(19)中華人民共和國國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局
(12)發(fā)明專利申請(qǐng)
(10)申請(qǐng)公布號(hào) (43)申請(qǐng)公布日 (21)申請(qǐng)?zhí)?201910589532.6
(22)申請(qǐng)日 2019.07.02
(30)優(yōu)先權(quán)數(shù)據(jù)
201911004661 2019.02.06 IN
(71)申請(qǐng)人 印度電子信息技術(shù)部
地址 印度新德里
申請(qǐng)人 印度高級(jí)計(jì)算發(fā)展中心
(72)發(fā)明人 V ·P ·辛格 H ·普 S ·C ·巴布
BS ·賓哈馬達(dá)瓦 S ·G ·P ·吉爾
(74)專利代理機(jī)構(gòu) 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有
限公司 44205
代理人 黃曉升
(51)Int.Cl.
G01D 21/02(2006.01)
G01N 33/00(2006.01)
(54)發(fā)明名稱
一種估算封存的CO 2的量的自動(dòng)碳封存估算
系統(tǒng)和方法
(57)摘要
本發(fā)明公開了一種自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)碳匯/封存估算
系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法將估算各種類型的植
物固定/封存的CO 2的量，并且將有助于估算造
林、森林砍伐和森林保護(hù)等在碳封存方面的影
響。CO2封存估算系統(tǒng)包括電池/AC操作的自動(dòng)感
測(cè)CSE裝置(碳封存估算裝置)，以通過使用CO 2傳
感器、O 2傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器和光照
強(qiáng)度傳感器等測(cè)量呼吸作用和光合作用的速率
來監(jiān)測(cè)在給定土地區(qū)域中發(fā)生的碳封存的量。傳
感裝置(CSE裝置)具有用于各種物理參數(shù)(如O 2
濃度、CO 2濃度、光照強(qiáng)度、溫度和濕度等)的傳感
器。CSE裝置使用任何合適的通信協(xié)議形成有線
網(wǎng)絡(luò)/無線網(wǎng)絡(luò)。CSE裝置通過跳躍裝置將數(shù)據(jù)發(fā)
送到后端服務(wù)器處的管理員。權(quán)利要求書2頁 說明書5頁 附圖3頁CN 111537018 A 2020.08.14
C N 111537018
A
1.一種自動(dòng)碳封存系統(tǒng)(1)，所述自動(dòng)碳封存系統(tǒng)(1)用于通過測(cè)量環(huán)境物理參數(shù)(3)來監(jiān)測(cè)在區(qū)域(2)中發(fā)生的碳固定/封存的量，包括：
多個(gè)碳封存估算(CSE)裝置(4)，其中所述CSE裝置(4)包括：多個(gè)傳感器(5)，配置為CO2傳感器(6)、O2傳感器(7)、溫度傳感器(8)、濕度傳感器(9)、光照強(qiáng)度傳感器(10)；充電IC (11)；太陽能電池板(12)；一次電池(13)；二次電池(14)；電壓調(diào)節(jié)器(15)；
來自所述CSE裝置(4)的數(shù)據(jù)(16)；
用戶(17)；
所述用戶(17)的輸入(18)，其中所述輸入(18)包括至少一種類型的土壤(19)、至少一種植被類型(20)、
至少一種氣候條件(21)、人為活動(dòng)(22)、相對(duì)濕度(23)、至少光照強(qiáng)度(24)、溫度、CO2濃度、O2濃度；
所述輸入(18)的呼吸作用速率(25)；
所述輸入(18)的光合作用速率(26)；
管理員(27)；
服務(wù)器(28)；
有線網(wǎng)絡(luò)(29)；
無線網(wǎng)絡(luò)(30)；
微處理器(31)；
至少一個(gè)通信協(xié)議(32)；
通信網(wǎng)絡(luò)(33)；
獨(dú)特的數(shù)據(jù)分析算法(34)；
樹木和大氣之間的氣體交換的濃度(35)；
所述CSE裝置(4)的覆蓋區(qū)域(36)；
樹木種植策略(37)；
其中所述CSE裝置(4)測(cè)量樹木與大氣之間的所述氣體交換的濃度(35)，以監(jiān)測(cè)在區(qū)域(2)中發(fā)生的碳消耗的量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)碳封存系統(tǒng)(1)，其中所述系統(tǒng)的操作方法包括以下步驟：
由所述CSE裝置(4)通過所述多個(gè)傳感器(5)從所述區(qū)域(2)中的所述環(huán)境物理參數(shù)(3)收集所述數(shù)據(jù)(16)；
從所述有線網(wǎng)絡(luò)(29)和所述無線網(wǎng)絡(luò)(30)中選擇所述通信協(xié)議(32)；
通過所述通信協(xié)議(32)將所述數(shù)據(jù)(16)傳送到所述微處理器(31)；
由所述CSE裝置(4)將所述數(shù)據(jù)發(fā)送到在所述服務(wù)器(28)處的所述管理員(27)；
