油煙濃度實時檢測系統的製作方法

2023-09-21 09:23:10 2

專利名稱：油煙濃度實時檢測系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及油煙檢測技術，尤其涉及一種油煙濃度實時檢測系統。
背景技術：
近年來，隨著我國國民經濟水平的不斷發展和提高，飲食行業油煙汙染己經成為城市 環境汙染的一大問題，其排放的大氣汙染物主要為氣溶膠，其中含有食用油及食品在高溫 下的揮發物，由食用油及食品的氧化、裂解、水解而形成的酸類、酮類、鏈垸類和鏈烯類、 多環芳烴等產物，成分極為複雜。研究表明，食用油在加熱至270度——280度時，收集 的冷凝物中有上百個化合物，從狀態上看，油煙廢氣中包括氣體、液體、固體三相，其中 液固相顆粒物的粒徑一般小於10um，液固相顆粒混合物粘著性強，大部分汙染物不溶於水， 極性小。隨著各研究機構對廚房油煙研究的深入，廚房油煙對人體的危害越來越引起人們 的廣泛關注，各類媒體上有關廚房油煙危害的報導層出不窮。南京市調查發現，人群中51.6% 的肺鱗癌和61.0%的肺腺癌的發生歸因於油煙汙染。由此可見，油煙汙染問題日益突出， 油煙對人體健康的影響也越來越受到人們的關注，已成為環保投訴的熱點之一。因此許多 國家，包括中國，已經制定了相關的法律以控制其排放。油煙濃度的現場監測是環保領域 當務之急的課題之一，但目前的監測方法和技術尚有很多不完善的地方。國家環境保護總 局頒布的GB 18483-2001《飲食業油煙排放標準(試行)》附錄A中規定的油煙採樣及分析 方法為現場不鏽鋼金屬濾筒採樣，實驗室紅外分光光度法分析(簡稱國標法)。該法檢測周 期長，費用貴，步驟繁瑣，現場測試條件要求高，難以滿足飲食業油煙監督檢查和現場執 法監測的需要。
目前廣泛應用的幾類油煙淨化技術，基本可以滿足飲食業油煙治理的市場需要。經現 場監測和實驗室檢測，可以達到排放標準和《飲食業油煙淨化設備技術要求及檢測技術規 範(試行)》(HJ/T62-2001)要求，淨化油煙效果明顯。所以只要酒店、賓館、飯店的油 煙淨化裝置處在正常運行中，油煙中90%左右的顆粒物都會被過濾在淨化裝置內，對環境 造成的汙染較少。但一些餐飲業單位為減少成本，儘量少用甚至不用油煙淨化設備，或者 有的單位油煙淨化設備己經損壞而沒有察覺，出現油煙直接排放到空氣中的情況，造成環 境汙染。相關環保部門不可能有這樣多的人力、財力和時間來監督餐飲業單位的油煙排放。只能對少數大型的賓館或飯店進行不定期抽査，很容易被不自覺的店主想到各種辦法逃避 監控，使國家法律形同虛設。因此開發油煙濃度超標的現場檢測技術，研製方便實用的監 控設備已成為環保領域當務之急的課題之一 。
實用新型內容
本實用新型的目的在於克服現有技術存在的上述不足，提供一種油煙濃度實時檢測系 統，現場檢測排放油煙濃度是否超標，解決國標法中檢測周期長，費用貴，步驟繁瑣等問 題，以利於環保部門實時監控相關單位。本裝置有發射端和檢測端，發射端通過一個有著 良好聚光的光源發射強光，經過油煙的吸收、反射和散射後，通過檢測端檢測光強度以達 到現場實時監控油煙的目的。本設計通過如下技術方案實現。
一種油煙濃度實時檢測系統，其包括電源模塊、發射端和檢測端，電源模塊為發射端 和檢測端供電，發射端和檢測端之間留有使油煙流過的間隙，其中發射端包括光源，檢測 端包括內置A/D轉換器的單片機、運算放大電路模塊和光電轉換模塊，光源發出的光穿過 油煙並傳輸至光電轉換模塊，光電轉換模塊與運算放大器連接，運算放大器將放大後的信 號傳輸至單片機的A/D轉換器輸入端，單片機對該信號作處理並判斷後輸出檢測結果。
上述油煙濃度實時檢測系統中，所述發射端還設有控制光源的繼電器，該繼電器一端 與所述光源連接，另一端與單片機連接。
上述油煙濃度實時檢測系統中，所述光電轉換模塊包括一光電傳感器，所述運算放大 電路模塊為雙電源運算放大器。
上述油煙濃度實時檢測系統中，所述電源模塊的5V電源輸出端與光源和單片機連接， 所述電源模塊的±9V分別與雙電源運算放大器兩電源端連接。
