CN106018319A - 红外油烟监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油烟检测领域，尤其揭示了一种红外油烟监测系统，该系统包括控制系统、进样系统、检测系统、自动清洗系统、储液系统；所述控制系统分别连接并控制所述进样系统、检测系统、自动清洗系统、储液系统；所述进样系统、检测系统、自动清洗系统、存储系统依次连接。本发明通过结构设计和方法设计，解决了油烟对光路的污染问题，保证了系统的长期稳定可靠；保证了油烟检测全自动化进行；一次吸入四氯化碳可以实现多次检测；通过物联网技术，实时监控系统的运行，从而保证了油烟净化机处理质量的实时反馈。
Description
技术领域
本发明涉及油烟检测领域，尤其揭示了一种红外油烟监测系统。
背景技术
随着社会经济的发展，油烟引起的问题也越来越多。油烟中含有多种有害物质，长期接触，会对人的身体健康造成影响，并且易形成其他污染物，影响环境空气质量。目前的油烟在线监控技术参差不齐，部分仍停留在对油烟净化系统开停的监控上，并没有对浓度有实际监控，因此，对油烟净化处理的效果及排放情况的监控作用有限。一些基于粒子散射原理的油烟在线监控系统，由于油烟产生时，烟气中不仅存在油烟，而且还有水汽，在监控的过程中，水汽仍然会对光有散射作用，导致光强减弱，那么，其检测结果就是水汽和油烟对光的散射的综合结果，因此存在一定误差。现有的基于粒子散射原理的油烟在线监控系统是直接使用激光器来检测，由于油烟有一定的粘附性，一段时间后，必然会对光度造成污染，从而导致数据的准确性下降。另外，有部分基于红外的自动便携油烟检测设备，但是实现自动化的仅仅为检测部分，采样部分仍然需要人工进行。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种红外油烟监测系统，全自动化完成油烟检测，提高油烟检测的准确性。
为达到上述目的，本发明提出如下技术方案：
一种红外油烟监测系统，其特征在于，包括控制系统、进样系统、检测系统、自动清洗系统、储液系统；所述控制系统分别连接并控制所述进样系统、检测系统、自动清洗系统、储液系统；所述进样系统用于采集并向所述检测系统输送油烟；所述检测系统用于通过红外光度法进行油烟检测，其包括红外光源、光电探测器；所述红外光源用于发射照射所述比色皿内溶液的红外光；所述光电探测器用于探测红外光线穿过所述溶液后的光线强度；所述自动清洗系统用于检测系统的自动清洗和排废；所述储液系统用于存储用于溶解油烟的溶剂和废液；所述进样系统、检测系统、自动清洗系统、储液系统依次连接。
进一步地，所述红外油烟监测系统，其中，所述控制系统包括物联网模块，用于将所述控制系统连接到物联网。
进一步地，所述红外油烟监测系统，其中，所述进样系统包括蠕动泵，用于分别将采集的油烟和所述储液系统中的溶剂输送到所述检测系统，其输送油烟和溶剂的数量和速度由所述控制系统控制。
进一步地，所述红外油烟监测系统，其中，所述储液系统中用于溶解油烟的溶剂为四氯化碳溶剂。
进一步地，所述红外油烟监测系统，其中，所述检测系统包括旋转固定座、油烟采样管、萃取模块、比色皿、温湿度传感器、液位传感器；所述旋转固定座用于固定所述检测系统；所述油烟采样管用于采集油烟；所述比色皿用于盛放油烟溶于溶剂所形成的并经所述萃取模块萃取的溶液；所述温湿度传感器用于记录温度、湿度数据；所述液位传感器用于记录液位。
进一步地，所述红外油烟监测系统，其中，所述控制系统包括自动计算模块，用于根据红外光源的发射强度和所述光电探测器探测到的红外光线穿过所述溶液后的光线强度计算所述溶液吸收红外光的强度，并根据该强度和温度、湿度、液位计算油烟浓度。
进一步地，所述红外油烟监测系统，其中，所述红外光源包含四种单色波长光源。
