本發明涉及碳排放管理，具體為基于二氧化碳排放的預測方法及系統。

背景技術：

1、碳排放管理技術涵蓋了一系列旨在監測、減少和管理溫室氣體排放的技術和方法。這些技術主要包括碳捕集與封存(ccs)、可再生能源技術、能源效率提升技術、碳交易系統以及碳足跡計算工具。碳捕集與封存技術通過捕捉工業過程或發電中的二氧化碳排放，并將其安全存儲在地下，減少大氣中的碳濃度?？稍偕茉醇夹g，如太陽能、風能和水能，提供了低碳替代方案，有助于減少對化石燃料的依賴，從而降低整體碳排放。

2、現有技術通常未能全面探討不同管理模式與碳排放之間的復雜關系，導致對廢棄物管理效果的評估不夠精準，且在預測的過程中往往基于靜態數據，缺少考慮不同地區或管理方式之間的共性和差異，限制了對未來碳排放趨勢的有效預測。在缺乏多維度數據關聯性分析的情況下，現有技術難以為決策者提供充分依據，導致制定的管理策略可能無法針對具體的環境和經濟條件。同時面對成功的廢棄物管理經驗，現有技術往往缺乏有效的方式來識別和借鑒，使得新政策的制定可能無法吸取已有模式的成功經驗。

技術實現思路

1、本發明針對現有技術中存在的技術問題，提供基于二氧化碳排放的預測方法及系統。

2、本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

3、一種基于二氧化碳排放的預測方法，包括：

4、收集不同地區的廢棄物管理模式和碳排放數據，建立碳排放數據庫，存儲在不同廢棄物管理模式下所對應的碳排放數據，并建立不同地區的碳排放基線；

5、根據收集的廢棄物管理模式和碳排放數據，建立碳排放模擬模型，模擬不同的廢棄物管理模式與碳排放數據之間的關系，計算不同廢棄物管理模式所帶來的碳排放量變化；

6、分析每一種廢棄物管理模式的全部流程，并定量分析不同廢棄物管理模式在不同生命周期階段內的碳排放量，分析不同生命周期階段對碳排放量的影響，并建立周期數據庫進行存儲；

7、識別當前地區的廢棄物管理模式，并定義為當地模式，并與碳排放數據庫中的存儲內容進行比對，識別出相似度最高的廢棄物管理模式，定義為相似模式，并逐個分析當地模式與相似模式之間的差別，并將差別與周期數據庫中的內容進行比對，識別相似流程；

8、將所識別到的全部相似流程和相似模式進行整合，并建立預測模型，分析相似流程與相似模式之間的相互影響，并輸出當前地區的碳排放預測數據。

9、作為本發明更進一步的方案，所述建立碳排放數據庫，存儲在不同廢棄物管理模式下所對應的碳排放數據，并建立不同地區的碳排放基線，具體包括：

10、集成開放數據接口，自動識別并抓取不同地區的廢棄物管理模式，記錄全部的廢棄物管理模式流程，同時分別識別每個地區的碳排放數據；

11、對不同地區的廢棄物管理模式進行相似度識別，對于完全相同的廢棄物管理模式，只保留其中任意一組數據，并在保留的數據中添加全部使用該廢棄物處理模式的地區二級標簽；

12、建立碳排放數據庫，以不同的廢棄物管理模式作為一級標簽對全部廢棄物管理模式進行存儲，并將每個地區的碳排放數據在二級標簽中進行存儲。

13、作為本發明更進一步的方案，所述建立碳排放模擬模型，模擬不同的廢棄物管理模式與碳排放數據之間的關系，計算不同廢棄物管理模式所帶來的碳排放量變化，具體包括：

14、建立碳排放模擬模型，并將碳排放數據庫中的廢棄物管理模式和對應的碳排放數據代入訓練；

15、對于訓練后的碳排放模擬模型，分別將每一種廢棄物管理模式代入，并逐個對廢棄物管理模式中的參數進行調整，并記為模擬模式，并分別模擬出在每一種參數調整下的碳排放量，記為模擬排放量；

