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餐饮油烟在线监测系统开发测评


餐饮油烟是城市和区域VOCsPM2.5重要的污染来源,有研究表明,一些城市的餐饮业排放PM2.5占到总排放量的5~13%。餐饮企业往往处于人口密集区域,有的设在居民区附近,尤其在密集的建筑物遮挡条件下,不利于餐饮烟气扩散,对周边人群生活造成不利影响。实施油烟监测,可以有效排查、处置、净化、规范餐饮业油烟排放问题。

 

目前常用的油烟测试方法有3种:国标规定的金属滤筒吸收和红外分光光度法、环境标准要求的荷电量检测原理的便携式饮食油烟检测方法、以及基于气体传感器为代表的油烟远程无线监测系统。以气体传感器为代表的远程无线监测系统具有实时性强、能够实现远程监控的优点,但需要解决使用传感器的灵敏性、系统有效性等问题,从而有效指示油烟浓度的排放水平。

 

迪勤研究团队基于多传感器集成融合的方案,开发样机,以期实现餐饮油烟实时动态的监测,同时提高监测系统的精确度和可靠性。

 

一、系统方案和样机

 

1 系统方案框架图

 

系统工作流程,餐饮油烟浓度通过4个传感器模块采集相关数据,包括:传感器1 PM2.5激光传感器;传感器2VOC-K型,厨房气体传感器;传感器3VOC-E型传感器(适用于一氧化碳、乙醇、氢气等);传感器4:温湿度传感器器。传感器将实时采集的数据传输到MCU单元进行数据处理,并可以对传感器校核后编程写入算法,通过Wifi/RS-485等通讯方式传输到云平台,平台上可以实现实时屏幕展示、判断预警及进一步的多算法数据深度处理功能。

 

图2 样机外观和内部结构图

 

样机包括恒流泵进气、检测舱室(含传感器模块和MCU等)、变压器、时钟模块等,并可以通过Wifi/RS-485等传输方式上传数据到云平台,进行数据的深度处理。

 

二、现场测试方法

 

油烟监测样机经调试完成后,于20194~10月于上海进行实地测试,选取2个场景,包括一家粤式餐厅厨房、一栋商业办公建筑的油烟出风口(下边有3家便捷小餐厅和便利店)。其中粤式餐厅厨房间、商业办公建筑油烟出风口,都是3台样机平行测试,实地测试场景如图组3

 

 

1)厨房间油烟测试实验

 

 2)商业楼顶油烟排风口测试实验

 

 图组3 餐饮油烟测试场景

 

三、结果讨论

 

采样间隔1min/次,对数据进行10min均值处理,其中商业办公建筑油烟出风口样机测试时间达6个月,选取典型特征日1d典型参数进行分析,如图组4

 

           

图4 实地测试典型日参数测评曲线


经测评发现,厨房典型日测试可见,PM2.5VOC传感器对油烟气溶胶和VOC类油脂均对应做出清晰、迅速的变化响应,各曲线反映出高浓度出现在早餐、中餐、晚餐的典型时刻,而非餐饮时间厨房作业量小时,3类传感器对应测试参数迅速降低,即所有3类传感器均可实现定量化油烟数据反馈。


经测评厨房安装3组传感设备、商业建筑排放口的3组设备,发现PM2.5VOC各类型传感器一致性较好,达95%以上,重现性较好;PM2.5VOC传感的相关性在30%~70%之间,传感器性能良好,且能够互补,进一步的测算显示,与单精度传感器设备相比能大幅提高准确性,减少误报。

4 小结

本研究开发测评了一种基于PM2.5VOC传感器的互补融合的餐饮油烟实时在线系统,通过6个月时间测评发现,样机在实际场景测试过程与餐饮时间能够较好匹配,传感器一致性较好,能大幅提高油烟浓度监测的灵敏性、实时性和准确性,良好实现了餐饮油烟的实时在线监测预警功能。


参考文献

1.       王跃思,姚利等,京津冀大气霾污染及控制策略思考[J].中国科学院院刊,2013,28:353-363.

2.       郝素明.餐饮业油烟污染对环境影响及防治[J].福建环境,2001.

3.       GB 18483-2001,饮食业油烟排放标准(试行).

                     

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