浅谈餐饮业油烟污染现状及在线监测系统的设计与应用

摘要：城市餐饮业油烟污染成了困扰城区环境保护部门和人民群众日常生活的主要问题。油烟污染已经成为我国一个重大的污染源，是形成PM2.5的重要污染源之一，为了解决餐饮业油烟管理方面存在的问题，设计了餐饮业油烟在线监控系统，对油烟污染实行在线监测，可以对未来政府监管部门提供有效、实用的监控系统解决方案，可以实时、快捷、广域的进行环境数据监测，提高环保部门的反应能力，并有助实现环保部门的信息化、数字化建设。对于改善城市环境质量，建设和谐社会都有重要意义。

关键词：油烟污染；在线监控系统；饮食业油烟

   随着社会经济的高速发展，重视人类生存环境逐渐成为人们意识、行动的重要的指导思想。根据环保部的部署，要逐步在一些大中城市建立区域性的环境质量和污染源监测的自动化网络系统。这几年，环保部已经对全国关键污染源工业企业分步实施污染源在线监测系统，包括废水、废气、固体废物等污染物的排放情况实现实时在线监控，并将监控数据实时有效的上传到环保监控平台，为各级环保监管部门提供有利证据。

   油烟在线监测系统，不但实现实时显示统计净化器川清洁状态、净化器开关状态、风机开关状态、 GPRS 状态、联动比率等，同时显示企业名称、企业编码、企业地址、监测时间，并且系统可设置多级登入权限，管理员能够进行信息发布及互换；也可进行历史数据及历史曲线查询；同时系统又可以自动生成报告、报表等特点。

1、我国饮食业油烟污染的现状及成因

1.1油烟污染现状及成因

1.1.1污染现状

   饮食业油烟就是指食物烹饪和食品加工过程中挥发的油脂、有机质及热氧化和热裂解产生的混合物，就目前来说，已经有99种油烟化合物被发现，这也是我国对饮食业油烟越来越重视的原因。

   国内的餐饮油烟污染一直以来都是广大市民投诉的热点和难点问题。大量的油烟污染排放不能得到有效的控制，多数餐馆开在居民小区、临街房屋，对环境质量和居民的健康带来不利的影响。

1.1.2油烟污染危害

   饮食服务业排放油烟的成分至少有300多种，主要有脂肪酸、烷烃、酯、芳香化合物等，其中至少有数十种危害人体健康。饮食服务业油烟废气正和工业废气、机动车尾气一起，被视为大气的三大“污染杀手"。

   油烟对人体健康的危害主要有以下三个方面。

1.1.2.1肺脏毒性

   除了吸烟，烹饪已被确定为市内空气污染的主要来源，并危害着人们的身心健康，而吸入油烟对健康人和慢性支气管炎病人肺功能有明显的影响，表明为PEFR、V76、Vso、V25 均明显下降，慢性支气管炎组FVC和FEV1也明显降低，吸入者出现呛咳、胸闷、气短等症状，说明油烟对气道有强的刺激作用，使气道收缩，呼吸阻力增加。

1.1.2.2增加致癌机率，降低免疫力

   对于长期与油烟接触的人群进行调查，发现其外周血淋巴细胞SEC和微核率均明显高于对照组，并随暴露年限的延长而升高，长期的暴露在油烟中，这可能是患肺癌的重要因素。大量的研究表明，烹调油烟中存在着能引起基因突变，染色体损伤，NDA损伤等不同生物学效应的细胞遗传毒性物质，具有肯定的致突变性。其遗传毒性与食物成份及食用油种类、烹调温度有关，并随温度升高其致突变性增强。烹调油烟气中的一些致突变物同时也具致癌性，其中苯并芘、挥发性、杂环胺类化合物等是已知的致突变、致癌物。

1.1.2.3容易产生肿瘤

   从上海大学的一些课题研究可以表明，长期在厨房做饭的女性，其产生肺癌的几率大大增加2~3倍，因为中国女性接触的油烟比较多，也因此患肺癌机率中国女性占了一定人数在理，其原因在于支气管上皮细胞（BEAS-2B 细胞）暴露于0.1或1.0μM的TT-DDE中，和氧化活性氧（ROS）产生反应所致。

