徐悦

江苏安科瑞电器制造有限公司 江苏江阴 214405

摘要：近年来，随着餐饮业的快速发展，油烟肆意排放造成的环境污染越来越严重，油烟的有效监测和防治迫在眉睫。在这方面，本文设计了一个基于物联网传感技术的油烟监控系统。考虑到餐饮业的需要，主控制器选择了STM32单片机，并结合软件和硬件进行监控。油烟传感器 TGS2602、温湿度传感器DTH11在其中起着信息采集的作用，主要收集环境中油烟含量、温湿度等信息的数据，然后通过NB-物联网无线通信技术将数据信息实时上传到数据库，网络在线分析，有效防治。油烟系统的设计和开发为用户提供了油烟综合排放监测数据平台，实现了数据共享、交互和利用，有利于提高企业或实体店油烟净化的综合防治能力，不断促进人与自然的和谐发展。

1.研究背景

    如今，肺癌和各种呼吸道疾病的发病率日益增加，其中一个更常见的原因是厨房碳颗粒和挥发性亚硝胺等致癌物质进入人肺，厨房油烟挥发是环境杀手，清洁困难，在加快全球变暖方面发挥了重要作用。在这方面，作者通过文献分析研究了前辈的外表研究工作。
    何舒等开发的油烟在线监测系统，在油烟排放过程中可以收集到更多的数据和信息。设计油烟监测系统面临巨大挑战，提高模拟分析的计算能力，对不同条件的影响进行深入研究，有效促进餐饮业油烟在线监测系统功能的完善。徐孟汉基于物联网和传感器技术设计了实时监控在线油烟防治系统。数据采集探头通过温湿度传感器和油烟传感器及时传输数据信息，具有广阔的市场发展前景。随着科学技术的不断发展，无线传输、物联网、人工智能等领域的整合，冯天成对油烟检测系统进行了新的深化研究。吴秉熙分析了近年来油烟问题造成的环境污染和对人体的危害，并根据其特点提出了相应的措施。陈宜秋从监测、预警、指挥、、管理五个角度分析了油烟监测在环境监督中的作用，对环境保护、人民情况和进行了有力的分析和论证，大大提高了工作效率。
    结合以往工作特点，开发了基于物联网传感技术的油烟检测系统，借助传感器和单片机进行环境油烟检测，并通过 Web 终端进行实时监控和预警，方便用户及时发现和处理油烟报警信息。随着科学技术的不断发展，该系统也是市场上非常有竞争力的产品，算法优良，可视化输出友好，受到测试人员的高度赞扬。该产品具有优良的监控、有效的防治、使用简单等特点，具有广阔的市场前景。油烟挥发性图如图所示 1 如图所示，物联网应用领域如图 2 所示。+Acrelxuyue

图1 油烟挥发情景

图2 物联网应用领域

2.架构设计

数据检测模块主要由 AD 转换器、油烟传感器 TGS2602、温湿度传感器 DHT11 组成，将采集的油烟值、温度、湿度信息通过 CAN 总线传输到 STM32 单片机进行数据预处理。其中 AD转换器模块可以将采集的气体模拟量转换为数字量。通过调用 STM32 微处理器，利用 NB-IoT 对数据进行收集整理，传送到服务器内，同时在系统中实现定位功能。油烟检测系统会为网站和交互接口提前留出位置，这也为监管部门和商家的使用提供了便利，可以在服务器或网站上进行信息访问操作，在线上就能够清楚了解现场的油烟含量。

系统架构设计图如图 3 所示。

图3 架构图

3.软件设计

3.1?系统首页

    在油烟监控系统中，系统的主页是整个系统运行的关键。监管部门和商家只有登录后才能进入主页。在主页上，用户可以了解相关的检测信息，也可以通过主页进入其他界面和菜单，以满足用户有效的监控要求。系统主页是整个系统运行的指令点，负责系统的运行。用户可以通过点击系统主页进入下一级子菜单，选择自己需要的功能进行操作。

3.2?油烟浓度监测查询

    在油烟监测系统中，用户可以根据界面显示的菜单功能进行选择，从而进入查询模式。系统显示的菜单信息为用户提供了导航功能。基于此，用户可以了解厨房内的油烟含量，并根据个人需求进行实时监控。这个系统为用户提供了很好的体验，也为系统运行提供了很好的保证。在操作系统中，会对油烟监控查询进行详细的信息指导，用户可以根据说明进一步操作。该系统可以更好地为用户提供基本服务，方便用户及时找到自己需要的功能，更方便快捷。

