基于问卷调查的校园碳足迹计算平台设计研究

张 帅，杨文杰，马 林，张真铭，王 梁，赵荣钦

（华北水利水电大学 资源与环境学院，河南 郑州 450011）

0 引言

21 世纪，“碳足迹”已成为全球气候变化和全球碳减排背景下被广泛使用的术语和概念。 “碳足迹”一词起源于“生态足迹”[1]，是对某一产品或活动在生命周期内直接及间接引起的温室气体排放量的度量[2]。 按照研究对象不同，可以将碳足迹分为3 类：产品碳足迹、企业碳足迹和个人碳足迹[3]。 个人碳足迹是指每个人日常生活中的衣、食、住、行等所导致的二氧化碳排放量。 它以个人消费结构、能源用量、交通形态等为依据进行核算，进而评估个人日常生活中的温室气体排放量，指导公众的减排行为。

近年来，国内外关于碳足迹的研究主要涉及城市层面、能源活动、某一行业或产品、食物消费等的碳足迹核算与分析，其中也有关于高校碳足迹的相关研究[4～6]。 高校作为国家培养人才的摇篮，在顺应构建和谐社会、倡导节约型社会的潮流中，应该发挥其优势，更好地推行低碳生活[7]。 然而，国内高校学生人数多、规模大，并有数目庞大的实验室和办公机构，是碳排放的“大户”。 因此，开展高校碳足迹研究、核算和监测对于低碳校园建设具有重要的现实意义[8]。 校园碳足迹计算器软件是实现碳排放监测、核算、预测和管理的平台。 本文试在对华北水利水电大学碳足迹进行调研核算的基础上， 利用Visual Basic 6.0 设计开发校园碳足迹计算软件，以期为低碳校园建设提供参考和评估指导。

1 校园碳足迹计算软件的开发背景

1.1 VisualBasic6.0的特点

Visual Basic 是一种可视化的、 面向对象和采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言，可用于开发Windows 环境下的各类应用程序。 在Visual Basic 环境下，利用事件驱动的编程机制、新颖易用的可视化设计工具，使用Windows 内部的广泛应用程序接口（API）函数，动态链接库（DLL）、对象的链接与嵌入（OLE）、开放式数据连接（ODBC）等技术，可以高效、 快速地开发Windows 环境下功能强大、图形界面丰富的应用软件系统[9]。 校园碳足迹计算器即为由Visual Basic 6.0 直接生成的.exe 应用程序，具有无需安装、占用空间少、简单易学、使用方便、功能丰富等优点。 同时，它还具备强大的管理功能，可以通过多种方法对软件界面和功能进行修改、删除、优化等操作。

1.2 碳足迹计算方法

目前，国内外碳足迹估算方法主要有自上而下（Top-Down）和自下而上（Bottom-Up）两种[10]。 自下而上的方法有代表性的是生命周期法。 它是对目前的环境冲突进行客观分析的定量办法，也是对产品及其“从摇篮到坟墓”过程的有关环境问题进行后续评价的方法。 自上而下的方法有代表性的是投入产出法。 这类方法一般比较全面、可信度较强，而且模型建立后，可以节省大量时间和人力。 该方法主要适用于对宏观碳排放的核算[11]。

校园碳足迹计算软件是根据个人每日能源消耗来计算二氧化碳排放量的方法。 其主要原理是利用简单的排放因子公式，将食物、电、气和煤等消耗量转化为二氧化碳的排放量，或者根据运输工具的类型和运输距离，计算相应的二氧化碳排放量。 该方法对于人体或社会终端消费碳排放的调查具有优势，有利于建立比较完善的碳排放清单。 因此，本文主要采用基于个人问卷调研的碳足迹计算方法来进行计算器的设计和开发。

