安科瑞 師晴晴
摘 要：近年來隨著經濟及城鎮化的快速發展，餐飲業也得到了蓬勃發展。隨之而來的是餐飲油煙污染物的無組織排放情況越來越多，使得油煙擾民的問題時有發生。餐飲油煙是油煙顆粒物和 VOCs 混合物，其排放對 PM2.5 和臭氧污染均有貢獻，加強對餐飲油煙污染的治理已刻不容緩。江蘇省某縣根據新時期的環保要求，對全縣范圍內餐飲業單位的油煙排放情況及油煙凈化治理設施的運行工況進行在線監控，利用信息化科技手段變被動為主動，運用物聯網技術實現監控數據實時采集、傳輸及存儲，并形成餐飲業單位油煙排放報告，實現對油煙排放的24小時不間斷監管，變事后處理為事前預防，變末端控制為全過程監管，切實解決餐飲油煙擾民問題。
關鍵詞：餐飲業；油煙濃度監測；油煙治理設施工況監測。
1 項目概況
根據環境保護相關文件規定及環境監管工作的實際需求，參照相關國家標準，結合餐飲油煙治理設備和油煙凈化工程的實際問題，我縣通過餐飲油煙在線監控平臺大的建設，實現餐飲業油煙濃度、顆粒物濃度、非甲烷總烴濃度的在線監測，同時加強對治理設施運行的在線監控，進而實現油煙治理設備的清晰維護管理，大幅降低人工現場監測的途徑，提高環保監管效率。
2 項目需求
2.1、數據傳輸網絡建設要求
采用GPRS/CDMA/4G無線通訊，支持專網接入，TCP通訊方式將污染信息數據上報至管理部門的在線監測平臺。監管人員通過油煙在線監控系統軟件，對監測異常或超標的企業進行現場檢查、監督。設備軟件主要完成數據采集與處理、實時顯示、存儲管理、查詢、統計和報表等功能。
2.2、數據管理平臺要求
1、數據管理平臺：平臺采用國家標準的HJ/T212-2017傳輸協議，可以支持多種環保在線監測設備接入。數據采集滿足《環保產品認證實施規則飲食業油煙濃度在線監控儀》（CCAEPI-RG-Y-020-2011）、《HJ/T477-2009 污染源在線自動監控（監測）數據采集傳輸儀技術要求》相關標準進行數據傳輸，可支持3000個以上監測點上傳數據，并可隨實際容量擴大。對監測點上傳的監測數據報文進行分析處理，將數據分類保存到數據庫。記錄和分析設備運行情況、監測數據，且將油煙在線監控設備傳輸數據接入平臺。
2、通過后臺數據管理軟件，可對轄區內區域進行管理劃分，錄入企業相關信息，對油煙排放因子進行設置，切實解決餐飲企業信息登記不的問題，通過后臺數據管理可根據用戶級別進行權限分配，實現油煙在線監控分級管理。
3、閉環管理：通過平臺可錄入餐飲企業信息，采集油煙監控參數。具備跨平臺數據推送功能，高效對接數字城管或智慧城市平臺，加強城管局內多管理部門的橫向聯系，切實增強對油煙排放管理工作的統抓統管、指揮協調和監督考核，形成管理合力。各部門根據自身職責進行現場執法取證，發現自轄范圍內問題與其他部門管理問題，統一發送至平臺，平臺根據問題性質派發處理，處理結果在有效期內反饋至平臺，形成發現問題、解決問題的閉環管理。
2.3、餐飲油煙在線監控平臺系統具體要求：
1).全屏概覽
平臺能全屏展示并做好適配優化；配置GIS地圖，地圖操作靈活，可進行方向導航，能在地圖上準確標注監測點位的位置和名稱，并可查看企業的詳細信息和監測信息；全屏展示界面UI可定制，顯示內容可根據需求調整；地圖點位可根據監測狀態以不同顏色區分，根據區域內油煙濃度情況，劃分不同熱力區塊，凸顯區域，地圖可顯示省控點周邊1km和3km區域范圍。
2).實時監測
平臺可顯示監測點位實時油煙濃度、顆粒物濃度、非甲烷總烴濃度、凈化器運行狀態、風機運行狀態和監測儀運行狀態；可根據餐飲單位營業時間，調整實時數據更新頻率；支持條件篩選功能。
3).預警提醒
通過設置報警閾值，借助APP平臺、短信、語音提醒等方式，時間通知存在油煙超標隱患的餐飲單位，進行自查自糾。
4).超標報警派單
通過實時監測數據，一旦出現油煙超標情況，按照區域、職能劃分，系統自動將整改任務單派發給超標商戶、轄區油煙治理負責人和點位執法人員，落實相關責任單位第一時間對油煙排放異常情況開展整治，任務單生成同時附帶CCEP證書和CMA計量認證，派單功能可設置時間段，支持對歷史派單記錄及處理記錄查詢。
