餐飲行業(yè)油煙監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

淮亞利

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(jīng)成為城市環(huán)境污染的重要污染源，本研究的油煙在線監(jiān)測數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)是油煙在線監(jiān)測數(shù)據(jù)采集儀的配套軟件，用于展現(xiàn)現(xiàn)場端數(shù)據(jù)采集儀采集的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，以及數(shù)據(jù)采集儀采集的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和報(bào)表生成等功能，并做到對(duì)油煙排放超標(biāo)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)預(yù)警，通過信息化系統(tǒng)建設(shè)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程油煙監(jiān)測，解決分散的餐館油煙監(jiān)測問題，提高油煙排放監(jiān)管效率。

關(guān)鍵詞：油煙監(jiān)測；環(huán)境污染；信息系統(tǒng)

0 引言

隨著人民生活水平的不斷提高，餐飲行業(yè)得到了快速的發(fā)展，餐飲油煙污染問題日趨嚴(yán)重，油煙污染擾民已成為居民投訴的熱點(diǎn)問題。由于餐飲企業(yè)數(shù)量多、分布廣、管理水平參差不齊，給環(huán)保部門的管理帶來很大的困難，環(huán)保部門無法及時(shí)有效地進(jìn)行監(jiān)管工作，導(dǎo)致部分餐飲企業(yè)為節(jié)約成本，不進(jìn)過標(biāo)準(zhǔn)的油煙凈化處理就直接排放，部分餐飲企業(yè)甚至沒有安裝油煙凈化處理設(shè)備，對(duì)居住環(huán)境危害很大。嚴(yán)重影響了人們的生活和健康。借助信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，環(huán)境監(jiān)測技術(shù)自動(dòng)化越來越普及。早的環(huán)境監(jiān)測技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)40年代工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國家。在20世紀(jì)80年代發(fā)達(dá)國家已經(jīng)在大氣污染、水污染等方面建立了實(shí)時(shí)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。

而我國對(duì)餐飲油煙污染的環(huán)境監(jiān)測，大多數(shù)還停留在手工監(jiān)測階段，時(shí)間覆蓋率低、監(jiān)測范圍小，難以反映較大區(qū)域內(nèi)城市環(huán)境污染的連續(xù)狀況，人工監(jiān)測也很難做到實(shí)時(shí)監(jiān)

測、實(shí)時(shí)超標(biāo)報(bào)警、無人值守等要求，從而導(dǎo)致油煙監(jiān)測形同虛設(shè)，油煙污染嚴(yán)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(wù)業(yè)越來越發(fā)達(dá)，酒店、飯館、集體食堂遍地，油煙排放量很大，嚴(yán)重影響了人們的身體健康及居住環(huán)境。

飲食業(yè)油煙是大氣中揮發(fā)性有機(jī)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(diào)油煙是僅次于“深度吸煙”煙霧到達(dá)呼吸道

深部的危險(xiǎn)因素。油煙的強(qiáng)滲透性及黏性對(duì)周圍環(huán)境（包括人群、建筑物等受體）的影響很大。據(jù)研究表明，飲食業(yè)油煙是都市中僅次于汽車尾氣的大氣污染源。

針對(duì)餐飲行業(yè)的油煙污染問題，國家環(huán)保部嚴(yán)令要求全國各省、市、自治區(qū)、直轄市環(huán)境保護(hù)局（廳）和環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)城市環(huán)境保護(hù)局將油煙污染問題列入正常環(huán)境管理工作范圍；嚴(yán)格禁止油煙污染源的無組織排放，無通風(fēng)設(shè)備和凈化裝置的要強(qiáng)制安裝通風(fēng)設(shè)施和凈化裝置。排放標(biāo)準(zhǔn)要符合《飲食業(yè)油煙排放標(biāo)準(zhǔn)（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(shí)現(xiàn)對(duì)餐飲企業(yè)的長效管理，設(shè)計(jì)一套與油煙處理與數(shù)據(jù)采集相配套的信息管理系統(tǒng)，對(duì)餐飲企業(yè)油煙的達(dá)標(biāo)排放情況，以及凈化設(shè)備的工作情況進(jìn)行全天候的實(shí)時(shí)監(jiān)測具有重要意義。

2 油煙監(jiān)控信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

平臺(tái)構(gòu)建主要向系統(tǒng)管理員、環(huán)保管理部門、企業(yè)用戶提供一個(gè)監(jiān)控信息管理平臺(tái)。系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理與維護(hù)，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的增、刪、改、查等管理操作，環(huán)保管理部門主要進(jìn)行數(shù)據(jù)查看，企業(yè)用戶查看本企業(yè)數(shù)據(jù)并對(duì)本企業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和修改。通過數(shù)據(jù)采集儀實(shí)時(shí)收集油煙排放數(shù)據(jù)，通訊服務(wù)器將數(shù)據(jù)及時(shí)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫，然后由油煙監(jiān)控系統(tǒng)展示平臺(tái)進(jìn)行展示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。

