1.概述

進入21世紀以來，中國經(jīng)濟高速發(fā)展，科技迅猛進步，但目前仍然處于快速工業(yè)化階段。城填化進程加速，汽車保有量迅猛上升，也隨之帶來一系列環(huán)境問題。

油煙污染已經(jīng)成為當前城市大氣污染主要問題之一，而餐飲業(yè)排放的顆粒物（TSP）以PM2.5為主，約占所排放顆粒物的76.91%。PM2.5是形成灰霾的主要因素，灰霾對人們的身體及心理健康、出行安全、區(qū)域氣候等都會產(chǎn)生較大影響。同時，油煙污染給城市的生活環(huán)境和市容景觀帶來諸多不良影響，擾亂了正常的生活秩序，已成為當前城市環(huán)境監(jiān)督管理的熱點、難點問題。因此，如何有效治理油煙污染，就成為當前環(huán)保部門亟待解決的重要問題。

油煙在線監(jiān)控是以數(shù)據(jù)為支持，強化分析應用，充分利用大數(shù)據(jù)技術，深入開展環(huán)境大數(shù)據(jù)應用，加強環(huán)境資源整合集中、應用、開放與共享，通過數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，形“用數(shù)據(jù)管理、用數(shù)據(jù)決算、用數(shù)據(jù)服務"的生態(tài)環(huán)境保護新模式，解決城區(qū)突出油煙污染問題。

.       油煙在線監(jiān)控系統(tǒng)的設計

油煙在線監(jiān)控系統(tǒng)的主要系統(tǒng)設計包括系統(tǒng)專門的監(jiān)控設備、傳輸網(wǎng)絡、監(jiān)控中心。監(jiān)控設備主要用來油煙的在線監(jiān)控，配合專門的監(jiān)測探頭和監(jiān)控主機來使用，可以更好地監(jiān)控油煙的濃度及相關指數(shù)。監(jiān)測探頭把監(jiān)測到的信息傳輸給油煙監(jiān)控的主機上，在主機上可以得到相應的數(shù)據(jù)并及時進行相關處理。與此同時，煙道風機和煙油凈化器的工作狀態(tài)也屬于整個監(jiān)控設備的監(jiān)測范疇，它們會將這些監(jiān)控的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡上傳到監(jiān)控中心，這樣可以更好地從線上來監(jiān)控工作（如圖1所示）。

圖1油煙在線監(jiān)測系統(tǒng)示意圖

2.1油煙監(jiān)測探頭

油煙監(jiān)測探頭是重要的監(jiān)測設備之一，在整個在線監(jiān)控系統(tǒng)中，油煙監(jiān)測探頭用了專業(yè)的油煙傳感系統(tǒng)，它可以監(jiān)測油煙的濃度，并對其進行分析。從而可以得到準確的油煙濃度值等各項指標，同時可以感知油煙的溫度、濕度以及煙氣的壓力等。通過后期整理可計算出油煙的擴散情況以及對空氣的污染程度，分析相關污染系數(shù)，為后期監(jiān)管提供參考依據(jù)。與此同時，油煙監(jiān)測探頭還有特別保護功能，為了防止餐飲業(yè)對其私自進行拆卸，在安全上也做出了特殊的處理，如果探頭與油煙監(jiān)控主機之間的電纜被損壞或者不能連接到主機的話，油煙監(jiān)控主機就會自動識別并報警。此外，油煙監(jiān)測探頭很節(jié)能，運行功率很低，可以進行實時監(jiān)測，而且安裝非常方便、穩(wěn)定，可長時間使用。

2.2油煙監(jiān)測主機特點介紹

它的主要性能特點是可以采用無線通訊，實現(xiàn)在線數(shù)據(jù)的上報和上傳，并且油煙監(jiān)測探頭體積非常小，重量很輕，密封性非常好，有效防止油煙對其損壞。而且它的結構設計便于清潔，安裝方便。監(jiān)測主機可以查詢到油煙凈化設備的運行時間、運行溫度，包括油煙的壓力、油煙的濃度和開關機時間，并且將數(shù)據(jù)上報。智能開機系統(tǒng)可以自行開關機來實施在線的監(jiān)測。聯(lián)網(wǎng)功能可以與各大環(huán)保局聯(lián)網(wǎng)，實行環(huán)保局在線監(jiān)控的要求。

