本发明涉及汽车安全、节能、环保技术领域，特别地，涉及一种汽车产品使用阶段的生态效益评价方法。
背景技术：
生态效益即人们在生产中依据生态平衡规律，使自然界的生物系统对人类的生产、生活和环境条件产生的有益影响和有利效果，它关系到人类生存发展的根本利益和长远利益，生态效益的基础是生态平衡和生态系统的良性、高效循环，力求以更少的资源消耗及环境污染，提供更高的产品与服务价值，同时增进经济利益与改善生态环境。
汽车产品的使用阶段是在其生命周期中占时最长的一个阶段，它包括运行使用、维护保养、维修换件等。目前我国汽车行业的发展速度不断提高，与此同时，汽车使用阶段所造成的燃油消耗、尾气排放压力以及各部件因磨损和报废所造成的环境污染问题日益严重。汽车产品在使用运行过程中都会消耗汽、柴油(传统汽车)、电能(新能源汽车)或其他能量(如天然气汽车)，同时也会产生尾气排放(仅纯电动汽车运行使用过程消耗电能不产生排放)。而汽车行驶过程中的能源(汽油、柴油、电能、天然气等)消耗与尾气排放(除纯电动汽车)又都随外部环境(交通环境、驾驶人技术水平等)而动态变化，这些变化直接影响汽车产品的使用经济性及其生态效益。
此外，汽车产品在整个使用阶段还伴随着维护保养、维修换件，这些过程同样会消耗材料(如轮胎更换等)、消耗能源(维护、维修过程的电能消耗等)、产生排放(维护过程的各种气体、液体排放等)。汽车使用阶段的各种实时动态数据，如车辆健康状况相关数据(发动机进气温度、轮胎胎压、刹车制动性、车辆操纵稳定性等)、其他状况数据(道路条件、交通拥堵状况、驾驶员驾驶水平等)对汽车使用阶段的能源消耗和环境排放将造成很大的影响，从而影响用户的使用经济性以及汽车产品的生态效益。以上数据以往主要来源于在特定工况下测得的平均油耗、电耗数据，及国家排放标准规定的排放数据，或者通过对驾驶员和车主调研的方式获得，调研的数据准确度不高，且都为静态数据(定值)，不能真实、准确地反应实际汽车产品的真实运行情况。
技术实现要素：
本发明提供了一种汽车产品使用阶段的生态效益评价方法，以解决现阶段无法客观、真实对汽车产品使用阶段生态效益进行评价的技术问题。
本发明提供一种汽车产品使用阶段的生态效益评价方法，包括以下步骤：a、按照汽车产品使用阶段不同信息划分成各个使用过程信息模块；b、分别对各个使用过程信息模块，以汽车产品投入使用为系统边界起点，以汽车产品进入报废系统为系统边界终点，构建生态效益评价模型；c、获取汽车产品使用阶段的矿石资源消耗信息、化石能源消耗信息以及环境排放信息；d、运用生态效益评价模型以及采用特征化、标准化和归一化三种方法分别评估资源耗竭当量以及环境影响当量，以资源耗竭当量以及环境影响当量来表征汽车产品使用阶段的生态效益水平；e、结合生态效益评价模型，运用资源耗竭当量以及环境影响当量，判断和查找汽车产品使用阶段的各个使用过程信息模块存在的问题；依据查找的问题，提供汽车行驶与维护维修的经济性和安全性的参考思路，从而调整汽车产品使用阶段的经济性和安全性方案。
进一步地，步骤a中的使用过程信息模块划分包括：汽车产品单位里程实际的能源消耗和环境排放、汽车产品维护保养实际的能源消耗和环境排放、汽车产品维修换件实际的能源消耗和环境排放以及为监测汽车产品状况变化所产生的能源消耗和环境排放。
进一步地，步骤b中的生态效益评价模型包括：汽车产品运行、维修、维护、保养、换件中的至少一种；针对汽车产品使用阶段数据动态变化特点，采用汽车实时监测的方式以完成汽车产品使用阶段的运行动态数据获取，生态效益评价模型还包括用于对发动机、变速箱、电池、电机、电控、轮胎中的至少一个进行实时跟踪的汽车健康状况实时监测系统。
进一步地，汽车健康状况实时监测系统基于地理信息系统地图平台，综合利用物联网、无线通讯、大数据以及移动应用技术进行设计。
进一步地，汽车产品使用过程中存在材料消耗，各个使用过程信息模块之间存在映射关系，映射关系是指：所消耗的材料在材料生产过程会映射产生能源消耗及环境排放，所消耗的能源在能源生产过程也会有能源消耗，并映射产生环境排放，材料生产、能源消耗及环境排放三者之间存在彼此交互的映射关系。
