基于GPRS技術(shù)的餐飲油煙在線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

時間：2020-11-18作者：安科瑞電子商務(wù)（上海）有限公司瀏覽：55

朱鹍
安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801
摘 要：油煙氣體污染城市環(huán)境，危害人類的健康，目前我國已經(jīng)嚴(yán)格制定了對城市油煙污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)和管理辦法，并研究對城市油煙氣體的排放實施有效的治理。傳統(tǒng)的油煙監(jiān)測方法費時費力，已不再適合社會發(fā)展的需要，隨著現(xiàn)代通訊技術(shù)的發(fā)展，遠程無線監(jiān)測技術(shù)己明顯顯示其優(yōu)勢，特別是 GPRS 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，憑借其在線、實時傳輸、*廉等優(yōu)點，已經(jīng)廣泛使用在很多行業(yè)領(lǐng)域。
關(guān)鍵詞：GPRS；單片機；油煙傳感器；數(shù)據(jù)采集；遠程無線監(jiān)控；TCP／IP 協(xié)議


1 系統(tǒng)的工作原理
系統(tǒng)用油煙氣體傳感器采集油煙信號，利用傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)和GPRS 無線通信技術(shù)、微處理器技術(shù)，嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù)等實現(xiàn)現(xiàn)場油煙信號參數(shù)的實時檢測和無線網(wǎng)絡(luò)傳輸。系統(tǒng)要完成的功能如下：
(1)系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測油煙信號模擬量的輸入，對模擬量進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)過對數(shù)據(jù)進行分析檢測后得到油煙氣體濃度的特征信號，分別為低水平LOW，正常水平NORMAL，以及報警WARN 三個等級；
(2)當(dāng)發(fā)生油煙濃度標(biāo)時，系統(tǒng)主動驅(qū)動外部設(shè)備進行警示或者驅(qū)動油煙凈化設(shè)備，同時把油煙的特征信號與發(fā)生警示的地點信號發(fā)送到監(jiān)測管理中心。
(3)當(dāng)監(jiān)測中心需要查詢現(xiàn)場的油煙濃度情況時，監(jiān)測中心可以發(fā)送命令到油煙監(jiān)測終端，監(jiān)測終端確認(rèn)后返回當(dāng)時監(jiān)測的油煙特征信號給監(jiān)測中心。
圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意圖
 
系統(tǒng)的組成
整個系統(tǒng)由監(jiān)測中心、通信網(wǎng)絡(luò)、油煙氣體信號采集終端三個部分組成。
1.1油煙監(jiān)測中心：由服務(wù)器、GPRS 數(shù)據(jù)傳輸模塊、監(jiān)測系統(tǒng)軟件組成。
1.2通信網(wǎng)絡(luò)：GPRS 網(wǎng)絡(luò)通訊模塊。
1.3油煙氣體信號采集終端：由油煙信號采集模塊、基于ARM的嵌入式系統(tǒng)、GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊、顯示模塊、外部設(shè)備驅(qū)動電路示模塊組成。
圖2 客戶端邏輯圖
 
 
2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計
硬件系統(tǒng)主要可分為油煙氣體傳感器信號采集模塊、嵌入式系統(tǒng)測控主板、GPRS 無線傳輸模塊、LCD 顯示模塊、設(shè)備控制電路模塊
(1)傳感器數(shù)據(jù)采集模塊：采用 TGS2100 油煙傳感器來對油煙信息進行采集，傳感器信號經(jīng)過信號采集后傳輸給微處理器；
(2)嵌入式系統(tǒng)測控主板。
(3)系統(tǒng)GPRS模塊：采用的是Simens的MC39i通訊模塊，MC39i與控制模塊通過串行口進行通信，中間經(jīng)過RS-232電平轉(zhuǎn)換；
(4)顯示模塊：采用LCD顯示；
(5)設(shè)備控制電路模塊：由系統(tǒng)的 GPIO 口引出，通過開關(guān)控制電路驅(qū)動警
示設(shè)備或者油煙凈化設(shè)備。
2.1**板單元設(shè)計
本系統(tǒng)采用的**板滿足以下要求：CPU 工作電源為1.8V和3．3V，包含F(xiàn)lash，SDRAM 等存儲器，晶振電路和JTAG調(diào)試接口等。**板引出資源包括：16位數(shù)據(jù)線，23位地址線，控制信號線和片選、中斷信號等。
**板的微處理器采用三星S3C2410是32位RISC ARM 微處理器，內(nèi)嵌ARM920內(nèi)核，可以運行到266MHz，這個工作頻率能夠使處理器輕松運行WinCE，Linux 等操作系統(tǒng)以及進行較為復(fù)雜的信息處理。$3C2410芯片擁有立的16KB指令和16KB數(shù)據(jù)緩存；MMU虛存管理單元，LCD控制器 (支持STN&TFT)；NAND Flash。
BootLoader；系統(tǒng)管理單元；3 通道 UART；4 通道DMA；4 通道具備 PWM 功能的定時器；I／O 口；RTC(實時時鐘)；8 通道 lObit 精度 ADC：觸摸屏控制器；IIC 總線接口；IIS數(shù)字音頻總線接口；USB 主機：USB設(shè)備；SD／YMC卡控制器；2通道SPI 和PLL數(shù)字鎖相環(huán)。
2.2油煙氣體濃度信號采集電路
油煙氣體濃度傳感器的測量電路由三部分組成：輸入級、信號放大級和輸出級。如圖3所示。
圖3 油煙氣體濃度傳感器組成圖
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
系統(tǒng)在上電復(fù)位后，首先要進行系統(tǒng)初始化，即要對其工作參數(shù)進行設(shè)置，以確保其正常工作。主要是對一些寄存器進行配置，例如接收配置寄存器、發(fā)送配置寄存器、數(shù)據(jù)配置寄存器、串?dāng)嗥帘渭拇嫫鞯取Ｏ到y(tǒng)軟件總體流程圖如圖4所示。
圖4 系統(tǒng)軟件總體流程圖
 
