1.概述

進(jìn)入21世紀以來(lái)，中國經(jīng)濟高速發(fā)展，科技迅猛進(jìn)步，但目前仍然處于快速工業(yè)化階段。城填化進(jìn)程加速，汽車(chē)保有量迅猛上升，也隨之帶來(lái)一系列環(huán)境問(wèn)題。

油煙污染已經(jīng)成為當前城市大氣污染主要問(wèn)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、區域氣候等都會(huì )產(chǎn)生較大影響。同時(shí)，油煙污染給城市的生活環(huán)境和市容景觀(guān)帶來(lái)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)境監督管理的熱點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題。因此，如何有效治理油煙污染，就成為當前環(huán)保部門(mén)亟待解決的重要問(wèn)題。

油煙在線(xiàn)監控是以數據為支持，強化分析應用，充分利用大數據技術(shù)，深入開(kāi)展環(huán)境大數據應用，加強環(huán)境資源整合集中、應用、開(kāi)放與共享，通過(guò)數據發(fā)現問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，形“用數據管理、用數據決算、用數據服務(wù)"的生態(tài)環(huán)境保護新模式，解決城區突出油煙污染問(wèn)題。

.       油煙在線(xiàn)監控系統的設計

油煙在線(xiàn)監控系統的主要系統設計包括系統專(zhuān)門(mén)的監控設備、傳輸網(wǎng)絡(luò )、監控中心。監控設備主要用來(lái)油煙的在線(xiàn)監控，配合專(zhuān)門(mén)的監測探頭和監控主機來(lái)使用，可以更好地監控油煙的濃度及相關(guān)指數。監測探頭把監測到的信息傳輸給油煙監控的主機上，在主機上可以得到相應的數據并及時(shí)進(jìn)行相關(guān)處理。與此同時(shí)，煙道風(fēng)機和煙油凈化器的工作狀態(tài)也屬于整個(gè)監控設備的監測范疇，它們會(huì )將這些監控的數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )上傳到監控中心，這樣可以更好地從線(xiàn)上來(lái)監控工作（如圖1所示）。

圖1油煙在線(xiàn)監測系統示意圖

2.1油煙監測探頭

油煙監測探頭是重要的監測設備之一，在整個(gè)在線(xiàn)監控系統中，油煙監測探頭用了專(zhuān)業(yè)的油煙傳感系統，它可以監測油煙的濃度，并對其進(jìn)行分析。從而可以得到準確的油煙濃度值等各項指標，同時(shí)可以感知油煙的溫度、濕度以及煙氣的壓力等。通過(guò)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(guān)污染系數，為后期監管提供參考依據。與此同時(shí)，油煙監測探頭還有特別保護功能，為了防止餐飲業(yè)對其私自進(jìn)行拆卸，在安全上也做出了特殊的處理，如果探頭與油煙監控主機之間的電纜被損壞或者不能連接到主機的話(huà)，油煙監控主機就會(huì )自動(dòng)識別并報警。此外，油煙監測探頭很節能，運行功率很低，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，而且安裝非常方便、穩定，可長(cháng)時(shí)間使用。

2.2油煙監測主機特點(diǎn)介紹

它的主要性能特點(diǎn)是可以采用無(wú)線(xiàn)通訊，實(shí)現在線(xiàn)數據的上報和上傳，并且油煙監測探頭體積非常小，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。監測主機可以查詢(xún)到油煙凈化設備的運行時(shí)間、運行溫度，包括油煙的壓力、油煙的濃度和開(kāi)關(guān)機時(shí)間，并且將數據上報。智能開(kāi)機系統可以自行開(kāi)關(guān)機來(lái)實(shí)施在線(xiàn)的監測。聯(lián)網(wǎng)功能可以與各大環(huán)保局聯(lián)網(wǎng)，實(shí)行環(huán)保局在線(xiàn)監控的要求。

2.3相關(guān)的軟件平臺

生態(tài)云平臺監控系統與軟件配合使用，它可以實(shí)時(shí)顯示企業(yè)的運行狀況、油煙凈化器和風(fēng)機的工作狀態(tài)，實(shí)現凈化效率監測，設施停運告警，超標異常告警等功能，方便數據保存、顯示、處理、查詢(xún)、統計，借助歷史數據，可以更直觀(guān)地反映出監控點(diǎn)油煙污染情況，對各種數據進(jìn)行多種分析，生成報表。警報管理包括短信平臺，當數據超過(guò)標準時(shí)，設備關(guān)閉或異常，動(dòng)態(tài)報警閃爍系統卡通過(guò)短信向執法機構傳遞與企業(yè)相關(guān)的信息，為確保更有效地執法運作和協(xié)助。

3.油煙在線(xiàn)監控系統的優(yōu)點(diǎn)

