浅谈餐饮业油烟在线监测系统的设计

关键词：饮食业油烟；净化设备；在线监控系统
 
0引言
        国内的餐饮油烟污染一直以来都是广大市民投诉的热点和难点问题。城市餐饮行业虽然已经安装了油烟净化器,但基本未按规定正常运行,因此导致油烟排放不达标。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,难以反映城市环境污染连续变化的情况,也难以达到实时监测、实时超标报警、无人值守的要求,且费工费时,严重影响了环保部门的办事效率和快速反应能力。采用餐饮油烟净化设备实时监控系统,可从根本上解决这个问题。
 
1 餐饮业油烟的几种净化设备
        目前前厂泛应用的油烟淨化设备中,以静电式、机械过滤式、湿式,以及由上述三种技术组成的复合式产品为主。从市场用户分析,以静电式(包括静电复合式)应用比较普遍,约占市场数量的80%左右,湿式和机械式约占市场数量的20%。
1.1静电式油烟净化设备
        静电式油烟净化技术需要发展完善设备运行的自动化控制功能,特点是自动(或半自动)清理、报警功能。当极板油污达到定厚度,电场工作电压降至临界值时,应设置自动报警装置,提示及时清理极板油污。极板清理的方式是自动完成淸理过程,但目前比较可行的方式仍主要为定期人工清理。具有自动清理功能的静电式油烟净化设备已进入市场，经一年左右的应用，效果较好。但因价格原因，市场认可度有待提高。
1.2 机械式油烟净化设备
        主要包括机械碰撞和吸附过滤两大类。纯机械碰撞方式主要用于预处理，多与其它技术组合使用。纯过滤式技术的市场应用面较小，从检测结果分析，过滤式技术可以满足净化效率要求，但实际应用中受滤料易燃、吸附容量、易清理性、重复使用性、阻力等多重因素影响。目前机械式技术因产品价格相对便宜而在小型饮食业点应用较多。市场上应用的金属网过滤板，因效率偏低，宜作为预处理手段，与其他技术(如静电、湿法)组合使用，构成优化合理的油烟净浄化系统，使得大颗粒油雾在网板前段去除，小颗粒在后段(如静电场)去除。油烟负荷在不同净化段得到合理分配，会取得更好的净化效果，同时延长后段设备的清理周期。
1.3湿式油烟净化设备
        湿法技术是一类比较成熟的技术,日常维护相对简便且无消防隐患，还具有除油和一定的除味功能，该法尤其适用大颗粒油雾的去除。但在北方冬季室外运行存在设备防冻问题。
1.4复合式油烟净化设备
        一般由机械处理作为预处理单元，后加上静电处理单元或湿法处理单元构成净化系统。有除味要求的敏感排放区域也有在静电或湿法处理单元后再加一活性炭吸附单元作为后处理单元。复合式技术把不同的技术特点组合在一个系统，充分发挥各自的技术专长组成一个经济合理、净化效率高的优化系统。复合式技术是今后发展前景的实用技术。
 