4 安科瑞AcrelCloud3500餐飲油煙監(jiān)測云平臺
為了彌補現(xiàn)存餐飲行業(yè)在煙油監(jiān)測上的漏洞，同時便利監(jiān)管部門的監(jiān)察，安科瑞油煙監(jiān)測云平臺應(yīng)運而生。油煙監(jiān)測模塊通過2G/4G與云端平臺進行通信和數(shù)據(jù)交互，系統(tǒng)能夠?qū)ζ髽I(yè)餐飲設(shè)備的開機狀態(tài)、運行狀態(tài)進行監(jiān)控；實現(xiàn)開機率監(jiān)測，凈化效率監(jiān)測，設(shè)施停運告警，待清洗告警，異常告警等功能；對采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析、排名等統(tǒng)計功能；較之傳統(tǒng)的靜電監(jiān)測方案，具安全性和實效性。平臺預(yù)留與其他應(yīng)用系統(tǒng)、設(shè)備交互對接接口，具有很好的擴展性及融合性。
4.1平臺結(jié)構(gòu)
平臺GIS地圖采集餐飲油煙處理設(shè)備運行狀態(tài)和油煙排放的濃度數(shù)據(jù)，自動對標(biāo)排放及異常企業(yè)進行提示預(yù)警，監(jiān)管部門可*進行處理，督促餐飲企業(yè)整改設(shè)備，并定期清洗、維護，實現(xiàn)減排環(huán)保，不擾民等目的?，F(xiàn)場安裝監(jiān)測終端，持續(xù)監(jiān)測油煙凈化器的工作狀態(tài)，包括設(shè)備運行的電流、電壓、功率、耗電量等等，同時結(jié)合排煙口的揮發(fā)性物質(zhì)、顆粒物濃度等進行對比分析，一旦排放標(biāo)，系統(tǒng)會發(fā)出異常信號。
■ 油煙監(jiān)測設(shè)備用來監(jiān)測油煙、顆粒物、NmHc等數(shù)據(jù)
■ 凈化器和風(fēng)機配合對油煙進行凈化處理，同時對凈化設(shè)備的電流、電壓進行監(jiān)測 
■ 設(shè)備通過4G網(wǎng)絡(luò)將采集的數(shù)據(jù)上傳至遠程云端服務(wù)器
4.2 平臺主要功能
(一)在線監(jiān)測
對油煙排污數(shù)據(jù)的監(jiān)測，包括油煙排放濃度，顆粒物，NmHc等數(shù)值采集監(jiān)測;同時對監(jiān)控風(fēng)機和凈化器的啟停狀態(tài)、運行數(shù)據(jù)進行監(jiān)測。
(二)告警數(shù)據(jù)監(jiān)測
系統(tǒng)根據(jù)采集的油煙數(shù)值大小，產(chǎn)生對應(yīng)的排放標(biāo)告警;對凈化器的運行數(shù)據(jù)分析，上傳凈化設(shè)備對應(yīng)的運行、停機、故障等告警事件。
 (三)數(shù)據(jù)分析
運行時長分析，離線分析;告警占比、排名分析;歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計等。
(四)隱患管理
系統(tǒng)對采集的告警數(shù)據(jù)分析，產(chǎn)生對應(yīng)的隱患記錄，派發(fā)、處理隱患，及時處理告警，形成閉環(huán)
(五)統(tǒng)計分析
包括時長分析、標(biāo)分析、歷史數(shù)據(jù)、分析報告等模塊
(六)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護
個人信息、權(quán)限維護，企業(yè)信息錄入，對應(yīng)測點信息錄入等
(七)數(shù)據(jù)服務(wù)
數(shù)據(jù)采集，短信提醒，數(shù)據(jù)存儲和解析
4.3油煙監(jiān)測主機
油煙監(jiān)控主機是現(xiàn)場的管理設(shè)備，實時采集油煙濃度探測器和工況傳感器的信號，進行數(shù)據(jù)處理，通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)通訊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器平臺。同時，對本地數(shù)據(jù)進行存儲，監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)，提供人機操作界面。
具體技術(shù)參數(shù)如下：
 