5).雙向信息反饋
任務單派發后，設置確認接收功能，執法人員經現場檢查，可通過APP直接反饋執法處理情況，實現油煙整治情況全程追蹤，規定時間內未有處理情況反饋的，將自動生成督辦單，并同步推送上級領導。
6).信息研判
通過對餐飲單位凈化器使用情況分析，可判斷其經營情況，通過對一定區域內油煙排放情況的大數據分析，可研判該區域油煙排放趨勢，便于加強監管。通過圖表來展示商戶排放趨勢及治理情況，要求在同一個頁面中同時以不同的圖表進行展示，方便用戶進行橫向、縱向的數據對比，圖表包括區塊圖、曲線圖、柱狀圖等。
7).線上巡檢
內置餐飲單位凈化器清洗記錄、監測儀維保記錄、執法人員檢查記錄，形成“清洗維護-執法檢查"一體式臺賬資料，選中商戶即可查看三項臺賬。并設置清洗和維保提醒功能，定期提醒商戶對凈化器清洗，維保單位對監測儀維護保養，并自行填寫電子記錄上傳平臺。
8).統計分析
支持生成區域性和具體點位的油煙治理分析報告，對各區鎮油煙超標情況進行排名，可按條件進行篩選，實現工作開展情況同比和環比分析。支持異常查詢，將所有產生的異常信息進行匯總，并可通過區域選擇或模糊名稱搜索，一段時間進行查詢，并可對異常進行查看，導出格式支持Excel。可生成區鎮油煙治理工作情況的月報、季報和年報。
9).商戶信息管理
建立商戶一店一檔，登記法人身份信息、營業執照、門頭店招、餐飲地址、經營面積、員工規模、灶頭數量、排口照片、凈化器和風機處理風量等相關信息，便于后續執法直接調用。支持顯示實時監測數據折線圖及同時段內的風機凈化器開啟狀況、商戶發生的超標事件及事件處理過程的追溯，配套清洗、維護、檢查臺賬，商戶信息支持Excel格式導出，臺賬資料支持Word格式導出。
10).分級監管
支持餐飲單位紅黃綠分級監管，未安裝油煙凈化裝置、歷史超標3次及以上和多次被舉報投訴的餐飲單位納入紅牌監管，對油煙排放歷史有超標記錄，且少于3次的餐飲單位納入黃牌監管，其余納入綠牌監管，支持Excel表格導出。
11).信息發布功能
平臺配置信息發布模塊，可將相關政策法規和部門工作動態通過APP推送給餐飲單位，加強油煙治理宣傳教育。
12).用戶分級
系統可根據用戶瀏覽功能的不同分為：職能用戶、企業用戶。職能用戶分區級管理員、轄區管理員、普通管理員。并以此為基礎加載不同的功能頁面，并可展示該用戶權限范圍內所管轄企業的數據，即職能用戶可擁有所有權限，瀏覽轄區所有企業數據。企業用戶只有該用戶權限，僅可瀏覽自身數據，填寫清洗記錄，保證數據的隱私性、可控性、安全性。
13).多平臺操作
提供多個平臺，如PC端、移動端（APP、小程序）等。APP功能適當簡化，支持不同操作系統的手機隨時隨地查看實時監測數據，可查看歷史超標企業數量及情況列表，支持任務單處理信息的實時填寫上報。
14).信息高度關聯
可實現無限關聯，查詢信息可一鍵到底，無需返回上級菜單，例如通過全屏地圖點位即可查詢涉及該商戶的所有信息，包括法人基本信息、商戶基本情況、監測數據、清洗維護臺賬、執法檢查記錄等。
15).預留功能
平臺預留餐廚廢棄物收運、前置踏勘、生活污水、明廚亮灶、視頻監控、大氣實時質量、燃氣檢查等功能，根據實際工作需要、職能劃分，開放功能運行。
2.5、餐飲油煙在線監測（控）終端功能具體要求：
油煙在線監控系統須滿足油煙在線監測、數據采集、處理、傳輸的需求。油煙在線監控系統，由油煙監測主機和油煙監測探頭2部分組成。油煙監測主機集成GPRS/4G無線通信模塊，采用實時在線、自動上報的方式工作。油煙監測主機帶有油煙監測探頭專用接口，用于連接探頭。油煙監測主機通過控制探頭采集油煙原始數據，讀取探頭采集到的原始信號，并進行數據分析，的監控。
3.1 油煙監控儀現場安裝實施示意圖
3.2 配置1：Acrelcloud-3500餐飲油煙監測云平臺，實現對餐飲行業油煙、顆粒物、NMHC以及風機和凈化器電流數據的 24 小時實時采集和監控。
序號 | Acrelcloud-3500餐飲油煙監測云平臺主要功能 |