1.1.3油烟污染是PM2.5的重要组成之一

   现在人们几乎“谈 PM2.5色变",但殊不知PM2.5一个重要排放源就在我们身边，即餐饮油烟。据《2013年04月22日，经济参考报》报道：中国科学院大气物理研究所研究员王跃思等人在对北京冬季及夏季大气细粒子中有机组分的来源及贡献进行研究后发现，餐饮油烟排放的有机气溶胶（气溶胶是液态或固态微粒 在空气中的悬浮体系）是一次有机气溶胶中重要的组分，控制这类排放源对降低北京大气细粒子PM1污染水平具有十分重要的意义。

          PM1是指大气中直径小于或等于1微米的颗粒物。它包含在PM2.5中，其质量浓度约占PM2.5的0.6~0.8。相对PM2.5和PM10,PM1由于在大气中的停留时间更长，并更容易进入人体肺部深处，对气候、环境和人体健康造成的不利影响更为突出。

1.2 油烟污染的成因

   我国的饮食习惯决定了油烟排放污染比较严重，但同时，我国在环境管理中对饮食业油烟污染源一直重视不够，油烟污染日益严重。

   首先，各地环保主管部门对饮食业油烟的环境监测手段很多都只是使用手工监测的手段，监控数据也只是靠人工报送数据。手工检测只能是瞬时的，而且只能是短时间的检测，不可能对实际的排放情况有一个准确的掌握。数据不够准确和及时，不能及时处理油烟污染执法，影响环保部门的办事效率。

   其次，烹调油烟含有多种有毒化学成份，需要对其采取有效的净化措施。一般来说，污染物的控制对策有两种：清洁生产和终端控制。前者从研究污染物产生机理着手，力图在生产过程中降低污染物的产生量；后者用物理、化学、生物方法对产生的污染物进行处理，力图降低污染物的排放量，从而降低其环境效应。但是由于监管不到位，而且很多污染制造企业或单位为了节约开支，而导致油烟净化装置形同虚设，甚至根本没有安装油烟净化装置的现象，已成为油烟污染问题的重要起因。

   第三，饮食业的油烟污染如此的严重，另外一个原因是缺乏统一的协调管理机制，因为饮食行业油烟污染等生活环境污染问题具有很强的社会性。涉及到的管理部门可能包括有环保局、工商局、城建局、甚至还有食物卫生监督局等。各个部门之间缺少一个良好的协调机制，不能形成合力。近年来虽然我国已加强了环境保护“三同时"的管理，通过环保部门的大量协调工作，这一问题得到了较好解决，在开发建设和第三产业的审批上环保的审批权已开始得到落实，但是，问题还远远没有得到全部改善。

   为了切实解决油烟污染扰民问题，确保饮食服务企业的油烟净化设施正常运行，减少油烟排放给市区环境带来的污染，推动油烟在线监控，就能通过反馈调节达到油烟净化设备的运行和油烟的达标排放。

2、油烟污染在线监控系统的设计

2.1 油烟在线监控系统的设计原则

   油烟在线监控系统的政策性和专业性很强，要以国家、省、市信息化建设和环境信息化建设方针为指导，围绕环境保护工作和生态建设的目标和任务，以环境管理需求为导向，以网络建设为基础，以数据共享和应用开发为核心，整合资源，夯实基础，坚持“统筹规划、资源共享、务求实效"的发展方针，并坚持以下原则：

2.1.1 统一实用原则

   结合当前餐饮业油烟治理工作的实际，坚持统一规划、分步实施、因地制宜，使在线监控数据经过收集、传递、处理后，能实时准确地反映相关企业的油烟处理和排放实况，解决油烟超标排放监管难题，切实提高环境监理效率和管理水平。

2.1.2安全可靠原则

   油烟在线监控系统项目代表未来环保智能化发展趋势，传感、传输、实时监测等技术要求较高，一定要采取可靠成熟技术，确保整个系统稳定、可靠地运行。

   另外，系统的硬件和软件都要采用可靠性措施，如传感器使用寿命、系统保密措施、抗干扰措施、数据备份和恢复、严格的权限控制、防止计算机病毒侵入、严格管理制度等。

2.1.3 兼容共享原则

   随着油烟在线监控系统监测技术的进一步发展，信息量会越来越大，监控节点数也将逐步增加。系统首先是整合现有资源，包括通信资源，使得指挥通信有序工作，为统一指挥、协同作战提供通信保障；其次是整合信息资源，加强信息的管理和应用，建立“关联应用"体系，为系统的扩展应用提供前提条件。同时，要考虑操作者使用方便、灵活，人机界面友好，直观清晰。同时，要考虑操作者使用方便、灵活，人机界面友好，直观清晰。

