专利名称：油烟浓度实时检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油烟检测技术，尤其涉及一种油烟浓度实时检测系统。
背景技术：
近年来，随着我国国民经济水平的不断发展和提高，饮食行业油烟污染己经成为城市 环境污染的一大问题，其排放的大气污染物主要为气溶胶，其中含有食用油及食品在高温 下的挥发物，由食用油及食品的氧化、裂解、水解而形成的酸类、酮类、链垸类和链烯类、 多环芳烃等产物，成分极为复杂。研究表明，食用油在加热至270度——280度时，收集 的冷凝物中有上百个化合物，从状态上看，油烟废气中包括气体、液体、固体三相，其中 液固相颗粒物的粒径一般小于10um，液固相颗粒混合物粘着性强，大部分污染物不溶于水， 极性小。随着各研究机构对厨房油烟研究的深入，厨房油烟对人体的危害越来越引起人们 的广泛关注，各类媒体上有关厨房油烟危害的报道层出不穷。南京市调查发现，人群中51.6% 的肺鳞癌和61.0%的肺腺癌的发生归因于油烟污染。由此可见，油烟污染问题日益突出， 油烟对人体健康的影响也越来越受到人们的关注，已成为环保投诉的热点之一。因此许多 国家，包括中国，已经制定了相关的法律以控制其排放。油烟浓度的现场监测是环保领域 当务之急的课题之一，但目前的监测方法和技术尚有很多不完善的地方。国家环境保护总 局颁布的GB 18483-2001《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 方法为现场不锈钢金属滤筒采样，实验室红外分光光度法分析(简称国标法)。该法检测周 期长，费用贵，步骤繁琐，现场测试条件要求高，难以满足饮食业油烟监督检查和现场执 法监测的需要。
目前广泛应用的几类油烟净化技术，基本可以满足饮食业油烟治理的市场需要。经现 场监测和实验室检测，可以达到排放标准和《饮食业油烟净化设备技术要求及检测技术规 范(试行)》(HJ/T62-2001)要求，净化油烟效果明显。所以只要酒店、宾馆、饭店的油 烟净化装置处在正常运行中，油烟中90%左右的颗粒物都会被过滤在净化装置内，对环境 造成的污染较少。但一些餐饮业单位为减少成本，尽量少用甚至不用油烟净化设备，或者 有的单位油烟净化设备己经损坏而没有察觉，出现油烟直接排放到空气中的情况，造成环 境污染。相关环保部门不可能有这样多的人力、财力和时间来监督餐饮业单位的油烟排放。只能对少数大型的宾馆或饭店进行不定期抽査，很容易被不自觉的店主想到各种办法逃避 监控，使国家法律形同虚设。因此开发油烟浓度超标的现场检测技术，研制方便实用的监 控设备已成为环保领域当务之急的课题之一 。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种油烟浓度实时检测系 统，现场检测排放油烟浓度是否超标，解决国标法中检测周期长，费用贵，步骤繁琐等问 题，以利于环保部门实时监控相关单位。本装置有发射端和检测端，发射端通过一个有着 良好聚光的光源发射强光，经过油烟的吸收、反射和散射后，通过检测端检测光强度以达 到现场实时监控油烟的目的。本设计通过如下技术方案实现。
一种油烟浓度实时检测系统，其包括电源模块、发射端和检测端，电源模块为发射端 和检测端供电，发射端和检测端之间留有使油烟流过的间隙，其中发射端包括光源，检测 端包括内置A/D转换器的单片机、运算放大电路模块和光电转换模块，光源发出的光穿过 油烟并传输至光电转换模块，光电转换模块与运算放大器连接，运算放大器将放大后的信 号传输至单片机的A/D转换器输入端，单片机对该信号作处理并判断后输出检测结果。
上述油烟浓度实时检测系统中，所述发射端还设有控制光源的继电器，该继电器一端 与所述光源连接，另一端与单片机连接。
上述油烟浓度实时检测系统中，所述光电转换模块包括一光电传感器，所述运算放大 电路模块为双电源运算放大器。
上述油烟浓度实时检测系统中，所述电源模块的5V电源输出端与光源和单片机连接， 所述电源模块的±9V分别与双电源运算放大器两电源端连接。
上述油烟浓度实时检测系统中，所述发射端的光源的发光端处还设有一聚光镜，聚光 镜位于一发射管子中，发射端的的光源有聚光镜使光平行射出，聚光效果明显；所述检测 端的光电传感器的受光面处设有一接收管子接收来自所述发射管子传输来的光信号。
上述油烟浓度实时检测系统中，所述发射管子和接收管子中均设有两个通光孔，只有 通光孔大小的光束才能通过，不仅增强了检测精度，而且减少油烟的进入，延长系统使用 寿命。