2.3相關的軟件平臺

生態(tài)云平臺監(jiān)控系統(tǒng)與軟件配合使用，它可以實時顯示企業(yè)的運行狀況、油煙凈化器和風機的工作狀態(tài)，實現(xiàn)凈化效率監(jiān)測，設施停運告警，超標異常告警等功能，方便數(shù)據(jù)保存、顯示、處理、查詢、統(tǒng)計，借助歷史數(shù)據(jù)，可以更直觀地反映出監(jiān)控點油煙污染情況，對各種數(shù)據(jù)進行多種分析，生成報表。警報管理包括短信平臺，當數(shù)據(jù)超過標準時，設備關閉或異常，動態(tài)報警閃爍系統(tǒng)卡通過短信向執(zhí)法機構傳遞與企業(yè)相關的信息，為確保更有效地執(zhí)法運作和協(xié)助。

3.油煙在線監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點

3.1規(guī)范管理，減少油煙的污染

通過在線的油煙監(jiān)控管理，相關的管理就會更加的規(guī)范，可以防止一些不法企業(yè)鉆法律的空子非法排放油煙，油煙在線監(jiān)控系統(tǒng)跟蹤系統(tǒng)專注于設備運行的分散性、安裝狀態(tài)的變化，這是以前無法集中控制的。能夠對整個油煙監(jiān)控設備的運行、清洗和維護情況進行持續(xù)監(jiān)控，并及時向管理層報告，我們要對油煙的監(jiān)控多重視，多負責，要減少油煙對于環(huán)境的污染。

餐飲業(yè)排放的顆粒物（TSP）以PM2.5為主，減少餐飲業(yè)油煙排放有助于降低空氣中細顆粒物PM2.5的污染，“十三五"期間，PM2.5年均濃度呈逐年遞減趨勢，2020年PM2.5年均濃度較2016年下降了29.6%，“十三五"期間，PM2.5的年均濃度如圖2所示。“十三五"期間，臺江區(qū)空氣污染物PM2.5的超標情況也有所改善，2020年未出現(xiàn)PM2.5超標天氣，2015～2020年臺江區(qū)空氣中細顆粒物（PM2.5）超標天數(shù)詳見表1。PM2.5的空氣污染物負荷系數(shù)也在逐年降低，2020年較2016年下降了3.8%。如圖3所示。

圖22016-2020年PM2.5濃度變化曲線

表12015-2020年臺江區(qū)空氣污染物PM2.5超標天數(shù)表

圖32016-2020年臺江區(qū)污染物PM2.5負荷系數(shù)變化圖（%）

3.2提高工作效率

傳統(tǒng)采樣分析法無法在現(xiàn)場檢測出油煙排放濃度，得到一組數(shù)據(jù)需大約2天時間。要經(jīng)過采樣、萃取、分析、計算等步驟，過程繁瑣，需要現(xiàn)場采樣和實驗分析兩部門的人員共同完成。測量精度受采樣設備、四氯化碳純度、操作人員經(jīng)驗等因素影響，濾筒多次使用后空白值增高也會影響到數(shù)據(jù)準確性。使用高純度四氯化碳，成本高，且四氯化碳對人身健康危害很大。油煙在線監(jiān)控裝置24小時記錄信息，確保數(shù)據(jù)的一致性和可逆性，通過對生態(tài)云平臺計算機化控制，我們可以改變傳統(tǒng)的手動控制模式，除了大大減少了執(zhí)法人員及監(jiān)測人員的數(shù)量和工作強度外，也為環(huán)境決策提供了科學依據(jù)，這樣不僅節(jié)約了人力成本，與此同時，大大提升了工作效率。

3.3在線監(jiān)控數(shù)據(jù)準確度高于人工采樣

我們在近期對臺江區(qū)六家酒店的油煙排放狀況進行了在線監(jiān)控和人工采樣，并對于兩種方案進行了比對，見表1、表2。從在線監(jiān)控與人工采樣的數(shù)據(jù)對比中，可以看出監(jiān)測結果很接近，差異基本在誤差范圍以內(nèi)，這說明在線監(jiān)控的數(shù)據(jù)可信度很高，同時，在線監(jiān)控工作效率更高。

表1監(jiān)控數(shù)據(jù)1

表2監(jiān)控數(shù)據(jù)2

4.油煙在線監(jiān)控系統(tǒng)的幾種監(jiān)測原理

油煙在線監(jiān)測儀得到了大量的應用，目前市面上油煙在線監(jiān)測儀有三種監(jiān)測原理，所得的油煙細顆粒物質量濃度見表3。

表3油煙細顆粒物質量濃度

4.1傳統(tǒng)電化學

具有多孔位的篩子傳感器，當油煙顆粒進入到傳感器當中，傳感器的孔位會接收到油煙顆粒，從而導致篩子的阻力增加，影響電流強度的變化。不難發(fā)現(xiàn)，電流強度和油煙濃度之間成線性關系（正比關系），從而可以根據(jù)電場（電流）強度計算出油煙濃度。