上述油煙濃度實時檢測系統中，所述發射端的光源的發光端處還設有一聚光鏡，聚光 鏡位於一發射管子中，發射端的的光源有聚光鏡使光平行射出，聚光效果明顯；所述檢測 端的光電傳感器的受光面處設有一接收管子接收來自所述發射管子傳輸來的光信號。
上述油煙濃度實時檢測系統中，所述發射管子和接收管子中均設有兩個通光孔，只有 通光孔大小的光束才能通過，不僅增強了檢測精度，而且減少油煙的進入，延長系統使用 壽命。
上述油煙濃度實時檢測系統中，所述發射端和檢測端各位於一密閉盒子中，且兩個密 閉盒子各自設有一孔供發射管子和接收管子進行光信號傳輸，所述的發射管子的光信號輸 出端和接收管子的光信號接收端相互正對，光源發出的光通過管子後射出，射出的光在到達光電轉換模塊前也要先經過一段管子，消除了外部幹擾。
上述油煙濃度實時檢測系統中，所述電源模塊位於發射端所在的密閉盒子中或位於檢 測端所在的密閉盒子中或分成兩部分且各位於兩個密閉盒子中。
上述油煙濃度實時檢測系統中，所述單片機還通過電平轉換模塊和串口將檢測結果發 送至外部設備。
與現有技術相比，本設計具有如下優點
本實用新型一經安裝即可使用，無需人工幹預，無需繁瑣的操作，穩定性高，能夠實 現真正意義上的現場實時監測，全自動測量，檢測精度高，數據重複性好，避免了現場環 境或人為操作帶來的影響；
本套油煙超標檢測裝置可以實時油煙在線監控，非常適合組建一個油煙檢測系統，在 相關環保部門安裝一個監控中心電腦，通過這套設備，環保部門不用上門，就可以清楚地 掌握該酒店是否存在著油煙偷排的現象；
本實用新型是一種能自動檢測油煙濃度是否超標的方法和體積小巧的裝置，放置在可 能排放油煙的餐廳或單位的煙囪口或其它排風口，工作穩定，功耗低，測試方便簡單，無 需複雜的操作。

圖1是本實用新型實施方式中油煙濃度實時檢測系統的結構示意圖。圖中l.煙囪口
或者排風口、 2.油煙氣流、3.發射端、4.發射管子、5.光源、6.聚光鏡、7.通光孔、8.檢 測端、9.密閉盒子、IO.光電傳感器、ll.發射端電路板、12.檢測端電路板。 圖2是本實用新型實施方式中油煙濃度實時檢測系統的硬體結構示意圖。 圖3是本實用新型實施方式中油煙濃度實時檢測系統中單片機的工作流程示意圖。
具體實施方式

如圖2所示，這種現場實時檢測濃度超標的裝置，其總體結構主要由電源模塊、發射 端和檢測端構成，其中發射端設有繼電器和LED光源，而檢測端主要由以單片機為核心的 A/D (模數)轉換和監控模塊、運算放大模塊、以光電傳感器為核心的光電轉換模塊構成。 光源發出高強度白光，光在煙囪或者排風口裡被油煙吸收、反射和折射後，強度信號隨著 油煙濃度減弱。檢測端採用光電傳感器將光強度信號轉換為電信號，經過檢測端電路板的 高精度運算放大器放大後，由單片機處理、判斷、輸出。
發射端採用的是光源發出強光，為了使光有更好的聚光性，採用了聚光鏡，並將其放進發射管子中，在發射管子中放了兩個通光孔，有效的消除了外部的太陽光及燈光等的影 響。為了提高LED的工作壽命，本實用新型採用繼電器，平時工作釆用LED工作3秒，暗 2秒的精簡工作模式，另外只有在特定情況下(如檢測到油煙濃度過大)，檢測裝置才進入 增強工作模式，在這種模式下，LED連續工作，直到工作人員獲得確切的油煙數值，具體 工作流程如圖3所示。
光電傳感器的輸出電壓與光線強度成正比，性能穩定。由於光電傳感器的輸出電壓較 小，且輸出電壓範圍與A/D轉換器的參考電壓範圍不匹配，故採用以高精度雙電源運算放 大器為主的放大電路模塊對光電傳感器的輸出電壓進行放大。
檢測方案實施例如圖1所示，首先在在煙囪口或者排風口 1兩端相對位置分別放置 發射端3和檢測端8裝置，發射端3用光源5發出高強度白光，經過聚光鏡6使光平行後， 通過發射端管子4中的通光孔7後，光在煙囪口或者排風口 1裡被油煙氣流2吸收、反射 和折射後，強度信號隨著油煙濃度減弱。檢測端8採用光電傳感器10將光強度信號轉換 為電信號，經過檢測端電路板12的高精度運算放大器放大後，由單片機處理、判斷、輸出。
具體檢測方法如下