2.1 油煙監(jiān)控系統(tǒng)的整體解決方案

油煙在線監(jiān)控系統(tǒng)主要由現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集儀端和后臺(tái)軟件系統(tǒng)兩部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 1 所示。

圖 1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)安裝一臺(tái)數(shù)據(jù)采集儀，數(shù)據(jù)采集儀與油煙傳感器、風(fēng)機(jī)和凈化器物理連接，實(shí)時(shí)監(jiān)測油煙濃度、風(fēng)機(jī)和凈化器的運(yùn)行狀態(tài)。數(shù)據(jù)采集儀通過無線 GPRS 網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)，將采集到的各類數(shù)據(jù)傳輸至通訊服務(wù)器。

服務(wù)器端包含了三種類型的服務(wù)器：通訊服務(wù)器、Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。通訊服務(wù)器負(fù)責(zé)與數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行TCP 即時(shí)通信，接收數(shù)據(jù)采集儀上傳的數(shù)據(jù)報(bào)文，經(jīng)過解析處理，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。同時(shí)，通訊服務(wù)器定時(shí)掃描數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中的表，檢查是否有數(shù)據(jù)或指令需要發(fā)送至數(shù)據(jù)采集儀。

Web服務(wù)器從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中提取已存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，按照不同的功能劃分，對(duì)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，將數(shù)據(jù)結(jié)果展現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上。Web服務(wù)器也可以通過向數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中的表中寫入符合規(guī)則的數(shù)據(jù)報(bào)文，來實(shí)現(xiàn)向數(shù)據(jù)采集儀發(fā)送數(shù)據(jù)或指令。

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器存儲(chǔ)系統(tǒng)中的基礎(chǔ)信息、監(jiān)測數(shù)據(jù)和配置信息，是通訊服務(wù)器和 Web 服務(wù)器交互的橋梁。

2.2 油煙監(jiān)控信息管理系統(tǒng)的主要功能

軟件系統(tǒng)功能主要分為：實(shí)時(shí)地圖、數(shù)據(jù)展示、設(shè)備控制、統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)警記錄、后臺(tái)管理等功能，如圖 2 所示。餐飲企業(yè)是監(jiān)控系統(tǒng)中的基本組成單位，也是環(huán)保部門的基本監(jiān)管對(duì)象。

圖 2 軟件系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

實(shí)時(shí)地圖主要利用百度地圖開放的 API 實(shí)現(xiàn)企業(yè)即時(shí)定位，并根據(jù)開放的 API 實(shí)現(xiàn)氣泡標(biāo)注，完成企業(yè)在地圖的定位，當(dāng)點(diǎn)擊氣泡的時(shí)候出現(xiàn)彈出窗口，在彈出框顯示即時(shí)查詢的該企業(yè)的油煙監(jiān)測數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)主要以該企業(yè)的排口信息為主。

數(shù)據(jù)展示顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)，主要包含以下內(nèi)容：企業(yè)編號(hào)、企業(yè)名稱、排口名稱、油煙濃度、風(fēng)機(jī)狀態(tài)、凈化器狀態(tài)、清潔度、今日聯(lián)動(dòng)率、昨日聯(lián)動(dòng)率、監(jiān)測時(shí)間和數(shù)據(jù)采集儀通訊狀態(tài)等實(shí)時(shí)及歷史情況；其中油煙濃度按等級(jí)劃分為正常、臨界、超標(biāo)和嚴(yán)重超標(biāo)，每種等級(jí)對(duì)應(yīng)一個(gè)濃度值范圍；清潔度同樣按等級(jí)劃分為清潔、較臟和太臟，每種等級(jí)對(duì)應(yīng)一個(gè)清潔度范圍；數(shù)據(jù)采集儀通訊狀態(tài)根據(jù)數(shù)據(jù)采集儀的活動(dòng)時(shí)間進(jìn)行判斷，超過N秒未進(jìn)行任何活動(dòng)即認(rèn)為數(shù)據(jù)采集儀離線。

統(tǒng)計(jì)分析按分鐘數(shù)據(jù)、小時(shí)數(shù)據(jù)、日數(shù)據(jù)、月數(shù)據(jù)、年數(shù)據(jù)分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，且分別按照曲線圖、柱狀圖和表格數(shù)據(jù)三種形式顯示統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

