一种基于数字孪生的企业碳排放监管方法及系统

技术领域

本发明涉及碳排放监管技术领域，具体为一种基于数字孪生的企业碳排放监管方法及系统。

背景技术

随着全球环保意识的提高和碳排放问题的日益凸显，企业碳排放是指人类生产经营活动过程中向外界排放温室气体（二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟碳化物和六氟化硫等）的过程。碳排放是目前被认为导致全球变暖的主要原因之一；碳中和是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量，然后通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。

工业企业在生产运行过程中，针对碳排放量的分析与计算，通常考虑企业生产消耗能量对碳排放量的影响，从而采取相应的碳减排措施，而在生产运行过程中的多处环节都会影响碳排放的程度，比如工业企业在加工转化能源时的设备效率、工业加工转化产出量、设备老化程度等多方面因素，那如何更加精准的采集和分析企业运行中产生的碳排放的问题，是当前需要研究的碳排放监管方向。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于数字孪生的企业碳排放监管方法及系统，通过数据采集模块、实时更新模块、通信传输模块、碳排放清单模块、分析数据模块、阈值对比模块和阙值模块，提供决策支持，以确保企业碳排放符合产生要求，它综合考虑了工业企业在加工转化能源时的设备效率、工业加工转化产出量、设备老化程度等多种因素，提供环保社会。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于数字孪生的企业碳排放监管方法及系统，包括以下步骤，

