本發(fā)明涉及智慧園區(qū)管理，具體為基于多源數(shù)據(jù)的智慧園區(qū)管理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，智慧園區(qū)建設(shè)已成為城市發(fā)展的重要方向。智慧園區(qū)是指通過融合新一代信息與通信技術(shù)，具備迅捷信息采集、高速信息傳輸、高度集中計算、智能事務(wù)處理和無所不在的服務(wù)提供能力，實(shí)現(xiàn)園區(qū)內(nèi)及時、互動、整合的信息感知、傳遞和處理，以提高園區(qū)產(chǎn)業(yè)集聚能力、企業(yè)經(jīng)濟(jì)競爭力、園區(qū)可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)的先進(jìn)園區(qū)發(fā)展理念。且隨著對環(huán)境的重視，對園區(qū)進(jìn)行智慧碳管理也逐漸變成了一種趨勢。

2、在園區(qū)的碳管理領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)主要是通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)的智能監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對園區(qū)內(nèi)各類碳排放源的實(shí)時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，為減排決策提供科學(xué)依據(jù)。這些技術(shù)通過采集和分析能源消耗、碳排放量、環(huán)境質(zhì)量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，幫助園區(qū)管理者全面了解碳排放狀況，識別減排潛力。

3、然而，現(xiàn)有智慧園區(qū)管理系統(tǒng)整合的信息是多種多樣的，信息的格式也不一定統(tǒng)一，這就使得在數(shù)據(jù)處理、分析及應(yīng)用方面仍存在諸多不足，如數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象嚴(yán)重、數(shù)據(jù)分析不夠深入、決策支持能力不足等問題，且許多園區(qū)在碳排放管理方面存在底數(shù)不清的問題，數(shù)據(jù)依賴周期性或任務(wù)性填報，尚未建立完善的能碳監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。這導(dǎo)致排污數(shù)據(jù)與碳排放數(shù)據(jù)尚未統(tǒng)一，無法為碳交易及管理提供準(zhǔn)確、全面的數(shù)據(jù)支持。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供基于多源數(shù)據(jù)的智慧園區(qū)管理方法及系統(tǒng)，考慮園區(qū)內(nèi)碳需求的實(shí)際情況進(jìn)行碳交易及管理。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：基于多源數(shù)據(jù)的智慧園區(qū)管理方法，智慧園區(qū)管理方法的步驟包括：

3、對采集的多源數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪后進(jìn)行格式轉(zhuǎn)化和歸一化處理，對基于歸一化處理的多源數(shù)據(jù)進(jìn)行集成重構(gòu)；具體為對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，剔除無關(guān)值和錯誤值后，對篩選后的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換；多源數(shù)據(jù)進(jìn)行集成重構(gòu)是指將不同來源的數(shù)據(jù)整合到一個數(shù)據(jù)庫中；

4、于集成重構(gòu)的多源數(shù)據(jù)中提取碳數(shù)據(jù)并對提取的碳數(shù)據(jù)進(jìn)行核校，基于核校的碳數(shù)據(jù)構(gòu)建碳數(shù)據(jù)庫；

5、利用碳排放預(yù)測模型預(yù)測園區(qū)碳排放總量，將預(yù)測的園區(qū)碳排放總量與園區(qū)額定的碳排放數(shù)據(jù)總量進(jìn)行比較確定園區(qū)碳交易模式；園區(qū)碳交易模式包括內(nèi)部碳交易模式和主從碳交易模式；

6、利用碳排放預(yù)測模型在園區(qū)碳交易模式中以最優(yōu)經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)函數(shù)，對園區(qū)的碳交易進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)優(yōu)化后的碳交易數(shù)據(jù)指導(dǎo)園區(qū)內(nèi)的各個產(chǎn)業(yè)進(jìn)行升級管理。

7、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述碳數(shù)據(jù)包括碳排放數(shù)據(jù)以及碳捕捉數(shù)據(jù)、碳封存數(shù)據(jù)。

8、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述碳數(shù)據(jù)庫構(gòu)建步驟包括：

9、于集成重構(gòu)的多源數(shù)據(jù)中提取碳排放數(shù)據(jù)；所述碳排放數(shù)據(jù)包括園區(qū)管理機(jī)構(gòu)收集的每個企業(yè)的碳排放數(shù)據(jù)、根據(jù)園區(qū)內(nèi)每個企業(yè)自行收集的能源消耗計算得到的相應(yīng)企業(yè)的碳排放數(shù)據(jù)、從第三方機(jī)構(gòu)提供的碳排放核查報告中獲取每個企業(yè)的碳排放數(shù)據(jù)、基于能源供應(yīng)企業(yè)提供的能源消耗數(shù)據(jù)計算得到的園區(qū)內(nèi)的每個企業(yè)的碳排放數(shù)據(jù)；