1.3 华北水利水电大学碳足迹调查

我们主要从衣、食、住、行以及学校公共设施运行等方面开展针对教师、学生和学校管理部门等的问卷调查，从能源消耗、食物消费、出行距离、废弃物等各方面收集碳排放核算的基础数据。 经过对620 份有效问卷（总共发放问卷850 份）数据的整理和核算，得出华北水利水电大学碳排放情况为：（1）每位学生一年在校期间的总碳足迹 （为1 175.662 kg）。 其中，交通和食物的碳足迹占84%，住宿和衣服的碳足迹分别占8%和2%，其他占6%。根据学生人均各项碳排放系数，结合总在校人数，计算出全校学生一年的碳足迹总量（约为2 3600 t）。 （2）在职教师的碳足迹为40 83 411 kg。 其中，能源消费碳足迹最多，占41%；其次为食物消费的碳足迹，为34%；交通碳足迹占25%。 （3）学校运行碳足迹合计为4 807.4 t。其中，学校餐厅产生的碳足迹最多，占学校运行总碳足迹的49%；校车产生的碳足迹最少，仅占学校运行总足迹的1%。

对学生、 教师和学校运行的碳足迹进行汇总，得到华北水利水电大学总的碳足迹（为32 491.04 t）。其中，学生的碳足迹最多，占华北水利水电大学碳足迹的72.6%，学校运行和教师的碳足迹相差不多，分别为12.6%和14.8%。

2 校园碳足迹计算软件的设计方案及主要功能

结合学校碳足迹调研的基本数据、人均参数和碳足迹核算的方法，开发设计了基于VB 的校园碳足迹核算计算软件。 这里重点对碳足迹计算软件的设计流程和功能进行介绍。

2.1 流程设计

校园碳足迹计算软件主要针对校园群体使用，因此主要对象为学生、教师和学校管理部门。 当用户双击软件应用程序图标后，就软件开始运行。 在欢迎界面，用户可分别选择“学生”、“教师”、“管理部门”身份，进入相应的工作界面。 然后，键入有效数据，单击“查看我的碳排放量”按钮，即可查看用户碳排放量。 软件的流程设计如图1 所示。

图1 碳足迹计算器设计流程Fig.1 Carbon footprint calculator design flow

2.2 碳足迹计算软件界面及功能设计

软件由主界面、用户界面(包括学生用户界面、教师用户界面、管理部门界面)和结果显示界面3 个主要界面组成。 在用户界面，根据用户的身份，设置了相应的题目，使不同用户得到与其身份更加贴合的问题，从而得到具有不同侧重点的数据，，保证计算结果的合理性。

根据学生在校集中就餐、上课和自习时间较多等日常生活习惯特点，软件在学生用户界面设置了涉及衣食住行的相关题目：（1） 每年购买外套的件数，每月洗衣粉使用量。（2）每周食物消耗量（包括米饭、面粉、肉类、蔬菜、水果、牛奶、鸡蛋等）。 （3）每月啤酒、白酒、香烟等的消耗量。 （4）宿舍人数及每学期总用电量。（5）每月洗澡次数及持续时间。（6）每学期节假日或假期回家次数、所选交通工具及距离等。（7）每月去市区的次数及距离等。（8）每天上课节数、自习时间。 根据以上问题，对学生的碳足迹进行核算。

教师的日常生活习惯与学生有较大不同，学生一般在餐厅集体就餐，而教师大多自己在家做饭；由于授课需要，教师往往在花园校区和龙子湖校区往返，所以应考虑其交通问题。 因此，软件在问题设置上，教师用户与学生用户有一定差异，主要体现在以下几个方面：（1）每月做饭使用能源(煤气、天然气、电)及用量。 （2）每周乘坐校车次数。 （3）是否有私家车？ 如果有，汽车的油耗及月均行程是多少。

