徐悅

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405

摘要：近年來，隨著餐飲業的快速發展，油煙肆意排放造成的環境污染越來越嚴重，油煙的有效監測和防治迫在眉睫。在這方面，本文設計了一個基于物聯網傳感技術的油煙監控系統。考慮到餐飲業的需要，主控制器選擇了STM32單片機，并結合軟件和硬件進行監控。油煙傳感器 TGS2602、溫濕度傳感器DTH11在其中起著信息采集的作用，主要收集環境中油煙含量、溫濕度等信息的數據，然后通過NB-物聯網無線通信技術將數據信息實時上傳到數據庫，網絡在線分析，有效防治。油煙系統的設計和開發為用戶提供了油煙綜合排放監測數據平臺，實現了數據共享、交互和利用，有利于提高企業或實體店油煙凈化的綜合防治能力，不斷促進人與自然的和諧發展。

1.研究背景

    如今，肺癌和各種呼吸道疾病的發病率日益增加，其中一個更常見的原因是廚房碳顆粒和揮發性亞硝胺等致癌物質進入人肺，廚房油煙揮發是環境殺手，清潔困難，在加快全球變暖方面發揮了重要作用。在這方面，作者通過文獻分析研究了前輩的外表研究工作。
    何舒等開發的油煙在線監測系統，在油煙排放過程中可以收集到更多的數據和信息。設計油煙監測系統面臨巨大挑戰，提高模擬分析的計算能力，對不同條件的影響進行深入研究，有效促進餐飲業油煙在線監測系統功能的完善。徐孟漢基于物聯網和傳感器技術設計了實時監控在線油煙防治系統。數據采集探頭通過溫濕度傳感器和油煙傳感器及時傳輸數據信息，具有廣闊的市場發展前景。隨著科學技術的不斷發展，無線傳輸、物聯網、人工智能等領域的整合，馮天成對油煙檢測系統進行了新的深化研究。吳秉熙分析了近年來油煙問題造成的環境污染和對人體的危害，并根據其特點提出了相應的措施。陳宜秋從監測、預警、指揮、、管理五個角度分析了油煙監測在環境監督中的作用，對環境保護、人民情況和進行了有力的分析和論證，大大提高了工作效率。
    結合以往工作特點，開發了基于物聯網傳感技術的油煙檢測系統，借助傳感器和單片機進行環境油煙檢測，并通過 Web 終端進行實時監控和預警，方便用戶及時發現和處理油煙報警信息。隨著科學技術的不斷發展，該系統也是市場上非常有競爭力的產品，算法優良，可視化輸出友好，受到測試人員的高度贊揚。該產品具有優良的監控、有效的防治、使用簡單等特點，具有廣闊的市場前景。油煙揮發性圖如圖所示 1 如圖所示，物聯網應用領域如圖 2 所示。+Acrelxuyue

圖1 油煙揮發情景

圖2 物聯網應用領域

2.架構設計

數據檢測模塊主要由 AD 轉換器、油煙傳感器 TGS2602、溫濕度傳感器 DHT11 組成，將采集的油煙值、溫度、濕度信息通過 CAN 總線傳輸到 STM32 單片機進行數據預處理。其中 AD轉換器模塊可以將采集的氣體模擬量轉換為數字量。通過調用 STM32 微處理器，利用 NB-IoT 對數據進行收集整理，傳送到服務器內，同時在系統中實現定位功能。油煙檢測系統會為網站和交互接口提前留出位置，這也為監管部門和商家的使用提供了便利，可以在服務器或網站上進行信息訪問操作，在線上就能夠清楚了解現場的油煙含量。

系統架構設計圖如圖 3 所示。

圖3 架構圖

3.軟件設計

3.1?系統首頁

    在油煙監控系統中，系統的主頁是整個系統運行的關鍵。監管部門和商家只有登錄后才能進入主頁。在主頁上，用戶可以了解相關的檢測信息，也可以通過主頁進入其他界面和菜單，以滿足用戶有效的監控要求。系統主頁是整個系統運行的指令點，負責系統的運行。用戶可以通過點擊系統主頁進入下一級子菜單，選擇自己需要的功能進行操作。

3.2?油煙濃度監測查詢

    在油煙監測系統中，用戶可以根據界面顯示的菜單功能進行選擇，從而進入查詢模式。系統顯示的菜單信息為用戶提供了導航功能。基于此，用戶可以了解廚房內的油煙含量，并根據個人需求進行實時監控。這個系統為用戶提供了很好的體驗，也為系統運行提供了很好的保證。在操作系統中，會對油煙監控查詢進行詳細的信息指導，用戶可以根據說明進一步操作。該系統可以更好地為用戶提供基本服務，方便用戶及時找到自己需要的功能，更方便快捷。