 
4.4 設(shè)備選型方案
 
注：雙探頭適合雙排煙通道的場合，每路探頭監(jiān)測1路排煙通道。
5 結(jié)論
利用 GPRS技術(shù)，實現(xiàn)油煙遠程無線監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)不僅以應(yīng)用在油煙的監(jiān)測，也可以用在其他領(lǐng)域的信號監(jiān)測上，具有廣闊的應(yīng)用前景。
 
【參考文獻】
[1]鄭萬溪，黃元慶，張鑫. 基于GPRS通信技術(shù)的遠程檢測系統(tǒng)[J].傳感器與微系統(tǒng)，2008,27（2）；83-85,92.
[2]趙玲，方賡. 基于GPRS的油煙遠程無線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院.
[3]安科瑞AcrelCloud-3500餐飲油煙監(jiān)測云平臺.2020.05版
 
作者簡介：朱鹍，女，就職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電
：@ 手機： QQ：




安科瑞電子商務(wù)（上海）有限公司專注于變電所運維云平臺,安全用電管理云平臺,環(huán)保用電監(jiān)管云平臺等, 歡迎致電 15000353138

• 詞條

  詞條說明

• 淺析易燃易爆場所的防消結(jié)合問題

  朱鹍安科瑞電氣股份有限公司?上海嘉定?201801【摘要】 通過易燃易爆場所消防監(jiān)督檢查及火災(zāi)撲救實踐，從公安消防機構(gòu)內(nèi)部和易燃易爆場所單位兩方面人手，分析了易燃易爆場所在消防工作“防消結(jié)合”中存在的問題,并提出了自己的解決對策，介紹了安科瑞的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)及故障電弧探測器?！娟P(guān)鍵詞】易燃易爆危險場所，防消結(jié)合，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，故障電弧探測器??&nbs

• 淺析并網(wǎng)或光伏發(fā)電技術(shù)在地下污水廠的應(yīng)用

  摘要：結(jié)合工程案例，討論了在地下污水處理廠工程設(shè)計中，依據(jù)規(guī)劃，建筑、景觀設(shè)計，建設(shè)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，用于地下污水處理廠照明及通風(fēng)等系統(tǒng)供電的可行性。從系統(tǒng)的設(shè)計、計算、成本等方面介紹了并網(wǎng)光伏發(fā)電技術(shù)在該項目中的應(yīng)用，并對系統(tǒng)在類似項目中應(yīng)用存在的問題進行了分析。關(guān)鍵詞：并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)；地下污水處理廠；效益分析

• 天康生物股份有限公司獸用生物安全等級三級防護升級改造項目電力監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

  天康生物股份有限公司獸用生物安全等級三級防護升級改造項目電力監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用朱鹍安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801?摘要：采用微機保護和多功能電力儀表采集變電所內(nèi)10KV高壓柜配電回路的各種電參量和開關(guān)信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)配電所配電回路用電的實時監(jiān)控和管理。?關(guān)鍵詞：工

• 淺談KNX協(xié)議智能照明系統(tǒng)在某圖書館中的應(yīng)用

  朱鹍安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定? 201801摘要：文章介紹了KNX/EIB智能照明控制系統(tǒng)的組成，結(jié)合工程實例，介紹了應(yīng)用KNX/ EIB技術(shù)，進行智能照明控制系統(tǒng)方案設(shè)計的方法和原理，細致深入的對這一個系統(tǒng)在圖書館類建筑應(yīng)用的節(jié)能性與便利性。?關(guān)鍵詞：智能照明控制系統(tǒng)，方案，設(shè)計，節(jié)能??1、KNX/EIB系統(tǒng)1.1系統(tǒng)概況?