本發(fā)明屬于碳計量，涉及一種基于云管邊端協(xié)同的碳計量系統(tǒng)。

背景技術：

1、云計算技術以廉價且大量的計算服務器提供了強大的計算能力，可以為用戶和應用提供按需訪問的豐富計算資源和存儲資源。但云計算并不適合要求低時延、實時操作和高qos（服務質(zhì)量）的應用，并且無法支持無縫移動和無處不在的計算覆蓋，數(shù)據(jù)安全性和用戶的隱私也不能得到有效保障。邊緣計算接近終端用戶且地理位置分散，可以支持低時延、位置感知、高移動性和高qos的應用服務。但邊緣計算單元通常沒有充足的計算資源、存儲資源來滿足海量數(shù)據(jù)的計算和存儲，并且受邊緣節(jié)點的低功耗、異構(gòu)性和功能單一等約束，服務的質(zhì)量與可靠性還會受到影響。云計算和邊緣計算作為兩種典型的計算范式各有所長又各有所短，單獨依靠云計算或邊緣計算都不足以實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)和5g通信愿景。因此，需要通過合適的網(wǎng)絡架構(gòu)和控制機制充分發(fā)揮云計算和邊緣計算的優(yōu)勢，實現(xiàn)計算協(xié)同。

2、云管邊端協(xié)同即實現(xiàn)邊緣計算與云計算、終端的協(xié)同聯(lián)動，共同釋放數(shù)據(jù)價值。傳統(tǒng)的云邊協(xié)同方式主要是當終端設備產(chǎn)生數(shù)據(jù)或任務請求后，通過邊緣網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)上傳至邊緣服務器，由位于邊緣計算中心的邊緣服務器執(zhí)行計算任務。邊緣設備時刻都在產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，隨著數(shù)據(jù)量越來越大、數(shù)據(jù)種類越來越豐富，傳統(tǒng)的“數(shù)據(jù)采集—數(shù)據(jù)預處理—數(shù)據(jù)分析”三板斧已經(jīng)無法滿足碳計量應用場景對邊緣數(shù)據(jù)處理的要求。無法很好的滿足碳計量及碳排放管理的海量數(shù)據(jù)的實時處理。cn118336930a《電力碳排放預警與響應系統(tǒng)》公開了一種電力碳排放預警與響應系統(tǒng)，主要利用預測算法調(diào)控參數(shù)并反饋響應系統(tǒng)，以解決傳統(tǒng)技術處理碳排放數(shù)據(jù)時存在反應滯后和預警不充分等問題，然而該專利也僅僅是提供了一種理論可行的方法，并沒有考慮到該方法執(zhí)行的難度，以及其運行時對硬件算力的要求，也沒有考慮整個系統(tǒng)運行期間應該如何實現(xiàn)算力、存儲等資源的分配。這是現(xiàn)有技術中普遍存在的問題，具體如下：1.往往提出的碳核算算法實際執(zhí)行的難度較大，對硬件要求較高；2.整個系統(tǒng)要么是計算集中在邊緣端，使得邊緣端運算壓力大；要么就是集中在云中心，造成數(shù)據(jù)分發(fā)延遲、系統(tǒng)反應滯后；3.計算力的平衡問題沒有充分考慮，而其往往是技術難點。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于云管邊端協(xié)同的碳計量系統(tǒng)及其調(diào)度方法，該方法基于云管邊端協(xié)同，優(yōu)化了資源分配與計算之間的平衡，在現(xiàn)有硬件基礎上即可切實可行的提高碳計量響應速度及實時性。

2、本發(fā)明所采用的技術方案為：

3、一種基于云管邊端協(xié)同的碳計量系統(tǒng)，包括：碳計量終端、碳計量安全管道、碳計量邊緣云、碳計量中心云；所述碳計量終端包括數(shù)據(jù)采集傳感器、顯示終端和邊緣網(wǎng)關，數(shù)據(jù)采集傳感器用于采集碳排放源數(shù)據(jù)，并通過碳計量安全管道轉(zhuǎn)發(fā)至碳計量邊緣云，邊緣網(wǎng)關用于對碳計量邊緣云無法直接解析的異構(gòu)數(shù)據(jù)進行重新編排后再傳輸至碳計量邊緣云；所述碳計量邊緣云包括企業(yè)端邊緣云、政府監(jiān)管機構(gòu)端邊緣云、第三方認證機構(gòu)端邊緣云、金融機構(gòu)邊緣云，四者均為區(qū)塊鏈分布式賬本中的節(jié)點；碳計量中心云中設有行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算方法、國際國內(nèi)主流核算標準庫及多種核算算法模型，且定期更新，碳計量邊緣云將實時碳排放源原始數(shù)據(jù)存儲于分布式賬本中并向上遷移至碳計量中心云，碳計量中心云將所述原始數(shù)據(jù)作為樣本定時進行訓練碳計量算法模型，若訓練出的模型參數(shù)差異超過預設閾值，則更新訓練參數(shù)，并將模型及新參數(shù)下發(fā)至碳計量邊緣云，碳計量邊緣云及時更新計算參數(shù)進行核算，并將實時計算結(jié)果下發(fā)至所述顯示終端，完成實時展示。

