摘 要：隨著人們生活水平的不斷提升，餐飲業發展速度非常快，與此同時，餐飲業發展帶來的油煙問題也日趨嚴重。文章以物聯網技術為背景，從系統架構設計、系統硬件設計、系統軟件設計等方面，對物聯網背景下的智能油煙在線監測系統進行了分析。

關鍵詞：物聯網；智能油煙；在線監測系統；分析；餐飲油煙監測云平臺；安科瑞

1. 系統架構設計

物聯網背景下，智能油煙在線監測系統的架構包括以下3個版塊：臺控制器、通信網關和服務器，具體架構如圖1所示。

圖1 智能油煙在線監測系統構建

臺控制器由廚房端和管道端組成，廚房端包括主控制器和從控制器，每個控制器都可以操控兩個罩臺與4個爐頭，主從控制器間使用RS485雙絞線通信的方法，主控制器與網關使用無線通信的方法。網關連接實際設備與云后臺，從而進行信息與指令的溝通，每個系統都含有網關。網關使用Lora無線與端設備進行通信，其為兩個無線線路共同通信。主控制器與管道的無線線路需要與網關內的無線線路相同才可以完成通信。通常狀況下，可以先計算主控制器的數量與管道端，再均分至網關的兩個信道中。為了防止出現信道堵塞的狀況，網關使用4G無線協議通信與云平臺通信。

服務器層是存儲并處理信息的關鍵區域，也可以在同時刻內進行不同餐飲企業監測數據的交互。智能油煙在線監測系統在Tomcat服務器上工作，使用Spring Boot設計的請求驅動型的Web框架，來給予客戶實時的系統工作數據與信息，同時客戶也可以使用瀏覽器來對油煙凈化系統進行監測與管理。

2.系統硬件設計

廚房端與管道端的控制器均是使用網關來達成數據交互，再輸送至服務器由后臺進行統的監測與管理。

2.1 廚房端主控電箱

廚房端結構由主控制器、從控制器與在電箱內的顯示屏組成，圖2為主控電箱的接線。主從控制器系統包括個主控制器與兩個從控制器，由主控制器的485-4接口通過雙絞線串接從控制器的485-2接口。嵌入電箱的顯示屏是為了便利廚房員工可以實時監控凈化設備的工作情況，有需要時也可以調取監控。

圖2 主控電箱的接線

廚房端的灶臺會收集灶臺的開關情況與溫度變化，攔截器罩式凈化器會收集機器的電功率數據，支煙道閥會收集風閥的電功率數據。主控制器會把輪詢的從控制器信輸送網關，所含的配置信息是主控制器和網關間的無線通信信息、主控制器地址及其從控制器地址。

2.2 管道端主控電箱

管道端電箱主線路中，管道凈化端的主煙道風閥收集油煙濃度與風閥電功率的信息；管道壓力與靜壓箱收集油煙管道的壓力與靜壓箱電功率的信息；管道端內的UV除味器與排風機收集UV除味機器與排風機的電功率信息；管道端中的水質測量潛水泵電機收集水質與潛水泵電功率信息。管道端控制器會把監測的信息輸送到網關，控制器與網關通信也應配備無線通信數據與控制器的地址。如圖3所示。

圖3 管道端電箱主線路

在當餐飲行業的油煙監測的過程中，灶頭數量的確定是關鍵，需要注意的是按實際情況及時明確灶頭的計算方法：針對中式餐飲店而言，采取現有的或罩面積方案進行計算；西式餐廳則需要結合發熱功率進行計算。在估算排氣罩面積的過程中，受到其他因素的影響，存在定的問題，廚房排氣罩的下方不定是產生油煙的爐灶，還有油爐以及蒸爐等類型的情況，個別企業將爐灶的排氣罩面積設置的比較大，在整個測定的過程中，為了可以估算出油煙爐灶的排氣罩面積以及基準的灶頭數，不應依據估算結果計算基準灶頭數，而應按爐灶的總發熱功率來折算（如按耗油量折算）。

2.3 通信網關

網關也被叫作網間連接器、協議轉換器，因為其在網絡層上兩個高層協議不同的網絡間互連。網關主要負責智能油煙在線監測系統的數據資源交互，應配備信道無線參數、廚房端的主從控制器與管道端的控制器地址、機器地址與服務器數據等。由于管道端的特殊性，在網關參數中，應在信道參數的基礎上，先輸管道端地址再輸入廚房主從控制器的地址，網關會把參數數據輸送至服務器。設備與服務器的網絡配置包括配置設備的默認網絡地址。通常狀況下， 系統啟動動態主機配置協議（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）服務器，且準許服務器向用戶端進行動態分配地址，待成功取得連接后便開始監測信息；如果使用DHCP服務器沒有分配到地址，則應點禁用再輸入設備地址，也可以自動讀取信息。心跳配置內的地址與端口是服務器的地址與通信點，通常情況下不調換服務器就不需要進行二次配置。

3 系統軟件設計

智能油煙監測系統使用瀏覽器/ 服務器（Browser /Server，B/S）架構來搭建，使用常用的SpringBoot框架來組建并開發應用，還配備MyBaits層框架來配置Java數據庫連接（Java DataBase Connectivity，JDBC）代碼，使用AJAX與服務器分享信息并更新網頁內容。Web服務器從數據庫中收集數據，再依據系統的功能來進行選擇，把對應的數據信息整理后輸送到平臺。平臺主要有以下功能模塊：數據監控、地圖監控、數據統計、消息和系統管理，如圖4所示。