2 油烟在线监测系统
2.1油烟在线监测系统的结构
        油烟在线监测系统主要包括两大部分:油烟净化器开关监测,数据通迅及声光报警反控模块。
(1)油烟净化器的开关监测:监控油烟净化设施的开、关状态，了解设施运转情况。能对监控点设定连续关闭时间限制,当设备连续关停时间超出限制时,触发系统报警。
(2)数据通迅及声光报警反控模块:采用智能化设计,内置无线发射终端,对数据进行分析处理,选择性发送开关状态数据和实时油烟浓度数据。对于尾气排放超标的单位,报警系统自动进行声光报警,提醒排污单位开启净化设备。
2.1.1油烟净化器的开关监测
        由于油烟净化器的种类非常多,国标《饮食业油烟净化设备技术要求及监测技术规范(试行)》中所规定的净化器种类有:机械式油烟净化设备、湿式油烟净化设备、静电式油烟净化设备、复合式油烟净化设备等。每种净化设备的工作原理不一样,监测开关状态原理也就不一样。因此我们必须对不同种类的净化设备有不同的监测手段。
针对现在市场上油烟净化器的情况来看,高压静电油烟净化设备比其他油烟净化设备有更大的优越性和应用前景,市场占有率也比较高。
高压静电油烟净化设备如图所示：  
        高压静电场内部分两级，一级为电离器，强电场使微粒成为带电微粒,二级为吸附极,使粒子撞击至吸附电极板而被收集。其中电离电场电流、吸附电场电流这两个参数能很好的反映设备正常运转情况,只要这两种电流处于工作状态,就可以表明静电油烟净化器是否真正处在开关状态。
2.1.2数据通迅及声光报警反控模块
        采用基于无线网络通讯的方式,对净化器进行24小时不间断监控。各个设备前端的监测仪器自动采集净化设备运行数据后,通过GPRS将数据传送到监控指挥中心控制室,由监控指挥中心的接入服务器对所传回的数据接收处理,将接受数据发送到数据库服务器进行保存、显示、处理、查询、统计等。在分析数据时,如果发现是净化设备或监控设备运行异常,将此数据插入报警表,同时将报警数据送到环保GIS地理信息系统上实时显示。并可以通过短信形式发给相关的环保人员,及时对污染源进行制止。
        当发现采集到的尾气浓度超标之后,当地的环保局监控平台(GIS)会实时显示排污单位情况及所在地,并发送声光报警指令给排污单位,同时短信通知当地的环保人员,及时对排污单位讲行处理。真正做到实时、及时,准确的处理油烟扰民事件。
2.2油烟在线监控系统的功能
(1)监控油烟浄化设施的开、关状态,了解设施运转情况。能对监控点设定连续关闭时间限制,当设备连续关停时间超出限制时,触发系统报警；
(2)监控油烟净化器内部清洁状况,如长时间未清洗而影响到油烟净化器的净化效果,即触发系统报警；
(3)实现了在检测数据不失真的情况下,通过智能化设计使得通信数据量*小化,通信成本大幅降低的创新；
(4)通过协议优化、编码分析、数据流分析等技术,减少数据量,降低通信成本；
(5)通过创新的静电检测手段监控油烟净化设备排放气体的浓度状况,在罚≥放气体超标的情况下触发系统报警。
2.3数据传输及中心管理说明
2.3.1系统网络结构
        采用基于无线网络通讯的方式,对污染源进行24小时不间断监控(也可自行设定监控时段),数据自动传送到监控中心,可提高对环境污染的监控水平,同时具有随时在线、无需拨号、覆盖范围广、投资小的优点。各个设备前端的监测仪器自动采集净化设备运行数据后,通过无线网络将数据传送到监控指挥中心控制室,由监控指挥中心的接人服务器对所传回的数据接收处理,将接受数据发送到数据库服务器进行保存、显示、处理、査询、
统计等。在分析数据时,如果发现是净化设备或监控设备运行异常,将此数据向插入报警表,同时将报警数据送到环保GIS地理信息系统上实时显示。管理人员从数据库中提取出来报警数据的有关情况(来自餐馆情况、负责人信息、联系电话等)。
2.3.2数据通讯器
        该产品采用透明数据传输与协议转换,使用方便、灵活、可靠,而且配备系统配置和维护接口,方便现场维护,可应用于远程监控,远程仪表数据读取等场合。设备已经顺利通过信息产业部电子第五研究所的检测。
2.3.3管理中心
        管理中心计算机系统主要由数据通信子系统、数据处理子系统和报表系统组成,主要完成的功能有数据通信,数据处理,报表统计分析等。数据处理子系统、报表系统作为主要的人机交互界面，接收监测点传输来的信息和其他污染源的监测信息；负责对监测信息分类、筛选和综合分析:完成对数据的统计、运算、处理,能自动生成各种报表;具有存储、显示、记录、打印、统计等功能，而且还可以向监测点发送有关查询命令和控制信息监控系统包含以下几大功能模块:监控设备地图、报表功能、图表曲线功能、故障处理和报警功能、强大的数据库査询功能。
 
3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。
3.1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
3.2 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
3.3油烟监测设备选型
        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：

3.4 设备选型方案
 

2 电流互感器 AKH-0.66 K-φ16 40A/20mA 2 净化器和风机各1个
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。
 
4 总结
        本世纪将是一个环保的、信息化世纪，我国政府已经充分意识到这一问题的严重性并已经着手改善这种局面。因此政府监管部门需要一个有效、实用、先进的监控系统解决方案，可以实时、快捷、广域的进行环境数据监测,提高环保部门的反应能力。环保部门的信息化、数字化建设是数字化城市的一个不可或缺的部分,本项目产品的推广对于提高城市环境综合监控能力,改善城市环境质量,建设和谐社会都有重要意义,既是直接造福于民又是大幅提高城市形象的工程。
 
【参考文献】
[1]杨莹,餐饮油烟在线监控系统在环保监管中的应用[A],政策法规,1006-5377(2008)07-000-00.
[2]周智全，徐欢欢，王磊，王小星，饮食业油烟在线监测系统的设计
[3]安科瑞AcrelCloud-3500餐饮油烟监测云平台.2020.01版
 
作者简介：王蒙蒙，现任安科瑞电气股份有限公司，主要从事餐饮油烟监测的研发与应用。