16、識別模擬排放量與模擬模式之間的關系，分析每一種模擬模式對模擬排放量的影響率，識別出影響率最高的模擬模式，并將該模擬模式所對應調整的參數記為最高影響因素。

17、作為本發明更進一步的方案，所述識別模擬排放量與模擬模式之間的關系，分析每一種模擬模式對模擬排放量的影響率，具體為：

18、建立廢棄物管理模式矩陣x：

19、

20、其中n為樣本數量，即不同的廢棄物管理模式，m為特征數量，即為廢棄物管理模式中的參數數量，則表示xij第i個廢棄物管理模式中第j個參數的值；

21、對每個特征計算平均值并通過均值中心化得到矩陣xc：

22、

23、計算協方差矩陣c：

24、

25、其中表示矩陣xc的轉置矩陣；

26、計算協方差矩陣的特征值和特征向量，得到特征向量矩陣v：

27、cvj＝λjvj；

28、v＝[v1?v2?…?vj]；

29、其中，vj是對應于特征值λj的特征向量；

30、基于特征向量矩陣，將原始特征投影到主成分上，得到主成分矩陣z，表示為：

31、z＝xc·v；

32、對每個主成分對碳排放量的影響程度進行分析：

33、

34、其中，si為靈敏度系數，即表示第i個主成分對碳排放量的影響程度，e0為初始碳排放量，δe為碳排放量的變化量，zi0為主成分i的初始值，即參數i的初始值，δzi為主成分i的變化量，即參數i的變化量。

35、作為本發明更進一步的方案，所述分析每一種廢棄物管理模式的全部流程，并定量分析不同廢棄物管理模式在不同生命周期階段內的碳排放量，分析不同生命周期階段對碳排放量的影響，具體包括：

36、劃分廢棄物管理流程的生命周期階段，包括產生階段、運輸階段、處理階段、后處理階段；

37、將每一種廢棄物管理模式拆解為具體的流程，并收集與每個流程相關的參數；

38、根據不同生命周期階段建立碳排放公式，并計算每個生命周期階段的碳排放量：

39、建立周期數據庫，將每個廢棄物管理模式的所有過程及其生命周期階段碳排放量進行打包存儲，并對廢棄物管理模式和每個生命周期階段數據添加標簽；

40、計算各生命周期階段對總碳排放的貢獻率，根據貢獻率識別碳排放影響最大的生命周期階段：

41、

42、其中rx表示第x階段的碳排放貢獻率，e階段,x表示第x階段的碳排放量，表示所有階段的碳排放總量。

43、作為本發明更進一步的方案，所述計算每個生命周期階段的碳排放量，具體為：

44、產生階段：

45、

46、其中，k產生表示產生階段的碳排放量，wl為第l類廢棄物的產生量，ef產生,l為第l類廢棄物的產生階段碳排放因子；

47、運輸階段：

48、

49、其中，k運輸表示運輸階段的碳排放量，do表示第o種運輸方式的距離，to為第o種運輸方式的廢棄物運輸量，ef運輸,l為每公里運輸的碳排放因子；

50、處理階段：

51、

52、其中，k處理表示處理階段的碳排放量，wp為第p類廢棄物的處理量，ef處理,p為第p類處理方式的碳排放因子；

53、后處理階段：

54、

55、其中，k后處理表示后處理階段的碳排放量，wq為第q類副產物的處理量，ef后處理,q為第q類副產物處理方式的碳排放因子。

56、作為本發明更進一步的方案，所述識別出相似度最高的廢棄物管理模式，定義為相似模式，并逐個分析當地模式與相似模式之間的差別，并將差別與周期數據庫中的內容進行比對，識別相似流程，具體包括：

57、將當前地區模式與碳排放數據庫中所有其他模式進行比對，對每一個存儲在數據庫中的廢棄物管理模式，計算其與當前地區模式的相似度得分，識別出相似度最高的管理模式，定義為相似模式；