特點：精度低，平均1～2周需要維護一次；采用單邊安裝，但每年需要更換探頭。

4.2對光法

采用雙邊固定安裝，一端為發(fā)射端，另一端為接收端。發(fā)射端會持續(xù)發(fā)出一道紅外線光波給接收端，當油煙顆粒進入到傳感器中，與激光束交匯時會產(chǎn)生散光，接收端會接受到這樣的光學變化，從而可以得出油煙濃度的大小。

特點：光學法的一種，精度比電化學高，比前散光學低；雙邊安裝抗震動能力差，偏差后容易出現(xiàn)數(shù)值不準確的現(xiàn)象。凈化器出口震動大；對光法由于沒有反吹系統(tǒng)基本1～2個月需要清洗探頭。

4.3光散射原理

光散射監(jiān)測分為“光粒子計數(shù)器"與“粒子集合光散射"兩類。油煙細顆粒物在煙管內(nèi)部傳輸時成分穩(wěn)定，粒徑譜偏移量小，且顆粒物形狀呈球形，表面光散射特性非常穩(wěn)定，適合采用“粒子集合光散射法"進行表面積濃度測量后換算成油煙細顆粒物質量濃度，其優(yōu)點是裝置簡單，測量下限低、精度高。

現(xiàn)階段油煙污染治理與其它污染源治理有所不同，急迫解決的不是油煙污染物排放總量控制而是對油煙擾民問題的迅速有效控制。油煙細顆粒物屬于大氣PM2.5貢獻的粒子，其巨大的比表面積造成油煙細顆粒物是油煙煙羽視覺污染的主要因素。因此油煙細顆粒物是油煙在線監(jiān)測的首要對象。準確監(jiān)測油煙細顆粒物的濃度，對準確評估油煙煙羽視覺污染擾民程度以及油煙氣味擾民程度起到?jīng)Q定性作用，因此油煙細顆粒物的濃度監(jiān)測是油煙在線監(jiān)測的首要項目。綜上所述，油煙污染物在線監(jiān)測系統(tǒng)功能要求是實現(xiàn)對油煙細顆粒物（PM2.5）排放情況的監(jiān)測，其次是油煙VOCs的排放監(jiān)測。同時，為了修正監(jiān)測數(shù)據(jù)，油煙污染物在線監(jiān)測設備可以配置煙管風速傳感器、煙管氣壓傳感器、煙氣溫度傳感器、煙氣濕度傳感器等輔助傳感器，通過實驗比對光散射原理傳感器基本上都能達到要求。

5.安科瑞餐飲油煙監(jiān)測云平臺解決方案

AcrelCloud-3500餐飲油煙監(jiān)測平臺可對餐飲點位進行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計分析，在發(fā)生油煙濃度預警時，信息可多種途徑及時通知相關單位處理，確保油煙等污染物的正常排放，讓超標濃度無處可藏，防患于未然。針對各餐飲點位安科瑞通過加裝多種產(chǎn)品可以進行檢測，主要有ACY100型號餐飲油煙監(jiān)測設備，外加裝電流互感器及溫濕度探頭。

餐飲油煙監(jiān)測平臺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。

現(xiàn)場安裝油煙在線監(jiān)控儀，實時監(jiān)測排煙煙道內(nèi)的油煙、顆粒物和非甲烷甲烷總烴等濃度，同時對油煙凈化器和風機的運行電流和開關狀態(tài)進行監(jiān)測，一旦排放超標，系統(tǒng)會發(fā)出告警信息。

系統(tǒng)結構圖如下：

6.平臺主要功能

系統(tǒng)拓撲圖如下：

6.1首頁

①接入企業(yè)

顯示接入的企業(yè)數(shù)，監(jiān)測點位數(shù)；

②AQI天氣

實時AQI天氣狀況；

③告警率、超標率、在線率

顯示告警企業(yè)數(shù)量，告警率，包括超標、在線率統(tǒng)計；

④地圖點位統(tǒng)計

按接入企業(yè)GIS，在地圖展示。

6.2大屏展示

該頁面通過分倉形式將云平臺系統(tǒng)的所有基本信息全部展示在大屏上，主要包含了項目總覽，企業(yè)隱患排名，報警信息列表，監(jiān)測點位以及報警統(tǒng)計，監(jiān)測點位地理位置，工單任務統(tǒng)計等。

