餐饮行业油烟监控管理系统设计与应用
2020-09-01 16:21:31 来源：安科瑞电子商务
关键词：油烟监测；环境污染；信息系统
0 引言
随着人民生活水平的不断提高，餐饮行业得到了快速的发展，餐饮油烟污染问题日趋严重，油烟污染扰民已成为居民投诉的热点问题。由于餐饮企业数量多、分布广、管理水平参差不齐，给环保部门的管理带来很大的困难，环保部门无法及时有效地进行监管工作，导致部分餐饮企业为节约成本，不进过标准的油烟净化处理就直接排放，部分餐饮企业甚至没有安装油烟净化处理设备，对居住环境危害很大。严重影响了人们的生活和健康。借助信息技术、物联网技术的应用，环境监测技术自动化越来越普及。早的环境监测技术出现在20世纪40年代工业比较发达的国家。在20世纪80年代发达国家已经在大气污染、水污染等方面建立了实时环境监测系统。
而我国对餐饮油烟污染的环境监测，大多数还停留在手工监测阶段，时间覆盖率低、监测范围小，难以反映较大区域内城市环境污染的连续状况，人工监测也很难做到实时监测、实时超标报警、无人值守等要求，从而导致油烟监测形同虚设，油烟污染严重。
1 餐饮油烟污染的危害
油烟污染是空气污染的重要的组成部分，伴随着我国城市化程度越来越高，餐饮服务业越来越发达，酒店、饭馆、集体食堂遍地，油烟排放量很大，严重影响了人们的身体健康及居住环境。
饮食业油烟是大气中挥发性有机物（VOCS）和PM10（颗粒小于 10μ ｍ的可吸入颗粒物）的主要来源之一，在致肺癌因素中，烹调油烟是仅次于“深度吸烟”烟雾到达呼吸道深部的危险因素。油烟的强渗透性及黏性对周围环境（包括人群、建筑物等受体）的影响很大。据研究表明，饮食业油烟是都市中仅次于汽车尾气的大气污染源。
针对餐饮行业的油烟污染问题，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施和净化装置。排放标准要符合《饮食业油烟排放标准（试行）》（GB18483－2001），允许排放浓度不得超过 2.0mg/m3。
为解决餐饮油烟污染所带来的一系列问题，实现对餐饮企业的长效管理，设计一套与油烟处理与数据采集相配套的信息管理系统，对餐饮企业油烟的达标排放情况，以及净化设备的工作情况进行全天候的实时监测具有重要意义。
2 油烟监控信息管理系统设计
平台构建主要向系统管理员、环保管理部门、企业用户提供一个监控信息管理平台。系统管理员负责系统的管理与维护，可以对系统进行数据的增、删、改、查等管理操作，环保管理部门主要进行数据查看，企业用户查看本企业数据并对本企业数据进行管理和修改。通过数据采集仪实时收集油烟排放数据，通讯服务器将数据及时存储到数据库，然后由油烟监控系统展示平台进行展示，并进行数据管理。
2.1 油烟监控系统的整体解决方案
油烟在线监控系统主要由现场数据采集仪端和后台软件系统两部分组成，系统结构图如图 1 所示。
图 1 系统总体结构图
每个监测点安装一台数据采集仪，数据采集仪与油烟传感器、风机和净化器物理连接，实时监测油烟浓度、风机和净化器的运行状态。数据采集仪通过无线 GPRS 网络接入互联网，将采集到的各类数据传输至通讯服务器。
服务器端包含了三种类型的服务器：通讯服务器、Web服务器和数据库服务器。通讯服务器负责与数据采集仪进行TCP 即时通信，接收数据采集仪上传的数据报文，经过解析处理，将数据存储至数据库服务器。同时，通讯服务器定时扫描数据库服务器中的指定表，检查是否有数据或指令需要发送至数据采集仪。
Web服务器从数据库服务器中提取已存储的数据，按照不同的功能划分，对数据库中数据进行统计分析，将数据结果展现在网络平台上。Web服务器也可以通过向数据库服务器中的指定表中写入符合规则的数据报文，来实现向数据采集仪发送数据或指令。