校园碳足迹计算器软件也针对学校管理部门设计了对应的用户界面，以期为提出校园碳减排和建设低碳校园的对策提供帮助。 例如，从花园校区到龙子湖校区的距离为16 kg，根据校车的油耗及每天校车的班次数， 可求得校车运行所产生的碳排放量；根据使用照明灯管的功率及供电时间，可得知照明所产生的碳排放量。 针对校园正常运行在各方面的碳排放情况，在用户界面主要设计了以下相关问题：（1）校车油耗及每天往来班次数。 （2）学校使用的教室间数，每间照明灯管数，供电时长。 （3）每月照明路灯功率及照明时长。 （4）供应热水使用的能源类型（燃煤、天然气）及每月消耗量。 （5）冬季供暖时常及每日所需燃煤量。 （6）餐厅使用的能源的类型及每月消耗量。 （7）每月各类纸张使用量。

校园碳足迹计算软件的主要功能就是，根据校园人群用户在对应界面键入的有效数据，依据不同物质对应的碳排放系数（见表1），运用公式，计算用户的日均碳排放量，并将结果直观地显示出来，供用户了解自身的碳足迹。 同时，用户还可以根据不同数据的键入情况，比较碳排放量结果，从而为自身的碳减排提供参考，并强化“低碳生活，从我做起”的意识。

表1 校园碳足迹计算参数表[12-13]Table 1 Campus carbon footprint calculating parameters

2.3 主要控件设计及代码构成

校园碳足迹计算软件的开发是在Visual Basic 6.0 环境下， 因此软件设计中使用了较多方便的控件（如Label、TextBox、CommandButton、Option Button、Image 等）。 在开发过程中，开发者可通过相关控件属性的设置（如控件的对齐设置、字体、背景图案、透明与否等）， 完成软件界面设计以及界面之间的切换。

对于一些无法通过设置控件属性来实现的功能，需通过写入代码来完成，其用到的语句有顺序结构语句、选择结构语句及其他控制语句。 例如，对用户身份选择主界面的3 个单选钮Option1、Option2、Option3，其Caption 属性分别定为“学生”、“教师”、“管理部门”， 当用户选择不同的单选按钮时，进入的工作界面也有所不同。 这一功能的实现，需使用IF 语句。

用户在文本框TextBox 中键入数据时，为保证数据的有效性，需对其进行约束，即只能键入9 个阿拉伯数字、小数点、退格键等。 约束功能通过设置其ASCII 码来实现。 对一些组合框(ComboBox)，需要考虑用户是否已进行选择，若已选择，则其后的文本框(TextBox)可键入数据；若未选择，则不可键入数据。 例如，学生用户在键入行程之前，须先选择交通工具，否则与行程对应的文本框无法键入数据。 通过用户的选择和人机交互， 回答系统提出的问题，最终可以得到碳足迹的核算结果。

当然，结果的显示主要取决于用户身份选择的差异。 计算软件的设计主要是为了从个人角度开发直观的校园碳足迹核算工具。 为了了解学校整体的碳足迹状况，可以通过对学校教师和学生的抽样调查，取得平均碳足迹参数，再将教师、学生和学校管理三部分的碳足迹进行相加，求出总量。 这样便可以从整体层面了解学校的碳足迹状况。

3 结语

减少碳排放是全社会每个人应尽的义务，作为当代大学生，应该从自身做起，减少碳排放。 校园碳足迹计算器软件将 “日常消费——二氧化碳排放量”直观的显示出来，使学生了解自身碳排放量，从而提高环保意识。 然而，该软件的重要性不是提供给大家一个精确的计算公式，而是倡导一种责任理念[14]。与其他碳足迹计算软件相比，校园碳足迹计算软件更加切合校园用户的日常生活，但由于数据所限， 计算软件主要用来对静态碳排放的核算和评估。 今后应进一步研发逐月碳排放动态监测系统软件，增强系统的分析和预测功能。 比如，增加碳排放排名的显示功能和碳减排潜力及分析功能，使碳足迹计算平台更具操作性。 这样将会对校园碳管理及节能减排起到更好的促进作用。

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