通過所述獨(dú)特的數(shù)據(jù)分析算法(34)將所述數(shù)據(jù)(16)存儲(chǔ)在所述服務(wù)器(28)中，以分析樹木和大氣之間的
所述氣體交換的濃度(35)；
通過所述獨(dú)特的數(shù)據(jù)分析算法從給定的所述環(huán)境物理參數(shù)和測(cè)量的數(shù)據(jù)(16)分析所述CO2封存。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動(dòng)碳封存系統(tǒng)(1)，其中所述方法被配置為在所述環(huán)境物理參數(shù)(3)和測(cè)量的數(shù)據(jù)(16)之間進(jìn)行相關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)碳封存系統(tǒng)(1)，其中所述獨(dú)特的數(shù)據(jù)分析算法預(yù)測(cè)所述
CSE裝置(4)的覆蓋區(qū)域(36)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)碳封存系統(tǒng)(1)，其中所述人為活動(dòng)(22)的效果由所述系統(tǒng)(1)量化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)碳封存系統(tǒng)(1)，其中所述樹木種植策略(37)由所述系統(tǒng)制定。
一種估算封存的CO2的量的自動(dòng)碳封存估算系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種估算由各種類型的植物固定的大氣二氧化碳的量的自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)碳匯估算系統(tǒng)和方法。更具體地，本發(fā)明提供了一種用于評(píng)估造林、森林砍伐和森林保護(hù)等在碳封存方面的影響的CO2
封存估算系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)
[0002]二氧化碳(CO2)是主要的溫室氣體之一。大氣中二氧化碳濃度的增加是人為溫室效應(yīng)的主要原因，也是全球變暖的主要原因。根據(jù)巴黎議定書，作為INDC(國家自主貢獻(xiàn)預(yù)案)的一部分，印度承諾到2030年將單位GDP(國內(nèi)生產(chǎn)總值)的溫室氣體排放量與2005年水平相比減少33-35％。實(shí)現(xiàn)INDC的主要焦點(diǎn)是轉(zhuǎn)向清潔能源利用，適應(yīng)綠色技術(shù)和增加樹木覆蓋率。目的是增加碳封存，這意味著長期儲(chǔ)存二氧化碳或其他形式的碳。印度打算增加全國的樹木覆蓋面積，以創(chuàng)造額外的25億至30億噸二氧化碳當(dāng)量的碳匯。植物通過光合作用過程幫助碳封存。植物的死亡遺骸也會(huì)以腐殖質(zhì)的形式導(dǎo)致碳封存。國家綠色印度使命和國家綠色公路使命是印度政府在這方面采取的一些舉措。
[0003]通常來說，通過計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)土壤中存在的有機(jī)碳的量來測(cè)量碳封存。一段時(shí)間內(nèi)的變化給出了通過光合作用固定的CO2的量的估算。下面列出了國家和國際組織使用的一些方法：
[0004]a)Walkley-Black鉻酸濕法氧化法
[0005]土壤的可氧化含量被K2Cr2O7溶液氧化。加入H2SO4以通過產(chǎn)生熱量來輔助反應(yīng)。將得到的重鉻酸鹽溶液用硫酸亞鐵滴定。通過滴定確定的濃度與土壤樣品中的碳量成反比關(guān)系。
[0006]b)漫反射紅外傅里葉變換(DRIFT)光譜
[0007]它與多變量數(shù)據(jù)分析一起使用，并且是確定土壤和沉積物中不同碳形態(tài)的廉價(jià)且快速的方法。主要的紅外吸收帶分配給鍵，以特定頻率變形，并且有助于識(shí)別無機(jī)和有機(jī)形態(tài)的碳。
[0008]本領(lǐng)域已知的一些專利申請(qǐng)包括CN104374882A，其公開了無線智能碳匯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是碳匯和碳排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。所提供的系統(tǒng)基于實(shí)時(shí)的傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集。
[0009]CN107173156A公開了一種通過榆樹和榆樹的林下結(jié)殼進(jìn)行沙漠地區(qū)碳封存容量的方法。該方法包括選擇榆樹進(jìn)行造林、種植園建設(shè)、改良生存榆樹，使用其優(yōu)選的碳封存、并且增加大氣中植被固定的CO2的量、以及幫助榆樹發(fā)育根系固定的土壤有機(jī)碳，同時(shí)改善人類生物結(jié)皮在森林覆蓋、改善土壤、增加沙漠表層土壤有機(jī)碳含量、改善沙漠生態(tài)環(huán)境、增強(qiáng)碳封存沙漠面積、積極應(yīng)對(duì)氣候變化的貢獻(xiàn)。
