在线碳核算方法、装置、设备及存储介质与流程
2026-03-17 07:59:13
1、随着全球对气候变化问题的关注日益加深，碳排放管理成为了企业的一个重要课题。在这个背景下，碳核算技术得到了迅速发展。在线碳核算方法是一种利用实时数据收集和分析技术，来监控和计算各种生产活动和供应链环节中的碳足迹。它结合了物联网、数据分析和环境管理技术，为企业提供了一个动态的、精确的碳排放管理工具。
2、中国专利申请号cn4.4的发明中，公开了一种碳排放总量测算方法及装置，该方法包括：获取初始地区生产总值、初始电力数据和初始能源数据；将初始地区生产总值输入预先建立的地区生产总值测算模型中，得到目标地区生产总值；将初始电力数据输入预先建立的电力数据测算模型中，得到目标电力数据；将初始能源数据、初始地区生产总值、初始电力数据、目标地区生产总值和目标电力数据输入预先建立的能源活动碳排放测算模型中，得到目标能源活动碳排放数据；将初始电力数据、初始能源数据、目标电力数据和目标能源活动碳排放数据输入预先建立的碳排放总量测算模型中，得到目标碳排放总量，本技术实施例根据历史数据建立测算模型，实现了碳排放总量的精准测算。
3、由此可知，传统的碳排放核算往往依赖于静态的、历史的数据，这种方法在生成制造使用的材料不同带来的碳排放效果评估方面存在显著不足，无法动态反映市场上不同原材料来源和供应商的碳排放变化。尤其是人工固定周期进行的碳排放核算，通常需要大量的人力资源投入，费时且具有延迟性。这种方式难以及时反映碳排放的波动状态，导致企业在选择原材料时，无法快速比较不同供应商的碳足迹，可能会无意中增加供应链的碳排放。这种缺乏实时信息的情况下，企业难以实现精准的低碳采购策略，无法有效减少整个生产过程中的碳排放。
1、针对现有技术的不足，本发明提供了在线碳核算方法、装置、设备及存储介质，解决了背景技术中提到的问题。
2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：在线碳核算方法、装置、设备及存储介质，包括以下步骤：
3、s1、通过在制造流程的生产线上的各个制造节点进行部署监测设备，实时采集生成线运行参数，包括能耗、碳排放系数、材料损耗、工序数量、温度控制和工序时间，组成采集数据组cmp；
4、s2、通过连接互联网对采集数据组cmp上传至云端服务器，并进行数据标准化预处理和数据清洗预处理，对预处理后的采集数据组cmp进行特征提取，获取平均能耗特征enpavg、损耗率特征rwlrate和温度影响特征tceavg，组成特征向量c，并标记时间戳进行存储；
5、s3、对特征向量c进行计算各个制造节点的能耗利用效率因子eei、材料利用率因子mri和温控处理因子tcci，并对能耗利用效率因子eei、材料利用率因子mri和温控处理因子tcci进行拟合，获取节点的碳排放指数cpi；
6、s4、对获取的节点的碳排放指数cpi进行评估，判断材料生产加工时碳排放状态，包括与预设的碳排放评估阈值进行匹配，获取节点的碳排放状态评估结果，并进行触发材料碳标记；
7、s5、根据节点的碳排放状态评估结果对节点的碳排放指数cpi进行生产线节点汇总，获取材料生成过程中的总碳排放指数cfa；
8、s6、根据获取的总碳排放指数cfa对生产用的材料进行使用状态评估，获取材料碳排放在线适用性核算评估策略方案，并进行提示和通知。
9、优选的，通过在每个制造节点安装监测设备，并根据具体的生产工序对设备进行配置，进而采集能耗信息和工序时间信息，包括能耗、材料损耗、工序数量、温度控制和工序时间，组成采集数据组cmp，包括能耗信息enp、材料损耗rwl、工序数量stc、温度波动值tce和工序时间tpt；
10、检测设备包括能耗监测设备、材料损耗监测设备、温度监测设备和时间记录设备；材料损耗检测设备通过重量传感器和材料流量计进行组合检测，记录材料损耗量。