S1、建立数据库，收集企业碳排放历史数据；

S2、采集和整理企业碳排放相关参数，获得碳排放清单数据；

S3、构建数字孪生模型，将所述碳排放清单数据和所述历史数据，更新至数字孪生模型中的物理实体状态，根据收集到的数据，实时更新模型中与碳排放相关的参数和属性；

S4、对所述数据库中的信息进行数据分析，将采集到的数据通过通信模块传输到数据库，实现数据的存储、分析和共享；

在数字孪生模型中，对碳排放清单进行扫描特征提取，获得传输设备能耗总量

分析计算所述传输设备能耗总量

将所述碳排放量Tpfl与预设阈值Q进行分析，获取评估结果；

S5、针对S4步骤中所述评估结果对企业碳的排放进行决策管理。

优选的，所述S1步骤中具体包括：

S11、企业碳排放相关参数包括传输设备能耗总量

S12、所述传输设备能耗总量

优选的，分析计算所述传输设备能耗总量

式中，Tpfxs表示为碳排放系数，指企业能源在燃烧或使用过程中每单位能源所产生的二氧化碳排放量；碳排放系数以单位能源的碳含量表示。

优选的，所述设备能耗总量

式中，T

优选的，所述设备老化能耗量

式中，Wxf表示为设备维修费用，Ysz表示为设备原始价值，Cyz表示为设备残余价值，设备原始价值Ysz减去设备残余价值表示为设备耗费值，Cyz，w

优选的，将所述碳排放量Tpfl与预设阈值Q进行分析比较，深度学习；

若碳排放量Tpfl高于预设阈值Q时，则表示企业碳排放量Tpfl处于立刻终止运行的状态，并采取有效的碳减排策略，降低企业碳排放量Tpfl；

若碳排放量Tpfl低于预设阈值Q时，则表示企业当前在生产过程中碳排放量Tpfl符合要求。

优选的，当碳排放量Tpfl高于预设阈值Q的同时，此时仍需要进行企业生产时，参与碳排放权市场，购买碳排放权来抵消超出预设阈值Q的碳排放量。

优选的，将碳排放量Tpfl与预设阙值K进行分析比较，获得等级策略方案：

，表示为获得一级监管评价，碳排放量Tpfl处于安全排放状态，无需发出任何警报；

，表示为获得二级监管评价，碳排放量Tpfl处于微紧急排放状态，发出注意警报；

，表示为获得三级监管评价，碳排放量Tpfl处于中度紧急排放状态，发出中止碳排放警报；

，表示为获得四级监管评价，碳排放量Tpfl处于高度紧急排放状态，强制终止企业运行。

优选的，包括有数据采集模块、实时更新模块、通信传输模块、碳排放清单模块、分析数据模块、阈值对比模块和阙值模块；

所述数据采集模块用于收集和整理企业碳排放相关系数，获得碳排放清单；

所述实时更新模块用于负责对采集到的数据进行实时更新和处理，系统实时监控能耗和碳排放情况，及时发现异常或超出预设阈值的情况，帮助企业快速做出反应和调整；

所述通信传输模块用于负责将采集到的数据传输到数据库中，以便进行集中存储和处理，同时确保数据的安全传输和及时上传，保障数据的完整性和可靠性；

所述碳排放清单模块用于将收集来的数据进行整合，方便后续的分析对比，所述碳排放清单的相关特征获得包括有传输设备能耗总量

所述分析数据模块用于通过对采集到的数据进行统计和分析计算，揭示工业生产消耗能源量Scnh、加工转化能源产出量Zhnh和再生能源量Zsnh，将所述工业生产消耗能源量Scnh、温度因子Wyz、设备效率Sxl、设备维修次数w

所述阈值对比模块用于将碳排放量Tpfl与预设的阈值Q进行对比，同时将碳排放量Tpfl与预设的阙值K进行对比，监测碳排放量Tpfl是否超出预设的阈值Q和相应的预设的阙值K，提示企业采取相应的减排措施。

优选的，还包括有策略模块，所述策略模块用于针对评估结果对企业碳的排放进行决策管理，同时，实时根据政府制定的碳排放政策和法规对预设阈值Q进行相应调整。

（三）有益效果

本发明提供了一种基于数字孪生的企业碳排放监管方法及系统。具备以下有益效果：

（1）该基于数字孪生的企业碳排放监管方法中所述的步骤是为了采集、分析、对比评估企业在生产过程中产生的相关数据，获得设备维修费用Wxf、实时维修次数w

（2）该基于数字孪生的企业碳排放监管方法，通过多个时间轴的能耗数据，温度因子Wyz和设备效率Sxl的权重调整，得以计算得出的设备能耗总量更加准确，通过分析设备维修费用和，可以更好地评估设备老化情况，帮助企业制定合理的设备维护计划和更新策略，降低老化设备的能耗；同时，帮助企业优化能源使用和再生能源的应用，提高能源的利用效率和减少碳排放；通过计算设备能耗总量

（3）该基于数字孪生的企业碳排放监管方法，设定预设阈值Q和预设阙值K，并将两者分别与分析计算获得的碳排放量Tpfl进行分析对比，进行评估与监测碳排放量Tpfl是否超出预设的阈值Q和相应的预设的阙值K，提示企业采取相应的减排措施，针对不同等级的策略方案进行严格执行，从而实现智能化的碳减排决策和评估，有助于企业降低碳排放，实现可持续发展。

（4）该基于数字孪生的企业碳排放监管的系统，通过上述模块的协同工作，基于数字孪生的企业碳排放监管的系统能够实现对设备维修费用Wxf和实时维修次数w

附图说明

图1为本发明一种基于数字孪生的企业碳排放监管方法及系统的框图流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

随着全球环保意识的提高和碳排放问题的日益凸显，企业碳排放是指人类生产经营活动过程中向外界排放温室气体（二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟碳化物和六氟化硫等）的过程。碳排放是目前被认为导致全球变暖的主要原因之一；碳中和是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量，然后通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。

工业企业在生产运行过程中，针对碳排放量的分析与计算，通常考虑企业生产消耗能量对碳排放量的影响，从而采取相应的碳减排措施，而在生产运行过程中的多处环节都会影响碳排放的程度，比如工业企业在加工转化能源时的设备效率、工业加工转化产出量、设备老化程度等多方面因素，那如何更加精准的采集和分析企业运行中产生的碳排放的问题，是当前需要研究的碳排放监管方向。

