摘 要：由于监测技术及监管方式的乏力，导致油烟净化装置形同虚设，甚至有的餐饮企业根本没有安装油烟净化装置，油烟污染日益成为居民投诉的热点问题。本文介绍了新兴的物联网技术，可实时监测餐饮企业的油烟净化器的开关状态、净化器清洁度、风机开关状态、净化后的油烟排放浓度等数据，为对餐饮企业的长效管理提供平台支持及执法依据。
关键词:油烟浓度监测;物联网;油烟污染;餐饮企业管理
1 概述
针对餐饮业的油烟污染问题，国家环保部严令要求全国各省、市、自治区、直辖市环境保护局（厅）和环境保护重点城市环境保护局将油烟污染问题列入正常环境管理工作范围：严格禁止油烟污染源的无组织排放，无通风设备和净化装置的要强制安装通风设备和净化装置；排放标准要符合《饮食业油烟排放标准（试行）》（GB18483-2 0 0 1），允许排放浓度不得超过2.0mg/m 3；并且，环保审批是开餐饮店证照办理过程中不可缺少的一个步骤。
目前，全国各地对餐饮油烟污染的环境监测，大多数仍停留在手工监测阶段，时间覆盖率低，监测范围有限，难以反映较大区域内城市环境污染连续变化情况，也难以达到实时监测、实时超标报警、无人值守的要求，从而导致油烟净化装置形同虚设，甚至根本没有安装油烟净化装置的现象，已成为油烟污染问题的重要起因。
为做到对餐饮业油烟污染的长效管理，基于新兴的物联网技术的油烟在线监控系统呼之欲出，实现实时监控城市餐饮业的油烟净化装置的运行状态、净化装置的清洁度、净化后排放的油烟浓度等，为监察执法提供有效的执法依据。
2 系统设计
油烟在线监控系统由感知单元、油烟监控主机、监控中心平台3部分组成。
系统拓扑图如图1。
图1 系统拓扑图
2.1 感知单元
感知单元包括油烟浓度探测器和工况传感器两部分。
油烟浓度探测器采用了专用的基于气敏组件的油烟传感技术，可以对油烟成分进行综合分析，从而得到量化、较准确的油烟浓度值，并可同时感知烟气温度、湿度及压力等信息，以便为油烟的扩散模型及对空气的污染程度分析提供参考数据。油烟浓度探测器的结构如图2。
图2 油烟浓度探测器结构图
油烟浓度探测器主要由探头外壳、油烟传感器板、MCU板及485通讯线组成。探头外壳透气性能好，并且能保护内部传感器部件不受油烟直接污染，易清洗。内部传感器板和MCU板间通过14PIN排线相连，MCU获得的数据通过RS485电缆上传到监控主机。
油烟浓度探测器还有特殊的防拆卸保护功能，可以防止餐饮企业作弊。如果探测器被拆卸、与油烟监控主机之间的电缆被拔下或者破坏，油烟监控主机会自动识别并报警。
工况传感器采用低成本的电压、电流互感器为主要部件，经过特殊设计，可以在不影响原净化器和风机运行状态的情况下，采集他们的运行状态信息，便于现场设备的安装施工。
2.2 油烟监控主机
W5100YM型油烟监控主机基于工业级ARM嵌入式平台，支持GPRS/CDMA/3G无线通讯技术，可实现对餐饮企业排放的油烟浓度、净化器系统运行状态等指标进行在线监控，从而将油烟治理设施工况数据与油烟浓度监测数据统一起来，是可为环保管理部门提供直接有效且真实的油烟排放状况的专用油烟在线监控设备。该系统执行的标准有：1）《饮食业油烟排放标准（试行）》（GB18483－2001）；2）《污染源在线自动监测（监控）系统数据传输标准》（HJ/T212-2005）；3）《污染源在线自动监控（监测）数据采集传输仪技术要求》（HJ477-2009）；4）《饮食业油烟浓度在线监控系统认证细则》（CCAEPI-RG-Y-020-2011）。
系统的主要功能：1）监测烟道风机工作状态；2）监测油烟净化设备的工作状态；3）采集净化后的油烟浓度，为净化设备清洁度及油烟超标排放提供重要参数；4）分析净化器与风机运行时间关系来分析净化系统综合工况。
性能特点为：1）内置GPRS/CDMA/3G无线通讯，采用TCP通信方式，实时在线；2）4.3寸彩色液晶显示，超标现场报警提示；3）风机三相电源状态监控采用在线式安装，可在不停电、不切断现场电线的情况下直接安装；4）专用油烟浓度探测器接口，可直接测量油烟浓度；5）具备断电记录功能，可选自备电源；6）可查询年月日各油烟净化设备的运行时间、温度、压力、油烟浓度、开/停机时间记录等多种监测数据；7）软件平台为WEB网络版，只要可以上网，有权限登录密码，就能监控油烟净化器的使用情况，不受时间和空间的限制。
设备现场安装图如图3。
图3 设备现场安装图
2.3 软件平台
城市油烟在线监测系统软件平台采用B/S模块开发、Windows界面风格，操作简单方便，能实时显示餐饮企业的油烟排放浓度、净化装置运行状态和清洁程度、风机运行状态，并以各种图形展示业务数据，形象直观。具体功能如下：
（1）实时监控
结合GIS地理信息系统地图实时显示辖区范围内各排烟口的位置，可单独选择某个监测点的状态，显示油烟浓度、温度、湿度、大气压力等，以及风机、净化器等设备的运行状态，并可显示该站点是否在线、是否报警等信息。
（2）历史数据查询