3.1規范管理，減少油煙的污染

通過(guò)在線(xiàn)的油煙監控管理，相關(guān)的管理就會(huì )更加的規范，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(xiàn)監控系統跟蹤系統專(zhuān)注于設備運行的分散性、安裝狀態(tài)的變化，這是以前無(wú)法集中控制的。能夠對整個(gè)油煙監控設備的運行、清洗和維護情況進(jìn)行持續監控，并及時(shí)向管理層報告，我們要對油煙的監控多重視，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，臺江區空氣污染物PM2.5的超標情況也有所改善，2020年未出現PM2.5超標天氣，2015～2020年臺江區空氣中細顆粒物（PM2.5）超標天數詳見(jiàn)表1。PM2.5的空氣污染物負荷系數也在逐年降低，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(xiàn)

表12015-2020年臺江區空氣污染物PM2.5超標天數表

圖32016-2020年臺江區污染物PM2.5負荷系數變化圖（%）

3.2提高工作效率

傳統采樣分析法無(wú)法在現場(chǎng)檢測出油煙排放濃度，得到一組數據需大約2天時(shí)間。要經(jīng)過(guò)采樣、萃取、分析、計算等步驟，過(guò)程繁瑣，需要現場(chǎng)采樣和實(shí)驗分析兩部門(mén)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(huì )影響到數據準確性。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(xiàn)監控裝置24小時(shí)記錄信息，確保數據的一致性和可逆性，通過(guò)對生態(tài)云平臺計算機化控制，我們可以改變傳統的手動(dòng)控制模式，除了大大減少了執法人員及監測人員的數量和工作強度外，也為環(huán)境決策提供了科學(xué)依據，這樣不僅節約了人力成本，與此同時(shí)，大大提升了工作效率。

3.3在線(xiàn)監控數據準確度高于人工采樣

我們在近期對臺江區六家酒店的油煙排放狀況進(jìn)行了在線(xiàn)監控和人工采樣，并對于兩種方案進(jìn)行了比對，見(jiàn)表1、表2。從在線(xiàn)監控與人工采樣的數據對比中，可以看出監測結果很接近，差異基本在誤差范圍以?xún)?，這說(shuō)明在線(xiàn)監控的數據可信度很高，同時(shí)，在線(xiàn)監控工作效率更高。

表1監控數據1

表2監控數據2

4.油煙在線(xiàn)監控系統的幾種監測原理

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

表3油煙細顆粒物質(zhì)量濃度

4.1傳統電化學(xué)

具有多孔位的篩子傳感器，當油煙顆粒進(jìn)入到傳感器當中，傳感器的孔位會(huì )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，電流強度和油煙濃度之間成線(xiàn)性關(guān)系（正比關(guān)系），從而可以根據電場(chǎng)（電流）強度計算出油煙濃度。

特點(diǎn)：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(huì )持續發(fā)出一道紅外線(xiàn)光波給接收端，當油煙顆粒進(jìn)入到傳感器中，與激光束交匯時(shí)會(huì )產(chǎn)生散光，接收端會(huì )接受到這樣的光學(xué)變化，從而可以得出油煙濃度的大小。

特點(diǎn)：光學(xué)法的一種，精度比電化學(xué)高，比前散光學(xué)低；雙邊安裝抗震動(dòng)能力差，偏差后容易出現數值不準確的現象。凈化器出口震動(dòng)大；對光法由于沒(méi)有反吹系統基本1～2個(gè)月需要清洗探頭。

4.3光散射原理

光散射監測分為“光粒子計數器"與“粒子集合光散射"兩類(lèi)。油煙細顆粒物在煙管內部傳輸時(shí)成分穩定，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定，適合采用“粒子集合光散射法"進(jìn)行表面積濃度測量后換算成油煙細顆粒物質(zhì)量濃度，其優(yōu)點(diǎn)是裝置簡(jiǎn)單，測量下限低、精度高。

現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(wèn)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(jué)污染的主要因素。因此油煙細顆粒物是油煙在線(xiàn)監測的首要對象。準確監測油煙細顆粒物的濃度，對準確評估油煙煙羽視覺(jué)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測是油煙在線(xiàn)監測的首要項目。綜上所述，油煙污染物在線(xiàn)監測系統功能要求是實(shí)現對油煙細顆粒物（PM2.5）排放情況的監測，其次是油煙VOCs的排放監測。同時(shí)，為了修正監測數據，油煙污染物在線(xiàn)監測設備可以配置煙管風(fēng)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(guò)實(shí)驗比對光散射原理傳感器基本上都能達到要求。

5.安科瑞餐飲油煙監測云平臺解決方案

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

餐飲油煙監測平臺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據，自動(dòng)對超標排放及異常企業(yè)進(jìn)行提示預警，監管部門(mén)可迅速進(jìn)行處理，督促餐飲企業(yè)整改設備，并定期清洗、維護，實(shí)現減排環(huán)保，不擾民等目的。

現場(chǎng)安裝油煙在線(xiàn)監控儀，實(shí)時(shí)監測排煙煙道內的油煙、顆粒物和非甲烷甲烷總烴等濃度，同時(shí)對油煙凈化器和風(fēng)機的運行電流和開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行監測，一旦排放超標，系統會(huì )發(fā)出告警信息。