10、對每個企業(yè)的碳排放數(shù)據(jù)進(jìn)行核校，其執(zhí)行步驟包括：獲取園區(qū)管理機(jī)構(gòu)收集的企業(yè)c的碳排放數(shù)據(jù)c1、根據(jù)企業(yè)c自行收集的能源消耗計算得到的碳排放數(shù)據(jù)c2、從第三方機(jī)構(gòu)提供的碳排放核查報告中獲取企業(yè)c的碳排放數(shù)據(jù)c3以及基于能源供應(yīng)企業(yè)提供的能源消耗數(shù)據(jù)計算得到的園區(qū)內(nèi)的企業(yè)c的碳排放數(shù)據(jù)c4；

11、計算碳排放數(shù)據(jù)c1、c2、c3和c4的兩兩之間的差值并將計算得到的差值與閾值比較，若是所有差值都小于等于閾值，則核校后企業(yè)c的碳排放數(shù)據(jù)為碳排放數(shù)據(jù)c1、c2、c3和c4的平均值。

12、并將在所有差值都小于等于閾值情況下校對的企業(yè)碳排放數(shù)據(jù)及其對應(yīng)的企業(yè)理論能源消耗數(shù)據(jù)劃分為訓(xùn)練集和驗(yàn)證集，基于訓(xùn)練集和驗(yàn)證集利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建碳排放預(yù)測模型；

13、若存在若干差值大于閾值，則利用碳排放預(yù)測模型對企業(yè)c進(jìn)行的碳排放預(yù)測，并利用格貼近度識別方法計算預(yù)測的碳排放數(shù)據(jù)與碳排放數(shù)據(jù)c1、c2、c3和c4的格貼近度，將最大格貼近度對應(yīng)的碳排放數(shù)據(jù)與預(yù)測的碳排放數(shù)據(jù)的均值作為核校后的碳排放數(shù)據(jù)。利用碳排放預(yù)測模型進(jìn)行碳排放預(yù)測是指根據(jù)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)計劃計算相應(yīng)的企業(yè)理論能源消耗數(shù)據(jù)，然后利用碳排放預(yù)測模型進(jìn)行碳排放預(yù)測。

14、將園區(qū)內(nèi)每個企業(yè)核校后的碳排放數(shù)據(jù)及其對應(yīng)的企業(yè)理論能源消耗數(shù)據(jù)、以及園區(qū)獲取到的碳捕捉數(shù)據(jù)、碳封存數(shù)據(jù)共同組成碳數(shù)據(jù)庫。

15、企業(yè)理論能源消耗數(shù)據(jù)是指根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)計劃計算得到的理論上的能源消耗數(shù)據(jù)。

16、所述格貼近度計算方法：

17、；

18、式中，表示預(yù)測的碳排放與碳排放數(shù)據(jù)的格貼近度，表示預(yù)測的碳排放與碳排放數(shù)據(jù)的內(nèi)積，表示預(yù)測的碳排放與碳排放數(shù)據(jù)的外積。=c1、c2、c3、c4。

19、若是存在若干差值大于閾值，則說明碳排放的準(zhǔn)確性比較差，一時無法利用較為簡單的方法例如剔除誤差值等確定真實(shí)值，因此可以選用格貼近度的方法快速的對碳排放數(shù)據(jù)進(jìn)行校對，提高校對后的碳排放數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

20、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述園區(qū)碳交易模式的確認(rèn)步驟包括：

21、基于碳數(shù)據(jù)庫中每個企業(yè)核校后的碳排放數(shù)據(jù)及其對應(yīng)的企業(yè)理論能源消耗數(shù)據(jù)對碳排放預(yù)測模型進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整；

22、計算園區(qū)的理論能源消耗數(shù)據(jù)，基于園區(qū)的理論能源消耗數(shù)據(jù)利用優(yōu)化后的碳排放預(yù)測模型預(yù)測園區(qū)碳排放總量，將預(yù)測的園區(qū)碳排放總量與園區(qū)額定的碳排放數(shù)據(jù)總量進(jìn)行比較；所述園區(qū)的理論能源消耗數(shù)據(jù)為園區(qū)內(nèi)所有企業(yè)的企業(yè)理論能源消耗數(shù)據(jù)之和；

