一种建筑工程实际碳排放核算和智能分析的系统及方法与流程

1.本发明涉及一种建筑工程碳排放核算和智能分析的系统及方法。


背景技术：

2.建筑工程施工过程碳排放在建筑业全过程碳排放占比较大，当前关于建筑业碳排放的核算中主要依赖于统计数据进行国家级，省级等宏观层面的核算和分析。当前，建筑工程项目的碳排放核算也依赖于理论的软件计算，但这与实际建设过程中的项目材料消耗，能源消耗和运输过程都存在较大的差异，造成碳排放理论计算值与实际计算值之间存在较大误差。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是，提供一种能避免建筑业实际碳排放计算过程中误差较大的弊端的建筑工程实际碳排放核算和智能分析的系统及方法。该系统主要根据提供的项目台账数据，开展施工全过程碳排放动态匹配，动态计算和智能分析能更加准确适应不同区域的施工差异性，材料浪费情况和运输差异性对项目实际碳排放的影响。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种建筑工程实际碳排放核算和智能分析的系统，包括：
①
碳排放因子数据库管理模块，其中包含系统自带碳排放因子数据库和个人碳排放因子数据拓展库；管理模块对应两个重要功能，即数据添加与数据修改，且这两个功能只能用于个人碳排放因子数据拓展库中，系统自带碳排放因子数据库不允许个人用户进行调整和修改；
②
分时段/分阶段施工数据管理模块，主要实现不同时间和不同阶段的项目物质台账数据管理，该平台提供基础项目信息设置、项目位置设置等，并结合时段和施工位置建立较为完善的碳排放数据标签，进而使得能有效分析不同时间段标签和不同施工工序标签的碳排放总量和强度分布状况；该模块配置两个重要功能，即台账数据导入和项目数据导出；
③
碳排放动态计算模块，该模块为系统的核心算法模块，目的是实现对台账数据与碳排放因子数据的动态匹配，智能识别进而实现结合碳排放因子数据对不同台账数据的动态计算，并将计算过程和结果进行存储；
④
碳排放的动态可视化与智能分析模块，主要实现对不同项目的碳排放计算结果的动态绘图，绘制项目碳排放的基础动态图表，在此基础上，结合智能分析算法，对不同项目进行空间聚类分析、项目分类；结合历史数据实现对新项目的碳排放预测；采用tapio弹性脱钩分析算法进行不同阶段和不同工序的碳排放强度及其与施工gdp的脱钩分析，进而为项目的减碳提出措施和路径；
⑤
项目多维度碳排放分析报告的生成模块。
5.一种建筑工程实际碳排放核算和智能分析的方法，具体步骤如下：
步骤一：添加项目，并设置项目的基础信息；步骤二：添加项目数据表与属性；步骤三：对台账数据进行整理；步骤四：采用批量导入台账数据到新添加的数据表，并结合数据表进行对碳排放数据进行动态查询；步骤五：若数据库中存在台账数据中的条目校验通过，若不存在则需要导入项目特有的物资碳排放因子；步骤六：对项目的碳排放数据进行动态识别，根据物资类型动态查询相应的数据，实现对项目数据的动态加载过程；步骤七：对项目进行碳排放动态计算，根据不同物资数据类型调用碳排放动态匹配算法来进行对不同表格的数据进行计算，并将结果反馈到页面；步骤八：对计算结果进行动态可视化分析，绘制多维度的碳排放数据图；步骤九：结合智能分析算法开发不同项目的聚类分析，新项目的碳排放预测和碳排强度在各个阶段的脱钩分析，并识别施工过程中碳排放强度较大的环节和时间段，反馈减碳措施和路径；步骤十：结合多维度分析报告模块对项目多维度的碳排放进行报告生成。
6.步骤一中，项目的基础信息包括项目名称、位置、项目类型、项目面积、项目金额等。
7.步骤七中，根据不同物资数据类型调用碳排放动态匹配算法是指，根据材料的名称和材料的规格信息，运用fuzzywuzzy和difflib库设定模糊阈值开发台账数据所对应的碳排放因子动态模糊匹配方法，选取适合的数据用于碳排放的核算。
8.步骤九中，所述智能分析算法包含结合聚类分析和时间序列算法等二次开发形成的不同项目的碳排放强度分析，脱钩分析和项目排放类型分析；单一项目不同阶段的碳排放强度分析；单一项目的碳排放时间序列预测分析等。
9.本发明的有益效果：当前关于项目碳排放的计算主要采用软件在设计阶段的模型数据，预算表等对项目进行理论化的碳排放计算，然而，这种计算方法与实际过程中的碳排放核算结果存在较大的差异，主要未考虑施工过程中的材料浪费，运输差异和施工水平差异等因素，因此提出的减碳措施也相对较为理论化。然而，本系统主要根据提供的项目台账数据，开展施工全过程碳排放动态匹配，动态计算和智能分析能更加准确适应不同区域的施工差异性，材料浪费情况和运输差异性对项目实际碳排放的影响。