4、上述技術方案中，進一步的，碳計量中心云定期完成碳核算算法訓練，并決定是否將訓練好的模型及參數(shù)下發(fā)至碳計量邊緣云，碳計量邊緣云負責將碳計量終端采集來的數(shù)據(jù)進行計算，并向下通過碳計量安全管道將計算結(jié)果傳輸至顯示終端進行展示，碳計量邊緣云在計算時根據(jù)碳計量中心云計算下發(fā)的新業(yè)務規(guī)則進行業(yè)務執(zhí)行和優(yōu)化處理；用戶在碳計量終端設備上可導出碳盤查報告，并可以自主選擇是否將碳盤查報告上報到碳計量中心云或第三方監(jiān)管機構(gòu)。

5、進一步的，碳計量邊緣云中設有計算復雜度預判單元，經(jīng)計算復雜度判斷后將復雜計算任務由碳計量邊緣云向上遷移至碳計量中心云進行計算，待碳計量中心云完成數(shù)據(jù)分析后再將結(jié)果和數(shù)據(jù)存儲至碳計量中心云或?qū)⒂嬎憬Y(jié)果、優(yōu)化輸出的業(yè)務規(guī)則、模型及參數(shù)下發(fā)至碳計量邊緣云。

6、進一步的，所述碳計量安全管道是基于移動互聯(lián)網(wǎng)的4g/5g網(wǎng)絡或者局域以太網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能；對于數(shù)據(jù)采集傳感器是以太網(wǎng)有線連接的，使用以太網(wǎng)口通過局域網(wǎng)傳輸；對于沒有以太網(wǎng)口的數(shù)據(jù)采集傳感器，使用4g/5g網(wǎng)絡傳輸，信道中的數(shù)據(jù)采用aes+rsa加密技術實現(xiàn)加解密，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)除了數(shù)據(jù)本身還有本包數(shù)據(jù)的md5校驗值，解密后的數(shù)據(jù)采用md5校驗方法和md5校驗值比對，以此來判斷本包數(shù)據(jù)的完整性和正確性。

7、進一步的，在碳計量中心云對應設有碳計量管理云平臺，包括運維管理、統(tǒng)計分析、上鏈存證、標準庫管理模塊，其中運維管理模塊用于實現(xiàn)對包括碳計量核算方法、碳核算邊界、排放關聯(lián)關系的配置及更新，所述上鏈存證模塊用于將數(shù)據(jù)記錄到區(qū)塊鏈上，使每個上鏈的數(shù)據(jù)經(jīng)過區(qū)塊鏈的共識機制，以保證數(shù)據(jù)的安全性和防篡改性，所述標準庫管理模塊用于更新碳計量相關標準，所述統(tǒng)計分析模塊用于對碳排放數(shù)據(jù)根據(jù)需要進行統(tǒng)計分析，提取碳數(shù)據(jù)價值。

8、進一步的，在所述企業(yè)端邊緣云中設有碳計量邊緣管理平臺，對于無法用碳計量終端采集到的碳數(shù)據(jù)或者是不具備在線采集條件的碳活動數(shù)據(jù)，使用手工填報將具體數(shù)據(jù)填入到碳計量邊緣管理平臺，并由區(qū)塊鏈上的節(jié)點投票決定是否上鏈。

9、進一步的，所述政府監(jiān)管機構(gòu)端邊緣云用于供政府監(jiān)管機構(gòu)實時查看各個企業(yè)的碳排放數(shù)據(jù)，如果某企業(yè)碳排放量超過限額，則提示并能夠發(fā)出警告。

10、進一步的，所述第三方認證機構(gòu)端邊緣云用于向取得碳計量認證資質(zhì)的機構(gòu)提供做碳計量認證的數(shù)據(jù)來源，所述機構(gòu)獲取某企業(yè)的碳排放原始數(shù)據(jù)并進行相關測量或者核算，給出認定結(jié)果。