1 | 實現對餐飲行業油煙、顆粒物、NMHC以及風機和凈化器電流數據的 24 小時實時采集和監控，采集頻率默認5分鐘，可配置，采集數據項按要求至少要包含具體的參數數據項及其對應時間點。 |
2 | 針對超標告警內容，系統平臺可生成對應的《企業超標分析報告》和《用戶分析報告》。 |
3 | 平臺能夠通過多種手段分析和判斷設備運行工況，應該能夠接入其他傳感器來判斷。 |
4 | 支持溫/濕度，氣壓，氣體流速等數據接入。 |
5 | 設備清洗、維護：對所監測的設備的濾芯定制相關的維護、清洗計劃，設立對應的監察負責人，維護對應的安裝時間，最近清洗時間和下次清洗時間等。 |
6 | 系統對運維清洗時間進行倒計時統計，展示在首頁，提醒用戶定期清洗維護監測儀。 |
7 | 異常數據主動申報：主要提供企業已知或是無法避免的異常情況發生后，主動上報對產生原因和采取措施，申報含情況說明、現場圖片等資料。 |
8 | 異常報警可按照行政區域分級分類別統計，提供相關查詢功能。 |
14 | 對于告警信息，平臺應支持短信、APP推送、郵件發送、語音電話告警等方式實時推送，網頁上會產生循環語音播報，并在后臺形成相關統計匯總數據，備用戶溯源查詢；報警能夠設置分級分時提醒；支持接入其他硬件設備（涉及二次開發） |
15 | 支持統計企業監測點位凈化設施運行時長，包括在線、離線時長，凈化器、風機開啟時長統計等，以曲線或圖表形式直觀展示 |
16 | 能夠査看最近24小時內的污染物排放折線圖，對比展示同時刻的凈化器和風機的開啟狀況，支持折線圖的放大及收縮展示；結合工藝流程圖，查看凈化器、風機的運行工況 |
17 | 企業內部油煙管控： 安裝的油煙監控設備應能同時向企業提供超標分析、報裝方式等功能，可以查詢監控點實時數據、小時數據、日數據、月數據等事件類數據。（數據應包含正常和異常數據），其中應該包含： ? 超標企業分析 統計不同種類告警的企業數量，企業隱患排名，分析各企業占比，可實現對一定時間段、不同監測指標、不同報警類型的超標企業 查詢及統計，如累計超標次數、累計超標時長等 ? 在線時長分析 統計企業監測點位凈化設施運行時長，包括在線、離線時長，凈化器、風機開啟時長統計等，以曲線或圖表形式直觀展示 ? 統計 統計分析油煙、顆粒物、非甲烷總烴的平均值 ? 企業油煙等數據監控 可查詢企業/行業的日油煙等數據。 ? 單一企業的年、月、日的油煙、顆粒物、非甲烷總烴等各數據統計表，支持導出； ? 同類型（行業）企業的日、月、年的各環節企業超標統計表； ? 自定義選擇單個或多個企業的各類統計分析報表，支持導出； ? 自定義選擇單個或多個企業的報警明細和匯總表，支持導出； ? 能夠査看最近24小時內的污染物排放折線圖，對比展示同時刻的凈化器和風機的開啟狀況，支持折線圖的放大及收縮展示 |
3.3 配置2：ACY100-Z4H1-4G型油煙濃度在線監控儀+AKH-0.66 K-Φ10 60A/20mA 0.5級 10Ω電流互感器，主要用于監測餐飲單位排放的油煙等污染物的實時濃度及油煙凈化器和風機的運行電流。
1) ACY100-Z4H1-4G型油煙濃度在線監控儀：
1、激光散射原理：可連續采集并計算單位體積內空氣中不同粒徑的油煙濃度分布，進而換算成質量濃度；
2、抽氣式采樣方式：均勻的采樣油煙，保證測量穩定性；
3、測量數據準確：零點漂移不超過±0.13mg/m3，準確度相對誤差應不超過±8%，線性誤差不超過≤6%，重復性1%，相關系數0.998；
4、豐富的模擬量測量：支持4路交流電流測量，可以監測風機和油煙凈化器的運行電流；另外支持4路0-20mA模擬量輸入，可以擴展接入其他傳感器；
5、開關量輸出輸入：支持4路開關量輸入，檢測風機和凈化器的開關狀態；支持2路開關量輸出，可以強制打開凈化器；
6、數字接口：支持4路RS485；
7、數據導出：支持U盤導出歷史數據；
8、支持遠程對監控儀設置服務器地址和端口、上傳報文間隔、HJ212-2017協議參數（包括設備標識MN，系統編碼ST、污染物編碼因子等）、APN參數、告警閾值等參數；
9、大量數據存儲：主控板可以存儲1年的油煙、顆粒物和非甲烷總烴的濃度數據，存儲時間間隔1分鐘；
