(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910589532.6
(22)申请日 2019.07.02
(30)优先权数据
201911004661 2019.02.06 IN
(71)申请人 印度电子信息技术部
地址 印度新德里
申请人 印度高级计算发展中心
(72)发明人 V ·P ·辛格 H ·普 S ·C ·巴布
BS ·宾哈马达瓦 S ·G ·P ·吉尔
(74)专利代理机构 广州嘉权专利商标事务所有
限公司 44205
代理人 黄晓升
(51)Int.Cl.
G01D 21/02(2006.01)
G01N 33/00(2006.01)
(54)发明名称
一种估算封存的CO 2的量的自动碳封存估算
系统和方法
(57)摘要
本发明公开了一种自动网络碳汇/封存估算
系统和方法，该系统和方法将估算各种类型的植
物固定/封存的CO 2的量，并且将有助于估算造
林、森林砍伐和森林保护等在碳封存方面的影
响。CO2封存估算系统包括电池/AC操作的自动感
测CSE装置(碳封存估算装置)，以通过使用CO 2传
感器、O 2传感器、温度传感器、湿度传感器和光照
强度传感器等测量呼吸作用和光合作用的速率
来监测在给定土地区域中发生的碳封存的量。传
感装置(CSE装置)具有用于各种物理参数(如O 2
浓度、CO 2浓度、光照强度、温度和湿度等)的传感
器。CSE装置使用任何合适的通信协议形成有线
网络/无线网络。CSE装置通过跳跃装置将数据发
送到后端服务器处的管理员。权利要求书2页 说明书5页 附图3页CN 111537018 A 2020.08.14
C N 111537018
A
1.一种自动碳封存系统(1)，所述自动碳封存系统(1)用于通过测量环境物理参数(3)来监测在区域(2)中发生的碳固定/封存的量，包括：
多个碳封存估算(CSE)装置(4)，其中所述CSE装置(4)包括：多个传感器(5)，配置为CO2传感器(6)、O2传感器(7)、温度传感器(8)、湿度传感器(9)、光照强度传感器(10)；充电IC (11)；太阳能电池板(12)；一次电池(13)；二次电池(14)；电压调节器(15)；
来自所述CSE装置(4)的数据(16)；
用户(17)；
所述用户(17)的输入(18)，其中所述输入(18)包括至少一种类型的土壤(19)、至少一种植被类型(20)、
至少一种气候条件(21)、人为活动(22)、相对湿度(23)、至少光照强度(24)、温度、CO2浓度、O2浓度；
所述输入(18)的呼吸作用速率(25)；
所述输入(18)的光合作用速率(26)；
管理员(27)；
服务器(28)；
有线网络(29)；
无线网络(30)；
微处理器(31)；
至少一个通信协议(32)；
通信网络(33)；
独特的数据分析算法(34)；
树木和大气之间的气体交换的浓度(35)；
所述CSE装置(4)的覆盖区域(36)；
树木种植策略(37)；
其中所述CSE装置(4)测量树木与大气之间的所述气体交换的浓度(35)，以监测在区域(2)中发生的碳消耗的量。
2.根据权利要求1所述的自动碳封存系统(1)，其中所述系统的操作方法包括以下步骤：
由所述CSE装置(4)通过所述多个传感器(5)从所述区域(2)中的所述环境物理参数(3)收集所述数据(16)；
从所述有线网络(29)和所述无线网络(30)中选择所述通信协议(32)；
通过所述通信协议(32)将所述数据(16)传送到所述微处理器(31)；
由所述CSE装置(4)将所述数据发送到在所述服务器(28)处的所述管理员(27)；
通过所述独特的数据分析算法(34)将所述数据(16)存储在所述服务器(28)中，以分析树木和大气之间的
所述气体交换的浓度(35)；
通过所述独特的数据分析算法从给定的所述环境物理参数和测量的数据(16)分析所述CO2封存。
3.根据权利要求2所述的自动碳封存系统(1)，其中所述方法被配置为在所述环境物理参数(3)和测量的数据(16)之间进行相关。
4.根据权利要求1所述的自动碳封存系统(1)，其中所述独特的数据分析算法预测所述
CSE装置(4)的覆盖区域(36)。
5.根据权利要求1所述的自动碳封存系统(1)，其中所述人为活动(22)的效果由所述系统(1)量化。
6.根据权利要求1所述的自动碳封存系统(1)，其中所述树木种植策略(37)由所述系统制定。
一种估算封存的CO2的量的自动碳封存估算系统和方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种估算由各种类型的植物固定的大气二氧化碳的量的自动网络碳汇估算系统和方法。更具体地，本发明提供了一种用于评估造林、森林砍伐和森林保护等在碳封存方面的影响的CO2
封存估算系统和方法。
背景技术