进一步地，步骤c中具体为：汽车健康状况实时监测系统对每辆汽车建立一对一的汽车产品数据库，对汽车产品的基本资料，包括运行过程能源消耗数据、尾气排放数据、维修数据、保养情况、充放电记录的信息进行统一收集、分析和管理，对汽车产品信息实时统计与分析。
进一步地，提取实时监测的汽车产品数据库中记录的汽车运行数据信息，运用一致性分析与不确定性分析理论，对汽车运行数据进行二次处理，得到汽车运行过程的实际能源消耗、实际尾气排放及维护与维修等情况。
进一步地，基于实时监测提供的实际能源消耗、尾气排放以及维护与维修等实时数据与实时信息，对材料与能源数据进行追根溯源，得到总的矿石资源消耗量、化石能源消耗量；对监测的实时排放数据与材料、能源生产映射的排放数据进行迭代相加，得到各种环境排放总量。
进一步地，步骤d中具体为：运用生态效益评价模型，结合矿石资源消耗总量、化石能源消耗总量以及环境排放总量，通过特征化、归一化、标准化的技术手段，将矿石资源消耗总量与化石能源消耗总量归结为资源耗竭当量，将各种环境排放总量归结为环境影响当量。
进一步地，步骤e具体为：对于各个使用过程信息模块中存在的问题，结合汽车产品使用阶段的生态效益水平，找出影响汽车使用性能的因素、获取性能更优的汽车产品使用方式，找出事故多发零部件、获取优选的汽车维护保养方案和汽车运行线路及维修换件方案，通过实时监控和预报、预警以避免汽车零件损坏或汽车系统故障造成的安全事故。
本发明具有以下有益效果：
本发明汽车产品使用阶段的生态效益评价方法，运用实时监测实时跟踪汽车产品运行使用过程中的状况，获取实时数据，真实、准确地反应汽车产品真实的运行情况，大大提升了汽车产品使用阶段生态效益评价的准确性。客观评价汽车使用阶段的生态效益，将使汽车用户和汽车产品生产制造企业受益。具体表现在：
1)生态效益评价结果可间接反应汽车产品使用过程中经济性，包括燃油经济性与维护维修费用等。可根据汽车产品使用阶段的生态效益评价结果来选购性能更好的汽车产品。
2)利用实时监测对汽车产品使用中的健康状况进行实时数据跟踪，及时将车辆安全状况反馈给用户，为汽车维护保养、维修换件提供依据。通过实时监测可提供及时预警，尽力避免因汽车零部件损坏或系统故障造成安全事故。
3)根据本发明提出的生态效益评价方法，获取汽车产品使用阶段的生态效益，可找出事故多发零部件，以及影响汽车使用性能的因素，为促进生产企业改进技术方案、选取零部件配套企业、改进产品性能具有重要指导作用。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的汽车产品使用阶段的生态效益评价方法的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
图1是本发明优选实施例的汽车产品使用阶段的生态效益评价方法的结构框图。如图1所示，本实施例的汽车产品使用阶段的生态效益评价方法，包括以下步骤：a、按照汽车产品使用阶段不同信息划分成各个使用过程信息模块；b、分别对各个使用过程信息模块，以汽车产品投入使用为系统边界起点，以汽车产品进入报废系统为系统边界终点，构建生态效益评价模型；c、获取汽车产品使用阶段的矿石资源消耗信息、化石能源消耗信息以及环境排放信息；d、运用生态效益评价模型以及采用特征化、标准化和归一化三种方法分别评估资源耗竭当量以及环境影响当量，以资源耗竭当量以及环境影响当量来表征汽车产品使用阶段的生态效益水平；e、结合生态效益评价模型，运用资源耗竭当量以及环境影响当量，判断和查找汽车产品使用阶段的各个使用过程信息模块存在的问题；依据查找的问题，提供汽车行驶与维护维修的经济性和安全性的参考思路，从而调整汽车产品使用阶段的经济性和安全性方案。本发明汽车产品使用阶段的生态效益评价方法，运用实时监测实时跟踪汽车产品运行使用过程中的状况，获取实时数据，真实、准确地反应汽车产品真实的运行情况，大大提升了汽车产品使用阶段生态效益评价的准确性。客观评价汽车使用阶段的生态效益，将使汽车用户和汽车产品生产制造企业受益。