12、s21、通过连接互联网对采集数据组cmp上传至云端服务器，并使用加密协议进行传输，并进行数据标准化预处理和数据清洗预处理；
13、其中，数据标准化预处理包括使用零均值标准化方法进行预处理，进行消除不同参数之间的量纲差异；数据清洗预处理包括使用缺失值处理和异常值处理进行数据清洗，缺失值处理通过使用均值填补法进行填补数据集中缺失的值，异常值处理通过使用四分位距法进行检测并处理采集数据组cmp中存在的异常值；
14、s22、对预处理后的采集数据组cmp进行特征提取，获取平均能耗特征enpavg、损耗率特征rwlrate和温度影响特征tceavg，组成特征向量c，具体为c={enpavg，rwlrate，tceavg，stc，tpt}，并标记时间戳进行存储，包括建立当前采集材料的唯一性信息云端存储数据库，标记特征向量c的采集时间进行时间序列存储；
15、所述平均能耗特征enpavg通过特征提取公式获取，n表示采集的节点总数，enpi表示第i个采集的节点的能耗信息enp；
16、所述损耗率特征rwlrate通过特征提取公式获取，zcl表示加工材料供应总量,rwli表示第i个采集的节点的材料损耗rwl；
17、所述温度影响特征tceavg通过特征提取公式获取，tcei表示第i个采集的节点的温度波动值tce。
19、s31、对特征向量c进行计算各个制造节点的能耗利用效率因子eei、材料利用率因子mri和温控处理因子tcci；
22、式中，和分别表示损耗率特征rwlrate和温度影响特征tceavg的预设调整系数，log表示自然对数函数，具体用于突出线性关系和压缩数据范围；
25、式中，和分别表示温度影响特征tceavg和平均能耗特征enpavg与工序时间tpt计算结果的调整系数，具体用于温度影响特征tceavg和平均能耗特征enpavg与工序时间tpt计算结果对材料损耗的影响；
28、式中，和分别表示损耗率特征rwlrate与工序时间tpt计算结果和工序时间tpt与平均能耗特征enpavg计算结果的权重系数；
29、s32、对能耗利用效率因子eei、材料利用率因子mri和温控处理因子tcci进行拟合，获取节点的碳排放指数cpi；
32、式中，c1、c2和c3分别表示能耗利用效率因子eei、材料利用率因子mri和温控处理因子tcci的预设权重值，其具体数值由客户自行设定，且，，，。
33、优选的，预设的碳排放评估阈值包括碳排放评估阈值上限tzh和碳排放评估阈值下限tzl，通过碳排放评估阈值上限tzh和碳排放评估阈值下限tzl与碳排放指数cpi进行匹配，获取节点的碳排放状态评估结果，并根据节点的碳排放状态评估结果，进行触发材料碳标记；
35、当碳排放指数cpi＜碳排放评估阈值下限tzl时，获取节点的碳排放状态评估结果为节点运行状态合格结果；
36、当碳排放评估阈值下限tz≤碳排放指数cpi≤碳排放评估阈值上限tzh时，获取节点的碳排放状态评估结果为节点运行状态监控结果；
37、当碳排放评估阈值上限tzh＜碳排放指数cpi时，获取节点的碳排放状态评估结果为节点运行状态不合格结果；
39、当节点的碳排放状态评估结果为节点运行状态合格结果时，进行标记当前材料在生产节点处的碳排放无异常，并进行触发判断材料生产加工时碳排放状态；
40、当节点的碳排放状态评估结果为节点运行状态监控结果时，进行标记当前材料在生产节点处的碳排放异常，并进行触发判断材料生产加工时碳排放状态；
41、当节点的碳排放状态评估结果为节点运行状态不合格结果时，进行标记当前材料在生产节点处的碳排放不合格，不触发判断材料生产加工时碳排放状态，同时发出预警通知和提示相关人员对生产材料进行处理，包括退回、核销和停止生产线、优选的，所述总碳排放指数cfa通过以下计算公式获取：
44、式中，cpitotal表示生产线所有节点的碳排放指数的总和，tpti表示第i个采集的节点的工序时间，n表示采集的节点总数；