6.3實時監(jiān)控

系統(tǒng)可進行監(jiān)測點的篩選，點擊每個監(jiān)測點信息，可以看到實時數(shù)據(jù)和24小時數(shù)據(jù)變化曲線。并且可以看到監(jiān)測節(jié)點的歷史告警信息。

實時監(jiān)測數(shù)據(jù)包括油煙凈化器和風機的運行電流，油煙濃度、顆粒物濃度和NMHC濃度等信息。

實時狀態(tài)列表

系統(tǒng)對當前點位進行數(shù)據(jù)列表統(tǒng)計，對采集的實時數(shù)據(jù)匯總，分析其運行狀態(tài)，預警范圍等。

運行工況

實時監(jiān)測數(shù)據(jù)包括油煙凈化器和風機的運行電流，根據(jù)電流數(shù)值來判斷當前進化器的運行狀態(tài)，包括失聯(lián)、停機、運行等狀態(tài)，結合運行數(shù)據(jù)曲線，更加方便直觀。

6.4隱患管理

1）后臺根據(jù)測點設置的濃度閾值在隱患巡查中產(chǎn)生對應的報警信息，并在首頁進行鈴鐺和語音提示；

2）企業(yè)用戶對隱患進行確認，確認工單派發(fā)對象，工單截至期限，以及工單任務描述；

3）運維人員確認工單內(nèi)容并對隱患進行處理，填寫處理結果詳情，上傳現(xiàn)場圖片等附件或進行二級派發(fā)；

4）相關企業(yè)用戶可在“隱患記錄"頁面來確認對應隱患信息的處理進度，包括是否處理、是否派發(fā)；

6.5統(tǒng)計分析

超標分析

對相關的采集數(shù)據(jù)油煙、顆粒物、NMHC數(shù)據(jù)進行關聯(lián)分析，對超標的種類、企業(yè)進行餅狀圖的展示，同時對報警企業(yè)進行排名，根據(jù)排名情況對相關企業(yè)進行數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)的分析評價。

歷史數(shù)據(jù)

支持對數(shù)據(jù)進行年、月、日篩選查詢，自定義日期篩選數(shù)據(jù)，相關數(shù)據(jù)支持Excel表格導出，便于后期數(shù)據(jù)的校驗和排查。

設備維護

設備需要定期清洗、維護和更換濾芯。

6.6統(tǒng)計分析

用戶分析報告

用戶分析報告模塊，將企業(yè)目前的告警進行匯總，支持模板的Word導出，具體的模板內(nèi)容可根據(jù)客戶需求實現(xiàn)定制化設計。

在線時長分析

企業(yè)在線時長報告模塊，將企業(yè)目前監(jiān)測儀的在線時長，失聯(lián)時長，風機、凈化器的在線、離線時間進行匯總，以折線圖、雷達圖的形式展示。

6.7設備清洗維護

設置企業(yè)檢測儀定期的清洗、更換計劃，包括維護監(jiān)測點位的安裝時間，上一次清洗時間，以及下一次的維護周期，對應的負責人等信息，清洗前/后照片對比。

6.8視頻功能

支持餐飲點位“一點一視頻"的接入模式，在餐飲污染排放點位安裝攝像頭。

支持：

①視頻實時預覽監(jiān)測

②歷史視頻回放功能

7.系統(tǒng)硬件配置

5.總結與分析

油煙在線監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)在線監(jiān)控各個餐飲企業(yè)的油煙凈化器風機的開關狀態(tài)，并且可以將指標進行相關系統(tǒng)的上傳，同時，也可以查詢統(tǒng)計在不同階段每個企業(yè)的油煙監(jiān)測的情況，包括對于企業(yè)油煙的凈化率也可以做出相應的調(diào)整，一方面是這項油煙凈化監(jiān)測系統(tǒng)可以為監(jiān)管部門提供有效的數(shù)據(jù)和相關的監(jiān)測報告，合格才解決環(huán)保部門對于餐飲業(yè)的監(jiān)督情況。與此同時，它可以提高環(huán)境管理能力和監(jiān)督執(zhí)法的水平，我相信這項系統(tǒng)可以為以后的監(jiān)管帶來更多的幫助，并且對改善城市環(huán)境質量有重要的意義。

參考文獻

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[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05

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