(1) 預先調好光源強度和放大倍數等參數，建立油煙濃度與光強的定量關係。
(2) 預先測定油煙濃度超標的閾值。
(3) 正常工作時，單片機不僅能夠自己判斷油煙濃度是否超標，而且還會輸出油煙 濃度值，使得工作人員可以自己判斷，增強檢測結果的可靠性。
這種現場實時檢測油煙濃度超標的方法，採用物理方法檢測油煙強度，從狀態上看， 油煙中包括氣體、液體、固體三相，其中液固相顆粒物的粒徑一般小於lOum，固態和液態 都可以吸收光，本實用新型採用的物理方法就是通過光在煙囪或者排風口裡傳輸過程中的 變化大小來檢測。如果油煙濃度大，光源發出的光經油煙顆粒吸收、反射和折射，到達光 檢測器上的光就減少；反之，如果油煙濃度小，光源發出的光經油煙顆粒吸收、反射和折 射，到達光檢測器上的光就增加。因而光檢測器輸出信號的強弱便可以反映油煙濃度的變 化。
通過本實用新型的油煙濃度實時檢測系統可將某一餐飲業單位的油煙淨化設備的所有 數據(包括油煙濃度、油煙淨化設備的開關時間等)傳輸到環保部門的計算中心，以便監 控。
權利要求1、一種油煙濃度超標實時檢測系統，其特徵在於包括電源模塊、發射端和檢測端，電源模塊為發射端和檢測端供電，發射端和檢測端之間留有使油煙流過的間隙，其中發射端包括光源，檢測端包括內置A/D轉換器的單片機、運算放大電路模塊和光電轉換模塊，光源發出的光穿過油煙並傳輸至光電轉換模塊，光電轉換模塊與運算放大器連接，運算放大器將放大後的信號傳輸至單片機的A/D轉換器輸入端，單片機對該信號作處理並判斷後輸出檢測結果。
2、 根據權利要求1所述的油煙濃度實時檢測系統，其特徵在於所述發射端還設有控制 光源的繼電器，該繼電器一端與所述光源連接，另一端與單片機連接。
3、 根據權利要求1所述的油煙濃度實時檢測系統，其特徵在於所述光電轉換模塊包括 一光電傳感器，所述運算放大電路模塊為雙電源運算放大器。
4、 根據權利要求1所述的油煙濃度實時檢測系統，其特徵在於所述電源模塊的5V電 源輸出端與光源和單片機連接，所述電源模塊的土9V分別與雙電源運算放大器兩電源端連 接。
5、 根據權利要求l、 2或3所述的油煙濃度實時檢測系統，其特徵在於所述發射端的 光源的發光端處還設有一聚光鏡，聚光鏡位於一發射管子中；所述檢測端的光電傳感器的 受光面處設有一接收管子接收來自所述發射管子傳輸來的光信號。
6、 根據權利要求5所述的油煙濃度實時檢測系統，其特徵在於所述發射管子和接收管 子中均設有兩個通光孔，通光孔為固體圓形，中間開有一小孔用於通光，其餘部分用於阻 擋油煙進入，過濾油煙，延長系統使用壽命。
7、 根據權利要求1所述的油煙濃度實時檢測系統，其特徵在於所述發射端和檢測端 各位於一密閉盒子中，且兩個密閉盒子各自設有一孔供發射管子和接收管子進行光信號傳 輸，所述的發射管子的光信號輸出端和接收管子的光信號接收端相互正對。
8、 根據權利要求1所述的油煙濃度實時檢測系統，其特徵在於所述電源模塊位於位 於發射端所在的密閉盒子中或位於檢測端所在的密閉盒子中或分成兩部分且各位於兩個密 閉盒子中。
9、 根據權利要求1所述的油煙濃度實時檢測系統，其特徵在於所述單片機還通過電 平轉換模塊和串口將檢測結果發送至外部設備。
專利摘要本實用新型公開了一種油煙濃度超標實時檢測系統，其包括電源模塊、發射端和檢測端，電源模塊為發射端和檢測端供電，發射端和檢測端之間留有使油煙流過的間隙，其中發射端包括光源，檢測端包括內置A/D轉換器的單片機、運算放大電路模塊和光電轉換模塊，光源發出的光穿過油煙並傳輸至光電轉換模塊，光電轉換模塊與運算放大器連接，運算放大器將放大後的信號傳輸至單片機的A/D轉換器輸入端，單片機對該信號作處理並判斷後輸出檢測結果。本設計解決國標法中油煙檢測周期長，費用貴，步驟繁瑣等問題，有利於環保部門實時監控相關單位是否超標排除油煙。
文檔編號G01N15/06GK201247190SQ20082004891
公開日2009年5月27日 申請日期2008年6月6日 優先權日2008年6月6日
發明者倪向東, 秦華標 申請人:華南理工大學