11、進一步的，所述金融機構(gòu)邊緣云是用于供金融機構(gòu)進行碳匯業(yè)務時使用的云平臺，對于碳排放量超過限額的企業(yè)，能夠通過該云平臺進行碳匯業(yè)務購買碳排放量，購買后，其年度可排放的碳排放量就增加了，金融機構(gòu)根據(jù)其實際碳排量、其他企業(yè)的實際碳排放量以及政府允許其排放的碳排放量進行計算，并將各企業(yè)進行碳匯交易的交易信息記錄到區(qū)塊鏈中。

12、相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的有益效果是：

13、本發(fā)明提出了一種基于云管邊端協(xié)同的碳計量系統(tǒng)及調(diào)度方法，整個系統(tǒng)優(yōu)化了資源分配與計算之間的平衡，便于執(zhí)行實現(xiàn)，且調(diào)度靈活，能夠加快實時數(shù)據(jù)處理的速度及碳計量系統(tǒng)響應速度，實現(xiàn)從“活動數(shù)據(jù)采集——核算方法關聯(lián)——排放邊界管理——排放在線監(jiān)測”等全過程的企業(yè)可信碳計量。

技術特征：

1.一種基于云管邊端協(xié)同的碳計量系統(tǒng)，其特征在于，包括：碳計量終端、碳計量安全管道、碳計量邊緣云、碳計量中心云；所述碳計量終端包括數(shù)據(jù)采集傳感器、顯示終端和邊緣網(wǎng)關，數(shù)據(jù)采集傳感器用于采集碳排放源數(shù)據(jù)，并通過碳計量安全管道轉(zhuǎn)發(fā)至碳計量邊緣云，邊緣網(wǎng)關用于對碳計量邊緣云無法直接解析的異構(gòu)數(shù)據(jù)進行重新編排后再傳輸至碳計量邊緣云；所述碳計量邊緣云包括企業(yè)端邊緣云、政府監(jiān)管機構(gòu)端邊緣云、第三方認證機構(gòu)端邊緣云、金融機構(gòu)邊緣云，四者均為區(qū)塊鏈分布式賬本中的節(jié)點；碳計量中心云中設有行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算方法、國際國內(nèi)主流核算標準庫及多種核算算法模型，且定期更新，碳計量邊緣云將實時碳排放源原始數(shù)據(jù)存儲于分布式賬本中并向上遷移至碳計量中心云，碳計量中心云將所述原始數(shù)據(jù)作為樣本定時進行訓練碳計量算法模型，若訓練出的模型參數(shù)差異超過預設閾值，則更新訓練參數(shù)，并將模型及新參數(shù)下發(fā)至碳計量邊緣云，碳計量邊緣云及時更新計算參數(shù)進行核算，并將實時計算結(jié)果下發(fā)至所述顯示終端，完成實時展示。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于云管邊端協(xié)同的碳計量系統(tǒng)，其特征在于，碳計量中心云定期完成碳核算算法訓練，并決定是否將訓練好的模型及參數(shù)下發(fā)至碳計量邊緣云，碳計量邊緣云負責將碳計量終端采集來的數(shù)據(jù)進行計算，并向下通過碳計量安全管道將計算結(jié)果傳輸至顯示終端進行展示，碳計量邊緣云在計算時根據(jù)碳計量中心云計算下發(fā)的新業(yè)務規(guī)則進行業(yè)務執(zhí)行和優(yōu)化處理；用戶在碳計量終端設備上能夠?qū)С鎏急P查報告，并能夠自主選擇是否將碳盤查報告上報到碳計量中心云或第三方監(jiān)管機構(gòu)。

3.根據(jù)權利要求1所述的基于云管邊端協(xié)同的碳計量系統(tǒng)，其特征在于，碳計量邊緣云中設有計算復雜度預判單元，經(jīng)計算復雜度判斷后將復雜計算任務由碳計量邊緣云向上遷移至碳計量中心云進行計算，待碳計量中心云完成數(shù)據(jù)分析后再將結(jié)果和數(shù)據(jù)存儲至碳計量中心云或?qū)⒂嬎憬Y(jié)果、優(yōu)化輸出的業(yè)務規(guī)則、模型及參數(shù)下發(fā)至碳計量邊緣云。

4.根據(jù)權利要求1所述的基于云管邊端協(xié)同的碳計量系統(tǒng)，其特征在于，所述碳計量安全管道是基于移動互聯(lián)網(wǎng)的4g/5g網(wǎng)絡或者局域以太網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能；對于數(shù)據(jù)采集傳感器是以太網(wǎng)有線連接的，使用以太網(wǎng)口通過局域網(wǎng)傳輸；對于沒有以太網(wǎng)口的數(shù)據(jù)采集傳感器，使用4g/5g網(wǎng)絡傳輸，信道中的數(shù)據(jù)采用aes+rsa加密技術實現(xiàn)加解密，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)除了數(shù)據(jù)本身還有本包數(shù)據(jù)的md5校驗值，解密后的數(shù)據(jù)采用md5校驗方法和md5校驗值比對，以此來判斷本包數(shù)據(jù)的完整性和正確性。