系统将提供单项指标或多项指标数据的查询方式，通过历史数据查询可以及时掌握油烟净化设备的状态（净化器开关、净化器清洁度、风机开关），可以加强对污染源的监督和监管。
（3）报警管理
一旦数据超标、设备断电或发生异常，地图动态闪烁报警，系统触发短信平台，将企业的相关信息发送到执法人员手机，为更好地进行管理和执法提供帮助。
（4）报表统计
选择某个监测站点，可生成日报表、月报表、季报表、年报表，同时支持报表导出及打印输出功能。
（5）远程反控
平台不仅可以接收数据、显示信息、查询设备信息，同时可以对设备进行远程反控，可远程配置监测站点的基本参数、量程范围、网络参数、服务器参数等。
3 系统优势
3.1 先进的物联网技术，油烟排放全过程监管
通过油烟浓度探测器、工况传感器，系统可24小时记录各个饭店油烟净化设备工作状态全过程中的信息数据， 并保证了数据的准确性、完整性、一致性及可追溯性，为环保执法提供科学依据。
3.2 信息化管理，为全面管理城市油烟污染提供技术层面可行性
该系统能实时监测油烟净化设备的运行状况，并把数据实时上传给城市环境监察站的服务器；软件以地理分布图的形式实时显示各饭店油烟净化设备的运行状况，如果饭店油烟净化设备正常运行，则对应的点显示绿色，反之则显示红色，并配有动画闪烁效果和声音提示报警，大大减轻了执法人员的工作负荷，为全面管理城市油烟污染提供技术层面的可行性。
3.3 网络化管理，为现代城市进行联合执法管理提供保障
不仅环境监察部门可以通过专网随时查询在线监测的数据，同时相关数据还可共享给工商、卫生、城管等部门，便于相关部门的执法管理。网络化管理可为这些部门及时互通餐饮业环境管理方面的信息，为这些部门的协作机制提供了有力的技术依据。
4 安科瑞AcrelCloud3500餐饮油烟监测云平台
为了弥补现存餐饮行业在烟油监测上的漏洞，同时便利监管部门的监察，安科瑞油烟监测云平台应运而生。油烟监测模块通过2G/4G与云端平台进行通信和数据交互，系统能够对企业餐饮设备的开机状态、运行状态进行监控；实现开机率监测，净化效率监测，设施停运告警，待清洗告警，异常告警等功能；对采集数据进行统计分析、排名等统计功能；较之传统的静电监测方案，更具安全性和实效性。平台预留与其他应用系统、设备交互对接接口，具有很好的扩展性及融合性。
4.1平台结构
平台GIS地图采集餐饮油烟处理设备运行状态和油烟排放的浓度数据，自动对超标排放及异常企业进行提示预警，监管部门可迅速进行处理，督促餐饮企业整改设备，并定期清洗、维护，实现减排环保，不扰民等目的。现场安装监测终端，持续监测油烟净化器的工作状态，包括设备运行的电流、电压、功率、耗电量等等，同时结合排烟口的挥发性物质、颗粒物浓度等进行对比分析，一旦排放超标，系统会发出异常信号。
■ 油烟监测设备用来监测油烟、颗粒物、NmHc等数据
■ 净化器和风机配合对油烟进行净化处理，同时对净化设备的电流、电压进行监测
■ 设备通过4G网络将采集的数据上传至远程云端服务器
4.2 平台主要功能
(一)在线监测
对油烟排污数据的监测，包括油烟排放浓度，颗粒物，NmHc等数值采集监测;同时对监控风机和净化器的启停状态、运行数据进行监测。
(二)告警数据监测
系统根据采集的油烟数值大小，产生对应的排放超标告警;对净化器的运行数据分析，上传净化设备对应的运行、停机、故障等告警事件。
(三)数据分析
运行时长分析，离线分析;告警占比、排名分析;历史数据统计等。
(四)隐患管理
系统对采集的告警数据分析，产生对应的隐患记录，派发、处理隐患，及时处理告警，形成闭环
(五)统计分析
包括时长分析、超标分析、历史数据、分析报告等模块
(六)基础数据维护
个人信息、权限维护，企业信息录入，对应测点信息录入等
(七)数据服务
数据采集，短信提醒，数据存储和解析
4.3油烟监测主机
油烟监控主机是现场的管理设备，实时采集油烟浓度探测器和工况传感器的信号，进行数据处理，通过有线或无线网络通讯将数据传输到服务器平台。同时，对本地数据进行存储，监控现场设备状态，提供人机操作界面。
具体技术参数如下：
4.4 设备选型方案
注：双探头适合双排烟通道的场合，每路探头监测1路排烟通道。
5 结语
基于物联网技术的城市油烟在线监控系统可实时监测餐饮企业排放的油烟浓度、现场油烟净化器、风机的开关状态及净化器清洁度等指标；可以查询、统计不同阶段的油烟浓度排放监测情况，并且可以结合GIS实现污染准确定位；可以有效解决关心的油烟浓度排放监测情况，同时也解决了对餐饮企业的油烟净化器的开关状态、净化器清洁度以及风机开关状态等监控难的问题，为餐饮企业长效管理提供平台支持，为提高环境管理能力和监督执法水平奠定基础。
【参考文献】
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[2]姬红波，赵飞雪，佟杰.餐饮油烟在线监控系统的设计及应用.技术与工程应用
[3]安科瑞AcrelCloud-3500餐饮油烟监测云平台.2020.05版