具体表现在：1)生态效益评价结果可间接反应汽车产品使用过程中经济性，包括燃油经济性与维护维修费用等。可根据汽车产品使用阶段的生态效益评价结果来选购性能更好的汽车产品。2)利用实时监测对汽车产品使用中的健康状况进行实时数据跟踪，及时将车辆安全状况反馈给用户，为汽车维护保养、维修换件提供依据。通过实时监测可提供及时预警，尽力避免因汽车零部件损坏或系统故障造成安全事故。3)根据本发明提出的生态效益评价方法，获取汽车产品使用阶段的生态效益，可找出事故多发零部件，以及影响汽车使用性能的因素，为促进生产企业改进技术方案、选取零部件配套企业、改进产品性能具有重要指导作用。
如图1所示，本实施例中，步骤a中的使用过程信息模块划分包括：汽车产品单位里程实际的能源消耗和环境排放、汽车产品维护保养实际的能源消耗和环境排放、汽车产品维修换件实际的能源消耗和环境排放以及为监测汽车产品状况变化所产生的能源消耗和环境排放。
如图1所示，本实施例中，步骤b中的生态效益评价模型包括：汽车产品运行、维修、维护、保养、换件等中的至少一种；针对汽车产品使用阶段数据动态变化特点，采用汽车实时监测的方式以完成汽车产品使用阶段的运行动态数据获取，生态效益评价模型还包括用于对发动机、变速箱、电池、电机、电控、轮胎等中的至少一个进行实时跟踪的汽车健康状况实时监测系统。
如图1所示，本实施例中，汽车健康状况实时监测系统基于地理信息系统地图平台，综合利用物联网、无线通讯、大数据以及移动应用技术进行设计。
如图1所示，本实施例中，汽车产品使用过程中存在材料消耗，各个使用过程信息模块之间存在映射关系，映射关系是指：所消耗的材料在材料生产过程会映射产生能源消耗及环境排放，所消耗的能源在能源生产过程也会有能源消耗，并映射产生环境排放，材料生产、能源消耗及环境排放三者之间存在彼此交互的映射关系。
如图1所示，本实施例中，步骤c中具体为：汽车健康状况实时监测系统对每辆汽车建立一对一的汽车产品数据库，对汽车产品的基本资料，包括运行过程能源消耗数据、尾气排放数据、维修数据、保养情况、充放电记录等信息进行统一收集、分析和管理，对汽车产品信息实时统计与分析。
如图1所示，本实施例中，提取实时监测的汽车产品数据库中记录的汽车运行数据信息，运用一致性分析与不确定性分析理论，对汽车运行数据进行二次处理，得到汽车运行过程的实际能源消耗、实际尾气排放及维护与维修等情况。
如图1所示，本实施例中，基于实时监测提供的实际能源消耗、尾气排放以及维护与维修等实时数据与实时信息，对材料与能源数据进行追根溯源，得到总的矿石资源消耗量、化石能源消耗量；对监测的实时排放数据与材料、能源生产映射的排放数据进行迭代相加，得到各种环境排放总量。
如图1所示，本实施例中，步骤d中具体为：运用生态效益评价模型，结合矿石资源消耗总量、化石能源消耗总量以及环境排放总量，通过特征化、归一化、标准化的技术手段，将矿石资源消耗总量与化石能源消耗总量归结为资源耗竭当量，将各种环境排放总量归结为环境影响当量。
如图1所示，本实施例中，步骤e具体为：对于各个使用过程信息模块中存在的问题，结合汽车产品使用阶段的生态效益水平，找出影响汽车使用性能的因素、获取性能更优的汽车产品使用方式，找出事故多发零部件、获取优选的汽车维护保养方案和汽车运行线路及维修换件方案，通过实时监控和预报、预警以避免汽车零件损坏或汽车系统故障造成的安全事故。
实施时，提供一种汽车产品使用阶段的生态效益评价方法，结合实时监测技术，主要从汽车使用过程分车辆单位里程实际能源消耗，车辆单位里程环境排放，车辆维护保养、维修换件的能源消耗和排放，以及其他实时监测车辆状况变化对车辆能耗和排放的影响等四个方面对汽车使用过程中所消耗的材料、能源以及产生的排放物进行评价。结合实时监测系统对汽车使用阶段进行生态效益评价，对引导消费者绿色消费、选购性能更好的产品，避免汽车部件损坏和系统故障造成安全事故、提高汽车运行的安全性，改进汽车产品性能等方面具有重要作用。为了准确获取汽车使用阶段的准备数据，本发明综合利用实时监测系统的数据，利用各种传感器实时监测汽车使用阶段的各种实时动态数据以及汽车各系统和零部件健康状况。通过实时监测系统获取汽车产品运行使用过程的实际能源(汽油、柴油、电能)消耗量、实际环境排放量以及汽车产品整个使用阶段的维护保养、维修换件等情况，可较为准确地评估汽车产品运行使用阶段的生态效益。结合实时监测系统对汽车使用阶段进行生态效益评价，可引导消费者选购性能更好的产品、倡导绿色消费、提高汽车运行的安全性，对改进汽车产品性能等方面均具有重要的作用。
