一种基于区块链的碳足迹监测分析与评估系统

1.本发明属于碳足迹监测技术领域，具体涉及一种基于区块链的碳足迹监测分析与评估系统。


背景技术：

2.随着全球变暖趋势加剧，气候变化导致的生态问题日益凸显，而产生这一系列问题的根源是以二氧化碳为代表的温室气体。碳耗用越多，二氧化碳的制造也就越多，碳足迹就越大；反之，碳足迹就越小。
3.碳足迹是指企业机构、活动、产品或者个人通过交通运输、食品生产和消费以及各类生产过程等引起的温室气体排放的集合。它描述了一个人的能源意识和行为对自然界产生的影响，从而号召人们从自我做起，节能减排。目前，已有部分企业开始践行减少碳足迹的环保理念。
4.但是，就目前而言，大多数企业还未建立精准化碳排放监测体系，排放数据基于仪表监测后手工录入，其准确性与真实性不足，碳核查过度依赖第三方机构，人力工作量大、流程繁琐。如存在核查机构履职不到位情况还会导致核查报告失实。且受限于核查技术和流程，各个环节难以追溯，核查期较长，提高了核查难度。
5.而区块链技术作为新一代信息通信技术的重要演进，能够实现数据多方维护、交叉验证、全网一致、防止篡改等，因此可以为碳核查中数据的管理提供新的解决方案。因此，采用区块链技术实现碳数据的监测与管理是十分有意义的。基于上述，本发明提出一种满足实际需求的碳足迹监测分析与评估系统。


