餐饮油烟在线监控系统在环保监管中的应用

陈宜秋

（福州市台江生态环境综合保护执法大队，福建 福州 350004）

1 概述

进入21世纪以来，中国经济高速发展，科技迅猛进步，但目前仍然处于快速工业化阶段。城填化进程加速，汽车保有量迅猛上升，也随之带来一系列环境问题[1]。

油烟污染已经成为当前城市大气污染主要问题之一，而餐饮业排放的颗粒物（TSP）以PM2.5为主，约占所排放颗粒物的76.91%。PM2.5是形成灰霾的主要因素，灰霾对人们的身体及心理健康、出行安全、区域气候等都会产生较大影响。同时，油烟污染给城市的生活环境和市容景观带来诸多不良影响，扰乱了正常的生活秩序，已成为当前城市环境监督管理的热点、难点问题。因此，如何有效治理油烟污染，就成为当前环保部门亟待解决的重要问题。

油烟在线监控是以数据为支持，强化分析应用，充分利用大数据技术，深入开展环境大数据应用，加强环境资源整合集中、应用、开放与共享，通过数据发现问题、分析问题和解决问题，形“用数据管理、用数据决算、用数据服务”的生态环境保护新模式，解决城区突出油烟污染问题。

2 油烟在线监控系统的设计

油烟在线监控系统的主要系统设计包括系统专门的监控设备、传输网络、监控中心。监控设备主要用来油烟的在线监控，配合专门的监测探头和监控主机来使用，可以更好地监控油烟的浓度及相关指数。监测探头把监测到的信息传输给油烟监控的主机上，在主机上可以得到相应的数据并及时进行相关处理。与此同时，烟道风机和烟油净化器的工作状态也属于整个监控设备的监测范畴，它们会将这些监控的数据通过网络上传到监控中心，这样可以更好地从线上来监控工作（如图1所示）。

图1 油烟在线监测系统示意图

2.1 油烟监测探头

油烟监测探头是重要的监测设备之一，在整个在线监控系统中，油烟监测探头用了专业的油烟传感系统，它可以监测油烟的浓度，并对其进行分析。从而可以得到准确的油烟浓度值等各项指标，同时可以感知油烟的温度、湿度以及烟气的压力等。通过后期整理可计算出油烟的扩散情况以及对空气的污染程度，分析相关污染系数，为后期监管提供参考依据。与此同时，油烟监测探头还有特别保护功能，为了防止餐饮业对其私自进行拆卸，在安全上也做出了特殊的处理，如果探头与油烟监控主机之间的电缆被损坏或者不能连接到主机的话，油烟监控主机就会自动识别并报警[2]。此外，油烟监测探头很节能，运行功率很低，可以进行实时监测，而且安装非常方便、稳定，可长时间使用。

2.2 油烟监测主机特点介绍

它的主要性能特点是可以采用无线通讯，实现在线数据的上报和上传，并且油烟监测探头体积非常小，重量很轻，密封性非常好，有效防止油烟对其损坏。而且它的结构设计便于清洁，安装方便。监测主机可以查询到油烟净化设备的运行时间、运行温度，包括油烟的压力、油烟的浓度和开关机时间，并且将数据上报。智能开机系统可以自行开关机来实施在线的监测。联网功能可以与各大环保局联网，实行环保局在线监控的要求。

2.3 相关的软件平台

生态云平台监控系统与软件配合使用，它可以实时显示企业的运行状况、油烟净化器和风机的工作状态，实现净化效率监测，设施停运告警，超标异常告警等功能，方便数据保存、显示、处理、查询、统计，借助历史数据，可以更直观地反映出监控点油烟污染情况，对各种数据进行多种分析，生成报表。警报管理包括短信平台，当数据超过标准时，设备关闭或异常，动态报警闪烁系统卡通过短信向执法机构传递与企业相关的信息，为确保更有效地执法运作和协助。

3 油烟在线监控系统的优点

3.1 规范管理，减少油烟的污染

通过在线的油烟监控管理，相关的管理就会更加的规范，可以防止一些不法企业钻法律的空子非法排放油烟，油烟在线监控系统跟踪系统专注于设备运行的分散性、安装状态的变化，这是以前无法集中控制的。能够对整个油烟监控设备的运行、清洗和维护情况进行持续监控，并及时向管理层报告，我们要对油烟的监控多重视，多负责，要减少油烟对于环境的污染。

餐饮业排放的颗粒物（TSP）以PM2.5为主，减少餐饮业油烟排放有助于降低空气中细颗粒物PM2.5的污染，“十三五”期间，PM2.5年均浓度呈逐年递减趋势，2020年PM2.5年均浓度较2016年下降了29.6%，“十三五”期间，PM2.5的年均浓度如图2所示。“十三五”期间，台江区空气污染物PM2.5的超标情况也有所改善，2020年未出现PM2.5超标天气，2015～2020年台江区空气中细颗粒物（PM2.5）超标天数详见表1。PM2.5的空气污染物负荷系数也在逐年降低，2020年较2016年下降了3.8%。如图3所示。