系統結構圖如下：

6.平臺主要功能

系統拓撲圖如下：

6.1首頁(yè)

①接入企業(yè)

顯示接入的企業(yè)數，監測點(diǎn)位數；

②AQI天氣

實(shí)時(shí)AQI天氣狀況；

③告警率、超標率、在線(xiàn)率

顯示告警企業(yè)數量，告警率，包括超標、在線(xiàn)率統計；

④地圖點(diǎn)位統計

按接入企業(yè)GIS，在地圖展示。

6.2大屏展示

該頁(yè)面通過(guò)分倉形式將云平臺系統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，監測點(diǎn)位以及報警統計，監測點(diǎn)位地理位置，工單任務(wù)統計等。

6.3實(shí)時(shí)監控

系統可進(jìn)行監測點(diǎn)的篩選，點(diǎn)擊每個(gè)監測點(diǎn)信息，可以看到實(shí)時(shí)數據和24小時(shí)數據變化曲線(xiàn)。并且可以看到監測節點(diǎn)的歷史告警信息。

實(shí)時(shí)監測數據包括油煙凈化器和風(fēng)機的運行電流，油煙濃度、顆粒物濃度和NMHC濃度等信息。

實(shí)時(shí)狀態(tài)列表

系統對當前點(diǎn)位進(jìn)行數據列表統計，對采集的實(shí)時(shí)數據匯總，分析其運行狀態(tài)，預警范圍等。

運行工況

實(shí)時(shí)監測數據包括油煙凈化器和風(fēng)機的運行電流，根據電流數值來(lái)判斷當前進(jìn)化器的運行狀態(tài)，包括失聯(lián)、停機、運行等狀態(tài)，結合運行數據曲線(xiàn)，更加方便直觀(guān)。

6.4隱患管理

1）后臺根據測點(diǎn)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(yè)進(jìn)行鈴鐺和語(yǔ)音提示；

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

3）運維人員確認工單內容并對隱患進(jìn)行處理，填寫(xiě)處理結果詳情，上傳現場(chǎng)圖片等附件或進(jìn)行二級派發(fā)；

4）相關(guān)企業(yè)用戶(hù)可在“隱患記錄"頁(yè)面來(lái)確認對應隱患信息的處理進(jìn)度，包括是否處理、是否派發(fā)；

6.5統計分析

超標分析

對相關(guān)的采集數據油煙、顆粒物、NMHC數據進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，對超標的種類(lèi)、企業(yè)進(jìn)行餅狀圖的展示，同時(shí)對報警企業(yè)進(jìn)行排名，根據排名情況對相關(guān)企業(yè)進(jìn)行數據和運行狀態(tài)的分析評價(jià)。

歷史數據

支持對數據進(jìn)行年、月、日篩選查詢(xún)，自定義日期篩選數據，相關(guān)數據支持Excel表格導出，便于后期數據的校驗和排查。

設備維護

設備需要定期清洗、維護和更換濾芯。

6.6統計分析

用戶(hù)分析報告

用戶(hù)分析報告模塊，將企業(yè)目前的告警進(jìn)行匯總，支持模板的Word導出，具體的模板內容可根據客戶(hù)需求實(shí)現定制化設計。

在線(xiàn)時(shí)長(cháng)分析

企業(yè)在線(xiàn)時(shí)長(cháng)報告模塊，將企業(yè)目前監測儀的在線(xiàn)時(shí)長(cháng)，失聯(lián)時(shí)長(cháng)，風(fēng)機、凈化器的在線(xiàn)、離線(xiàn)時(shí)間進(jìn)行匯總，以折線(xiàn)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，包括維護監測點(diǎn)位的安裝時(shí)間，上一次清洗時(shí)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(diǎn)位“一點(diǎn)一視頻"的接入模式，在餐飲污染排放點(diǎn)位安裝攝像頭。

支持：

①視頻實(shí)時(shí)預覽監測

②歷史視頻回放功能

7.系統硬件配置

5.總結與分析

油煙在線(xiàn)監控系統可以實(shí)現在線(xiàn)監控各個(gè)餐飲企業(yè)的油煙凈化器風(fēng)機的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并且可以將指標進(jìn)行相關(guān)系統的上傳，同時(shí)，也可以查詢(xún)統計在不同階段每個(gè)企業(yè)的油煙監測的情況，包括對于企業(yè)油煙的凈化率也可以做出相應的調整，一方面是這項油煙凈化監測系統可以為監管部門(mén)提供有效的數據和相關(guān)的監測報告，合格才解決環(huán)保部門(mén)對于餐飲業(yè)的監督情況。與此同時(shí)，它可以提高環(huán)境管理能力和監督執法的水平，我相信這項系統可以為以后的監管帶來(lái)更多的幫助，并且對改善城市環(huán)境質(zhì)量有重要的意義。

參考文獻

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