23、若預(yù)測的園區(qū)碳排放總量小于等于園區(qū)額定的碳排放數(shù)據(jù)總量，則將園區(qū)額定的碳排放數(shù)據(jù)總量作為碳排放的約束條件，當(dāng)前情況下的碳交易模式稱為內(nèi)部碳交易模式；

24、若預(yù)測的園區(qū)碳排放總量大于園區(qū)額定的碳排放數(shù)據(jù)總量，則以預(yù)測的園區(qū)碳排放總量為碳排放的約束條件，當(dāng)前情況下的碳交易模式稱為主從碳交易模式。

25、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述內(nèi)部碳交易模式的步驟包括：

26、對數(shù)據(jù)庫中每個企業(yè)核校后歷史的碳排放量進(jìn)行統(tǒng)計分析，根據(jù)每個企業(yè)的歷史年度碳排放量占整個園區(qū)碳排放總量的比例確定每個企業(yè)的碳排放量占園區(qū)額定的碳排放總量的份額，確定每個企業(yè)的額定碳排放量；

27、從數(shù)據(jù)庫中獲取各個企業(yè)當(dāng)前的碳排放量，并根據(jù)當(dāng)前各個企業(yè)生產(chǎn)計劃預(yù)測剩余年度的碳排放總量；所述企業(yè)生產(chǎn)計劃包括產(chǎn)業(yè)類型、產(chǎn)業(yè)對應(yīng)的規(guī)模以及能源消耗計劃；即根據(jù)各個企業(yè)生產(chǎn)計劃計算其對應(yīng)的企業(yè)理論能源消耗數(shù)據(jù)，基于企業(yè)理論能源消耗數(shù)據(jù)利用碳排放預(yù)測模型預(yù)測剩余年度的碳排放總量；各個企業(yè)基于當(dāng)前的碳排放量和額定碳排放量，計算相應(yīng)的剩余碳排放量；

28、計算各個企業(yè)預(yù)測的剩余年度的碳排放總量與其相應(yīng)的剩余碳排放量的差值，根據(jù)差值確定每個企業(yè)交易角色，所述交易角色包括消費(fèi)者、銷售者和旁觀者；所述旁觀者不參與碳交易過程；若差值為正值且大于等于閾值稱之為消費(fèi)者，若差值為負(fù)值且差值的絕對值大于等于閾值稱為銷售者，其他情況下稱為旁觀者；

29、計算消費(fèi)者需要購買的碳排放總量以及銷售者可售出的碳排放總量，利用優(yōu)先級優(yōu)化方法對園區(qū)內(nèi)消費(fèi)者和銷售者的購買策略進(jìn)行優(yōu)化。

30、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述優(yōu)先級優(yōu)化方法的具體步驟包括：

31、將需要購買的碳排放總量大于等于閾值的消費(fèi)者劃分為執(zhí)行優(yōu)先級1，其他情況下的消費(fèi)者劃分為執(zhí)行優(yōu)先級2；

32、園區(qū)內(nèi)部的碳交易根據(jù)消費(fèi)者的執(zhí)行優(yōu)先級進(jìn)行操作，優(yōu)先對消費(fèi)者執(zhí)行優(yōu)先級1?的進(jìn)行園區(qū)碳交易，具體執(zhí)行步驟包括：

33、在第一階段將所有執(zhí)行優(yōu)先級1為消費(fèi)者集合看作一個粒子群，以粒子支出的金額最低作為目標(biāo)函數(shù)，利用粒子群優(yōu)化算法計算粒子群的最優(yōu)解集合；

34、判斷最優(yōu)解對應(yīng)的消費(fèi)者的碳排放的需求量與相應(yīng)位置處銷售者碳排放的可售賣總量的差值d是否大于0,若差值d大于0，將差值d大于0的消費(fèi)者記為次級消費(fèi)者，并將差值d作為相應(yīng)次級消費(fèi)者第二階段的碳排放的需求；

35、當(dāng)?shù)谝浑A段變異操作結(jié)束時，將所有次級消費(fèi)者和執(zhí)行優(yōu)先級2的消費(fèi)者的碳排放需求信息構(gòu)建合作博弈模型，并采用值對合作博弈模型進(jìn)行求解，將求解得到的每個消費(fèi)者的分配值作為非合作博弈的支付值，進(jìn)而構(gòu)建納什均衡非合作博弈進(jìn)行園區(qū)碳交易。所述粒子群優(yōu)化方法屬于現(xiàn)有技術(shù)在此不做詳細(xì)說明。