进一步地，所述红外油烟监测系统，其中，所述检测系统具有RS232和USB2.0接口，用于连接所述控制系统和打印机。
进一步地，所述红外油烟监测系统，其中，所述控制系统包括校准模块，用于对每次测量所得的数据进行自动校准。
进一步地，所述红外油烟监测系统，其中，所述储液系统中包括两个储液瓶，分别用于存储四氯化碳溶剂和废液。
本发明的有益效果在于，通过结构设计和方法设计，解决了油烟对光路的污染问题，保证了系统的长期稳定可靠；保证了油烟检测全自动化进行；一次吸入四氯化碳可以实现多次检测；通过物联网技术，实时监控系统的运行，从而保证了油烟净化机处理质量的实时反馈。
附图说明
图1是本发明一实施例中红外油烟监测系统的结构示意图；
图2是本发明一实施例中检测系统的部分结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1和图2，本发明提出一种红外油烟监测系统，包括控制系统1、进样系统2、检测系统3、自动清洗系统4、储液系统5。控制系统1分别连接并控制进样系统2、检测系统3、自动清洗系统4、储液系统5。进样系统2用于采集并向检测系统3输送油烟。检测系统3用于通过红外光度法进行油烟检测，其包括红外光源32、光电探测器35。红外光源32用于发射照射比色皿34内溶液的红外光，光电探测器35用于探测红外光线穿过溶液后的光线强度。自动清洗系统4用于检测系统3的自动清洗和排废。储液系统5用于存储用于溶解油烟的溶剂和废液，本实施例中，储液系统5中包括两个储液瓶，分别用于存储四氯化碳溶剂和废液，系统可实现四氯化碳溶液的高效利用，只需要一次四氯化碳进液，就可以进行上百次的精准检测，不需要人工调整。进样系统2、检测系统3、自动清洗系统4、储液系统5系统依次连接。本实施例中，红外油烟监测系统中的控制系统1还包括物联网6模块，用于将控制系统1连接到物联网6。
针对现有技术中油烟检测依赖人工效率较低的问题，本发明提出的技术方案可实现整个检测过程的全自动化。本发明通过物联网技术，实时监控系统的运行，从而保证了油烟净化机处理质量的实时反馈。通过物联网技术，实时监控系统的运行，可以与烟净化机一同工作，从而从根本上保证了油烟净化机处理质量的实时反馈，便于环境执法部门工作的开展，便于油烟净化机运行状况的诊断和维护。
红外油烟监测系统中进样系统2包括蠕动泵，用于分别将采集的油烟和储液系统5中的溶剂输送到检测系统3，其输送油烟和溶剂的数量和速度由控制系统1控制。本实施例中，红外油烟监测系统采用蠕动泵还用于进行进样、清洗、及将溶液排出，蠕动泵的工作由控制系统1控制，是实现检测过程自动化的重要机构。
储液系统5中用于溶解油烟的溶剂为四氯化碳溶剂。在国家环境保护总局颁布的GB18483-2001《饮食业油烟排放标准(试行)》附录A中规定的油烟采样及分析方法中，用红外分光光度法测量油烟含量时，溶解油烟的溶剂为四氯化碳溶剂。其具体方法为：现场不锈钢金属滤筒采样，实验室红外分光光度法(简称国标法)进行分析。所规定的具体测量方法是：先用特定的采样机在规定的条件下对油烟雾采样，让含油烟雾的气流通过装有不锈钢丝网滤芯的采集头以截留微小的油烟气溶胶颗粒，然后将收集了油烟的滤芯取出放于盛有四氯化碳溶剂的容器中，在超声波作用下让油烟凝结物溶解，将溶有油烟凝结物的溶剂移入比色管中定容，最后用红外分光光度法测出其油烟含量，再换算成所测的油烟浓度。该方法由于步骤繁多，流程复杂，而且耗时较长，对人员的依赖程度较高，且数据反馈较慢，测量精度受采样过程和设备、四氯化碳纯度、操作人员经验等因素的影响较大，四氯化碳的致癌性也使得分析人员心存顾虑。本发明对上述方法提出改进，在操作过程上实现了全自动化和通过物联网6实时监测，而检测原理仍为红外分光光度法，溶解油烟的溶剂仍为四氯化碳溶剂。
