餐飲行業(yè)油煙監(jiān)控管理系統(tǒng)設計與應用

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)，對數(shù)據(jù)采集儀進行遠程控制，以及數(shù)據(jù)采集儀采集的相關數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和報表生成等功能，并做到對油煙排放超標數(shù)據(jù)實時預警，通過信息化系統(tǒng)建設實現(xiàn)遠程油煙監(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(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)保部門無法及時有效地進行監(jiān)管工作，導致部分餐飲企業(yè)為節(jié)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(yè)甚至沒有安裝油煙凈化處理設備，對居住環(huán)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(lián)網(wǎng)技術的應用，環(huán)境監(jiān)測技術自動化越來越普及。早的環(huán)境監(jiān)測技術出現(xiàn)在20世紀40年代工業(yè)比較發(fā)達的家。在20世紀80年代發(fā)達家已經(jīng)在大氣污染、水污染等方面建立了實時環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。

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

測、實時超標報警、無人值守等要求，從而導致油煙監(jiān)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，伴隨著我城市化程度越來越高，餐飲服務業(yè)越來越發(fā)達，酒店、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(huán)境。

飲食業(yè)油煙是大氣中揮發(fā)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，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(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。

針對餐飲行業(yè)的油煙污染問題，家環(huán)保部嚴令要求全各省、市、自治區(qū)、直轄市環(huán)境保護局（廳）和環(huán)境保護重點城市環(huán)境保護局將油煙污染問題列入正常環(huán)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(yè)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系列問題，實現(xiàn)對餐飲企業(yè)的長效管理，設計套與油煙處理與數(shù)據(jù)采集相配套的信息管理系統(tǒng)，對餐飲企業(yè)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(jiān)測具有重要意義。

2 油煙監(jiān)控信息管理系統(tǒng)設計

平臺構建主要向系統(tǒng)管理員、環(huán)保管理部門、企業(yè)用戶提供個監(jiān)控信息管理平臺。系統(tǒng)管理員負責系統(tǒng)的管理與維護，可以對系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的增、刪、改、查等管理操作，環(huán)保管理部門主要進行數(shù)據(jù)查看，企業(yè)用戶查看本企業(yè)數(shù)據(jù)并對本企業(yè)數(shù)據(jù)進行管理和修改。通過數(shù)據(jù)采集儀實時收集油煙排放數(shù)據(jù)，通訊服務器將數(shù)據(jù)及時存儲到數(shù)據(jù)庫，然后由油煙監(jiān)控系統(tǒng)展示平臺進行展示，并進行數(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)采集儀端和后臺軟件系統(tǒng)兩部分組成，系統(tǒng)結構圖如圖 1 所示。

圖 1 系統(tǒng)總體結構圖

每個監(jiān)測點安裝臺數(shù)據(jù)采集儀，數(shù)據(jù)采集儀與油煙傳感器、風機和凈化器物理連接，實時監(jiān)測油煙濃度、風機和凈化器的運行狀態(tài)。數(shù)據(jù)采集儀通過無線 GPRS 網(wǎng)絡接入互聯(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(shù)據(jù)庫服務器。通訊服務器負責與數(shù)據(jù)采集儀進行TCP 即時通信，接收數(shù)據(jù)采集儀上傳的數(shù)據(jù)報文，經(jīng)過解析處理，將數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)庫服務器。同時，通訊服務器定時掃描數(shù)據(jù)庫服務器中的表，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服務器從數(shù)據(jù)庫服務器中提取已存儲的數(shù)據(jù)，按照不同的功能劃分，對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，將數(shù)據(jù)結果展現(xiàn)在網(wǎng)絡平臺上。Web服務器也可以通過向數(shù)據(jù)庫服務器中的表中寫入符合規(guī)則的數(shù)據(jù)報文，來實現(xiàn)向數(shù)據(jù)采集儀發(fā)送數(shù)據(jù)或指令。

數(shù)據(jù)庫服務器存儲系統(tǒng)中的基礎信息、監(jiān)測數(shù)據(jù)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(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：實時地圖、數(shù)據(jù)展示、設備控制、統(tǒng)計分析、報警記錄、后臺管理等功能，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)管對象。

圖 2 軟件系統(tǒng)整體結構圖

實時地圖主要利用度地圖開放的 API 實現(xiàn)企業(yè)即時定位，并根據(jù)開放的 API 實現(xiàn)氣泡標注，完成企業(yè)在地圖的定位，當點擊氣泡的時候出現(xiàn)彈出窗口，在彈出框顯示即時查詢的該企業(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)，主要包含以下內容：企業(yè)編號、企業(yè)名稱、排口名稱、油煙濃度、風機狀態(tài)、凈化器狀態(tài)、清潔度、今日聯(lián)動率、昨日聯(lián)動率、監(jiān)測時間和數(shù)據(jù)采集儀通訊狀態(tài)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，每種等級對應個清潔度范圍；數(shù)據(jù)采集儀通訊狀態(tài)根據(jù)數(shù)據(jù)采集儀的活動時間進行判斷，超過N秒未進行任何活動即認為數(shù)據(jù)采集儀離線。

統(tǒng)計分析按分鐘數(shù)據(jù)、小時數(shù)據(jù)、日數(shù)據(jù)、月數(shù)據(jù)、年數(shù)據(jù)分別進行統(tǒng)計分析，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)計結果。