具体包括以下步骤：
汽车使用阶段的生态效益评价方法技术路线
汽车使用阶段的生态效益评价技术路线，是对汽车产品运行使用、维护保养、维修换件过程中的矿石资源消耗、化石能源消耗、环境排放的汇总方法。具体包括汽车产品使用阶段；存在于自然界中的各种矿石资源，如铁矿石、石灰石等；存在于地壳中的各类化石能源，如石油、原煤等；生产活动所产生的各种环境排放，又称副产物，如各类工业废弃物、有毒有害气体等。
用资源耗竭当量与环境影响当量来获取和表述生态效益的评价方法
以全面评价汽车产品使用阶段的生态效益为目标，以“资源节约、环境友好”为两条主线，以实时监测为数据获取手段，采用特征化、标准化、归一化三种方法对汽车使用阶段的生态效益进行评价。主要考虑汽车产品使用运行过程中单位里程实际能源消耗和环境排放值。在此基础上对通过车辆健康状况监测后确定要对汽车进行维护保养、维修换件所消耗的材料、能源以及产生的排放进行评价。除此之外，还对实时监测到的道路条件、地面交通拥堵情况、驾驶员驾驶水平等因素对能源消耗和排放的影响进行评价。最后，在考虑资源－能源－排放三者映射关系的基础上，将“矿石资源—化石能源”通过特征化技术归纳为资源耗竭当量(锑当量)；将“气体排放物—有毒有害物质”等环境排放通过归类、特征化、标准化等技术手段归一为环境影响当量。以资源耗竭当量与环境影响当量两个当量指标来全面、系统地表征汽车产品使用阶段的生态效益水平。
针对汽车产品使用阶段数据动态变化的特点，采用车辆实时监测系统来完成汽车产品运行使用阶段的动态数据获取，解决以往只能使用静态数据或平均数据计算的弊端。此外，实时监测系统还设置了车辆健康状况监测模块，该模块对发动机、变速箱、电池、电机、电控、轮胎胎压等进行实时跟踪，获取健康状况实时信息，并及时向车辆管理部门、用户发送预警信息，以保证车辆安全行驶。基于以上实时监测系统反馈的实时数据，进行不确定性分析、一致性分析等二次处理，得到可用于汽车产品使用中的生态效益评价的精准数据，如运行过程的实际能源消耗(燃油、电力)、实际尾气排放(纯电动无尾气排放)及维护、维修情况等，再对材料、能源进行追根溯源，得到各类矿石资源消耗、化石能源消耗及环境排放，通过特征化、标准化、归一化等技术获取资源耗竭当量、环境影响当量，以两个当量值反应汽车产品运行使用阶段的生态效益，为指导消费者绿色消费提供技术支撑，同时为政府制定相关政策与企业制定技术路线提供依据。特征化是指按照物质特征特性进行分类。标准化是指采用统一的物质标准。归一化是指将所有物质转换成同一物质进行统计。
1)汽车产品使用阶段的生态效益评价对象及汽车产品使用阶段的生态效益系统边界
将传统汽车与新能源汽车均列为研究对象，所提出的方法均适用于两类不同能量来源的汽车的生态效益评价。
确定生态效益系统边界指定义要纳入所研究产品系统模型的单元过程。生态效益系统边界指以汽车产品投入使用为起点，以汽车产品进入报废系统为终点，包括车辆运行、维修、维护、保养、换件等环节。
2)汽车产品使用阶段的生态效益模型
汽车产品使用阶段的生态效益模型包括：
映射关系，如钢材的生产制备过程包括矿石资源开采、运输、冶炼等过程，这些过程又会映射能源消耗与排放等；
上下游转化关系，如材料主要是由矿石资源通过冶炼、制备等转化得到；
从属关系，如车身系统是由各种材料组成，其加工制造又需输入能源等。
不同的流向关系，如材料是通过采矿、运输，冶炼、材料自备等环节获得，因此流向是从矿石资源开采通过运输到冶炼厂，再通过冶炼、材料制备形成材料。
汽车产品使用阶段的生态效益模型内容：
实时监测系统