[0010]CN106426534A描述了一種通過無機(jī)建筑材料進(jìn)行碳封存的概念，并且公開了一種允許無機(jī)建筑材料快速吸收二氧化碳的反應(yīng)裝置系統(tǒng)。系統(tǒng)的工作包括允許二氧化碳?xì)怏w與無機(jī)材料反應(yīng)的反應(yīng)釜1，反應(yīng)釜的壓力、氣體濃度、溫度和濕度的控制儀器系統(tǒng)2，預(yù)先
除去反應(yīng)釜中的空氣的真空減壓系統(tǒng)3和二氧化碳?xì)怏w供應(yīng)裝置系統(tǒng)4。
[0011]這些方法需要大量的手動(dòng)操作，耗時(shí)并且仍然可能無法給出準(zhǔn)確的結(jié)果。我們打算開發(fā)一種基于無線/有線傳感網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)碳封存估算系統(tǒng)和方法，以估算由給定森林覆蓋物(植物)固定的大氣二氧化碳的量。這種系統(tǒng)將有助于通過森林覆蓋物來量化減少二氧化碳的效率，繼而為政府/研究組織等提供他們的效率的準(zhǔn)確衡量標(biāo)準(zhǔn)。這將有助于預(yù)測(cè)由于不同類型的植被、環(huán)境參數(shù)、土壤類型、氣候條件、周圍的人類活動(dòng)等對(duì)CO2封存過程的影響。
發(fā)明內(nèi)容
[0012]本發(fā)明的主要目的是提供一種自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)碳匯/封存估算系統(tǒng)，以便評(píng)估通過各種類型的植物固定/封存的CO2的量，并且將有助于估算造林、森林砍伐和森林保護(hù)等在碳封存方面的影響。
[0013]本發(fā)明的另一目的是提供一種自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)碳匯/封存估算系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括碳封存估算(CSE)裝置、CO2傳感器、O2傳感器、溫度和相對(duì)濕度(RH)傳感器以及光照強(qiáng)度傳感器。[0014]本發(fā)明的另一目的是提供一種系統(tǒng)以通過使用測(cè)量溫度、相對(duì)濕度、光照強(qiáng)度、CO2和O2的CSE裝置上的傳感器測(cè)量呼吸作用和光合作用的速率來監(jiān)測(cè)在給定的土地區(qū)域中發(fā)生的碳封存的量。該數(shù)據(jù)將通過如UART、I2C、SPI等的串行通信協(xié)議與微處理器通信。[0015]本發(fā)明的又一目的是提供一種監(jiān)測(cè)碳封存量的系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)分析算法來預(yù)測(cè)每個(gè)CSE裝置的覆蓋區(qū)域，并且通過每個(gè)CSE裝置對(duì)不同類型的環(huán)境物理參數(shù)來分析CO2封存。
[0016]本發(fā)明涉及系統(tǒng)的又一個(gè)目的是幫助制定樹木種植策略，即確定哪種樹適合于封存給定環(huán)境、土壤、氣候條件等的給定區(qū)域中存在的CO2。
[0017]提供以下發(fā)明內(nèi)容以便于理解所公開的實(shí)施例獨(dú)有的一些創(chuàng)新特征，而不旨在對(duì)本發(fā)明的完全描述。通過將整個(gè)說明書、權(quán)利要求書、附圖和摘要作為整體，可以獲得對(duì)本文公開的優(yōu)選實(shí)施例的各個(gè)方面的完全理解。
[0018]本發(fā)明被設(shè)計(jì)和開發(fā)為符合以下需求，該需求存在于基于O2濃度、CO2濃度、光合作用、呼吸作用速率、光照強(qiáng)度、溫度和濕度之間的相關(guān)性來估算碳匯/封存。
[0019]本發(fā)明涉及一種自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)碳匯/封存估算系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括測(cè)量樹木周圍的CO2濃度、O2濃度、光照強(qiáng)度、溫度和濕度的傳感裝置(CSE裝置)。
[0020]此外，碳封存估算裝置具有用于各種物理參數(shù)(如O2濃度、CO2濃度、光照強(qiáng)度、溫度和濕度等)的傳感器。
[0021]在本發(fā)明的另一方面中，CSE裝置將通過太陽能供電，并且還將具有備用主電源。[0022]所公開的系統(tǒng)的附加特征和優(yōu)點(diǎn)是：數(shù)據(jù)分析算法，該數(shù)據(jù)分析算法用于預(yù)測(cè)每個(gè)CSE裝置的覆蓋區(qū)域，并且通過每個(gè)CSE裝置對(duì)不同類型的植被(森林/植物覆蓋物的類型和形式)、環(huán)境參數(shù)(如溫度、濕度、光照強(qiáng)度、土壤類型、氣候條件、周圍環(huán)境中的人類活動(dòng)(人為活動(dòng))等)的CO2封存。
[0023]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將通過以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述而變得更加明顯，該附圖通過示例的方式示出了本發(fā)明的原理。
