放量基于外购电量和区域排放因子计算，材料物化阶段排放量基于材料用量和匹配的排放因子计算；重复计算校验包括：当燃料消耗已计入直接排放账本时，不再将同一燃烧过程的地面浓度反演结果叠加进入总量；当电力计量已计入外购能源账本时，不再将用电设备运行折算结果重复计入；当材料排放因子已包含运输边界时，不再重复计算运输排放。

14、进一步的，在步骤s5中，质量等级判定根据能源计量完整率、传感器有效率、时间同步达标率、rtk定位质量、材料因子匹配等级和重复计算风险进行综合评分，并将碳排放结果划分为a级、b级、c级和d级，四个分级的碳排放结果分别对应正式核算、报告使用、趋势分析和数据缺口。

15、根据本发明的另一个方面，还提出基于多源融合的交通基础设施碳排放地面监测系统，应用于上述的基于多源融合的交通基础设施碳排放地面监测方法，包括：

16、数据采集层，用于接入能源计量设备、cems或便携式检测设备、二氧化碳或甲烷传感器、rtk定位设备、设备工况接口、施工日志接口、地磅或rfid接口和材料台账接口；

17、边缘层，用于执行时间同步、协议转换、数据缓存和断点续传；

18、融合层，用于执行统一数据字典管理、固定节点设施监测融合、移动线型作业带轨迹融合以及材料台账清洗；

19、核算层，用于执行分层核算、重复计算校验和质量等级判定，并建立可追溯计算链路，将原始数据、处理规则和核算结果关联存储；

20、应用层，用于输出报表、热区图、异常预警和减排建议；

21、数据采集层、边缘层、融合层、核算层和应用层依次连接。

22、进一步的，融合层和核算层将不同来源数据映射至统一的项目、标段、设施、设备、工序、时间和空间单元主键体系，其中设施主键用于关联拌合站、预制场、服务区、收费站、港口码头、船闸、泵站、隧道机电房、施工营地、道路作业带、桥梁作业带、隧道作业带和航道整治线中的至少一种，空间单元主键用于关联节点设施、里程桩号、施工网格、场站边界、上风点、下风点和热区点。

23、与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：

24、其一，本发明构建了覆盖节点型设施、线型作业带和材料物化阶段的统一监测与分层核算框架，通过建立项目、标段、设施、设备、工序、时间和空间单元的多维主键体系，使燃油流量、电力计量、固定源检测、地面浓度、rtk轨迹、设备工况、施工日志和材料台账等多源数据能够在同一计算链路中关联追溯，不仅能够输出项目总量，还能将排放量精细分解至具体设施、设备、工序、里程段和材料类别，使管理者能够准确定位高排放环节，为制定针对性的减排措施提供数据支撑；

25、其二、明确了地面co2/ch4浓度数据的技术定位，也就是将浓度数据对应背景扣除、源识别、热区识别、空间分配、异常预警和模型校准，而非在边界条件不完整时直接叠加进入项目总量，有效避免了交通基础设施低强度、分散、移动场景下浓度反演结果不稳定的问题；同时通过直接排放、外购能源排放和材料物化阶段排放三层账本的独立核算与重复计算校验机制，从源头控制了边界重叠和重复入账的风险，解决了材料隐含碳排放与现场能耗排放混淆统计的问题，提高了核算结果的一致性和可审计性；

26、其三、设置了数据质量等级判定机制，将能源计量完整率、传感器有效率、时间同步达标率、rtk定位质量、材料因子匹配等级和重复计算风险纳入统一质量评分，依据评分将结果划分为a级、b级、c级和d级，分别对应正式核算、报告使用、趋势分析和数据缺口说明等不同用途，避免不同质量等级的数据被无差别用于正式核算，显著提升了碳排放监测结果的可信度和审计合规性。同时，本发明的系统能够基于现有燃油流量计、电能表、cems、便携式检测仪、传感器、rtk和材料管理系统进行集成部署，具有较高的工程落地性和推广价值。