系統(tǒng)后臺(tái)管理功能主要實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理、設(shè)備管理、配置管理、反向控制和報(bào)表管理功能，如圖 3 所示。企業(yè)管理功能主要實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息瀏覽、企業(yè)信息管理以及與企業(yè)相關(guān)的設(shè)備管理等功能；設(shè)備管理主要實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息瀏覽、設(shè)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(bào)表處理主要是對(duì)已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)按照要求實(shí)時(shí)生成報(bào)表，以提供直觀分析依據(jù)。

圖 3 后臺(tái)管理功能

反向控制主要是通過軟件系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)數(shù)采儀設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，用戶按照數(shù)采儀設(shè)備的指令集要求將指令提交給Web 服務(wù)器，Web 服務(wù)器負(fù)責(zé)將需要發(fā)送的指令提交給數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中的數(shù)據(jù)表，通訊服務(wù)器負(fù)責(zé)發(fā)送指令并處理指令執(zhí)行結(jié)果，指令執(zhí)行結(jié)果由通訊服務(wù)器提交給數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，Web 服務(wù)器再通過數(shù)據(jù)庫服務(wù)器獲取指令執(zhí)行結(jié)果情況，以便用戶及時(shí)查詢數(shù)采儀設(shè)備指令執(zhí)行情況。反向控制只提供數(shù)據(jù)采集儀參數(shù)遠(yuǎn)程配置功能，遠(yuǎn)程配置流程如下：

（1）Web 服務(wù)器獲取用戶提交的指令以文本的形式提交至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的數(shù)據(jù)表中；

（2）通訊服務(wù)器通過數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的指令數(shù)據(jù)表獲取該指令，下發(fā)至數(shù)據(jù)采集儀；

（3）數(shù)據(jù)采集儀獲取指令后執(zhí)行指令并上傳配置信息至通訊服務(wù)器；

（4）通訊服務(wù)器將數(shù)采儀反饋的配置信息解析后保存在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器數(shù)據(jù)表中；

（5）Web 服務(wù)器讀取數(shù)據(jù)庫服務(wù)器數(shù)據(jù)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(shí)查詢數(shù)采儀指令執(zhí)行情況以及更改指令；

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

（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(fā)至數(shù)據(jù)采集儀，數(shù)據(jù)采集儀成功處理后，返回執(zhí)行結(jié)果給通訊服務(wù)器；

（8）通訊服務(wù)器將操作結(jié)果保存在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，Web 服務(wù)器可實(shí)時(shí)獲取指令執(zhí)行結(jié)果，整個(gè)流程完成。

2.3 用戶角色管理

系統(tǒng)管理員：可以使用系統(tǒng)任何功能。

系統(tǒng)操作員：日常瀏覽操作。

企業(yè)用戶：僅可查看本企業(yè)的相關(guān)信息。

用戶角色管理：允許查看的企業(yè)可進(jìn)行配置管理；是否允許接收短消息報(bào)警；使用用戶管理功能的權(quán)限；使用基礎(chǔ)信息管理的權(quán)限。

短消息報(bào)戶管理功能：實(shí)現(xiàn)用戶的添加、修改和刪除；用戶與企業(yè)關(guān)聯(lián)關(guān)系的添加、修改和刪除。

企業(yè)和排口信息管理功能：實(shí)現(xiàn)企業(yè)基礎(chǔ)信息的添加、修改和刪除等功能；實(shí)現(xiàn)排口信息的添加、修改和刪除等功能。

企業(yè)查詢：能夠進(jìn)行企業(yè)的模糊查詢，實(shí)現(xiàn)按照企業(yè)所屬行政區(qū)、街道或道路進(jìn)行企業(yè)的篩選功能。

數(shù)據(jù)采集儀和通道信息：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集儀的添加、修改和刪除等功能；實(shí)現(xiàn)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(jiān)測云平臺(tái)

為了彌補(bǔ)現(xiàn)存餐飲行業(yè)在煙油監(jiān)測上的漏洞，同時(shí)便利監(jiān)管部門的監(jiān)察，安科瑞油煙監(jiān)測云平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生。油煙監(jiān)測模塊通過2G/4G與云端平臺(tái)進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交互，系統(tǒng)能夠?qū)ζ髽I(yè)餐飲設(shè)備的開機(jī)狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控；實(shí)現(xiàn)開機(jī)率監(jiān)測，凈化效率監(jiān)測，設(shè)施停運(yùn)告警，待清洗告警，異常告警等功能；對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、等統(tǒng)計(jì)功能；較之傳統(tǒng)的靜電監(jiān)測方案，更具安全性和實(shí)效性。平臺(tái)預(yù)留與其他應(yīng)用系統(tǒng)、設(shè)備交互對(duì)接接口，具有很好的擴(kuò)展性及融合性。

