CN210427284U - 多参数油烟在线监测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种多参数油烟在线监测设备，用于监测风道中的油烟；包括热线探头、负压抽气采样装置、MCU控制器和GPRS数据远传电路；负压抽气采样装置包括缓冲气室、电磁阀、多种传感器、油烟过滤器、真空采样泵；热线探头设置在油烟风道中，监测风道的风速；热线探头、AD模数转化电路、MCU控制器依次连接；能够实时在线检测油烟排放浓度、颗粒物排放浓度、非甲烷总烃浓度、风机运行状态、净化器运行状态、风机工作电流、净化器工作电流、烟气排放量以及烟气温湿度、臭氧浓度等多种数据指标；MCU控制器通过互感器连接排烟风机和净化器，根据互感器检测到的排烟风机和净化器的电流和电压，检测风机的运行状态、净化器的运行状态。

Description

多参数油烟在线监测设备

技术领域

本实用新型涉及油烟监测技术领域，特别涉及一种多参数油烟在线监测设备。

背景技术

近年，我国环境大气污染问题引发社会高度关注，严重的雾霾天气更是让大众对PM2.5及其它空气质量评价指标有了更加全面的认识理解。然而，随着对大气污染来源的全面解析，餐饮油烟污染排放作为大气污染主要贡献之一，仅次于机动车尾气排放，国家环保部及各地方环保管理部门针对餐饮油烟污染相继出台了管理办法。

自2001年为贯彻《中华人民共和国大气污染防治法》，防治饮食业油烟对大气环境和居住环境的污染，试行GB 18483-2001《饮食业油烟排放标准》以来，全国各大城市及旅游城市都要求餐饮业安装油烟净化设施，同时安装油烟监测装置或通过人工采样检测的方式监测是否达到排放标准。

在传统的餐饮油烟概念里，油烟作为一种特殊的污染物单独存在，难免有些模糊不清。根据相关科研机构的结论表明，餐饮油烟污染成分主要由油烟颗粒物、油烟VOCs、水蒸气等多种成分组成，油烟颗粒物主要以油烟PM2.5、PM10、PM100等多种粒径方式存在，而油烟VOCs成分比较复杂且变化比较大，但二者质量浓度在同一数量级。通过 2018年发布的最新的DB11 1488-2018《餐饮业大气污染物排放标准》北京新地标中明确规定要求检测油烟浓度、颗粒物浓度、非甲总烃浓度三项数据指标可以看出，环保部门正在逐渐加强对餐饮业油烟的治理，同时，监测指标也越来越丰富。

以往的油烟在线监测***由于受技术水平所限，只能简单监控油烟净化装置的各个设备开停状态，一般是风机和净化器，只要各设备正常开启，就简单的认为油烟排放是正常达标的，又或者监控油烟净化设备的运行功率和状态等，根据这些参数的变化以判断油烟净化设备的工作状态和清洁程度，从而估算设备需要进行清洗以及油烟排放是否达标。实际上，由于设备的运行与油烟浓度之间并没有直接的联系，所以，从技术角度来讲，这些方法并不能真正反应油烟排放的实际情况。

也有一些地区应环保部门要求，除了监测上述设备运行状态以外，加装一个对气味敏感的传感器，这种油烟监测传感器多采用电化学原理的VOC探头，目前，生产油烟监测设备的厂家基本上沿用这种传统技术，然而，该传感器仍存在以下缺陷：

(1)只对挥发物敏感，无法真实反应油烟浓度；

(2)传感器寿命一般只有1-2年；

(3)探头经常被油泥堵死，需要定期清理，否则影响测量；

(4)检测参数单一，无法满足环保部门的监管要求。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决所述的技术缺陷之一。

