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餐飲行業油煙監控管理系統設計與應用

更新時間：2020-10-14

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霍麗麗

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：餐飲油煙污染問題已經成為城市環境污染的重要污染源，本研究的油煙在線監測數據管理信息系統是油煙在線監測數據采集儀的配套軟件，用于展現現場端數據采集儀采集的數據，對數據采集儀進行遠程控制，以及數據采集儀采集的相關數據進行統計分析和報表生成等功能，并做到對油煙排放超標數據實時預警，通過信息化系統建設實現遠程油煙監測，解決分散的餐館油煙監測問題，提高油煙排放監管效率。

關鍵詞：油煙監測；環境污染；信息系統

0 引言

隨著人民生活水平的不斷提高，餐飲行業得到了快速的發展，餐飲油煙污染問題日趨嚴重，油煙污染擾民已成為居民投訴的熱點問題。由于餐飲企業數量多、分布廣、管理水平參差不齊，給環保部門的管理帶來很大的困難，環保部門無法及時有效地進行監管工作，導致部分餐飲企業為節約成本，不進過標準的油煙凈化處理就直接排放，部分餐飲企業甚至沒有安裝油煙凈化處理設備，對居住環境危害很大。嚴重影響了人們的生活和健康。借助信息技術、物聯網技術的應用，環境監測技術自動化越來越普及。早的環境監測技術出現在20世紀40年代工業比較發達的國家。在20世紀80年代發達國家已經在大氣污染、水污染等方面建立了實時環境監測系統。

而我國對餐飲油煙污染的環境監測，大多數還停留在手工監測階段，時間覆蓋率低、監測范圍小，難以反映較大區域內城市環境污染的連續狀況，人工監測也很難做到實時監

測、實時超標報警、無人值守等要求，從而導致油煙監測形同虛設，油煙污染嚴重。

1 餐飲油煙污染的危害

油煙污染是空氣污染的重要的組成部分，伴隨著我國城市化程度越來越高，餐飲服務業越來越發達，飯館、集體食堂遍地，油煙排放量很大，嚴重影響了人們的身體健康及居住環境。

飲食業油煙是大氣中揮發性有機物（VOCS）和PM10（顆粒小于 10μ ｍ的可吸入顆粒物）的主要來源之一，在致肺癌因素中，烹調油煙是僅次于“深度吸煙”煙霧到達呼吸道

深部的危險因素。油煙的強滲透性及黏性對周圍環境（包括人群、建筑物等受體）的影響很大。據研究表明，飲食業油煙是都市中僅次于汽車尾氣的大氣污染源。

針對餐飲行業的油煙污染問題，國家環保部嚴令要求全國各省、市、自治區、直轄市*（廳）和環境保護重點城市*將油煙污染問題列入正常環境管理工作范圍；嚴格禁止油煙污染源的無組織排放，無通風設備和凈化裝置的要強制安裝通風設施和凈化裝置。排放標準要符合《飲食業油煙排放標準（試行）》（GB18483－2001），允許排放濃度不得超過 2.0mg/m3。

為解決餐飲油煙污染所帶來的一系列問題，實現對餐飲企業的*管理，設計一套與油煙處理與數據采集相配套的信息管理系統，對餐飲企業油煙的達標排放情況，以及凈化設備的工作情況進行全天候的實時監測具有重要意義。

2 油煙監控信息管理系統設計

平臺構建主要向系統管理員、環保管理部門、企業用戶提供一個監控信息管理平臺。系統管理員負責系統的管理與維護，可以對系統進行數據的增、刪、改、查等管理操作，環保管理部門主要進行數據查看，企業用戶查看本企業數據并對本企業數據進行管理和修改。通過數據采集儀實時收集油煙排放數據，通訊服務器將數據及時存儲到數據庫，然后由油煙監控系統展示平臺進行展示，并進行數據管理。

2.1 油煙監控系統的整體解決方案

油煙在線監控系統主要由現場數據采集儀端和后臺軟件系統兩部分組成，系統結構圖如圖 1 所示。

圖 1 系統總體結構圖

每個監測點安裝一臺數據采集儀，數據采集儀與油煙傳感器、風機和凈化器物理連接，實時監測油煙濃度、風機和凈化器的運行狀態。數據采集儀通過無線 GPRS 網絡接入互聯網，將采集到的各類數據傳輸至通訊服務器。

服務器端包含了三種類型的服務器：通訊服務器、Web服務器和數據庫服務器。通訊服務器負責與數據采集儀進行TCP 即時通信，接收數據采集儀上傳的數據報文，經過解析處理，將數據存儲至數據庫服務器。同時，通訊服務器定時掃描數據庫服務器中的表，檢查是否有數據或指令需要發送至數據采集儀。