3.1平臺(tái)結(jié)構(gòu)

平臺(tái)GIS地圖采集餐飲油煙處理設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和油煙排放的濃度數(shù)據(jù)，自動(dòng)對(duì)超標(biāo)排放及異常企業(yè)進(jìn)行提示預(yù)警，監(jiān)管部門可迅速進(jìn)行處理，督促餐飲企業(yè)整改設(shè)備，并定期清洗、維護(hù)，實(shí)現(xiàn)減排環(huán)保，不擾民等目的。現(xiàn)場安裝監(jiān)測終端，持續(xù)監(jiān)測油煙凈化器的工作狀態(tài)，包括設(shè)備運(yùn)行的電流、電壓、功率、耗電量等等，同時(shí)結(jié)合排煙口的揮發(fā)性物質(zhì)、顆粒物濃度等進(jìn)行對(duì)比分析，一旦排放超標(biāo)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出異常信號(hào)。

■ 油煙監(jiān)測設(shè)備用來監(jiān)測油煙、顆粒物、NmHc等數(shù)據(jù)

■ 凈化器和風(fēng)機(jī)配合對(duì)油煙進(jìn)行凈化處理，同時(shí)對(duì)凈化設(shè)備的電流、電壓進(jìn)行監(jiān)測

■ 設(shè)備通過4G網(wǎng)絡(luò)將采集的數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)程云端服務(wù)器

3.2 平臺(tái)主要功能

(一)在線監(jiān)測

對(duì)油煙排污數(shù)據(jù)的監(jiān)測，包括油煙排放濃度，顆粒物，NmHc等數(shù)值采集監(jiān)測;同時(shí)對(duì)監(jiān)控風(fēng)機(jī)和凈化器的啟停狀態(tài)、運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測。

　　(二)告警數(shù)據(jù)監(jiān)測

　　系統(tǒng)根據(jù)采集的油煙數(shù)值大小，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的排放超標(biāo)告警;對(duì)凈化器的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，上傳凈化設(shè)備對(duì)應(yīng)的運(yùn)行、停機(jī)、故障等告警事件。

　  (三)數(shù)據(jù)分析

運(yùn)行時(shí)長分析，離線分析;告警占比、分析;歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等。

　　(四)隱患管理

系統(tǒng)對(duì)采集的告警數(shù)據(jù)分析，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的隱患記錄，派發(fā)、處理隱患，及時(shí)處理告警，形成閉環(huán)

(五)統(tǒng)計(jì)分析

包括時(shí)長分析、超標(biāo)分析、歷史數(shù)據(jù)、分析報(bào)告等模塊

(六)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)

個(gè)人信息、權(quán)限維護(hù)，企業(yè)信息錄入，對(duì)應(yīng)測點(diǎn)信息錄入等

(七)數(shù)據(jù)服務(wù)

數(shù)據(jù)采集，短信提醒，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和解析

3.3油煙監(jiān)測主機(jī)

油煙監(jiān)控主機(jī)是現(xiàn)場的管理設(shè)備，實(shí)時(shí)采集油煙濃度探測器和工況傳感器的信號(hào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)通訊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器平臺(tái)。同時(shí)，對(duì)本地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)，提供人機(jī)操作界面。

具體技術(shù)參數(shù)如下：

3.4 設(shè)備選型方案

注：雙探頭適合雙排煙通道的場合，每路探頭監(jiān)測1路排煙通道。

4 工程應(yīng)用價(jià)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(wù)業(yè)越來越發(fā)達(dá)，酒店、飯館、集體食堂遍地，油煙排放量很大，嚴(yán)重影響了人們身體健康及居住環(huán)境。

為了對(duì)餐飲行業(yè)的油煙排放進(jìn)行監(jiān)管，國家已經(jīng)出臺(tái)了一些政策法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)這些法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，這些年已經(jīng)有一些方法在實(shí)際中得到了應(yīng)用，如使用油煙凈化系統(tǒng)，以及對(duì)油煙凈化系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。為了能對(duì)油煙排放情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，需要安裝數(shù)據(jù)采集和通信裝置，通過本應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)管理。通過對(duì)監(jiān)測點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測油煙排放數(shù)據(jù)，以便及時(shí)要求監(jiān)測點(diǎn)及時(shí)整改油煙排放方案，凈化空氣，改善人們的居住環(huán)境。通過該系統(tǒng)的應(yīng)用，可以節(jié)約環(huán)境治理的人力成本、提高監(jiān)測及治理效率。

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