技术实现要素：

6.本发明旨在解决现有技术的不足，提出一种基于区块链的碳足迹监测分析与评估系统；充分发挥区块链在促进数据共享，建设可信体系等方面的应用，打通企业碳核查体系中的机构间数据孤岛，提升各参与方之间的协同水平。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种基于区块链的碳足迹监测分析与评估系统，包括：
8.数据处理系统、区域链和终端设备；
9.所述数据处理系统与所述区域链连接，所述数据处理系统用于采集、计算碳足迹数据，并对计算后的所述碳足迹数据进行分析，得到分析结果；
10.所述区域链还与所述终端设备连接，所述区域链用于对所述碳足迹数据进行汇总，并为所述终端设备提供查询服务；
11.所述终端设备用于查询所述碳足迹数据以及分析结果。
12.优选地，所述数据处理系统包括：采集单元、监测单元、计算单元和分析单元；
13.所述采集单元与所述监测单元连接，所述采集单元用于采集所述碳足迹数据；
14.所述监测单元用于监测所述采集单元的运行状态；
15.所述计算单元与所述采集单元连接，所述计算单元用于接收所述碳足迹数据，并基于所述碳足迹数据进行计算，得到计算结果；
16.所述分析单元与所述计算单元连接，所述分析单元用于基于所述计算结果进行数据分析，得到分析结果。
17.优选地，所述采集单元包括若干采集设备，所述采集设备用于采集所述碳足迹数据；
18.所述采集设备通过在系统中进行注册，获得带有标签的身份信息；所述采集设备通过身份信息验证将采集的所述碳足迹数据传输至所述计算单元和所述区域链中。
19.优选地，所述计算单元包括：分类模块、若干计量模块和预测模块；
20.所述分类模块与若干所述计量模块连接，所述分类模块用于对所述碳足迹数据进行分类，并将分类后的所述碳足迹数据相应传输至所述计量模块；
21.所述计量模块还与所述预测模块连接，所述计量模块用于基于分类后的所述碳足迹数据进行核算，得到所述计算结果；
22.所述预测模块用于基于所述计算结果对未来数据进行预测。
23.优选地，所述计量模块采得到所述计算结果的方法包括：
24.q＝a
·n25.式中，q表示元素总的碳足迹值；a表示该元素的碳足迹排放因子；n表示该元素的总量。
26.优选地，所述分析单元基于碳排放总量以及碳排放强度指标分析所述碳足迹数据的结构以及占比，并基于所述结构以及占比绘制统计图。
27.优选地，碳排放总量指标的计算方法包括：
28.i＝q/g
29.式中，g表示生产总值，q表示元素总的碳足迹值。
30.优选地，所述区域链包括区域主链和区域接入链；
31.所述区域主链与所述区域接入链连接，所述区域主链用于接收所述区域接入链传输数据，并对所述区域接入链进行管理；
32.所述区域接入链还与所述数据处理系统连接，所述区域接入链用于接收所述碳足迹数据以及所述分析结果，并将所述碳足迹数据和所述分析结果传输至所述区域主链。
33.优选地，所述区域链包括有一条区域主链和若干区域接入链，所述区域主链中的主链节点数量与所述区域接入链数量相同。
34.优选地，区域接入链节点通过与其同一个区域接入链的主链节点向区域主链进行信息交互，同时也能通过该主链节点与其他区域接入链实现交互功能，从而实现链网协同和链链互联。
35.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
36.本发明构建的碳足迹监测分析与评估系统基于区块链技术，相较于第三方公司核查的方式，通过采集设备定时或接受指令对数据进行上传的方式能够节省人力、物力，同时保证了数据的真实、有效性。同时充分发挥区块链在促进数据共享，建设可信体系等方面的应用，打通企业碳核查体系中的机构间数据孤岛，提升各参与方之间的协同水平。通过区域主链和区域接入链的设计，实现了数据隔离，以及实现了区域主链对区域接入链的管理功
能。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
38.图1为本发明实施例基于区块链的碳足迹监测分析与评估系统整体结构示意图；
39.图2为本发明实施例数据处理系统结构示意图；
40.图3为本发明实施例区域链结构示意图。
具体实施方式
41.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。
42.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
43.实施例一
44.如图1所示，为本发明实施例基于区块链的碳足迹监测分析与评估系统的结构示意图，包括：数据处理系统、区域链和终端设备；
45.其中，数据处理系统与区域链连接，数据处理系统用于采集、计算碳足迹数据，并对计算后的碳足迹数据进行分析，得到分析结果；具体的，如图2所示，数据处理系统包括：采集单元、监测单元、计算单元和分析单元。