Web服務器從數據庫服務器中提取已存儲的數據，按照不同的功能劃分，對數據庫中數據進行統計分析，將數據結果展現在網絡平臺上。Web服務器也可以通過向數據庫服務器中的表中寫入符合規則的數據報文，來實現向數據采集儀發送數據或指令。

數據庫服務器存儲系統中的基礎信息、監測數據和配置信息，是通訊服務器和 Web 服務器交互的橋梁。

2.2 油煙監控信息管理系統的主要功能

軟件系統功能主要分為：實時地圖、數據展示、設備控制、統計分析、報警記錄、后臺管理等功能，如圖 2 所示。餐飲企業是監控系統中的基本組成單位，也是環保部門的基本監管對象。

圖 2 軟件系統整體結構圖

實時地圖主要利用百度地圖開放的 API 實現企業即時定位，并根據開放的 API 實現氣泡標注，完成企業在地圖的定位，當點擊氣泡的時候出現彈出窗口，在彈出框顯示即時查詢的該企業的油煙監測數據。該數據主要以該企業的排口信息為主。

數據展示顯示監測數據，主要包含以下內容：企業編號、企業名稱、排口名稱、油煙濃度、風機狀態、凈化器狀態、清潔度、今日聯動率、昨日聯動率、監測時間和數據采集儀通訊狀態等實時及歷史情況；其中油煙濃度按等級劃分為正常、臨界、超標和嚴重超標，每種等級對應一個濃度值范圍；清潔度同樣按等級劃分為清潔、較臟和太臟，每種等級對應一個清潔度范圍；數據采集儀通訊狀態根據數據采集儀的活動時間進行判斷，超過N秒未進行任何活動即認為數據采集儀離線。

統計分析按分鐘數據、小時數據、日數據、月數據、年數據分別進行統計分析，且分別按照曲線圖、柱狀圖和表格數據三種形式顯示統計結果。

系統后臺管理功能主要實現企業管理、設備管理、配置管理、反向控制和報表管理功能，如圖 3 所示。企業管理功能主要實現企業信息瀏覽、企業信息管理以及與企業相關的設備管理等功能；設備管理主要實現設備信息瀏覽、設備信息管理等功能；配置管理主要短信、用戶、通道等信息的配置管理，報表處理主要是對已經存在的數據按照要求實時生成報表，以提供直觀分析依據。

圖 3 后臺管理功能

反向控制主要是通過軟件系統來實現數采儀設備的遠程控制，用戶按照數采儀設備的指令集要求將指令提交給Web 服務器，Web 服務器負責將需要發送的指令提交給數據庫服務器中的數據表，通訊服務器負責發送指令并處理指令執行結果，指令執行結果由通訊服務器提交給數據庫服務器，Web 服務器再通過數據庫服務器獲取指令執行結果情況，以便用戶及時查詢數采儀設備指令執行情況。反向控制只提供數據采集儀參數遠程配置功能，遠程配置流程如下：