为了实现上述目的，本实用新型一方面的实施例提供一种多参数油烟在线监测设备，用于监测风道中的油烟；包括热线探头、负压抽气采样装置、MCU控制器和GPRS数据远传电路；所述负压抽气采样装置包括缓冲气室、电磁阀、多种传感器、油烟过滤器、真空采样泵；所述热线探头设置在油烟风道中，用于监测风道的风速；所述热线探头的信号输出端连接AD模数转化电路的输入端，所述AD模数转化电路的输出端连接MCU控制器的输入端；所述缓冲气室的进风口设置在油烟风道中，多种所述传感器设置在采样通道中，所述缓冲气室的出口与采样通道的一端的连通处，设有电磁阀；所述采样通道的另一端连接油烟过滤器的进口，所述油烟过滤器的出口连接真空采样泵；所述热线探头、MCU控制器和真空采样泵的电源端连接恒流电源；所述MCU控制器的输入端通过连接互感器分别与排烟风机和净化器连接。

优选的，多种所述传感器包括激光颗粒物传感器、PID光电离子传感器和臭氧浓度传感器。

在上述任一方案中优选的是，所述MCU控制器的输出端通过连接强制启停电路连接净化器。

在上述任一方案中优选的是，所述强制启停电路包括继电器、第一三极管、第一二极管、第二二极管、第一电阻和第二电阻；所述MCU控制器的输出端连接第一电阻的一端和第二电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接第一三极管的基极，所述第一三极管的发射极接地；所述第二电阻的另一端连接第一二极管的阳极；所述第一二极管的阴极接地；所述第一三级管的集电极连接继电器的驱动线圈的一端；所述继电器的驱动线圈的另一端连接直流电源；所述继电器的驱动线圈的两端并联第二二极管；所述继电器的常开触点连接净化器的使能端。

在上述任一方案中优选的是，所述激光颗粒物传感器采用的型号为BPW34S；所述臭氧浓度传感器的型号为ZE25-O3；所述PID光电离子传感器采用的型号为miniPID。

在上述任一方案中优选的是，还包括电容触摸彩色显示屏；所述电容触摸彩色显示屏与MCU控制器的显示接口连接。

在上述任一方案中优选的是，所述热线探头包括铂金属丝和温度传感器；所述铂金属丝两端连接恒流电源，所述温度传感器设置在铂金属丝附近，所述温度传感器连接MCU控制器。

在上述任一方案中优选的是，所述铂金属丝的直径为5-10微米，长度为5mm。

在上述任一方案中优选的是，所述GPRS数据远传电路采用型号为SIM808C的数据通讯芯片。

根据本实用新型实施例提供的一种多参数油烟在线监测设备，相比于现有技术，至少具有以下优点：

1、在采样通道中设置了激光颗粒物传感器、PID光电离子传感器和臭氧浓度传感器；能够实时在线检测油烟排放浓度、颗粒物排放浓度、非甲烷总烃浓度；MCU控制器通过互感器连接排烟风机和净化器，根据互感器检测到的排烟风机和净化器的电流和电压，检测风机的运行状态、净化器的运行状态。

2、在MCU控制器的输出端连接强制启停电路，当互感器监测到排烟风机运行时，同步监测油烟净化器的开启状态，如果净化器未启动，可远程或自动强制启动净化器开启，并监测净化器的运行电流，如果仍未监测到净化器电流变化，则进行报警提醒。

3、本在线监测设备采用电容触摸彩色显示屏，数据更直观、可视化强，方便操作人员本地操作，同时可以随时对设置参数进行调整。更人性化、更美观，数字化程度更高。

4、通过缓冲气室、电磁阀、多种传感器、油烟过滤器和真空采样泵；进行负压抽气采样的方式，在各传感器的采样通道内形成负压，可以有效避免油烟附着在检测腔体内，解决了原有检测装置被油泥堵死的现象，最大限度的延长了传感器设备使用寿命。在真空泵前置过滤器，可保障气泵工作环境，延长气泵使用寿命，定期对过滤器进行更换即可，维护简单。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例提供的一种多参数油烟在线监测设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种多参数油烟在线监测设备的电路结构原理图