3.3?油煙實時監控曲線數據

    實時監控曲線數據窗口將當下檢測的具體狀況進行呈現，界面設置簡明扼要，使用戶能夠直觀清楚地了解當下檢測狀況，用戶能夠以實際情況出發，通過選擇功能選項，完成相應操作步驟，獲取自身感興趣的功能信息。另外，在實際操作時系統會提供一定的指導，輔助用戶完成使用。油煙實時監控數據處理結構如圖 4 所示。

圖4 數據處理結構

    用戶利用窗口，能夠直接且具體地對油煙檢測情況進行觀察，明確現階段曲線數據狀態，并且可以根據自身情況出發，自行調整窗口中的功能設置。+Acrelxuyue

3.4?歷史油煙濃度查詢

    選用相應的操作，用戶可以根據自己的需要，在歷史油煙濃度查詢界面上設置歷史油煙濃度查詢界面的功能，為后期操作提供便利，防止后期操作混亂。在設置界面時，用戶可以根據自己的需求選擇相應的功能按鈕，完成相應的功能操作。從自身情況來看，用戶可以利用歷史油煙濃度查詢界面，查看符合自身需求的數據。此外，用戶還可以根據自己的需求完成相應的功能選擇。該功能以折線統計圖的形式生動地展示了油煙數據的變化，具有良好的可視化輸出效果。用戶也可以根據自己的需求改變數據顯示的便利性，非常方便。

3.5?油煙檢測運行數據

    以系統指示為依據進行操作，進入油煙檢測運行數據界面，首先熟知管理模式設置的具體流程，并以此為基礎，仔細清醒地完成油煙檢測運行數據相關操作，防止故障的產生，充分保障系統運行過程正常進行，輔助用戶完成工作運作。

3.6?餐飲企業油煙級別設置

    用戶進入油煙級別設置界面，并以實際情況出發，明確具體需求，進而設置油煙級別，在設置過程中應當保持清醒的認知，防止對后期操作產生負面影響，使系統運行錯誤。

3.7?油煙超標報警通知

    根據系統提供的指示，用戶來到油煙超標報警通知界面。以實際情況為出發點，完成一系列系統操作，仔細完成超標報警通知相關功能選擇工作，報警周期與報警條件應當結合自身運行，防止后期進行操作時，對事物帶來不利影響。此 Web 界面可視化輸出友好，可以直觀觀察到油煙數據的超標與否問題，對于用戶而言也是一個非常好的體驗，受到測試者的。物聯網報警網絡如圖 5 所示。

3.8?防控一體化

    用戶通過上位機界面可以清楚看到檢測到的油煙數據，為實現有效的污染防控，設計了基于大數據的油煙監測模型，硬件采集端將采集的數據根據 NB-IoT 協議實時傳輸到云端平臺，經過數據清洗、數據歸一化處理等數據整合操作，導入模型進行計算。根據預測結果，控制機器減小排放量，或進行綠色化學處理，對污染加以有效防控。防控體系圖如圖 6 所示。

3.9?監控點列表

    用戶通過智能油煙檢測系統進行油煙監控時，以自身實際情況為出發點。為滿足所有用戶的需求，用戶可自行進行功能選擇，首先，進入監控點列表，完成符合自身需求的功能設置。利用系統設置，能夠實時修正改進系統運行過程中的數據。

圖5 物聯網報警網絡

圖6 防控體系

3.10?未來產品升級

    文章設計的這款基于物聯網的智控油煙檢測系統具有較高的便利性和實用性，可以結合二維碼、激光掃描器、無線通信等技術，進行更科學的監測分析，未來還將結合大數據、人工智能技術進行更有效的監控，市場前景廣闊。未來物聯網技術拓展情況如圖 7 所示。+Acrelxuyue

圖7 物聯網技術拓展

4.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位進行不間斷的數據跟蹤與統計分析，在發生油煙濃度預警時，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品可以進行檢測，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+Acrelxuyue

    餐飲油煙監測平臺GIS地圖收集餐飲油煙處理設備運行狀態和油煙排放濃度數據，自動對超標排放和異常企業發出警告。監管部門可以快速處理，督促餐飲企業對設備進行整改，并定期進行清潔和維護，從而達到減少環境排放、不打擾居民的目的。
    在現場安裝油煙在線監測儀，實時監測油煙、顆粒物和非總烴在排煙煙道中的濃度，監測油煙凈化器和風扇的運行電流和開關狀態。一旦排放超過標準，系統將發出報警信息。

    系統結構圖如下：

5.平臺主要功能

系統拓撲圖如下：

5.1首頁

①接入企業

顯示接入的企業數，監測點位數；

②AQI天氣

實時AQI天氣狀況；

③告警率、超標率、在線率

顯示告警企業數量，告警率，包括超標、在線率統計；

④地圖點位統計

按接入企業GIS，在地圖展示。

5.2大屏展示

    該頁面通過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，企業隱患排名，報警信息列表，監測點位以及報警統計，監測點位地理位置，工單任務統計等。

5.3實時監控

    系統可進行監測點的篩選，點擊每個監測點信息，可以看到實時數據和24小時數據變化曲線。并且可以看到監測節點的歷史告警信息。

    實時監測數據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。

    實時狀態列表

    系統對當前點位進行數據列表統計，對采集的實時數據匯總，分析其運行狀態，預警范圍等。

    運行工況

    實時監測數據包括油煙凈化器和風機的運行電流，根據電流數值來判斷當前進化器的運行狀態，包括失聯、停機、運行等狀態，結合運行數據曲線，更加方便直觀。

5.4隱患管理

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

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

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

4）相關企業用戶可在“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；

5.5統計分析

    超標分析

    對相關的采集數據油煙、顆粒物、NMHC數據進行關聯分析，對超標的種類、企業進行餅狀圖的展示，同時對報警企業進行排名，根據排名情況對相關企業進行數據和運行狀態的分析評價。

    歷史數據

    支持對數據進行年、月、日篩選查詢，自定義日期篩選數據，相關數據支持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。

5.6統計分析

    用戶分析報告

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

    在線時長分析

    企業在線時長報告模塊，將企業目前監測儀的在線時長，失聯時長，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。

5.7設備清洗維護

    設置企業檢測儀定期的清洗、更換計劃，包括維護監測點位的安裝時間，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。

5.8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視頻實時預覽監測

②歷史視頻回放功能

6.系統硬件配置

類型	設備型號	圖片	功能
Acrelcloud-3500警飲油煙監測云平臺	Acrelcloud-3500		餐飲油煙監測云平臺采集餐飲油煙處理設備運行狀態和油煙排放的濃度數據，自動對超標排放及異常企業進行提示預警，監管部門可迅速進處理，督促餐飲企業整改設備，并定期清洗、維護，實現減排環保，不擾民等目的。平臺部署于阿里云服務器接收、統計、存儲、展示數據，向管理人員提供WEB移動端APP訪問，管理者可使用網頁、手機APP等形式應用平臺功能。
油煙監控儀主機	ACY100-FM		分體式油煙監控主機，支持4路交流電流測量、4路模擬量輸入、4路開關量輸入、2路開關量輸出、4路RS485、2路DC9V電源輸出；支持1年的監測數據存儲；支持RS485通訊；支持IP65
	ACY100-FM4
	ACY100-FM7
油煙監控儀探頭	ACY100-FP		分體式油煙監控儀探頭，測量油煙、顆粒物、非總烴
油煙監控儀耗材	ACY100-FTH		溫濕度測量模塊，測量煙氣溫濕度
油煙監控儀耗材	ACY100-FF		過濾煙氣的組件，在探頭前端過濾煙氣中大的漂浮物

7.結束語

    近年來，隨著經濟的發展，油煙肆意排放造成的環境問題越來越嚴重。現階段，中國主要餐飲服務業的企業大多選擇人口集中、經濟發展的地區，一些小型餐飲店會選擇在社區開業，這進一步加劇了油煙污染對人們生活的影響。如何有效地預防和控制油煙污染已成為當今熱門話題。本文設計的基于物聯網傳感技術的油煙監測系統通過單片機控制傳感器收集油煙數據，然后通過NB-物聯網無線通信技術將數據信息實時上傳到數據庫。

參考文獻

[1]陳祥;曹漢清;席夢濤.基于物聯網技術的智能監控油煙系統設計[J].造紙裝備及材料,2021:3.

[2]何姝,王志苗,盧廣平等.餐飲業油煙在線監控系統的設計與研究[J].科學技術創新,2019(6):94-95.

[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05.

[4]安科瑞油煙監測平臺宣傳冊2020.01.

作者簡介徐悅，女，江蘇安科瑞電器制造有限公司。