46.采集单元与监测单元连接，采集单元用于采集碳足迹数据；本实施例中，碳足迹数据主要包括：用电量、用水量、天然气使用量、出行数据等等一系列与碳排放相关的数据，本发明所提出的系统可针对个人、家庭、企业等对象，基于不同服务对象，其碳足迹数据相应变化，本实施例中，对于其具体含义不再做限定性说明。采集单元包含有若干采集设备用于采集上述碳足迹数据。本实施例中，采集设备包括有电表、水表、天然气表、传感器和摄像头等设备，用于将采集的数据实时上传至计算单元与区域链中。同时，对于采集设备可以根据实际需求进行相应设置，本实施例中不对其种类进行限定性说明。在本实施例中，采集设备通过在系统中进行注册，获得带有标签的身份信息；通过身份信息进行验证，进而将采集的碳足迹数据传输至计算单元和区域链中。
47.监测单元用于对上述采集设备进行状态监测，当发现采集设备掉线等异常情况时，及时发出警报，提醒工作人员对该异常状态的采集设备进行检修、更换。本实施例中，监测单元采用点名的方式对采集设备进行状态监测，首先遍历所有采集设备，对于首次点名未作出应答的设备进行二次点名，当某采集设备连续3次点名未作出应答时，判断其为异常，否则为正常。
48.计算单元与采集单元连接，具体的，与采集设备连接，计算单元用于接收上述采集设备采集的相应碳足迹数据，并基于碳足迹数据进行计算，得到计算结果。
49.具体的，计算单元包括：分类模块、若干计量模块和预测模块；其中，分类模块与采集设备以及若干计量模块连接，分类模块用于对上述采集设备采集到的碳足迹数据进行分类，并且将分类后的碳足迹数据相应传输至计量模块；其中，分类模块的分类方法可以根据不同服务对象的需求进行相应设置，例如，可以根据碳耗类型进行分类，可分为：出行碳足迹数据、电耗碳足迹数据、天然气耗碳足迹数据等；也可以根据采集设备的身份信息进行分类，通过对采集设备进行编制分组，分为若干组采集设备，同一组采集设备采集的碳足迹数据分为一类等等分类方法，本实施例中只对分类方法进行说明性示例，不做限定性说明。
50.计量模块还与预测模块相连接，计量模块用于基于分类后的碳足迹数据进行核算，得到计算结果。本实施例中，计量模块采用生命周期分析法对碳足迹数据进行计算，并得到计算结果。本实施例中，计算结果包括：碳足迹值以及需要植多少棵树木来补偿等。
51.其中，碳足迹值的计算方法包括：
52.q＝a
·n53.式中，q表示元素总的碳足迹值；a表示该元素的碳足迹排放因子；n表示该元素的总量。
54.具体的，本实施例中采用ipcc2006版碳足迹计算指南为例，得到不同能源种类的碳足迹排放因子，如表1所示；
55.表1
56.[0057][0058]
通过采集设备采集的各类数据，基于排放因子得出相应的碳足迹值。其中碳足迹值转换为植树数量的计算方法为：按照平均每棵树可以吸收90千克碳的标准，植树数量计算方法包括：z＝q/90。
[0059]
预测模块用于基于计算结果对未来数据进行预测。本实施例中，预测模块基于历史计算结果与本次计算结果，对未来碳足迹值等进行预测。
[0060]
分析单元与计算单元连接，分析单元用于基于上述计算结果进行数据分析，得到分析结果。本实施例中，分析单元的分析方法包括：对碳足迹值进行分析，得到碳足迹值的结构以及各类占比，并基于结构以及占比绘制统计图。以碳排放总量以及碳排放强度等作为指标，与历史碳足迹值的结构以及各类占比进行对比，得到分析结果。
[0061]
其中，碳排放总量指标的计算方法包括：
[0062]
i＝q/g式中，g表示生产总值；本实施例中，本系统服务对象为家庭时，即为家庭收入总值；服务对象为企业时，基于企业生产总值；服务对象为行政区域时，则为行政区域生产总值。
[0063]
区域链还与终端设备连接，区域链用于对碳足迹数据进行汇总，并为终端设备提供查询服务；本实施例中，区域链结构具体如图3所示。区域链包括：区域主链和区域接入链；区域主链与区域接入链连接，用于接收区域接入链传输的数据，并对区域接入链进行管
理。区域主链包括有若干主链节点，同时主链节点也作为区域接入链的管理节点存在与区域接入链中。因此，本实施例中，区域接入链的数量与区域主链节点数量相同。
[0064]
区域接入链还与数据处理系统连接，区域接入链用于接收碳足迹数据、分析结果以及计算结果，并将上述碳足迹数据、分析结果以及计算结果传输至区域主链。
[0065]
区域接入链中包括有一个主链节点与若干个接入链节点，接入链节点通过与其同一个区域接入链的主链节点向区域主链进行信息交互，同时也能通过该主链节点与其他区域接入链实现交互功能，从而实现链网协同和链链互联。
[0066]
终端设备用于查询碳足迹数据以及分析结果。本实施例中，终端设备可以是能够登陆认证账号的移动设备和电脑设备等。
[0067]
实施例二
[0068]
本实施例结合上述系统结构对本发明系统的工作过程进行详细说明。
[0069]