5.根據(jù)權利要求1所述的基于云管邊端協(xié)同的碳計量系統(tǒng)，其特征在于，在碳計量中心云對應設有碳計量管理云平臺，包括運維管理、統(tǒng)計分析、上鏈存證、標準庫管理模塊，其中運維管理模塊用于實現(xiàn)對包括碳計量核算方法、碳核算邊界、排放關聯(lián)關系的配置及更新，所述上鏈存證模塊用于將數(shù)據(jù)記錄到區(qū)塊鏈上，使每個上鏈的數(shù)據(jù)經(jīng)過區(qū)塊鏈的共識機制，以保證數(shù)據(jù)的安全性和防篡改性，所述標準庫管理模塊用于更新碳計量相關標準，所述統(tǒng)計分析模塊用于對碳排放數(shù)據(jù)根據(jù)需要進行統(tǒng)計分析，提取碳數(shù)據(jù)價值。

6.根據(jù)權利要求1所述的基于云管邊端協(xié)同的碳計量系統(tǒng)，其特征在于，在所述企業(yè)端邊緣云中設有碳計量邊緣管理平臺，對于無法用碳計量終端采集到的碳數(shù)據(jù)或者是不具備在線采集條件的碳活動數(shù)據(jù)，使用手工填報將具體數(shù)據(jù)填入到碳計量邊緣管理平臺，并由區(qū)塊鏈上的節(jié)點投票決定是否上鏈。

7.根據(jù)權利要求1所述的基于云管邊端協(xié)同的碳計量系統(tǒng)，其特征在于，所述政府監(jiān)管機構(gòu)端邊緣云用于供政府監(jiān)管機構(gòu)實時查看各個企業(yè)的碳排放數(shù)據(jù)，如果某企業(yè)碳排放量超過限額，則提示并能夠發(fā)出警告。

8.根據(jù)權利要求1所述的基于云管邊端協(xié)同的碳計量系統(tǒng)，其特征在于，所述第三方認證機構(gòu)端邊緣云用于向取得碳計量認證資質(zhì)的機構(gòu)提供做碳計量認證的數(shù)據(jù)來源，所述機構(gòu)獲取某企業(yè)的碳排放原始數(shù)據(jù)并進行相關測量或者核算，給出認定結(jié)果。

9.根據(jù)權利要求1所述的基于云管邊端協(xié)同的碳計量系統(tǒng)，其特征在于，所述金融機構(gòu)邊緣云是用于供金融機構(gòu)進行碳匯業(yè)務時使用的云平臺，對于碳排放量超過限額的企業(yè)，能夠通過該云平臺進行碳匯業(yè)務購買碳排放量，購買后，其年度可排放的碳排放量就增加了，金融機構(gòu)根據(jù)其實際碳排量、其他企業(yè)的實際碳排放量以及政府允許其排放的碳排放量進行計算，并將各企業(yè)進行碳匯交易的交易信息記錄到區(qū)塊鏈中。

技術總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于云管邊端協(xié)同的碳計量系統(tǒng)，包括碳計量終端、碳計量安全管道、碳計量邊緣云、碳計量中心云；碳計量邊緣云包括企業(yè)端邊緣云、政府監(jiān)管機構(gòu)端邊緣云、第三方認證機構(gòu)端邊緣云、金融機構(gòu)邊緣云，四者均為區(qū)塊鏈分布式賬本中的節(jié)點；碳計量邊緣云將實時碳排放源原始數(shù)據(jù)存儲于分布式賬本中并向上遷移至碳計量中心云，碳計量中心云將所述原始數(shù)據(jù)作為樣本定時進行訓練碳計量算法模型，若訓練出的模型參數(shù)差異超過預設閾值，則更新訓練參數(shù)，并將模型及新參數(shù)下發(fā)至碳計量邊緣云，碳計量邊緣云及時更新計算參數(shù)進行核算，并將計算結(jié)果下發(fā)，完成實時展示。該方案優(yōu)化了資源分配與計算之間的平衡，調(diào)度靈活，響應快。

技術研發(fā)人員：黃福彥,舒榮生,黃星,金成杰,趙金霞,麻會會
受保護的技術使用者：碳控科技（杭州）有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9