58、針對當前地區模式和相似模式，逐個分析其特征、流程及參數之間的差異，并提取差異所對應的流程；

59、將提取出的流程與周期數據庫中的全部流程進行比對，識別相似度最高的流程，定義為相似流程。

60、作為本發明更進一步的方案，所述將所識別到的全部相似流程和相似模式進行整合，并建立預測模型，分析相似流程與相似模式之間的相互影響，并輸出當前地區的碳排放預測數據，具體包括：

61、將得到的相似模式和相似流程進行組合，形成模擬管理模式；

62、建立預測模型，將組合后的模擬管理模式相關參數代入預測模型中，對當前地區的未來時刻碳排放數據進行預測：

63、kt+1＝αkt+β(pt+tt+qt+st)；

64、其中，kt+1表示未來時刻t+1的碳排放預測量，kt表示當前時刻t的碳排放量，α為平滑系數，β為加權系數，pt表示當前時刻t的廢棄物處理方式影響因素，tt表示當前時刻t的運輸方式影響因素，qt表示當前時刻t的資源回收率影響因素，st表示當前時刻t的其他影響因素。

65、本發明的另一目的在于提供基于二氧化碳排放的預測系統，所述系統包括：

66、廢棄物管理模式收集模塊，用于收集不同地區的廢棄物管理模式和碳排放數據，建立碳排放數據庫，存儲在不同廢棄物管理模式下所對應的碳排放數據，并建立不同地區的碳排放基線；

67、碳排放模擬關系計算模塊，用于根據收集的廢棄物管理模式和碳排放數據，建立碳排放模擬模型，模擬不同的廢棄物管理模式與碳排放數據之間的關系，計算不同廢棄物管理模式所帶來的碳排放量變化；

68、模式流程分析模塊，用于分析每一種廢棄物管理模式的全部流程，并定量分析不同廢棄物管理模式在不同生命周期階段內的碳排放量，分析不同生命周期階段對碳排放量的影響，并建立周期數據庫進行存儲；

69、模式識別比對模塊，用于識別當前地區的廢棄物管理模式，并定義為當地模式，并與碳排放數據庫中的存儲內容進行比對，識別出相似度最高的廢棄物管理模式，定義為相似模式，并逐個分析當地模式與相似模式之間的差別，并將差別與周期數據庫中的內容進行比對，識別相似流程；

70、碳排放預測模塊，用于將所識別到的全部相似流程和相似模式進行整合，并建立預測模型，分析相似流程與相似模式之間的相互影響，并輸出當前地區的碳排放預測數據。

71、本發明的有益效果是：

72、該方法可以動態分析不同廢棄物管理模式下的碳排放變化。這種模型的建立為政策制定提供了科學依據，使得決策者能夠評估不同管理模式對環境的影響，從而推動低碳管理模式的實施，降低整體碳排放，促進環境保護。在此過程中，政策評估工具的開發有助于明確哪些管理策略能夠更有效地減少碳排放。

73、通過生命周期分析對不同廢棄物管理模式的各個階段進行定量分析，使得研究者能夠了解在收集、運輸、處理和回收等不同環節中，哪些環節對碳排放的貢獻最大。這種深入的全流程分析為廢棄物管理的優化提供了關鍵數據支持，推動低碳技術的研發和應用，從而實現更有效的廢棄物管理。

74、此外，通過識別當前地區的廢棄物管理模式，并將其與碳排放數據庫中的其他模式進行比較，可以識別出最相似的管理模式。這種相似度分析使得研究者能夠深入分析當地模式與相似模式之間的差異，提出針對性的改進建議，促進經驗的分享和最佳實踐的傳播，從而推動地方政府和企業采納成功的管理模式。

75、最后，將識別到的相似流程與模式進行整合，建立預測模型，可以分析相似流程與模式之間的相互影響。這種前瞻性分析能夠預測當前地區未來的碳排放趨勢，為決策提供前瞻性的支持，有助于制定長期的碳減排戰略，推動各類廢棄物管理措施的實施，從而促進社會的可持續發展。