[发明专利]一种基于环境效益监测传感器网络的信息处理方法及其系统和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于环境效益监测传感器网络的信息处理方法及其系统和设备，还涉及一种城市森林环境效益监测系统，尤其是一种在复杂环境下基于无线传感器网络的森林环境效益监测系统，属于环境监测技术领域。

背景技术

在城市高温的夏季，沥青和水泥路面周围的温度常常要比农村相同地区的温度高2-8度。树木遮挡马路、建筑物等，通过土壤水分蒸发、蒸腾作用使周围的空气降温。不仅如此，树木还可以使周围的空气湿度增加。树木遮挡马路、建筑物等还可以降低城市噪音，起到隔噪音作用。

目前对森林环境效益监测一般采用特殊的仪器是用人工方法逐点进行，不能进行大范围、实时和连续的测量，测量的准确性较低，测量范围较小，时效性较差。例如，为了测量森林对城市不同区域产生的环境效益，国内外一般采用特殊的仪器进行人工逐点测量；为了测量广域森林、湿地、草地、田地等的环境指标，国内外也广泛采用特殊仪器进行人工逐点测量。

此外，为了解决气候变暖问题，发达国家推动全球建立了一套二氧化碳排放权交易系统，简称“碳交易”系统。它是一种向各国分配二氧化碳排放配额，并把配额投放到市场上进行交易，从而降低二氧化碳排放量的一种市场化环境保护体系。

碳交易市场发展非常迅猛。例如，2005年京都议定书正式生效后，全球碳交易市场出现了飞速增长的态势。2007年，全球碳交易量从2006年的16亿吨跃升到27亿吨，上升68.75％。碳交易成交额增长非常迅猛。例如，2007年，全球碳交易金额达400亿欧元，比2006年的220亿欧元上升了81.8％。2010年，全球碳交易额已超过930亿欧元。到2020年，全球碳交易额预计将达到3.5万亿美元，可能超过石油行业，成为全球第一大能源交易市场。

一些国家或地区强制推广碳交易，将极大地促进碳交易市场的扩张。例如，根据欧盟法律，从2012年1月起，全球航空业被纳入欧盟碳排放交易机制，开辟欧盟航线的外国航空公司全部被纳入这一机制。为此，中国国航在2012年预计需要向欧盟缴纳约3400万欧元的二氧化碳排放量购买费用。为了抵制不公平的碳交易体制，中国的国航、南航、东航正酝酿与中航协一起，共同向欧盟提起诉讼。

碳交易不但已成为贸易壁垒，而且在全球已演化为核心的经济、政治问题。发达国家认为，中国是制造业大国，中国基本上占据了60％多的CDM市场份额，因此发达国家对中国提出了越来越多的环境保护约束，对中国的国家碳配额提出了非常苛刻的要求。

实际上，中国的碳排放在很大程度上是为发达国家提供消费品和工业品；而且，中国拥有非常庞大的地下碳库，尤其中国有世界上最大的竹林，对气碳的土壤固化能力非常强。

尽管中国是世界上工业气碳的最大排放国，但中国也可能是世界上最大的气碳植被土壤固化国，可能拥有世界上最大的地下碳库。如果这个大规模、高速度消耗气碳的地下碳库真的存在，而且拥有比北美、西欧、日本等发达地区拥有的植被环境更强大、更快速的气碳消耗能力，那么中国应当在碳交易全球配额体系中拥有主导性话语权。

目前，公开发表的文献，以及公开销售、展示的土壤碳通量监测设备不能满足我国土壤碳通量测量的需求，不能为我国地下碳库的土壤碳通量测量提供技术支持。其主要技术缺陷如：

现有的土壤碳通量监测设备、系统、方法都不能实现无人远程监测，而且没有出现自动化的联网监测产品，不能采集广域野外环境的碳通量海量数据。与水文、雨雪等地球或大气环境的自动化联网监测实践不同，碳通量的大范围监测设备需要进行一系列的机械操作，机械故障多，测量环境的自动化创建难度大，设备耗电量大，其软件创新和硬件集成的难度很大。现有设备只能单机本地测量，必须由测量人员在现场激发测量装置，并当场抄录测量数据，远未实现测量室的远程启闭控制。

截至目前，国内外没有出现能够完全无人看护、数据无线共享、远程响应机械操作、随时监控自身设备状态、具有自我电量维持管理功能的碳通量测量系统。更没有相关文献发表。

现有设备只能在现场关闭测量室，而且测量室仅仅为碳通量测量设备提供气门，仅能实现测量室内外的大气交换。为了获取精确的测量数据，测量室内外需要具有相同的温度、湿度、水文、大气环境。这就需要实现测量室的整体性开启与关闭，而不仅是设置气门。实现该整体性启闭的远程电力控制系统并未出现在碳通量检测设备与无线传感器网络设备中。

现有设备的土壤碳通量数据采集方式非常单一，获取的数据不能为广域、定时、采样分析提供数据支撑，更不能实现智能化、多样化的数据采集操作。