图3为本实用新型实施例提供的一种多参数油烟在线监测设备的强制启停电路的电路原理图；

图4为本实用新型实施例提供的一种多参数油烟在线监测设备的检测电路原理图。

图5为本实用新型实施例提供的一种多参数油烟在线监测设备的激光颗粒物传感器原理图；

图6为本实用新型实施例提供的一种多参数油烟在线监测设备的臭氧浓度传感器的原理图；

图7为本实用新型实施例提供的一种多参数油烟在线监测设备的PID光电离子传感器的原理图；

图8为本实用新型实施例提供的一种多参数油烟在线监测设备的热线探头的电路原理图；

1、风道；2、热线探头；3、AD模数转化电路；4、MCU控制器；5、缓冲气室； 6、电磁阀；7、采样通道；8、油烟过滤器；9、真空采样泵；10、排烟风机；11、净化器；12、触摸显示屏；201、温度传感器；701、PID光电离子传感器；702、臭氧浓度传感器；703、激光颗粒物传感器；401、强制启停电路；402、GPRS数据远传电路； 403、第一互感器；404、第二互感器；

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1-2所示，本实用新型实施例的一种多参数油烟在线监测设备，用于监测风道1 中的油烟；包括热线探头2、负压抽气采样装置、MCU控制器4和GPRS数据远传电路402；所述负压抽气采样装置包括缓冲气室5、电磁阀6、多种传感器、油烟过滤器8、真空采样泵9；所述热线探头2设置在油烟风道1中，用于监测风道1的风速；所述热线探头2的信号输出端连接AD模数转化电路3的输入端，所述AD模数转化电路3的输出端连接MCU 控制器4的输入端；所述缓冲气室5的进风口设置在油烟风道1中，多种所述传感器设置在采样通道7中，所述缓冲气室5的出口与采样通道7的一端的连通处，设有电磁阀6；所述采样通道7的另一端连接油烟过滤器8的进口，所述油烟过滤器8的出口连接真空采样泵9；所述热线探头2、MCU控制器4和真空采样泵9的电源端连接恒流电源；所述MCU 控制器4的输入端通过连接互感器分别与排烟风机10和净化器11连接。

在本方案的另一个实施例中，还包括电容触摸彩色显示屏；所述电容触摸彩色显示屏与MCU控制器的显示接口连接。所述GPRS数据远传电路采用型号为SIM808C的数据通讯芯片。

本实用新型在具体应用时，MCU控制器4可以采用AT91SAM9260系列的ARM芯片，利用热线探头2的温度传感器201，采集油烟风道1中的温度信号，并将温度信号发送至MCU 控制器4，进而测算出风道1中的风速，实现对油烟风道1中风速的大小的检测；利用负压抽气采样装置中的缓冲气室5，吸取油烟风道1中的油烟，在进气起始端设计一个常开电磁阀6，电磁阀6与MCU控制器4连接，MCU控制器4开启时，油烟进入采样通道7，由各种传感器进行检测，并将检测的信号发送至MCU控制器4，在采样完毕后MCU控制器4 关闭电磁阀6，并控制真空采样泵9开启，在真空采样泵9之前设计烟气过滤器，使油烟被过滤后再进入真空采样泵9，延长气泵的使用寿命。将传感器腔体内的残留烟气抽出，防止油烟污染传感器检测腔。

为了最大限度的减少油烟附着在传感器检测腔体内，一般情况下，将油烟利用排烟风机收集到风道中，利用排烟风机末端连接的净化器，将油烟进行净化后排出。在保证整个采样回路的气密性的前提下，设置采样泵的开启与排烟风机同步开启，真空采样泵9开启时，电磁阀6为关闭状态，MCU控制器4控制真空采样泵9开启，此时通过末端的真空采样泵9在整个采样回路抽真空以形成负压状态。

当第一互感器403检测到风机为开启状态时，首先关闭电磁阀6，再开启采样泵进行采样，这时采样回路中处于基本真空状态，随后，MCU控制器4控制排烟风机10关闭，并控制开启电磁阀6进行采样；由于采样回路为负压状态，此时通过与采样通道连通的缓冲气室5负压吸入采样通道中残留的部分油烟，所吸收的部分油烟通过采样通道，由各个传感器进行参数采集，并将采集的信号发送到MCU控制器，MCU控制器收到采集信号后，将采集的结果发送至GPRS数据远传电路，上传到后台服务器，同时利用显示接口，发送到触摸显示屏12；MCU控制器控制电磁阀关闭，同时控制排烟风机10开启，当检测到风机关闭时，关闭电磁阀6，抽出残余烟气，10秒后关闭气泵，关闭电磁阀6，这时，就完成了油烟监测一个周期。实现最大限度的延长气泵的使用时间，有效避免油烟附着在检测腔体内，解决了原有检测装置被油泥堵死的现象，最大限度的延长了传感器设备使用寿命。