3.3?油烟实时监控曲线数据

    实时监控曲线数据窗口将当下检测的具体状况进行呈现，界面设置简明扼要，使用户能够直观清楚地了解当下检测状况，用户能够以实际情况出发，通过选择功能选项，完成相应操作步骤，获取自身感兴趣的功能信息。另外，在实际操作时系统会提供一定的指导，辅助用户完成使用。油烟实时监控数据处理结构如图 4 所示。

图4 数据处理结构

    用户利用窗口，能够直接且具体地对油烟检测情况进行观察，明确现阶段曲线数据状态，并且可以根据自身情况出发，自行调整窗口中的功能设置。+Acrelxuyue

3.4?历史油烟浓度查询

    选用相应的操作，用户可以根据自己的需要，在历史油烟浓度查询界面上设置历史油烟浓度查询界面的功能，为后期操作提供便利，防止后期操作混乱。在设置界面时，用户可以根据自己的需求选择相应的功能按钮，完成相应的功能操作。从自身情况来看，用户可以利用历史油烟浓度查询界面，查看符合自身需求的数据。此外，用户还可以根据自己的需求完成相应的功能选择。该功能以折线统计图的形式生动地展示了油烟数据的变化，具有良好的可视化输出效果。用户也可以根据自己的需求改变数据显示的便利性，非常方便。

3.5?油烟检测运行数据

    以系统指示为依据进行操作，进入油烟检测运行数据界面，首先熟知管理模式设置的具体流程，并以此为基础，仔细清醒地完成油烟检测运行数据相关操作，防止故障的产生，充分保障系统运行过程正常进行，辅助用户完成工作运作。

3.6?餐饮企业油烟级别设置

    用户进入油烟级别设置界面，并以实际情况出发，明确具体需求，进而设置油烟级别，在设置过程中应当保持清醒的认知，防止对后期操作产生负面影响，使系统运行错误。

3.7?油烟超标报警通知

    根据系统提供的指示，用户来到油烟超标报警通知界面。以实际情况为出发点，完成一系列系统操作，仔细完成超标报警通知相关功能选择工作，报警周期与报警条件应当结合自身运行，防止后期进行操作时，对事物带来不利影响。此 Web 界面可视化输出友好，可以直观观察到油烟数据的超标与否问题，对于用户而言也是一个非常好的体验，受到测试者的。物联网报警网络如图 5 所示。

3.8?防控一体化

    用户通过上位机界面可以清楚看到检测到的油烟数据，为实现有效的污染防控，设计了基于大数据的油烟监测模型，硬件采集端将采集的数据根据 NB-IoT 协议实时传输到云端平台，经过数据清洗、数据归一化处理等数据整合操作，导入模型进行计算。根据预测结果，控制机器减小排放量，或进行绿色化学处理，对污染加以有效防控。防控体系图如图 6 所示。

3.9?监控点列表

    用户通过智能油烟检测系统进行油烟监控时，以自身实际情况为出发点。为满足所有用户的需求，用户可自行进行功能选择，首先，进入监控点列表，完成符合自身需求的功能设置。利用系统设置，能够实时修正改进系统运行过程中的数据。

图5 物联网报警网络

图6 防控体系

3.10?未来产品升级

    文章设计的这款基于物联网的智控油烟检测系统具有较高的便利性和实用性，可以结合二维码、激光扫描器、无线通信等技术，进行更科学的监测分析，未来还将结合大数据、人工智能技术进行更有效的监控，市场前景广阔。未来物联网技术拓展情况如图 7 所示。+Acrelxuyue

图7 物联网技术拓展

4.安科瑞餐饮油烟监测云平台解决方案

    AcrelCloud-3500餐饮油烟监测平台可对餐饮点位进行不间断的数据跟踪与统计分析，在发生油烟浓度预警时，信息可多种途径及时通知相关单位处理，确保油烟等污染物的正常排放，让超标浓度无处可藏，防患于未然。针对各餐饮点位安科瑞通过加装多种产品可以进行检测，主要有ACY100型号餐饮油烟监测设备，外加装电流互感器及温湿度探头+Acrelxuyue

    餐饮油烟监测平台GIS地图收集餐饮油烟处理设备运行状态和油烟排放浓度数据，自动对超标排放和异常企业发出警告。监管部门可以快速处理，督促餐饮企业对设备进行整改，并定期进行清洁和维护，从而达到减少环境排放、不打扰居民的目的。
    在现场安装油烟在线监测仪，实时监测油烟、颗粒物和非总烃在排烟烟道中的浓度，监测油烟净化器和风扇的运行电流和开关状态。一旦排放超过标准，系统将发出报警信息。

    系统结构图如下：

5.平台主要功能

系统拓扑图如下：

5.1首页

①接入企业

显示接入的企业数，监测点位数；

②AQI天气

实时AQI天气状况；

③告警率、超标率、在线率

显示告警企业数量，告警率，包括超标、在线率统计；

④地图点位统计

按接入企业GIS，在地图展示。

5.2大屏展示

    该页面通过分仓形式将云平台系统的所有基本信息全部展示在大屏上，主要包含了项目总览，企业隐患排名，报警信息列表，监测点位以及报警统计，监测点位地理位置，工单任务统计等。

5.3实时监控

    系统可进行监测点的筛选，点击每个监测点信息，可以看到实时数据和24小时数据变化曲线。并且可以看到监测节点的历史告警信息。

    实时监测数据包括油烟净化器和风机的运行电流，油烟浓度、颗粒物浓度和NMHC浓度等信息。

    实时状态列表

    系统对当前点位进行数据列表统计，对采集的实时数据汇总，分析其运行状态，预警范围等。

    运行工况

    实时监测数据包括油烟净化器和风机的运行电流，根据电流数值来判断当前进化器的运行状态，包括失联、停机、运行等状态，结合运行数据曲线，更加方便直观。

5.4隐患管理

1）后台根据测点设置的浓度阈值以及在隐患巡查中产生对应的报警信息，并在首页进行铃铛和语音提示；

2）企业用户对隐患进行确认，确认工单派发对象，工单截至期限，以及工单任务描述；

3）运维人员确认工单内容并对隐患进行处理，填写处理结果详情，上传现场图片等附件或进行二级派发；

4）相关企业用户可在“隐患记录”页面来确认对应隐患信息的处理进度，包括是否处理、是否派发；

5.5统计分析

    超标分析

    对相关的采集数据油烟、颗粒物、NMHC数据进行关联分析，对超标的种类、企业进行饼状图的展示，同时对报警企业进行排名，根据排名情况对相关企业进行数据和运行状态的分析评价。

    历史数据

    支持对数据进行年、月、日筛选查询，自定义日期筛选数据，相关数据支持Excel表格导出，便于后期数据的校验和排查。

    设备维护

    设备需要定期清洗、维护和更换滤芯。

5.6统计分析

    用户分析报告

    用户分析报告模块，将企业目前的告警进行汇总，支持模板的Word导出，具体的模板内容可根据客户需求实现定制化设计。

    在线时长分析

    企业在线时长报告模块，将企业目前监测仪的在线时长，失联时长，风机、净化器的在线、离线时间进行汇总，以折线图、雷达图的形式展示。

5.7设备清洗维护

    设置企业检测仪定期的清洗、更换计划，包括维护监测点位的安装时间，上一次清洗时间，以及下一次的维护周期，对应的负责人等信息，清洗前/后照片对比。

5.8视频功能

支持餐饮点位“一点一视频”的接入模式，在餐饮污染排放点位安装摄像头。

支持：

①视频实时预览监测

②历史视频回放功能

6.系统硬件配置

类型	设备型号	图片	功能
Acrelcloud-3500警饮油烟监测云平台	Acrelcloud-3500		餐饮油烟监测云平台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。平台部署于阿里云服务器接收、统计、存储、展示数据，向管理人员提供WEB移动端APP访问，管理者可使用网页、手机APP等形式应用平台功能。
油烟监控仪主机	ACY100-FM		分体式油烟监控主机，支持4路交流电流测量、4路模拟量输入、4路开关量输入、2路开关量输出、4路RS485、2路DC9V电源输出；支持1年的监测数据存储；支持RS485通讯；支持IP65
	ACY100-FM4
	ACY100-FM7
油烟监控仪探头	ACY100-FP		分体式油烟监控仪探头，测量油烟、颗粒物、非总烃
油烟监控仪耗材	ACY100-FTH		温湿度测量模块，测量烟气温湿度
油烟监控仪耗材	ACY100-FF		过滤烟气的组件，在探头前端过滤烟气中大的漂浮物

7.结束语

    近年来，随着经济的发展，油烟肆意排放造成的环境问题越来越严重。现阶段，中国主要餐饮服务业的企业大多选择人口集中、经济发展的地区，一些小型餐饮店会选择在社区开业，这进一步加剧了油烟污染对人们生活的影响。如何有效地预防和控制油烟污染已成为当今热门话题。本文设计的基于物联网传感技术的油烟监测系统通过单片机控制传感器收集油烟数据，然后通过NB-物联网无线通信技术将数据信息实时上传到数据库。

参考文献

[1]陈祥;曹汉清;席梦涛.基于物联网技术的智能监控油烟系统设计[J].造纸装备及材料,2021:3.

[2]何姝,王志苗,卢广平等.餐饮业油烟在线监控系统的设计与研究[J].科学技术创新,2019(6):94-95.

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05.

[4]安科瑞油烟监测平台宣传册2020.01.

作者简介徐悦，女，江苏安科瑞电器制造有限公司。