（1）Web 服務器獲取用戶提交的指令以文本的形式提交至數據庫服務器的數據表中；

（2）通訊服務器通過數據庫服務器的指令數據表獲取該指令，下發至數據采集儀；

（3）數據采集儀獲取指令后執行指令并上傳配置信息至通訊服務器；

（4）通訊服務器將數采儀反饋的配置信息解析后保存在數據庫服務器數據表中；

（5）Web 服務器讀取數據庫服務器數據表中保存的配置信息，以 Web 用戶界面的形式展示給用戶，用戶通過該界面及時查詢數采儀指令執行情況以及更改指令；

（6）用戶修改指令完畢后，Web 服務器將修改后的配置信息提交給數據庫服務器并替換原先的指令數據；

（7）通訊程序獲取配置信息替換指令，將修改后的配置信息下發至數據采集儀，數據采集儀成功處理后，返回執行結果給通訊服務器；

（8）通訊服務器將操作結果保存在數據庫服務器中，Web 服務器可實時獲取指令執行結果，整個流程完成。

2.3 用戶角色管理

系統管理員：可以使用系統任何功能。

系統操作員：日常瀏覽操作。

企業用戶：僅可查看本企業的相關信息。

用戶角色管理：允許查看的企業可進行配置管理；是否允許接收短消息報警；使用用戶管理功能的權限；使用基礎信息管理的權限。

短消息報警戶管理功能：實現用戶的添加、修改和刪除；用戶與企業關聯關系的添加、修改和刪除。

企業和排口信息管理功能：實現企業基礎信息的添加、修改和刪除等功能；實現排口信息的添加、修改和刪除等功能。

企業查詢：能夠進行企業的模糊查詢，實現按照企業所屬行政區、街道或道路進行企業的篩選功能。

數據采集儀和通道信息：實現數據采集儀的添加、修改和刪除等功能；實現通道配置的添加、修改和刪除等功能。

3 安科瑞AcrelCloud3500餐飲油煙監測云平臺

為了彌補現存餐飲行業在煙油監測上的漏洞，同時便利監管部門的監察，安科瑞油煙監測云平臺應運而生。油煙監測模塊通過2G/4G與云端平臺進行通信和數據交互，系統能夠對企業餐飲設備的開機狀態、運行狀態進行監控；實現開機率監測，凈化效率監測，設施停運告警，待清洗告警，異常告警等功能；對采集數據進行統計分析、排名等統計功能；較之傳統的靜電監測方案，更具安全性和實效性。平臺預留與其他應用系統、設備交互對接接口，具有很好的擴展性及融合性。

3.1平臺結構

平臺GIS地圖采集餐飲油煙處理設備運行狀態和油煙排放的濃度數據，自動對超標排放及異常企業進行提示預警，監管部門可迅速進行處理，督促餐飲企業整改設備，并定期清洗、維護，實現減排環保，不擾民等目的。現場安裝監測終端，持續監測油煙凈化器的工作狀態，包括設備運行的電流、電壓、功率、耗電量等等，同時結合排煙口的揮發性物質、顆粒物濃度等進行對比分析，一旦排放超標，系統會發出異常信號。

■ 油煙監測設備用來監測油煙、顆粒物、NmHc等數據

■ 凈化器和風機配合對油煙進行凈化處理，同時對凈化設備的電流、電壓進行監測

■ 設備通過4G網絡將采集的數據上傳至遠程云端服務器

3.2 平臺主要功能

(一)在線監測

對油煙排污數據的監測，包括油煙排放濃度，顆粒物，NmHc等數值采集監測;同時對監控風機和凈化器的啟停狀態、運行數據進行監測。

　　(二)告警數據監測

　　系統根據采集的油煙數值大小，產生對應的排放超標告警;對凈化器的運行數據分析，上傳凈化設備對應的運行、停機、故障等告警事件。

　 (三)數據分析

運行時長分析，離線分析;告警占比、排名分析;歷史數據統計等。

　　(四)隱患管理

系統對采集的告警數據分析，產生對應的隱患記錄，派發、處理隱患，及時處理告警，形成閉環

(五)統計分析

包括時長分析、超標分析、歷史數據、分析報告等模塊

(六)基礎數據維護

個人信息、權限維護，企業信息錄入，對應測點信息錄入等

(七)數據服務

數據采集，短信提醒，數據存儲和解析

3.3油煙監測主機

油煙監控主機是現場的管理設備，實時采集油煙濃度探測器和工況傳感器的信號，進行數據處理，通過有線或無線網絡通訊將數據傳輸到服務器平臺。同時，對本地數據進行存儲，監控現場設備狀態，提供人機操作界面。

具體技術參數如下：

3.4 設備選型方案

注：雙探頭適合雙排煙通道的場合，每路探頭監測1路排煙通道。

4 工程應用價值

油煙污染是空氣污染重要的組成部分，隨著我國城市化程度越來越高，餐飲服務業越來越發達，飯館、集體食堂遍地，油煙排放量很大，嚴重影響了人們身體健康及居住環境。

為了對餐飲行業的油煙排放進行監管，國家已經出臺了一些政策法規和技術標準，根據這些法規和標準，這些年已經有一些方法在實際中得到了應用，如使用油煙凈化系統，以及對油煙凈化系統進行監控。為了能對油煙排放情況進行實時監控，需要安裝數據采集和通信裝置，通過本應用系統對其進行實時管理。通過對監測點實時監測油煙排放數據，以便及時要求監測點及時整改油煙排放方案，凈化空氣，改善人們的居住環境。通過該系統的應用，可以節約環境治理的人力成本、提高監測及治理效率。

【參考文獻】

[1] 高俊敏，李百戰，金振星. 重慶市油煙污染現狀調查及原因分析和防治對策[J]，重慶建筑大學學報，2008（1）：83-87

[2] 卜言彬，薛雁丹，曹海燕. 油煙監控信息管理系統設計研究

[3] 安科瑞AcrelCloud-3500餐飲油煙監測云平臺.2020.05版

作者簡介：霍麗麗，女，現任安科瑞電氣股份有限公司，主要從事餐飲油煙監測的研發與應用。

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