参照图2，红外油烟监测系统中的检测系统3是获取检测数据的核心部分，包括旋转固定座、油烟采样管、萃取模块、比色皿34、温湿度传感器、液位传感器。旋转固定座用于固定检测系统3，油烟采样管用于采集油烟，比色皿34用于盛放油烟溶于溶剂所形成的并经萃取模块萃取的溶液，温湿度传感器用于记录温度、湿度数据，液位传感器用于记录液位。另外，根据需要检测系统3还包括进液、排液接头及管路和电缆等。本实施例中，萃取模块和比色皿34采用全防腐、不亲油的材料和对光线无吸收的材料制成，且仪器具有清洗流程，最大限度减少因外部因素而造成的检测误差。
本实施例中，检测系统3的前面板31有油烟采集管、360度旋转固定座和温湿度传感器；安装底板33是整个检测器的硬件支撑部分，为整个检测器提供安装平面和结构强度；比色皿34两端开有视窗，红外石英玻璃被四氟O型圈和压板紧紧跟比色皿34压紧，上部盖板有进烟口、排烟口及进液口，底部有排液口。比色皿34内盛有四氯化碳和油烟，为整个检测器提供样品；红外光源32为检测器提供检测光源，光电探测器35把通过比色皿34内的射出光转换成电信号，为检测器的关键部件。油烟采集检测器通过三相无刷直流采样泵将管道中的油烟气抽入比色皿34中，经过与四氯化碳的充分混合与萃取，形成的溶液被红外光源32照射。系统采用12VDC供电电压，具有功耗低。实时监测，可同时感知油烟的温度、湿度等信息。
本发明的检测原理为，当某单色光通过被测溶液时，其能量就会被吸收。光强度被吸收的强弱与被测物质的浓度成比例，符合朗伯-比尔定律。本发明采用红外光度法测量，保证了测量的准确性，符合国家标准。本系统具有自动采样、定量、萃取、测量、自动排废清洗及数据存储和打印功能，主要应用于餐饮业和食品加工业等行业烟气中含油量的检测。
进一步地，红外油烟监测系统中，检测系统3所用的红外光源32包含四种单色波长光源。四种单色特殊波长的红外光源32，可以针对性的测量油烟的特征官能团，通过控制系统1的计算，获得精准的油烟浓度数据，并剔除水分、杂质等的干扰。
为了完成一系列计算并输出结果，控制系统1包括自动计算模块，通过数据自动换算系数，不必换算。自动计算模块用于根据红外光源32的发射强度和光电探测器35探测到的红外光线穿过溶液后的光线强度计算溶液吸收红外光的强度，并根据该强度和温度、湿度、液位计算并输出油烟浓度。本发明可实现零点自动调整，自动调整仪器满度值和校正系数，系统通过内置校准模块，对每次测量完的数据进行自动校准，保证测试精度。因此，控制系统1包括校准模块，用于对每次测量所得的数据进行自动校准。本发明能直接检验油烟中的含油量，具有测量结果的直读功能，不必换算。
检测系统3具有自动采样、定量、萃取、测量、自动排废清洗及数据存储和打印功能。检测系统3具有RS232和USB接口，用于连接控制系统1和打印机。
本实施例中，油烟检测涉及到的部分的步骤包括：
(1)加入四氯化碳溶液，开启进样系统2，启动蠕动泵，储液瓶中的四氯化纯溶液直接定量进入检测系统3，控制系统1根据程序设定，确定进液量和进液速度；
(2)控制系统1启动，四种单色波长光源发出特定光线，光电探测器35接受信号，对检测系统3中的样品进行检测。控制系统1内的自动计算模块计算四种单色光的吸收量；检测系统3中内置液位传感器和温湿度传感器；通过获得的吸收强度、温度、湿度、液位等进行计算，并换算，得出油烟浓度数据；
(3)控制系统1内置校准模块，在每次进液时，进行校正；
(4)进行连续检测：一次进液，可以进行上百次测试，精度控制在5％以内；完成一次检测，耗时控制在2min以内。