首先通过采集单元的采集设备进行注册获得带有标签的身份信息，通过验证后的采集设备进行碳足迹数据采集，并将采集的数据传输至计算单元和区域链中。同时，监测单元对采集设备进行状态监测，并对其异常情况进行预警监控。计算单元接收到采集设备传输的碳足迹数据之后，对其进行分类，之后对分类的碳足迹数据进行计算，针对历史碳足迹数据进行未来数据预测，以及基于计算结果进行分析。
[0070]
同时区域链用于对上述数据进行存储，供终端设备查询。区域链还包括由区域主链和区域接入链；每条区域接入链都包括由一个区域主节点用于与区域主链进行数据交互。
[0071]
以上所述的实施例仅是对本发明优选方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种基于区块链的碳足迹监测分析与评估系统，其特征在于，包括：数据处理系统、区域链和终端设备；所述数据处理系统与所述区域链连接，所述数据处理系统用于采集、计算碳足迹数据，并对计算后的所述碳足迹数据进行分析，得到分析结果；所述区域链还与所述终端设备连接，所述区域链用于对所述碳足迹数据进行汇总，并为所述终端设备提供查询服务；所述终端设备用于查询所述碳足迹数据以及分析结果。2.根据权利要求1所述基于区块链的碳足迹监测分析与评估系统，其特征在于，所述数据处理系统包括：采集单元、监测单元、计算单元和分析单元；所述采集单元与所述监测单元连接，所述采集单元用于采集所述碳足迹数据；所述监测单元用于监测所述采集单元的运行状态；所述计算单元与所述采集单元连接，所述计算单元用于接收所述碳足迹数据，并基于所述碳足迹数据进行计算，得到计算结果；所述分析单元与所述计算单元连接，所述分析单元用于基于所述计算结果进行数据分析，得到分析结果。3.根据权利要求2所述基于区块链的碳足迹监测分析与评估系统，其特征在于，所述采集单元包括若干采集设备，所述采集设备用于采集所述碳足迹数据；所述采集设备通过在系统中进行注册，获得带有标签的身份信息；所述采集设备通过身份信息验证将采集的所述碳足迹数据传输至所述计算单元和所述区域链中。4.根据权利要求2所述基于区块链的碳足迹监测分析与评估系统，其特征在于，所述计算单元包括：分类模块、若干计量模块和预测模块；所述分类模块与若干所述计量模块连接，所述分类模块用于对所述碳足迹数据进行分类，并将分类后的所述碳足迹数据相应传输至所述计量模块；所述计量模块还与所述预测模块连接，所述计量模块用于基于分类后的所述碳足迹数据进行核算，得到所述计算结果；所述预测模块用于基于所述计算结果对未来数据进行预测。5.根据权利要求4所述基于区块链的碳足迹监测分析与评估系统，其特征在于，所述计量模块采得到所述计算结果的方法包括：q＝a
·
n式中，q表示元素总的碳足迹值；a表示该元素的碳足迹排放因子；n表示该元素的总量。6.根据权利要求2所述基于区块链的碳足迹监测分析与评估系统，其特征在于，所述分析单元基于碳排放总量以及碳排放强度指标分析所述碳足迹数据的结构以及占比，并基于所述结构以及占比绘制统计图。7.根据权利要求6所述基于区块链的碳足迹监测分析与评估系统，其特征在于，碳排放总量指标的计算方法包括：i＝q/g式中，g表示生产总值，q表示元素总的碳足迹值。8.根据权利要求1所述基于区块链的碳足迹监测分析与评估系统，其特征在于，所述区域链包括区域主链和区域接入链；
所述区域主链与所述区域接入链连接，所述区域主链用于接收所述区域接入链传输数据，并对所述区域接入链进行管理；所述区域接入链还与所述数据处理系统连接，所述区域接入链用于接收所述碳足迹数据以及所述分析结果，并将所述碳足迹数据和所述分析结果传输至所述区域主链。9.根据权利要求8所述基于区块链的碳足迹监测分析与评估系统，其特征在于，所述区域链包括有一条区域主链和若干区域接入链，所述区域主链中的主链节点数量与所述区域接入链数量相同。10.根据权利要求9所述基于区块链的碳足迹监测分析与评估系统，其特征在于，区域接入链节点通过与其同一个区域接入链的主链节点向区域主链进行信息交互，同时也能通过该主链节点与其他区域接入链实现交互功能，从而实现链网协同和链链互联。

技术总结
本发明公开了一种基于区块链的碳足迹监测分析与评估系统，包括：数据处理系统、区域链和终端设备；数据处理系统与区域链连接，数据处理系统用于采集、计算碳足迹数据，并对计算后的碳足迹数据进行分析，得到分析结果；区域链还与终端设备连接，区域链用于对碳足迹数据进行汇总，并为终端设备提供查询服务；终端设备用于查询碳足迹数据以及分析结果。相较于第三方公司核查的方式，通过采集设备定时或接受指令对数据进行上传的方式能够节省人力、物力，同时保证了数据的真实、有效性。同时充分发挥区块链在促进数据共享，建设可信体系等方面的应用，打通企业碳核查体系中的机构间数据孤岛，提升各参与方之间的协同水平。提升各参与方之间的协同水平。提升各参与方之间的协同水平。


技术研发人员：杨邦会 王大成 王树东 刘利 滕启治
受保护的技术使用者：中国科学院空天信息创新研究院
技术研发日：2023.04.17
技术公布日：2023/7/25