实施例1

请参阅图1，本发明提供一种基于数字孪生的企业碳排放监管方法，包括以下步骤，

S1、建立数据库，收集企业碳排放历史数据；

S2、采集和整理企业碳排放相关参数，获得碳排放清单数据；

S3、构建数字孪生模型，将所述碳排放清单数据和所述历史数据，更新至数字孪生模型中的物理实体状态，根据收集到的数据，实时更新模型中与碳排放相关的参数和属性；

S4、对所述数据库中的信息进行数据分析，将采集到的数据通过通信模块传输到数据库，实现数据的存储、分析和共享；

在数字孪生模型中，对碳排放清单进行扫描特征提取，获得传输设备能耗总量

分析计算所述传输设备能耗总量

将所述碳排放量Tpfl与预设阈值Q进行分析，获取评估结果；

S5、针对S4步骤中所述评估结果对企业碳的排放进行决策管理。

所述S1步骤中具体包括：

S11、企业碳排放相关参数包括传输设备能耗总量

S12、所述传输设备能耗总量

分析计算所述传输设备能耗总量

式中，Tpfxs表示为碳排放系数，指企业能源在燃烧或使用过程中每单位能源所产生的二氧化碳排放量；碳排放系数以单位能源的碳含量表示。

本实施例中，基于数字孪生的企业碳排放监管方法中所述的步骤是为了采集、分析、对比评估企业在生产过程中产生的相关数据，获得设备维修费用Wxf、实时维修次数w

实施例2

请参阅图1，本实施例是在实施例1中进行的解释说明，具体的，所述设备能耗总量

式中，T

所述设备老化能耗量

式中，Wxf表示为设备维修费用，Ysz表示为设备原始价值，Cyz表示为设备残余价值，设备原始价值Ysz减去设备残余价值表示为设备耗费值，Cyz，w

本实施例中，通过多个时间轴的能耗数据，温度因子Wyz和设备效率Sxl的权重调整，得以计算得出的设备能耗总量更加准确，通过分析设备维修费用和，可以更好地评估设备老化情况，帮助企业制定合理的设备维护计划和更新策略，降低老化设备的能耗；同时，帮助企业优化能源使用和再生能源的应用，提高能源的利用效率和减少碳排放；通过计算设备能耗总量

实施例3

请参阅图1，本实施例是在实施例1中进行的解释说明，具体的，将所述碳排放量Tpfl与预设阈值Q进行分析比较，深度学习；

若碳排放量Tpfl高于预设阈值Q时，则表示企业碳排放量Tpfl处于立刻终止运行的状态，并采取有效的碳减排策略，降低企业碳排放量Tpfl；

若碳排放量Tpfl低于预设阈值Q时，则表示企业当前在生产过程中碳排放量Tpfl符合要求。

当碳排放量Tpfl高于预设阈值Q的同时，此时仍需要进行企业生产时，参与碳排放权市场，购买碳排放权来抵消超出预设阈值Q的碳排放量。

将碳排放量Tpfl与预设阙值K进行分析比较，获得等级策略方案：

，表示为获得一级监管评价，碳排放量Tpfl处于安全排放状态，无需发出任何警报；

，表示为获得二级监管评价，碳排放量Tpfl处于微紧急排放状态，发出注意警报；

，表示为获得三级监管评价，碳排放量Tpfl处于中度紧急排放状态，发出中止碳排放警报；

，表示为获得四级监管评价，碳排放量Tpfl处于高度紧急排放状态，强制终止企业运行。

本实施例中，设定预设阈值Q和预设阙值K，并将两者分别与分析计算获得的碳排放量Tpfl进行分析对比，进行评估与监测碳排放量Tpfl是否超出预设的阈值Q和相应的预设的阙值K，提示企业采取相应的减排措施，针对不同等级的策略方案进行严格执行，从而实现智能化的碳减排决策和评估，有助于企业降低碳排放，实现可持续发展。