圖4智能油煙在線監測系統構架

3.1 數據監控

客戶可以使用數據監控模塊查看油煙機器的工作狀況， 例如爐頭點火、閥門開關、設備功率、風機開關、油煙濃度等工作信息。此模塊是基于對客戶使用體驗的考慮，呈現具體的流程圖來展示出系統收集的數據信息，每隔固定的時間，頁面會進行自動更新，從而為客戶提供設備新的工作信息。如果使用管理員的身份進行登錄，還可以選取客戶，從而看到全體客戶全部監測機器工作的信息狀況。

3.2 地圖監控

使用地圖監控模塊，可以在餐飲企業分布零散中通過此系統所使用的由應百D地圖開發的JavaScript應用程序編程接口（Application Programming Interface，API），客戶可以在地圖上找到個人餐飲企業的具體位置和實時的信息數據等；而使用管理員身份登錄時可以使用地圖監控模塊，看到全體客戶的公司位置與實時數據等。管理員也能指D位置看到客戶的設備信息，如果客戶的信息數據存在異常時，管理員可以立刻向異常數據位置的餐廳發送消息提醒，此客戶登錄監測系統后便可以收到消息的警告提醒信息。隨著餐飲行業的逐漸擴大，此地圖監控功能大大滿足了管理員查找規定客戶的需求。

3.3 數據統計

使用數據統計模塊可以計算出油煙凈化系統設備的平均濃度、功率、溫度與濕度等信息，能夠及時觀察出餐飲公司的油煙排放狀況，再進行整理后繪制出全天內的信息餅狀圖與曲線圖，以便讓客戶更為直觀地了解油煙凈化設備的概況。系統在此模塊中裝備了HighCharts圖表庫，可以快速在Web平臺加入具備交互性的圖表，含有直線圖、餅狀圖、散狀點圖等，同時還具備大量的API接口，以便在創立圖表后對圖表中的線、文字進行刪改增加，令客戶更為直觀地看到油煙凈化機器的工作狀況。

3.4 消息

通常情況下，把消息功能分為用戶反饋和實時報警兩個主要的部分。系統旦檢測到數據有問題，報警系統就會將數據發送給餐飲企業，及時做出解決方案；此外凈化設備在發現有問題的時候，可以讓消息將有問題的部分發送給管理人員。在消息里，用戶可以隨時查看自己被警告的信息，管理人員隨時都能查詢給用戶發送的信息以及用戶發來的信息。

3.5 系統管理

相比較于其他的版塊來說，系統管理模塊有所不同，只能由管理人員使用。例如，在新的餐飲企業準備成立的時候，先需要在相關管理部門登記注冊，并且將自己的詳細信息記錄。管理部門將給予企業定的權限，企業可以實時查看自己所擁有資源的使用情況。

4.安科瑞AcrelCloud3500餐飲油煙監測云平臺

為了彌補現存餐飲行業在煙油監測上的漏洞，同時便利監管部門的監察，安科瑞油煙監測云平臺應運而生。油煙監測模塊通過2G/4G與云端平臺進行通信和數據交互，系統能夠對企業餐飲設備的開機狀態、運行狀態進行監控；實現開機率監測，凈化效率監測，設施停運告警，待清洗告警，異常告警等功能；對采集數據進行統計分析、等統計功能；較之傳統的靜電監測方案，更具實效性。平臺預留與其他應用系統、設備交互對接接口，具有很好的擴展性。

4.1 平臺結構

平臺GIS地圖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，監管部門可迅速進行處理，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。現場安裝監測終端，持續監測油煙凈化器的工作狀態，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性物質、顆粒物濃度等進行對比分析，旦排放超標，系統會發出異常信號。

■ 油煙監測設備用來監測油煙、顆粒物、NmHc等數據

■ 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、電壓進行監測

■ 設備通過4G網絡將采集的數據上傳至遠程云端服務器

4.2 平臺主要功能

   （1）在線監測

對油煙排污數據的監測，包括油煙排放濃度，顆粒物，NmHc等數值采集監測；同時對監控風機和凈化器的啟停狀態、運行數據進行監測。

(2)告警數據監測

系統根據采集的油煙數值大小，產生對應的排放超標告警；對凈化器的運行數據分析，上傳凈化設備對應的運行、停機、故障等告警事件。

(3)數據分析

運行時長分析，離線分析；告警占比、分析；歷史數據統計等。

(4)隱患管理

系統對采集的告警數據分析，產生對應的隱患記錄，派發、處理隱患，及時處理告警，形成閉環。

(5)統計分析

包括時長分析、超標分析、歷史數據、分析報告等模塊。

(6)基礎數據維護

個人信息、權限維護，企業信息錄入，對應測點信息錄入等。

(7)數據服務

數據采集，短信提醒，數據存儲和解析。

4.3 油煙監測主機

油煙監控主機是現場的管理設備，實時采集油煙濃度探測器和工況傳感器的信號，進行數據處理，通過有線或無線網絡通訊將數據傳輸到服務器平臺。同時，對本地數據進行存儲，監控現場設備狀態，提供人機操作界面。

具體技術參數如下：

4.4 設備選型方案

注：雙探頭適合雙排煙通道的場合，每路探頭監測1路排煙通道。

5.結語

如今油煙污染已然變為內三大污染源之，相關部門管理上的疏漏，導致餐飲行業的油煙污染問題日漸嚴重，已經直接影響到人們的日常生活與環境保護。應用油煙監控系統可以實現實時監測油煙凈化機器的工作情況、污染物指數及機器維修提醒等功能，讓所有設備的信息有形化，讓用戶可以實時掌控機器的工作狀況，實現多企業油煙排放數據信息的共享與使用，也更有利于有關部門進行監督與管控。