10、遠程升級：油煙監控儀可通過遠程升級程序，方便后期響應新的監控需求。
11、支持IP65防護等級；
ACY100-Z4H1-4G型油煙濃度在線監控儀詳細技術參數 |
油煙監測 | 油煙量程 | 0 ~ 10mg/m3 |
顆粒物量程 | 0 ~ 50mg/m3 |
非甲烷總烴量程 | 0 ~ 100mg/m3 |
檢測原理 | 激光散射原理 |
零點漂移 | 1h零點漂移不超過±0.5mg/m3 |
準確度 | 與參比方法測定結果平均值的相對誤差應不超過±20% |
線性誤差 | ≤10% |
重復性 | 1% |
響應時間 | 1S |
多煙道測量 | 支持兩路油煙排放煙道的污染物測量 |
硬件參數 | 模擬量 | 4路0~20mA(4~20mA) |
電流測量 | 4路交流電流測量，可測量風機和油煙凈化器運行電流 |
數字接口 | 1路IIC |
開關量輸入(DI) | 4路DI，干接點輸入，內置電源，光電隔離 |
可用于檢測風機和凈化器的開關狀態 |
開關量輸出(DO) | 2路DO，無源常開觸點，2A/30VDC或2A/250VAC |
可用于強制打開凈化器 |
RS485接口 | 2路RS485接口 |
半雙工、光電隔離、Modbus-RTU協議 |
顯示屏 | 4.3寸/7寸觸摸屏選配 |
指示燈 | 1個電源指示燈，1個工作指示燈 |
數據管理 | 數據查看 | 觸摸屏查看實時數據或1分鐘、5分鐘、10分鐘、1小時、日報表、月報表等歷史數據查詢 |
數據存儲 | 可存儲1年的油煙、顆粒物和非甲烷總烴濃度數據 |
數據導出 | 支持U盤導出歷史數據，導出excel格式 |
斷點續傳 | 支持連接斷開恢復后的數據續傳功能 |
狀態上報 | 支持上報實時狀態報文 |
數據加密 | 支持AES加密 |
無線傳輸 | 傳輸協議 | HJ212-2017、MQTT |
上傳間隔 | 監控儀支持設置數據上傳間隔，可15秒上傳一次超標數據 |
協議棧 | TCP/IP |
通信鏈路 | 全網通模塊，支持GPRS/3G/4G數據傳輸 |
天線接口 | SMA接口 |
防護等級 | IP65 |
工作環境 | 溫度范圍 | -20℃ ~ +55℃ |
濕度范圍 | 10%RH ~ 90%RH |
海拔 | ＜2000m |
工作電源 | 供電范圍 | AC85~265V，50/60Hz |
功耗 | ＜10W |
重量 | 5.3kg |
2) AKH-0.66 K-Φ10 60A/20mA 0.5級 10Ω電流互感器：
產品外形美觀，安裝、接線方便，輸出為0-20mA電流信號，具有體積小、精度高、帶載能力強、安裝方便等優點。
AKH-0.66 K-Φ10電流互感器詳細技術參數 |
型號 | 額定電流比 | 準確度等級 | 穿心匝數 | 穿孔尺寸 | 耐壓 |
0.5級 |
AKH-0.66 K-Φ10 | 60A/20mA | 10 | 1 | 10 | 3kV |
6 結語
餐飲業排放的大氣污染物是食材、食用油和調料在烹飪、加工過程中排放出來的油脂、有機質及其加熱分解或裂解產物組成的氣、固、液三相混合物。餐飲業大氣污染物對大氣復合型污染的貢獻是多方面的。通過對餐飲排放油煙等污染物的監測，可以實時獲取油煙等污染物排放濃度，及時發現超標情況并監督餐飲單位進行整改。
鑒于餐飲污染源是否穩定達標排放與其油煙顆粒物等氣體的排放、氣體凈化設施運行情況密切相關。在油煙等污染物監測的基礎上，通過對風機和油煙凈化器的開關狀態和運行電流進行監測，進一步監控在廚房開始生產作業排放油煙時風機和油煙凈化器是否正常開啟以及開啟后的運行狀態是否正常，是否處于正常運行的數據區間，進而判斷風機和油煙凈化器是否需要檢修維護，避免由于風機和油煙凈化器本身的設備故障導致油煙超標排放，杜絕餐飲單位正常開啟風機和油煙凈化器后仍然產生油煙超標的可能。
參考文獻
[1] AcrelCloud-3500餐飲油煙監測云平臺. 2020.05版
[2] 智能電網用戶端電力監控/電能管理/電氣安全 產品報價手冊 2021.01版