示例：

假设一个工厂名为XYZ工厂，下面是一个基于上述步骤的示例：

S1：建立数据库，收集企业碳排放历史数据，在XYZ工厂内部建立一个数据库，用于存储企业的碳排放历史数据。

S2：采集和整理企业碳排放相关参数，获得碳排放清单；

XYZ工厂进行现场调查和数据采集，收集与碳排放相关的参数，如能源消耗、废气排放等。整理这些数据并生成一个碳排放清单，包含各项碳排放数据。

S3：构建数字孪生模型，更新物理实体状态，基于XYZ工厂的物理实体，构建一个数字孪生模型。

将收集到的碳排放清单数据和历史数据输入数字孪生模型，实时更新模型中与碳排放相关的参数和属性，以反映真实的物理实体状态。

S4：数据分析和共享，对数据库中的信息进行数据分析，通过通信模块将采集到的数据传输到数据库，实现数据的存储、分析和共享。在数字孪生模型中，对碳排放清单进行扫描特征提取，获得传输设备能耗总量和设备老化能耗量。在数字孪生模型中，对碳排放清单进行扫描，提取传输设备的能耗总量和设备老化能耗量。分析计算传输设备能耗总量和设备老化能耗量对碳排放量的影响，获得碳排放量。进行分析计算，研究传输设备能耗总量和设备老化能耗量对碳排放量的影响，从而获得最终的碳排放量Tpfl。

将碳排放量与预设阈值进行分析，获取评估结果。将计算得到的碳排放量Tpfl与预设阈值Q进行比较和分析，得出评估结果。

S5：决策管理，根据评估结果，对企业的碳排放进行决策管理。根据碳排放量Tpfl与预设阈值Q的比较结果，制定相应的等级策略方案。

等级策略方案：如果碳排放量Tpfl处于安全排放状态，无需发出任何警报，获得一级监管评价。如果碳排放量Tpfl处于微紧急排放状态，发出注意警报，获得二级监管评价。如果碳排放量Tpfl处于中度紧急排放状态，发出中止碳排放警报，获得三级监管评价。如果碳排放量Tpfl处于高度紧急排放状态，强制终止企业运行，获得四级监管评价。

实施例4

一种基于数字孪生的企业碳排放监管系统，请参阅图1，包括有数据采集模块、实时更新模块、通信传输模块、碳排放清单模块、分析数据模块、阈值对比模块和阙值模块；

所述数据采集模块用于收集和整理企业碳排放相关系数，获得碳排放清单；

所述实时更新模块用于负责对采集到的数据进行实时更新和处理，系统实时监控能耗和碳排放情况，及时发现异常或超出预设阈值的情况，帮助企业快速做出反应和调整；

所述通信传输模块用于负责将采集到的数据传输到数据库中，以便进行集中存储和处理，同时确保数据的安全传输和及时上传，保障数据的完整性和可靠性；

所述碳排放清单模块用于将收集来的数据进行整合，方便后续的分析对比，所述碳排放清单的相关特征获得包括有传输设备能耗总量

所述分析数据模块用于通过对采集到的数据进行统计和分析计算，揭示工业生产消耗能源量Scnh、加工转化能源产出量Zhnh和再生能源量Zsnh，将所述工业生产消耗能源量Scnh、温度因子Wyz、设备效率Sxl、设备维修次数w

所述阈值对比模块用于将碳排放量Tpfl与预设的阈值Q进行对比，同时将碳排放量Tpfl与预设的阙值K进行对比，监测碳排放量Tpfl是否超出预设的阈值Q和相应的预设的阙值K，提示企业采取相应的减排措施。

还包括有策略模块，所述策略模块用于针对评估结果对企业碳的排放进行决策管理，同时，实时根据政府制定的碳排放政策和法规对预设阈值Q进行相应调整。

本实施例中，通过上述模块的协同工作，基于数字孪生的企业碳排放监管的系统能够实现对设备维修费用Wxf和实时维修次数w

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。