36、因?yàn)橛行┢髽I(yè)的碳排放需求處于需要購買和不需要購買的邊界，一般情況下一些企業(yè)會選擇暫時不存于碳交易，因此將這些企業(yè)稱為旁觀者。在一些身份為消費(fèi)者的企業(yè)中對于碳交易的需求不大，這就使得不同的碳需求所在的碳交易的過程也會不一致，因此采用優(yōu)先級，首先考慮碳需求大的企業(yè)進(jìn)行碳交易。優(yōu)先級優(yōu)化方法比較特和碳交易實(shí)際過程。

37、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述主從碳交易模式表示為：；

38、其中，g表示博弈模型，為領(lǐng)導(dǎo)者表示售碳體系，為二級領(lǐng)導(dǎo)者表示園區(qū)，m為跟隨者表示園區(qū)碳捕捉和碳封存系統(tǒng)；

39、表示策略集，r表示收益集，；表示策略為購買碳的報價，表示策略為園區(qū)的碳需求量，表示園區(qū)的碳捕捉和碳封存量，為領(lǐng)導(dǎo)者的目標(biāo)函數(shù)，為二級領(lǐng)導(dǎo)者的目標(biāo)函數(shù)，為跟隨者的目標(biāo)函數(shù)。

40、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述領(lǐng)導(dǎo)者的目標(biāo)函數(shù)：；

41、所述二級領(lǐng)導(dǎo)者的目標(biāo)函數(shù)：；

42、所述跟隨者的目標(biāo)函數(shù)：；

43、式中，為售碳體系的總收益，表示第t個時間段內(nèi)售碳體系售碳的價格，表示第t個時間段內(nèi)售碳體系售碳總量，表示第t個時間段內(nèi)園區(qū)購碳的價格，表示第t個時間段內(nèi)園區(qū)購碳總量，為第t個時間段內(nèi)園區(qū)購碳總量對應(yīng)的能源的總量，表示第t個時間段內(nèi)能源的購買價格，為第t個時間段內(nèi)碳捕捉的總量，為第t個時間內(nèi)碳封存總量，表示時間段的總數(shù)量。

44、還包括另一實(shí)施例，基于多源數(shù)據(jù)的智慧園區(qū)管理系統(tǒng)，包括：

45、數(shù)據(jù)采集模塊，對采集的多源數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪后進(jìn)行格式轉(zhuǎn)化和歸一化處理，對基于歸一化處理的多源數(shù)據(jù)進(jìn)行集成重構(gòu)；

46、數(shù)據(jù)整理模塊，用于從集成重構(gòu)的多源數(shù)據(jù)中提取碳數(shù)據(jù)并對提取的碳數(shù)據(jù)進(jìn)行核校，基于核校的碳數(shù)據(jù)構(gòu)建碳數(shù)據(jù)庫；

47、碳交易確定模塊，利用碳排放預(yù)測模型預(yù)測園區(qū)碳排放總量，將預(yù)測的園區(qū)碳排放總量與園區(qū)額定的碳排放數(shù)據(jù)總量進(jìn)行比較確定園區(qū)碳交易模式；所述園區(qū)碳交易模式包括內(nèi)部碳交易模式和主從碳交易模式；

48、碳交易優(yōu)化管理模塊，在園區(qū)碳交易模式中以最優(yōu)經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)函數(shù)，對園區(qū)的碳交易進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)優(yōu)化后的碳交易數(shù)據(jù)指導(dǎo)園區(qū)內(nèi)的各個產(chǎn)業(yè)進(jìn)行升級管理。

49、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：本發(fā)明實(shí)現(xiàn)對園區(qū)內(nèi)各類碳排放源的實(shí)時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析對碳排放數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。本發(fā)明園區(qū)設(shè)定一個總體的碳排放上限，并根據(jù)一定的規(guī)則將碳排放配額分配至園區(qū)內(nèi)的企業(yè)，通過碳交易園區(qū)內(nèi)的企業(yè)可以根據(jù)自身的減排成本和碳排放配額的供需情況，靈活選擇減排方式。減排成本較低的企業(yè)可以選擇超額減排并出售多余的配額，而減排成本較高的企業(yè)則可以通過購買配額來滿足其排放需求。若是園區(qū)中無碳排放配額，則通過博弈的方法從市場上選取合適的售碳體系進(jìn)行購買，這種市場化的資源配置方式有助于實(shí)現(xiàn)碳排放量的最優(yōu)分配，從而提高減排效率。