图2 2016-2020年PM2.5浓度变化曲线

表1 2015-2020年台江区空气污染物PM2.5超标天数表

图3 2016-2020年台江区污染物PM2.5负荷系数变化图（%）

3.2 提高工作效率

传统采样分析法无法在现场检测出油烟排放浓度，得到一组数据需大约2天时间。要经过采样、萃取、分析、计算等步骤，过程繁琐，需要现场采样和实验分析两部门的人员共同完成。测量精度受采样设备、四氯化碳纯度、操作人员经验等因素影响，滤筒多次使用后空白值增高也会影响到数据准确性。使用高纯度四氯化碳，成本高，且四氯化碳对人身健康危害很大。油烟在线监控装置24小时记录信息，确保数据的一致性和可逆性，通过对生态云平台计算机化控制，我们可以改变传统的手动控制模式，除了大大减少了执法人员及监测人员的数量和工作强度外，也为环境决策提供了科学依据，这样不仅节约了人力成本，与此同时，大大提升了工作效率。

3.3 在线监控数据精准度高于人工采样

我们在近期对台江区六家酒店的油烟排放状况进行了在线监控和人工采样，并对于两种方案进行了比对，见表1、表2。从在线监控与人工采样的数据对比中，可以看出监测结果很接近，差异基本在误差范围以内，这说明在线监控的数据可信度很高，同时，在线监控工作效率更高。

表1 监控数据1

表2 监控数据2

4 油烟在线监控系统的几种监测原理

油烟在线监测仪得到了大量的应用，目前市面上油烟在线监测仪有三种监测原理，所得的油烟细颗粒物质量浓度见表3。

表3 油烟细颗粒物质量浓度

4.1 传统电化学

具有多孔位的筛子传感器，当油烟颗粒进入到传感器当中，传感器的孔位会接收到油烟颗粒，从而导致筛子的阻力增加，影响电流强度的变化。不难发现，电流强度和油烟浓度之间成线性关系（正比关系），从而可以根据电场（电流）强度计算出油烟浓度。

特点：精度低，平均1～2周需要维护一次；采用单边安装，但每年需要更换探头。

4.2 对光法

采用双边固定安装，一端为发射端，另一端为接收端。发射端会持续发出一道红外线光波给接收端，当油烟颗粒进入到传感器中，与激光束交汇时会产生散光，接收端会接受到这样的光学变化，从而可以得出油烟浓度的大小。

特点：光学法的一种，精度比电化学高，比前散光学低；双边安装抗震动能力差，偏差后容易出现数值不准确的现象。净化器出口震动大；对光法由于没有反吹系统基本1～2个月需要清洗探头。

4.3 光散射原理

光散射监测分为“光粒子计数器”与“粒子集合光散射”两类。油烟细颗粒物在烟管内部传输时成分稳定，粒径谱偏移量小，且颗粒物形状呈球形，表面光散射特性非常稳定，适合采用“粒子集合光散射法”进行表面积浓度测量后换算成油烟细颗粒物质量浓度，其优点是装置简单，测量下限低、精度高。

现阶段餐饮油烟污染占大气污染类投诉量位列第一，因此油烟污染治理与其它污染源治理有所不同，最急迫解决的不是油烟污染物排放总量控制而是对油烟扰民问题的迅速有效控制。油烟细颗粒物属于大气PM2.5贡献的粒子，其巨大的比表面积造成油烟细颗粒物（挥发凝聚与不完全燃烧产物凝聚）是油烟烟羽视觉污染的最主要因素。因此油烟细颗粒物是油烟在线监测的首要对象。准确监测油烟细颗粒物的浓度，对准确评估油烟烟羽视觉污染扰民程度以及油烟气味扰民程度起到决定性作用，因此油烟细颗粒物的浓度监测是油烟在线监测的首要项目。综上所述，油烟污染物在线监测系统最重要功能要求是实现对油烟细颗粒物（PM2.5）排放情况的监测，其次是油烟VOCs的排放监测。同时，为了修正监测数据，油烟污染物在线监测设备可以配置烟管风速传感器、烟管气压传感器、烟气温度传感器、烟气湿度传感器等辅助传感器，通过实验比对光散射原理传感器基本上都能达到要求。

5 总结与分析

油烟在线监控系统可以实现在线监控各个餐饮企业的油烟净化器风机的开关状态，并且可以将指标进行相关系统的上传，同时，也可以查询统计在不同阶段每个企业的油烟监测的情况，包括对于企业油烟的净化率也可以做出相应的调整，最重要的一方面是这项油烟净化监测系统可以为监管部门提供有效的数据和相关的监测报告，合格才解决环保部门对于餐饮业的监督情况。与此同时，它可以提高环境管理能力和监督执法的水平，我相信这项系统可以为以后的监管带来更多的帮助，并且对改善城市环境质量有重要的意义。