   因此，硬件和软件会不断扩充，系统功能会不断增强。因此这些都要求系统具有较强的兼容和共享功能。

2.2油烟在线监控系统的总体设计思路

   采用基于无线网络通讯的方式，对油烟净化处理设备进行实时不间断监控（也可自行设定监控时段），数据自动传送到环保部门监控平台，提高了监控水平，油烟在线检测仪器在自动采集油烟净化设备的运行数据后，通过数据采集器或者RTU，以无线网络（或其他媒介）将运行情况以及浓度等数据传送到环保局的监控，环保局监控的服务器接收到这些数据之后，其软件管理平台会根据数据的情况进行统计分析。

系统拓扑示意图

2.2.1油烟在线监控终端设备

   实现采集监控油烟净化器设备开关状态信号、清洁度信号，及通过油烟浓度监测模块采集排放的油烟中油烟浓度信息，并预留挥发性有机物的在线检测接口。

2.2.2数据采集传输模块

   采用可靠的数据传输设备，保证连续、及时、可靠地进行数据传输、即时数据发送、批量数据发送、状态信息发送、数据采集时间间隔和发送时间间隔可调、具有在通讯出现故障及通讯恢复后的续传功能、设备包括无线通讯卡以及能满足监控要求的通讯费。

   采用GPRS或CDMA无线通讯方式，将监控现场数据上传至环境保护局监控系统平台，实现数据的远程通讯，并保持数据的一致性。符合《测量、控制和实验室电气设备的要求》的规定。数据接口兼容模拟量输入检测口、RS232数字接口、继电器触点输出接口、开关量输入、LAN 等多种接口；能支持多种采集器同时采集。净化器的开关量检测、风机开关量检测、净化器清洁度检测，能将划分若干等级描述清洁度、油烟排放浓度检测、预留一个备用检测通道。

2.2.3监控管理核心

   配备相应的服务器、路由器等网络硬件，实现监控核心功能，同时开发油烟在线监控系统平台软件，平台软件具有以下功能和特点：

(1)监控油烟净化设施风机开启状态，确保监控点风机在油烟排放期间正常开启；

(2)监控油烟净化器的清洁度状况，根据油烟净化器的清洁情况进行监控；

(3)实时监测油烟排放气体的浓度，并预留检测总挥发性有机物的接口。

(4)通过CDMA/GPRS进行数据传输。

(5)采用B/S 模式，客户端随时随地运行新的程序，而且不受平台限制。

(6)系统集成WebGIS （网络地理信息系统）应用。

3、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。

   餐饮油烟监测平台GIS地图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，监管部门可迅速进行处理，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。

   现场安装油烟在线监控仪，实时监测排烟烟道内的油烟、颗粒物和非甲烷甲烷总烃等浓度，同时对油烟净化器和风机的运行电流和开关状态进行监测，一旦排放超标，系统会发出告警信息。

系统结构图如下：

3.1首页

   接入企业，显示接入的企业数，监测点位数；AQI天气，实时AQI天气状况；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。

   地图点位统计；按接入企业GIS，在地图展示。

   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。

3.2 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。

3.3 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。

   实时监控：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。

3.4 隐患管理

   后台根据测点设置的浓度阈值以及门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。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；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；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。

3.5 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。

3.6 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。

3.7 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。

3.8 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。支持视频实时预览监测和历史视频回放功能。

3.9.系统硬件配置

4、资质认证

   已经获取中国环境保护产品认证证书（中环协CCEP认证证书）并取得对应的软件测试报告《油烟浓度在线监测仪测试报告》，还取得计算机软件著作权。

5、结论

   油烟污染已经成为我国一个重大的污染源，是形成PM2.5的重要污染源之一，特别是餐饮业排放油烟污染严重影响周围居民和相关行业从业者的健康。但对油烟污染的控制存在诸多问题。油烟污染控制相关标准不太完善，并且执行有困难；油烟净化设备普及程度不高，仅大城市的大餐馆能得到较好的强制安装运行，很多中小城市及小餐馆均直接排放，并且油烟净化设备利用效率不高。为了解决上述问题，对油烟污染实行在线监测非常重要。

   油烟污染的在线监测可以快速、准确和连续的监测油烟净化 设备的工作情况和油烟的净化与排放情况。与传统监测手段相比，它具有高度的实时性、同步性、造价低、布点灵活、施工快捷等一系列优势。

参考文献

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[3]安科瑞企业微电网设计与选型手册.2022.05版.

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