47、式中，cpii表示第i个采集的节点的碳排放指数，wi表示第i个采集的节点的预设权重值。
48、优选的，材料碳排放在线适用性核算评估策略方案通过总碳排放指数cfa与预设的材料总碳使用评估上限阈值csx和材料总碳使用评估下限阈值xsx进行匹配获取，具体通过以下匹配方式获取：
49、当总碳排放指数cfa＜材料总碳使用评估下限阈值xsx时，获取材料生产碳排放在线核算评估合格，标记当前材料为优先使用标记，并生产优先使用标记的材料序列表；
50、当材料总碳使用评估下限阈值xsx时≤总碳排放指数cfa≤材料总碳使用评估上限阈值csx时，获取材料生产碳排放在线核算异常，标记当前材料为候选使用标记，并生产候选使用标记的材料序列表；
51、当材料总碳使用评估上限阈值csx＜总碳排放指数cfa时，获取当材料生产碳排放在线核算不合格，标记当前材料为不适用标记，同步通知相关人员对生产加工的材料进行处理，并在生产线可交互页面上进行提示当前材料碳排放异常，停止加工进行巡检。
52、在线碳核算装置，包括数据采集与传输模块、节点计算评估模块和生产线、所述数据采集与传输模块用于实时采集生产线上各个制造节点的生产数据，并对采集的生产数据进行传输至云端服务器；
54、所述节点计算评估模块对所述生产数据进行计算节点的碳排放指数cpi，并进行评估获取所述制造节点的碳排放状态评估结果；
55、所述生产线在线核算模块所述制造节点进行统计分析碳排放指数cpi，获取总碳排放指数cfa，并对当前生产线加工材料进行评估，获取材料碳排放在线适用性核算评估策略方案。
56、在线碳核算设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现在线、在线碳核算存储介质，存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序执行时，实现在线、本发明提供了在线碳核算方法、装置、设备及存储介质，具备以下有益效果：
59、（1）通过s1至s6，尽可能的解决了传统碳排放核算中存在的人工固定周期核算、消耗人力资源、核算结果延迟性以及无法及时表现碳排放波动等问题，通过在制造流程中的各个节点实时部署监测设备，精确采集和分析能耗、材料损耗和温控关键参数，生成全面的特征向量并计算出各节点的碳排放指数cpi。借助云端计算和算法拟合，能够即时评估材料的碳排放，获取材料碳排放在线适用性核算评估策略方案，自动生成优化策略，提供实时的提示和通知。这不仅大幅提高了碳排放核算的准确性和实时性，还通过持续监控和优化，减少了材料选择和制造过程中的碳排放，从而实现了对碳足迹的有效控制，支持企业在环境保护和资源利用方面达到更高的标准。
60、（2）通过引入能耗利用效率因子eei、材料利用率因子mri和温控处理因子tcci的计算与拟合，本发明在碳排放核算过程中实现了更精细化和动态化的控制。这些因子不仅综合考虑了能耗、材料损耗和温度控制关键变量的复杂相互作用，还通过特定的调整系数和拟合公式，使得碳排放指数cpi能够更加准确地反映生产节点的真实碳排放状态。这种方法不仅提高了碳排放评估的精准度，还通过定制化的参数调整，灵活应对不同生产环境和工艺流程的变化，这种精细化的控制能力，不仅能够及时发现并优化高碳排放节点，减少碳排放，还为持续改进生产过程中的碳足迹管理提供了强大的支持。
61、（3）通过总碳排放指数cfa与预设的材料总碳使用评估上限阈值csx和材料总碳使用评估下限阈值xsx进行匹配获取材料碳排放在线适用性核算评估策略方案，能够精确识别并优先推荐低碳材料，从而优化材料的选择和使用策略。这一过程不仅通过细致的阈值匹配机制，对材料进行实时监控和标记，还能对优先使用和候选使用材料进行排序，提供明确的使用指引。这种方法确保企业能够在满足环保要求的前提下，科学地选择和优先使用低碳材料，从而减少整体碳排放，提升生产效率，并通过及时预警机制避免使用高碳排放材料，保障生产过程的绿色可持续发展。