数据库服务器存储系统中的基础信息、监测数据和配置信息，是通讯服务器和 Web 服务器交互的桥梁。
2.2 油烟监控信息管理系统的主要功能
软件系统功能主要分为：实时地图、数据展示、设备控制、统计分析、报警记录、后台管理等功能，如图 2 所示。餐饮企业是监控系统中的基本组成单位，也是环保部门的基本监管对象。
图 2 软件系统整体结构图
实时地图主要利用百度地图开放的 API 实现企业即时定位，并根据开放的 API 实现气泡标注，完成企业在地图的定位，当点击气泡的时候出现弹出窗口，在弹出框显示即时查询的该企业的油烟监测数据。该数据主要以该企业的排口信息为主。
数据展示显示监测数据，主要包含以下内容：企业编号、企业名称、排口名称、油烟浓度、风机状态、净化器状态、清洁度、今日联动率、昨日联动率、监测时间和数据采集仪通讯状态等实时及历史情况；其中油烟浓度按等级划分为正常、临界、超标和严重超标，每种等级对应一个浓度值范围；清洁度同样按等级划分为清洁、较脏和太脏，每种等级对应一个清洁度范围；数据采集仪通讯状态根据数据采集仪的活动时间进行判断，超过N秒未进行任何活动即认为数据采集仪离线。
统计分析按分钟数据、小时数据、日数据、月数据、年数据分别进行统计分析，且分别按照曲线图、柱状图和表格数据三种形式显示统计结果。
系统后台管理功能主要实现企业管理、设备管理、配置管理、反向控制和报表管理功能，如图 3 所示。企业管理功能主要实现企业信息浏览、企业信息管理以及与企业相关的设备管理等功能；设备管理主要实现设备信息浏览、设备信息管理等功能；配置管理主要短信、用户、通道等信息的配置管理，报表处理主要是对已经存在的数据按照要求实时生成报表，以提供直观分析依据。
图 3 后台管理功能
反向控制主要是通过软件系统来实现数采仪设备的远程控制，用户按照数采仪设备的指令集要求将指令提交给Web 服务器，Web 服务器负责将需要发送的指令提交给数据库服务器中的指定数据表，通讯服务器负责发送指令并处理指令执行结果，指令执行结果由通讯服务器提交给数据库服务器，Web 服务器再通过数据库服务器获取指令执行结果情况，以便用户及时查询数采仪设备指令执行情况。反向控制只提供数据采集仪参数远程配置功能，远程配置流程如下：
（1）Web 服务器获取用户提交的指令以文本的形式提交至数据库服务器的指定数据表中；
（2）通讯服务器通过数据库服务器指定的指令数据表获取该指令，下发至数据采集仪；
（3）数据采集仪获取指令后执行指令并上传配置信息至通讯服务器；
（4）通讯服务器将数采仪反馈的配置信息解析后保存在数据库服务器指定数据表中；
（5）Web 服务器读取数据库服务器数据表中保存的配置信息，以 Web 用户界面的形式展示给用户，用户通过该界面及时查询数采仪指令执行情况以及更改指令；
（6）用户修改指令完毕后，Web 服务器将修改后的配置信息提交给数据库服务器并替换原先的指令数据；
（7）通讯程序获取配置信息替换指令，将修改后的配置信息下发至数据采集仪，数据采集仪成功处理后，返回执行结果给通讯服务器；
（8）通讯服务器将操作结果保存在数据库服务器中，Web 服务器可实时获取指令执行结果，整个流程完成。
2.3 用户角色管理
系统管理员：可以使用系统任何功能。
系统操作员：日常浏览操作。
企业用户：仅可查看本企业的相关信息。
用户角色管理：允许查看的企业可进行配置管理；是否允许接收短消息报警；使用用户管理功能的权限；使用基础信息管理的权限。
短消息报户管理功能：实现用户的添加、修改和删除；用户与企业关联关系的添加
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