实时监测系统基于gis(地理信息系统)地图平台，综合利用物联网、无线通信、大数据、移动应用等技术进行设计和开发，具有良好的可扩展性和易维护性。系统为每一辆示范运行车辆建立一对一的车辆数据库，对车辆的基本资料、运行能源消耗数据(燃油、电力)、尾气排放数据(一氧化碳、碳氢化合物等)、维修数据、保养情况、充放电记录等信息进行统一的收集、分析和管理，对车辆信息的实时统计和分析。
车辆运行实时动态数据
提取实时监测系统数据库中记录的车辆运行数据信息，运用一致性分析、不确定性分析等理论，对数据进行二次处理，得到汽车运行过程的实际能源消耗(燃油、电力)、实际尾气排放(纯电动无尾气排放)及维护、维修情况等。
矿石资源、化石能源、环境排放
基于实时监测系统提供的实际能源消耗、尾气排放、维护与维修等实时数据与实时信息，对材料与能源数据进行追根溯源，得到总的矿石资源节约量、化石能源消耗量；对监测的实时排放数据与材料、能源生产映射的排放数据进行迭代相加，得到各种排放物总量。映射关系是指材料生产过程会映射出能源消耗(如运输需要消耗汽、柴油)及环境排放(如冶炼会产生废渣、废气等)，而所消耗的能源在其生产过程又会有能耗，并映射出排放，因此三者之间存在“你中有我，我中有你”的复杂映射关系。
资源耗竭当量与环境影响当量
通过特征化、归一化、标准化等技术手段，将矿石资源节约量与化石能源消耗量计算为资源耗竭当量；将各种环境排放计算为环境影响当量。
汽车产品使用阶段的生态效益评价软件
生态效益评价软件由生态效益模型、生态效益软件人机界面、数据库、生态效益结果四部分构成。生态效益模型为软件后台计算引擎，通过获取人机界面输入的产品实际数据与数据库中的基础数据进行运算，得到资源耗竭当量与环境影响当量。生态效益软件人机界面则为软件的操控界面，可与数据库通讯进行数据库管理，如数据添加、查询、增删等，为数据库更新提供可能，同时也可作为产品实际数据的输入接口，将数据录入后台计算引擎进行计算。数据库则可管理大量基础数据，为后台计算引擎提供数据支撑。生态效益结果则将资源耗竭当量与环境影响当量反馈给生态效益软件人机界面，用于可视化表达。
该软件可系统性地、模块化地对汽车产品运行使用中的生态效益进行评价，并能多元化表达评价结果。生态效益评价软件可大大提高汽车产品运行使用中生态效益评价效率。
实施案例：
本案例所用数据均为以工信部公布的在特定工况下测得的平均油耗、电耗数据，及国家排放标准规定的排放数据。本发明提出的实时监测系统各省市正在建设中，建成后即可获得真实的汽车产品运行使用阶段的排放、能耗、材料消耗等数据。已实施案例的部分数据清单如下：
清单数据
本案例选取的车型的基本参数从工信部公布的车型基本数据中获得，确定该车型百公里油耗为8.1l。
评价结果
将以上清单数据录入前述的生态效益评价软件，得出生态效益评价结果。
能源消耗数据清单
表1各阶段消耗的各种不同类型能源汇总(mj)
资源耗竭当量
表2资源耗竭当量
环境排放清单
表3各种气体排放物汇总(kg)
环境影响当量
表4各类型环境影响当量(无量纲)
本发明汽车产品使用阶段的生态效益评价方法的有益效果：
运用实时监测系统实时跟踪汽车产品运行使用过程中的状况，获取实时数据，真实、准确地反应一款汽车产品真实的运行情况，大大提升了汽车产品使用阶段生态效益评价的准确性。客观评价汽车使用阶段的生态效益，将使汽车用户和汽车产品生产制造企业受益。具体表现在：
1)生态效益评价结果可间接反应汽车产品使用过程中经济性，包括燃油经济性与维护维修费用等。用户可根据汽车产品使用阶段的生态效益评价结果来选购性能更好的汽车产品。
2)本发明利用实时监测系统对汽车产品使用中的健康状况进行实时数据跟踪，及时将车辆安全状况反馈给用户，为汽车维护保养、维修换件提供依据。通过实时监测可提供及时预报预警，尽力避免因汽车零部件损坏或系统故障所造成的安全事故。
3)根据本发明提出的生态效益评价方法，计算汽车产品使用阶段的生态效益，可找出事故多发零部件，以及影响汽车使用性能的因素，为促进生产企业改进技术方案、选取零部件配套企业、改进产品性能具有重要指导作用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。