在本实用新型的一个优选的实施例中，如图5-7中所示，多种所述传感器包括激光颗粒物传感器703、PID光电离子传感器701和臭氧浓度传感器702。

如图5所示，激光颗粒物传感器采用的型号为BPW34S；所述臭氧浓度传感器的型号为 ZE25-O3；所述PID光电离子传感器采用的型号为miniPID。如图5所示，采用的激光颗粒物传感器的型号为BPW34S，该型号的激光颗粒物传感器采用激光散射法，利用90°光散射原理，检测通道的单色光源(激光)与光电探测器呈90°直角，当向样品进入检测通道中与激光交汇产生散射光，散射光被光电探测器7031采集，颗粒物的颗粒大小不同，颗粒物的浓度不同，光电探测器采集的光信号不同，生成的电信号也不同，光电探测器703将采集的光信号转换为电信号，该电信号经过AD模数转化电路进行数据采集，AD模数转化电路将采集的数据发送至MCU控制器，MCU控制器将接收到的颗粒物浓度在显示屏实时显示测量数据。需要说明的是，AD模数转化电路可以选用型号为UA307的AD转换器。

如图6所示，所述臭氧浓度传感器的型号为ZE25-O3；该臭氧浓度传感器是采用紫外线吸收法的原理，用稳定的紫外灯光源7021产生紫外线，用光波过滤器7022过滤掉其它波长紫外光，只允许波长253.7nm通过。经过样品光电传感器，再经过臭氧吸收池后，到达采样光电传感器。通过样品光电传感器和采样光电传感器电信号比较，再经过数学模型的计算，就能得出臭氧浓度大小。

如图7所示，所述PID光电离子传感器采用的型号为miniPID；该PID光离子传感器由真空紫外灯7011和电离室7012构成。其工作原理是：待测气体中如果含有非甲烷总烃气体，非甲烷总烃浓度气体吸收紫外灯发射的高于气体分子电离能的光子，被电离成正、负离子，在电极7013外加电场的作用下离子偏移形成微弱电流。由于被测气体浓度与光离子化电流成线性关系，因此，通过检测电流值可得知被检测气体的浓度，即非甲烷总烃浓度，从而确定被测气体是否超标。

如图3所示，所述MCU控制器的输出端通过连接强制启停电路连接净化器。强制启停电路包括继电器K1、第一三极管Q1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R12和第二电阻R68；所述MCU控制器的输出端连接第一电阻R12的一端和第二电阻R68的一端，所述第一电阻R12的另一端连接第一三极管Q1的基极，所述第一三极管Q1的发射极接地；所述第二电阻R68的另一端连接第一二极管D1的阳极；所述第一二极管D1的阴极接地；所述第一三级管Q1的集电极连接继电器的驱动线圈的一端(2)；所述继电器的驱动线圈的另一端(1)连接直流电源+5V；所述继电器K1的驱动线圈的两端并联第二二极管D2；所述继电器K1的常开触点连接净化器的使能端。

如图4所示，为排烟风机和净化器的的供电电缆上分别连接了第一互感器403和第二互感器404；第一互感器403和第二互感器404的输出端分别连接图中MCU控制器***电路的CT1接口；通过整流滤波，将采集的电流或电压信号发送到运算放大器IC4的反向输入端，运算放大器IC4的输出端连接MCU控制器的IO接口A15，从而将排烟风机和净化器的运行电流信号或者电压信号发送至MCU控制器；MCU控制器根据该电流信号或者电压信号控制风机或者净化器启停。