系統(tǒng)后臺管理功能主要實現(xiàn)企業(yè)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(yè)管理功能主要實現(xiàn)企業(yè)信息瀏覽、企業(yè)信息管理以及與企業(yè)相關的設備管理等功能；設備管理主要實現(xiàn)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(jīng)存在的數(shù)據(jù)按照要求實時生成報表，以提供直觀分析依據(jù)。

圖 3 后臺管理功能

反向控制主要是通過軟件系統(tǒng)來實現(xiàn)數(shù)采儀設備的遠程控制，用戶按照數(shù)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(fā)送的指令提交給數(shù)據(jù)庫服務器中的數(shù)據(jù)表，通訊服務器負責發(fā)送指令并處理指令執(zhí)行結果，指令執(zhí)行結果由通訊服務器提交給數(shù)據(jù)庫服務器，Web 服務器再通過數(shù)據(jù)庫服務器獲取指令執(zhí)行結果情況，以便用戶及時查詢數(shù)采儀設備指令執(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(shù)據(jù)庫服務器的數(shù)據(jù)表中；

（2）通訊服務器通過數(shù)據(jù)庫服務器的指令數(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器；

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

（5）Web 服務器讀取數(shù)據(jù)庫服務器數(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 服務器將修改后的配置信息提交給數(shù)據(jù)庫服務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)行結果給通訊服務器；

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

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)的相關信息。

用戶角色管理：允許查看的企業(yè)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(xiàn)用戶的添加、修改和刪除；用戶與企業(yè)關聯(lián)關系的添加、修改和刪除。

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

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

數(shù)據(jù)采集儀和通道信息：實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集儀的添加、修改和刪除等功能；實現(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

為了彌補現(xiàn)存餐飲行業(yè)在煙油監(jiān)測上的漏洞，同時便利監(jiān)管部門的監(jiān)察，安科瑞油煙監(jiān)測云平臺應運而生。油煙監(jiān)測模塊通過2G/4G與云端平臺進行通信和數(shù)據(jù)交互，系統(tǒng)能夠對企業(yè)餐飲設備的開機狀態(tài)、運行狀態(tài)進行監(jiān)控；實現(xiàn)開機率監(jiān)測，凈化效率監(jiān)測，設施停運告警，待清洗告警，異常告警等功能；對采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析、等統(tǒng)計功能；較之傳統(tǒng)的靜電監(jiān)測方案，更具安全性和實效性。平臺預留與其他應用系統(tǒng)、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(tài)和油煙排放的濃度數(shù)據(jù)，自動對超標排放及異常企業(yè)進行提示預警，監(jiān)管部門可迅速進行處理，督促餐飲企業(yè)整改設備，并定期清洗、維護，實現(xiàn)減排環(huán)保，不擾民等目的?，F(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(fā)性物質、顆粒物濃度等進行對比分析，旦排放超標，系統(tǒng)會發(fā)出異常信號。

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

■ 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(jiān)測

■ 設備通過4G網(wǎng)絡將采集的數(shù)據(jù)上傳至遠程云端服務器

3.2 平臺主要功能

()在線監(jiān)測

對油煙排污數(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;同時對監(jiān)控風機和凈化器的啟停狀態(tài)、運行數(shù)據(jù)進行監(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)生對應的排放超標告警;對凈化器的運行數(shù)據(jù)分析，上傳凈化設備對應的運行、停機、故障等告警事件。

　  (三)數(shù)據(jù)分析

運行時長分析，離線分析;告警占比、分析;歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計等。

　　(四)隱患管理

系統(tǒng)對采集的告警數(shù)據(jù)分析，產(chǎn)生對應的隱患記錄，派發(fā)、處理隱患，及時處理告警，形成閉環(huán)

(五)統(tǒng)計分析

包括時長分析、超標分析、歷史數(shù)據(jù)、分析報告等模塊

(六)基礎數(shù)據(jù)維護

個人信息、權限維護，企業(yè)信息錄入，對應測點信息錄入等

(七)數(shù)據(jù)服務

數(shù)據(jù)采集，短信提醒，數(shù)據(jù)存儲和解析

3.3油煙監(jiān)測主機

油煙監(jiān)控主機是現(xiàn)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(shù)據(jù)處理，通過有線或無線網(wǎng)絡通訊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒掌髌脚_。同時，對本地數(shù)據(jù)進行存儲，監(jiān)控現(xiàn)場設備狀態(tài)，提供人機操作界面。

具體技術參數(shù)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(jiān)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，隨著我城市化程度越來越高，餐飲服務業(yè)越來越發(fā)達，酒店、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(huán)境。

為了對餐飲行業(yè)的油煙排放進行監(jiān)管，家已經(jīng)出臺了些政策法規(guī)和技術標準，根據(jù)這些法規(guī)和標準，這些年已經(jīng)有些方法在實際中得到了應用，如使用油煙凈化系統(tǒng)，以及對油煙凈化系統(tǒng)進行監(jiān)控。為了能對油煙排放情況進行實時監(jiān)控，需要安裝數(shù)據(jù)采集和通信裝置，通過本應用系統(tǒng)對其進行實時管理。通過對監(jiān)測點實時監(jiān)測油煙排放數(shù)據(jù)，以便及時要求監(jiān)測點及時整改油煙排放方案，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。

【參考文獻】

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[2] 卜言彬，薛雁丹，曹海燕. 油煙監(jiān)控信息管理系統(tǒng)設計研究

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

作者簡介：繆建梅，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電氣防火限流式保護器的研發(fā)與應用