[0002]二氧化碳(CO2)是主要的温室气体之一。大气中二氧化碳浓度的增加是人为温室效应的主要原因，也是全球变暖的主要原因。根据巴黎议定书，作为INDC(国家自主贡献预案)的一部分，印度承诺到2030年将单位GDP(国内生产总值)的温室气体排放量与2005年水平相比减少33-35％。实现INDC的主要焦点是转向清洁能源利用，适应绿色技术和增加树木覆盖率。目的是增加碳封存，这意味着长期储存二氧化碳或其他形式的碳。印度打算增加全国的树木覆盖面积，以创造额外的25亿至30亿吨二氧化碳当量的碳汇。植物通过光合作用过程帮助碳封存。植物的死亡遗骸也会以腐殖质的形式导致碳封存。国家绿色印度使命和国家绿色公路使命是印度政府在这方面采取的一些举措。
[0003]通常来说，通过计算一段时间内土壤中存在的有机碳的量来测量碳封存。一段时间内的变化给出了通过光合作用固定的CO2的量的估算。下面列出了国家和国际组织使用的一些方法：
[0004]a)Walkley-Black铬酸湿法氧化法
[0005]土壤的可氧化含量被K2Cr2O7溶液氧化。加入H2SO4以通过产生热量来辅助反应。将得到的重铬酸盐溶液用硫酸亚铁滴定。通过滴定确定的浓度与土壤样品中的碳量成反比关系。
[0006]b)漫反射红外傅里叶变换(DRIFT)光谱
[0007]它与多变量数据分析一起使用，并且是确定土壤和沉积物中不同碳形态的廉价且快速的方法。主要的红外吸收带分配给键，以特定频率变形，并且有助于识别无机和有机形态的碳。
[0008]本领域已知的一些专利申请包括CN104374882A，其公开了无线智能碳汇监测系统是碳汇和碳排放监测系统。所提供的系统基于实时的传感网络技术和无线传感器网络的数据采集。
[0009]CN107173156A公开了一种通过榆树和榆树的林下结壳进行沙漠地区碳封存容量的方法。该方法包括选择榆树进行造林、种植园建设、改良生存榆树，使用其优选的碳封存、并且增加大气中植被固定的CO2的量、以及帮助榆树发育根系固定的土壤有机碳，同时改善人类生物结皮在森林覆盖、改善土壤、增加沙漠表层土壤有机碳含量、改善沙漠生态环境、增强碳封存沙漠面积、积极应对气候变化的贡献。
[0010]CN106426534A描述了一种通过无机建筑材料进行碳封存的概念，并且公开了一种允许无机建筑材料快速吸收二氧化碳的反应装置系统。系统的工作包括允许二氧化碳气体与无机材料反应的反应釜1，反应釜的压力、气体浓度、温度和湿度的控制仪器系统2，预先
除去反应釜中的空气的真空减压系统3和二氧化碳气体供应装置系统4。
[0011]这些方法需要大量的手动操作，耗时并且仍然可能无法给出准确的结果。我们打算开发一种基于无线/有线传感网络的自动碳封存估算系统和方法，以估算由给定森林覆盖物(植物)固定的大气二氧化碳的量。这种系统将有助于通过森林覆盖物来量化减少二氧化碳的效率，继而为政府/研究组织等提供他们的效率的准确衡量标准。这将有助于预测由于不同类型的植被、环境参数、土壤类型、气候条件、周围的人类活动等对CO2封存过程的影响。
发明内容
[0012]本发明的主要目的是提供一种自动网络碳汇/封存估算系统，以便评估通过各种类型的植物固定/封存的CO2的量，并且将有助于估算造林、森林砍伐和森林保护等在碳封存方面的影响。
[0013]本发明的另一目的是提供一种自动网络碳汇/封存估算系统，该系统包括碳封存估算(CSE)装置、CO2传感器、O2传感器、温度和相对湿度(RH)传感器以及光照强度传感器。[0014]本发明的另一目的是提供一种系统以通过使用测量温度、相对湿度、光照强度、CO2和O2的CSE装置上的传感器测量呼吸作用和光合作用的速率来监测在给定的土地区域中发生的碳封存的量。该数据将通过如UART、I2C、SPI等的串行通信协议与微处理器通信。[0015]本发明的又一目的是提供一种监测碳封存量的系统，该系统使用数据分析算法来预测每个CSE装置的覆盖区域，并且通过每个CSE装置对不同类型的环境物理参数来分析CO2封存。
[0016]本发明涉及系统的又一个目的是帮助制定树木种植策略，即确定哪种树适合于封存给定环境、土壤、气候条件等的给定区域中存在的CO2。
[0017]提供以下发明内容以便于理解所公开的实施例独有的一些创新特征，而不旨在对本发明的完全描述。通过将整个说明书、权利要求书、附图和摘要作为整体，可以获得对本文公开的优选实施例的各个方面的完全理解。
[0018]本发明被设计和开发为符合以下需求，该需求存在于基于O2浓度、CO2浓度、光合作用、呼吸作用速率、光照强度、温度和湿度之间的相关性来估算碳汇/封存。
[0019]本发明涉及一种自动网络碳汇/封存估算系统，该系统包括测量树木周围的CO2浓度、O2浓度、光照强度、温度和湿度的传感装置(CSE装置)。
[0020]此外，碳封存估算装置具有用于各种物理参数(如O2浓度、CO2浓度、光照强度、温度和湿度等)的传感器。
[0021]在本发明的另一方面中，CSE装置将通过太阳能供电，并且还将具有备用主电源。[0022]所公开的系统的附加特征和优点是：数据分析算法，该数据分析算法用于预测每个CSE装置的覆盖区域，并且通过每个CSE装置对不同类型的植被(森林/植物覆盖物的类型和形式)、环境参数(如温度、湿度、光照强度、土壤类型、气候条件、周围环境中的人类活动(人为活动)等)的CO2封存。
[0023]本发明的其他特征和优点将通过以下结合附图的详细描述而变得更加明显，该附图通过示例的方式示出了本发明的原理。