10.这套方法能有效识别不同项目在施工过程中实际碳排放所存在的问题，进而提高项目碳排放的管理能力，进而提升施工企业的减碳目标。该系统的效益于人类的生存发展而言能有效降低建筑业碳排放的占比，起到整体减碳的意义；于国家而言，能进一步推进“双碳目标”的顺利完成，实现国家层面的碳排放优化；于行业而言，进一步优化建筑行业施工过程中所存在的高碳排放现状，通过对施工台账数据的核算与管理重点识别高碳排放强度的施工阶段和施工工序，进而有针对性的提出切实可行的减碳路径与策略。
附图说明
11.图1 为本发明之建筑工程实际碳排放核算和智能分析的系统的框架图；图2 为本发明之建筑工程实际碳排放核算和智能分析的方法的流程图。
具体实施方式
12.以下结合附图以及实施例对本发明作进一步说明。
13.参照图1，一种建筑工程实际碳排放核算和智能分析的系统，包括：
①
碳排放因子数据库管理模块，其中包含系统自带碳排放因子数据库和个人碳排放因子数据拓展库；管理模块对应两个重要功能，即数据添加与数据修改，且这两个功能只能用于个人碳排放因子数据拓展库中，系统自带碳排放因子数据库不允许个人用户进行调整和修改，以确保计算结果的可靠性和计算报告的权威性；
②
分时段/分阶段施工数据管理模块，主要实现不同时间和不同阶段的项目物质台账数据管理，该平台提供基础项目信息设置、项目位置设置等，并结合时段和施工位置建立较为完善的碳排放数据标签，进而使得能有效分析不同时间段标签和不同施工工序标签的碳排放总量和强度分布状况；该模块配置两个重要的功能，即台账数据导入（包含查看、修改和删除）、项目数据导出等主要接口功能；
③
碳排放动态计算模块，该模块为系统的核心算法模块，目的是实现对台账数据与碳排放因子数据的动态匹配，智能识别进而实现结合碳排放因子数据对不同台账数据的动态计算（采用通用碳排放计算引擎/算法，计算原理采用ipcc官方碳排放的核算方法，但根据实际项目的需求需要结合不同物资的单位进行动态的碳排放因子和运输重量因子的动态匹配），并将计算过程和结果进行存储；
④
碳排放的动态可视化与智能分析模块，主要实现对不同项目的碳排放计算结果的动态绘图（基于不同时段、不同工序和不同阶段等），绘制项目碳排放的基础动态图表，在此基础上，结合智能分析算法（包含结合聚类分析和时间序列算法等二次开发形成的不同项目的碳排放强度分析，脱钩分析和项目排放类型分析；单一项目不同阶段的碳排放强度分析；单一项目的碳排放时间序列预测分析等），对不同项目进行空间聚类分析、项目分类；结合历史数据实现对新项目的碳排放预测（运用深度学习算法如深度神经网络，选取适宜的项目特征如项目位置，类型，面积，造价等建立高精度项目整体碳排放预测模型）；采用tapio弹性脱钩分析算法进行不同阶段和不同工序的碳排放强度及其与施工gdp的脱钩分析，进而为项目的减碳提出措施和路径；
⑤
项目多维度碳排放分析报告的生成模块。
14.参照图2，一种建筑工程实际碳排放核算和智能分析的方法，具体步骤如下：步骤一：添加项目，并设置项目的基础信息，如项目名称、位置、项目类型、项目面积、项目金额和项目其它基础必备描述信息；步骤二：添加项目数据表与属性，根据数据表添加数据表标签，填表人，物资类型等必备基础信息以建立空白的表格；步骤三：对台账数据进行整理，尤其是对统计的物资名称、规格、数量和用途等基础必备信息进行与数据库进行校对；步骤四：采用批量导入台账数据到新添加的数据表，并结合数据表进行对碳排放
数据进行动态查询；步骤五：若数据库中存在台账数据中的条目则校验通过，若不存在则需要导入项目特有的物资碳排放因子，以确保计算过程正常进行（考虑到地区不同，各个地区的建筑物资消耗和施工机械使用情况差异）；步骤六：对项目的碳排放数据进行动态识别，根据物资类型动态查询相应的数据，实现对项目数据的动态加载过程；步骤七：对项目进行碳排放动态计算，根据不同物资数据类型调用碳排放动态匹配算法（根据材料的名称和材料的规格信息，运用fuzzywuzzy和difflib库设定模糊阈值开发台账数据所对应的碳排放因子动态模糊匹配方法，选取适合的数据用于碳排放的核算）来进行对不同表格的数据进行计算，并将结果反馈到页面；步骤八：对计算结果进行动态可视化分析，绘制多维度的碳排放数据图；步骤九：结合智能分析算法（包含结合聚类分析和时间序列算法等二次开发形成的不同项目的碳排放强度分析，脱钩分析和项目排放类型分析；单一项目不同阶段的碳排放强度分析；单一项目的碳排放时间序列预测分析等）开发不同项目的聚类分析，新项目的碳排放预测和碳排强度在各个阶段的脱钩分析，并识别施工过程中碳排放强度较大的环节和时间段，反馈适宜的减碳措施和路径；步骤十：结合多维度分析报告模块对项目多维度的碳排放进行报告生成。

技术特征：
1.一种建筑工程实际碳排放核算和智能分析的系统，其特征在于，包括：
①
碳排放因子数据库管理模块，其中包含系统自带碳排放因子数据库和个人碳排放因子数据拓展库；管理模块对应两个重要功能，即数据添加与数据修改，且这两个功能只能用于个人碳排放因子数据拓展库中，系统自带碳排放因子数据库不允许个人用户进行调整和修改；
②
分时段/分阶段施工数据管理模块，主要实现不同时间和不同阶段的项目物质台账数据管理，该平台提供基础项目信息设置、项目位置设置，并结合时段和施工位置建立较为完善的碳排放数据标签，进而使得能有效分析不同时间段标签和不同施工工序标签的碳排放总量和强度分布状况；该模块配置两个重要功能，即台账数据导入和项目数据导出；
③
碳排放动态计算模块，该模块为系统的核心算法模块，目的是实现对台账数据与碳排放因子数据的动态匹配，智能识别进而实现结合碳排放因子数据对不同台账数据的动态计算，并将计算过程和结果进行存储；
④
碳排放的动态可视化与智能分析模块，主要实现对不同项目的碳排放计算结果的动态绘图，绘制项目碳排放的基础动态图表，在此基础上，结合智能分析算法，对不同项目进行空间聚类分析、项目分类；结合历史数据实现对新项目的碳排放预测；采用tapio弹性脱钩分析算法进行不同阶段和不同工序的碳排放强度及其与施工gdp的脱钩分析，进而为项目的减碳提出措施和路径；
⑤
项目多维度碳排放分析报告的生成模块。2.一种建筑工程实际碳排放核算和智能分析的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一：添加项目，并设置项目的基础信息；步骤二：添加项目数据表与属性；步骤三：对台账数据进行整理；步骤四：采用批量导入台账数据到新添加的数据表，并结合数据表进行对碳排放数据进行动态查询；步骤五：若数据库中存在台账数据中的条目校验通过，若不存在则需要导入项目特有的物资碳排放因子；步骤六：对项目的碳排放数据进行动态识别，根据物资类型动态查询相应的数据，实现对项目数据的动态加载过程；步骤七：对项目进行碳排放动态计算，根据不同物资数据类型调用碳排放动态匹配算法来进行对不同表格的数据进行计算，并将结果反馈到页面；步骤八：对计算结果进行动态可视化分析，绘制多维度的碳排放数据图；步骤九：结合智能分析算法开发不同项目的聚类分析，新项目的碳排放预测和碳排强度在各个阶段的脱钩分析，并识别施工过程中碳排放强度较大的环节和时间段，反馈减碳措施和路径；步骤十：结合多维度分析报告模块对项目多维度的碳排放进行报告生成。3.根据权利要求2所述的建筑工程实际碳排放核算和智能分析的方法，其特征在于：步骤一中，项目的基础信息包括项目名称、位置、项目类型、项目面积、项目金额。4.根据权利要求2或3所述的建筑工程实际碳排放核算和智能分析的方法，其特征在于：步骤七中，根据不同物资数据类型调用碳排放动态匹配算法是指，根据材料的名称和材
料的规格信息，运用fuzzywuzzy和difflib库设定模糊阈值开发台账数据所对应的碳排放因子动态模糊匹配方法，选取适合的数据用于碳排放的核算。5.根据权利要求2或3所述的建筑工程实际碳排放核算和智能分析的方法，其特征在于：步骤九中，所述智能分析算法包含结合聚类分析和时间序列算法二次开发形成的不同项目的碳排放强度分析，脱钩分析和项目排放类型分析；单一项目不同阶段的碳排放强度分析；单一项目的碳排放时间序列预测分析。

技术总结
一种建筑工程实际碳排放核算和智能分析的系统及方法，该系统包括


技术研发人员：陈启慧 刘伟东 倪平安 张晓东 胡源
受保护的技术使用者：湖南建设投资集团有限责任公司 湖南省建筑施工技术研究所
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/9/12