在图3所示的实施例中，正常情况下MCU控制器通过控制与风机或者净化器连接的继电器的通断，实现控制风机或净化器的启停；当净化器并没有按照要求开启时，MCU控制器的一个输出管脚通过连接电阻R12连接三极管Q1的基极，为三极管Q1提供基准电压，三极管导通，继电器K1吸合，实现净化器的强制启动。

如图8所示，所述热线探头包括铂金属丝和温度传感器；所述铂金属丝两端连接恒流电源，所述温度传感器R3设置在铂金属丝RH附近，所述温度传感器连接MCU控制器。所述铂金属丝RL的直径为5-10微米，长度为5mm。将直径约5-10微米、长度5mm的铂金属丝RH的两头焊接在支架上制作成热线探头，当热线探头通电时，铂丝发热，热线温度高于周围介质的温度，介质流过探头时将带走一部分热线的热量，于是,热线的温度随流速的大小而变化。除去极小的流速外，因此，热线的热损失主要与强迫对流有关，也即损失的热量主要被气流带走。由此实现，MCU控制器及时获取温度传感器检测的铂金属丝的实时温度，根据温度值变化，得知风速的大小，进而控制排烟风机进行高速运行或者低速运行。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (9)

1.一种多参数油烟在线监测设备，用于监测风道中的油烟；其特征在于，包括热线探头、负压抽气采样装置、MCU控制器和GPRS数据远传电路；所述负压抽气采样装置包括缓冲气室、电磁阀、多种传感器、油烟过滤器、真空采样泵；

所述热线探头设置在油烟风道中，用于监测风道的风速；所述热线探头的信号输出端连接AD模数转化电路的输入端，所述AD模数转化电路的输出端连接MCU控制器的输入端；

所述缓冲气室的进风口设置在油烟风道中，多种所述传感器设置在采样通道中，所述缓冲气室的出口与采样通道的一端的连通处，设有电磁阀；所述采样通道的另一端连接油烟过滤器的进口，所述油烟过滤器的出口连接真空采样泵；

所述热线探头、MCU控制器和真空采样泵的电源端连接恒流电源；所述MCU控制器的输入端通过连接互感器分别与排烟风机和净化器连接。

2.根据权利要求1所述的多参数油烟在线监测设备，其特征在于，多种所述传感器包括激光颗粒物传感器、PID光电离子传感器和臭氧浓度传感器。

3.根据权利要求1所述的多参数油烟在线监测设备，其特征在于，所述MCU控制器的输出端通过连接强制启停电路连接净化器。

4.根据权利要求3所述的多参数油烟在线监测设备，其特征在于，所述强制启停电路包括继电器、第一三极管、第一二极管、第二二极管、第一电阻和第二电阻；所述MCU控制器的输出端连接第一电阻的一端和第二电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接第一三极管的基极，所述第一三极管的发射极接地；所述第二电阻的另一端连接第一二极管的阳极；所述第一二极管的阴极接地；

所述第一三级管的集电极连接继电器的驱动线圈的一端；所述继电器的驱动线圈的另一端连接直流电源；所述继电器的驱动线圈的两端并联第二二极管；所述继电器的常开触点连接净化器的使能端。

5.根据权利要求2所述的多参数油烟在线监测设备，其特征在于，所述激光颗粒物传感器采用的型号为BPW34S；所述臭氧浓度传感器的型号为ZE25-O3；所述PID光电离子传感器采用的型号为miniPID。

6.根据权利要求1所述的多参数油烟在线监测设备，其特征在于，还包括电容触摸彩色显示屏；所述电容触摸彩色显示屏与MCU控制器的显示接口连接。

7.根据权利要求1所述的多参数油烟在线监测设备，其特征在于，所述热线探头包括铂金属丝和温度传感器；所述铂金属丝两端连接恒流电源，所述温度传感器设置在铂金属丝附近，所述温度传感器连接MCU控制器。

8.根据权利要求7所述的多参数油烟在线监测设备，其特征在于，所述铂金属丝的直径为5-10微米，长度为5mm。

9.根据权利要求1所述的多参数油烟在线监测设备，其特征在于，所述GPRS数据远传电路采用型号为SIM808C的数据通讯芯片。

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