(5)自动清洗：控制系统1对检测系统3中的溶液进行检测，发现溶液到达警戒线时，即启动自动清洗程序，检测系统3通过蠕动泵将废液排至储液系统5中；同时进液、静置、排出，再次进液、检测，当检测数据小于系统设定的控制线时，系统完成自动清洗模块，并为再次检测做好准备工作。
另外，储液系统5内置的两个储液瓶，用于存储纯四氯化碳和检测废液，需要定期添加和处理。
综上所述，本发明通过物联网技术，实时监控系统的运行，可以与烟净化机一同工作，从而从根本上保证了油烟净化机处理质量的实时反馈，便于环境执法部门工作的开展，便于油烟净化机运行状况的诊断和维护；从原理上有效保证了检测结果的准确性，可通过检测油烟在930cm-1/2960cm-1/3030cm-1波数处的特征吸收，来计算油烟浓度，数据精度可以控制在5％以内；本发明通过结构设计和控制方法，使得油烟检测系统3既是采样器，同时也实现萃取及检测的功能；系统设计自动清洗功能，这就有效的解决了油烟对光路的污染问题；同时，系统设计了自动校正功能，可以保证对影响因素的自动调零，从而实现消除影响的目的，保证了系统的长期稳定可靠；本发明从结构设计上保证了检测全自动化进行，没有人工采样；一次吸入四氯化碳可以实现多次检测，这就保证了高效、节约的目的。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种红外油烟监测系统，其特征在于，包括控制系统、进样系统、检测系统、自动清洗系统、储液系统；
所述控制系统分别连接并控制所述进样系统、检测系统、自动清洗系统、储液系统；
所述进样系统用于采集并向所述检测系统输送油烟；
所述检测系统用于通过红外光度法进行油烟检测，其包括红外光源、光电探测器；所述红外光源用于发射照射所述比色皿内溶液的红外光；所述光电探测器用于探测红外光线穿过所述溶液后的光线强度；
所述自动清洗系统用于检测系统的自动清洗和排废；
所述储液系统用于存储用于溶解油烟的溶剂和废液；
所述进样系统、检测系统、自动清洗系统、储液系统依次连接。
2.根据权利要求1所述的红外油烟监测系统，其特征在于，所述控制系统包括物联网模块，用于将所述控制系统连接到物联网。
3.根据权利要求1所述的红外油烟监测系统，其特征在于，所述进样系统包括蠕动泵，用于分别将采集的油烟和所述储液系统中的溶剂输送到所述检测系统，其输送油烟和溶剂的数量和速度由所述控制系统控制。
4.根据权利要求1所述的红外油烟监测系统，其特征在于，所述储液系统中用于溶解油烟的溶剂为四氯化碳溶剂。
5.根据权利要求1所述的红外油烟监测系统，其特征在于，所述检测系统还包括旋转固定座、油烟采样管、萃取模块、比色皿、温湿度传感器、液位传感器；
所述旋转固定座用于固定所述检测系统；
所述油烟采样管用于采集油烟；
所述比色皿用于盛放油烟溶于溶剂所形成的并经所述萃取模块萃取的溶液；
所述温湿度传感器用于记录温度、湿度数据；
所述液位传感器用于记录液位。
6.根据权利要求5所述的红外油烟监测系统，其特征在于，所述控制系统包括自动计算模块，用于根据红外光源的发射强度和所述光电探测器探测到的红外光线穿过所述溶液后的光线强度计算所述溶液吸收红外光的强度，并根据该强度和温度、湿度、液位计算油烟浓度。
7.根据权利要求5所述的红外油烟监测系统，其特征在于，所述红外光源包含四种单色波长光源。
8.根据权利要求1所述的红外油烟监测系统，其特征在于，所述检测系统具有RS232和USB接口，用于连接所述控制系统和打印机。
9.根据权利要求1所述的红外油烟监测系统，其特征在于，所述控制系统包括校准模块，用于对每次测量所得的数据进行自动校准。
10.根据权利要求1所述的红外油烟监测系统，其特征在于，所述储液系统中包括两个储液瓶，分别用于存储四氯化碳溶剂和废液。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |