基于物聯(lián)網(wǎng)技術的餐飲業(yè)油煙在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究

1引言

餐飲業(yè)作為我國第三產(chǎn)業(yè)中一個重要的傳統(tǒng)服務性行業(yè)，因其市場大、增長快、影響廣、吸納業(yè)能力強的特點而廣受重視。從餐飲油煙凈化治理的狀況來看，由于餐飲企業(yè)眾多且分散，只能簡單地監(jiān)測油煙凈化系統(tǒng)各設備的開關狀態(tài)，一般只要煙道閥門和風機設備處于開啟狀態(tài)，判定為油煙排放正常即所謂的排放達標；對于油煙凈化設備的工作狀態(tài)是通過監(jiān)測油煙凈化設備的運行功率等參數(shù)的變化進行判別；隨著嵌入式、無線通信和多傳感器融合技術的成熟和廣泛應用，各種物聯(lián)網(wǎng)技術集成應用在油煙監(jiān)測系統(tǒng)中，將有益于提高企業(yè)對油煙凈化綜合監(jiān)控能力、給予政府及環(huán)保部門數(shù)字化指標，推動人與自然和諧發(fā)展。

2系統(tǒng)體系架構

該智能油煙在線監(jiān)測系統(tǒng)的整體架構分為三個模塊，即前臺控制器、通信網(wǎng)關和服務器。

前臺控制器部分包括廚房端和管道端，其中廚房端由一個主控制器與兩個從控制器組成，每個控制器可管理兩個罩臺加四個爐頭的標準組合，主從控制器之間采用 RS485雙絞線通信，主控制器、管道端與網(wǎng)關之間均采用無線通信。

網(wǎng)關連接前端設備與云平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)與信令的轉發(fā)，每個系統(tǒng)布設一個網(wǎng)關。網(wǎng)關與前端設備之間采用 Lora 無線通信協(xié)議通信，默認為兩個無線信道并行通信。廚房主控制器與管道端的無線信道與網(wǎng)關的任一無線信道一致才能通信。一般情況下，可先統(tǒng)計廚房端主控制器數(shù)量加一個管道端，然后平均分配到網(wǎng)關的兩個信道上。為了避免單一信道交互堵塞，網(wǎng)關與云平臺之間采用4G無線協(xié)議通信。

3系統(tǒng)硬件設計

無論廚房端控制器還是管道端控制器都是通過網(wǎng)關進行數(shù)據(jù)交互，并上傳給服務器供后臺統(tǒng)計和管理。

3.1 廚房端主控電箱

當爐頭上方溫度探頭測量到當前溫度比環(huán)境溫度高4度以上時，即判定為廚師已啟動爐頭開始烹飪，系統(tǒng)自動打開煙道閥門、啟動煙罩風機，并上傳爐頭運作信息到網(wǎng)關層，隨后網(wǎng)關會即時通知管道端啟動相關設備。在整個烹飪過程中，廚房端控制器會連續(xù)地采集當前爐頭上方測量的溫度和環(huán)境溫度數(shù)據(jù)、煙道閥門啟閉狀態(tài)、煙罩風機功率等參數(shù)并上傳到系統(tǒng)服務器。

3.2 管道端主控電箱

管道端控制器根據(jù)接收通過網(wǎng)關傳來的廚房端爐頭點火信息和測量煙道內(nèi)油煙濃度信息，啟動變頻風機、凈化器和除味器等相關設備，并按照預設置的參數(shù)模式智能自行調控凈化功率和變頻風機功率。

3.3 無線網(wǎng)關

網(wǎng)關作為智能油煙在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，需要配置各信道間的無線參數(shù)、各廚房主從控制器與管道端控制器地址、本機自身地址及服務器相關參數(shù)等。在網(wǎng)關參數(shù)配置中，需要在各信道參數(shù)配置下，因為管道端先填入管道端地址再填入與該管道端相連的廚房主從控制器地址，網(wǎng)關會根據(jù)本配置提取參數(shù)信息數(shù)據(jù)轉發(fā)給服務器。

4系統(tǒng)軟件設計

在智能油煙在線監(jiān)測系統(tǒng)中，軟件層面的設計關重要，為了實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化和**化，需要建立一個足夠清晰的數(shù)據(jù)。由網(wǎng)關將設備的工作狀況信息持續(xù)傳到服務器的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)一定時間間隔掃描數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)表，分析計算后傳到系統(tǒng)前端供管理員查看。

5安科瑞AcrelCloud3500餐飲油煙監(jiān)測云平臺

基于物聯(lián)網(wǎng)技術的餐飲業(yè)油煙在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究

為了彌補現(xiàn)存餐飲行業(yè)在煙油監(jiān)測上的漏洞，同時便利監(jiān)管部門的監(jiān)察，安科瑞油煙監(jiān)測云平臺應運而生。油煙監(jiān)測模塊通過2G/4G與云端平臺進行通信和數(shù)據(jù)交互，系統(tǒng)能夠對企業(yè)餐飲設備的開機狀態(tài)、運行狀態(tài)進行監(jiān)控；實現(xiàn)開機率監(jiān)測，凈化效率監(jiān)測，設施停運告警，待清洗告警，異常告警等功能；對采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析、排名等統(tǒng)計功能；較之傳統(tǒng)的靜電監(jiān)測方案，更具**性和實效性。平臺預留與其他應用系統(tǒng)、設備交互對接接口，具有很好的擴展性及融合性。

5.1平臺結構

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?，F(xiàn)場安裝監(jiān)測終端，持續(xù)監(jiān)測油煙凈化器的工作狀態(tài)，包括設備運行的電流、電壓、功率、耗電量等等，同時結合排煙口的揮發(fā)性物質、顆粒物濃度等進行對比分析，一旦排放超標，系統(tǒng)會發(fā)出異常信號。

■ 油煙監(jiān)測設備用來監(jiān)測油煙、顆粒物、NmHc等數(shù)據(jù)

■ 凈化器和風機配合對油煙進行凈化處理，同時對凈化設備的電流、電壓進行監(jiān)測 

■ 設備通過4G網(wǎng)絡將采集的數(shù)據(jù)上傳遠程云端服務器

5.2 平臺主要功能

(一)在線監(jiān)測

對油煙排污數(shù)據(jù)的監(jiān)測，包括油煙排放濃度，顆粒物，NmHc等數(shù)值采集監(jiān)測;同時對監(jiān)控風機和凈化器的啟停狀態(tài)、運行數(shù)據(jù)進行監(jiān)測。

(二)告警數(shù)據(jù)監(jiān)測

系統(tǒng)根據(jù)采集的油煙數(shù)值大小，產(chǎn)生對應的排放超標告警;對凈化器的運行數(shù)據(jù)分析，上傳凈化設備對應的運行、停機、故障等告警事件。

  (三)數(shù)據(jù)分析

運行時長分析，離線分析;告警占比、排名分析;歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計等。

(四)隱患管理

系統(tǒng)對采集的告警數(shù)據(jù)分析，產(chǎn)生對應的隱患記錄，派發(fā)、處理隱患，及時處理告警，形成閉環(huán)

(五)統(tǒng)計分析

包括時長分析、超標分析、歷史數(shù)據(jù)、分析報告等模塊

(六)基礎數(shù)據(jù)維護

個人信息、權限維護，企業(yè)信息錄入，對應測點信息錄入等

(七)數(shù)據(jù)服務

數(shù)據(jù)采集，短信提醒，數(shù)據(jù)存儲和解析

5.3油煙監(jiān)測主機

油煙監(jiān)控主機是現(xiàn)場的管理設備，實時采集油煙濃度探測器和工況傳感器的信號，進行數(shù)據(jù)處理，通過有線或無線網(wǎng)絡通訊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒掌髌脚_。同時，對本地數(shù)據(jù)進行存儲，監(jiān)控現(xiàn)場設備狀態(tài)，提供人機操作界面。

具體技術參數(shù)如下：

5.4 設備選型方案

6基于物聯(lián)網(wǎng)技術的餐飲業(yè)油煙在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究，結語

油煙污染已經(jīng)成為了我國三大污染源之一，政府及環(huán)保相關部門對油煙污染控制的制定標準不太完善，導致對餐飲業(yè)油煙污染的控制與執(zhí)行存在大量灰色問題。

油煙監(jiān)控系統(tǒng)的嵌入能實時顯示油煙凈化設備運行工況、出風口污染物指數(shù)和設備維護提醒等智能化功能。它讓一切數(shù)據(jù)可視化，讓客戶實時掌握設備的動態(tài)信息，讓環(huán)保相關部門規(guī)范監(jiān)督管理有據(jù)。

針對餐飲企業(yè)任一時間節(jié)點的油煙實時數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與計算，智能油煙在線監(jiān)測系統(tǒng)只是在原有油煙凈化設備的前提下進行監(jiān)測與分析，今后的研究會放在大數(shù)據(jù)處理方面，希望通過對大量餐飲企業(yè)的油煙排放各項指標參數(shù)進行分析、算法運算得到油煙凈化設備效益的額定功率，提供設備設計廠商相符合市場的標準參數(shù)設定。

【參考文獻】基于物聯(lián)網(wǎng)技術的餐飲業(yè)油煙在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究

[1]朱賢軍.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的餐飲業(yè)油煙實時監(jiān)測移動平臺，安徽理工大學，2013

[2]馮天成，盧設階，基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能油煙在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計，武漢紡織大學數(shù)學與計算機學院，2019

[3]安科瑞AcrelCloud-3500餐飲油煙監(jiān)測云平臺.2020.05版

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