上述油烟浓度实时检测系统中，所述发射端和检测端各位于一密闭盒子中，且两个密 闭盒子各自设有一孔供发射管子和接收管子进行光信号传输，所述的发射管子的光信号输 出端和接收管子的光信号接收端相互正对，光源发出的光通过管子后射出，射出的光在到达光电转换模块前也要先经过一段管子，消除了外部干扰。
上述油烟浓度实时检测系统中，所述电源模块位于发射端所在的密闭盒子中或位于检 测端所在的密闭盒子中或分成两部分且各位于两个密闭盒子中。
上述油烟浓度实时检测系统中，所述单片机还通过电平转换模块和串口将检测结果发 送至外部设备。
与现有技术相比，本设计具有如下优点
本实用新型一经安装即可使用，无需人工干预，无需繁琐的操作，稳定性高，能够实 现真正意义上的现场实时监测，全自动测量，检测精度高，数据重复性好，避免了现场环 境或人为操作带来的影响；
本套油烟超标检测装置可以实时油烟在线监控，非常适合组建一个油烟检测系统，在 相关环保部门安装一个监控中心电脑，通过这套设备，环保部门不用上门，就可以清楚地 掌握该酒店是否存在着油烟偷排的现象；
本实用新型是一种能自动检测油烟浓度是否超标的方法和体积小巧的装置，放置在可 能排放油烟的餐厅或单位的烟囱口或其它排风口，工作稳定，功耗低，测试方便简单，无 需复杂的操作。
图1是本实用新型实施方式中油烟浓度实时检测系统的结构示意图。图中l.烟囱口
或者排风口、 2.油烟气流、3.发射端、4.发射管子、5.光源、6.聚光镜、7.通光孔、8.检 测端、9.密闭盒子、IO.光电传感器、ll.发射端电路板、12.检测端电路板。 图2是本实用新型实施方式中油烟浓度实时检测系统的硬件结构示意图。 图3是本实用新型实施方式中油烟浓度实时检测系统中单片机的工作流程示意图。
具体实施方式
如图2所示，这种现场实时检测浓度超标的装置，其总体结构主要由电源模块、发射 端和检测端构成，其中发射端设有继电器和LED光源，而检测端主要由以单片机为核心的 A/D (模数)转换和监控模块、运算放大模块、以光电传感器为核心的光电转换模块构成。 光源发出高强度白光，光在烟囱或者排风口里被油烟吸收、反射和折射后，强度信号随着 油烟浓度减弱。检测端采用光电传感器将光强度信号转换为电信号，经过检测端电路板的 高精度运算放大器放大后，由单片机处理、判断、输出。
发射端采用的是光源发出强光，为了使光有更好的聚光性，采用了聚光镜，并将其放进发射管子中，在发射管子中放了两个通光孔，有效的消除了外部的太阳光及灯光等的影 响。为了提高LED的工作寿命，本实用新型采用继电器，平时工作釆用LED工作3秒，暗 2秒的精简工作模式，另外只有在特定情况下(如检测到油烟浓度过大)，检测装置才进入 增强工作模式，在这种模式下，LED连续工作，直到工作人员获得确切的油烟数值，具体 工作流程如图3所示。
光电传感器的输出电压与光线强度成正比，性能稳定。由于光电传感器的输出电压较 小，且输出电压范围与A/D转换器的参考电压范围不匹配，故采用以高精度双电源运算放 大器为主的放大电路模块对光电传感器的输出电压进行放大。
检测方案实施例如图1所示，首先在在烟囱口或者排风口 1两端相对位置分别放置 发射端3和检测端8装置，发射端3用光源5发出高强度白光，经过聚光镜6使光平行后， 通过发射端管子4中的通光孔7后，光在烟囱口或者排风口 1里被油烟气流2吸收、反射 和折射后，强度信号随着油烟浓度减弱。检测端8采用光电传感器10将光强度信号转换 为电信号，经过检测端电路板12的高精度运算放大器放大后，由单片机处理、判断、输出。
具体检测方法如下
(1) 预先调好光源强度和放大倍数等参数，建立油烟浓度与光强的定量关系。
(2) 预先测定油烟浓度超标的阈值。
(3) 正常工作时，单片机不仅能够自己判断油烟浓度是否超标，而且还会输出油烟 浓度值，使得工作人员可以自己判断，增强检测结果的可靠性。
这种现场实时检测油烟浓度超标的方法，采用物理方法检测油烟强度，从状态上看， 油烟中包括气体、液体、固体三相，其中液固相颗粒物的粒径一般小于lOum，固态和液态 都可以吸收光，本实用新型采用的物理方法就是通过光在烟囱或者排风口里传输过程中的 变化大小来检测。如果油烟浓度大，光源发出的光经油烟颗粒吸收、反射和折射，到达光 检测器上的光就减少；反之，如果油烟浓度小，光源发出的光经油烟颗粒吸收、反射和折 射，到达光检测器上的光就增加。因而光检测器输出信号的强弱便可以反映油烟浓度的变 化。
通过本实用新型的油烟浓度实时检测系统可将某一餐饮业单位的油烟净化设备的所有 数据(包括油烟浓度、油烟净化设备的开关时间等)传输到环保部门的计算中心，以便监 控。
权利要求1、一种油烟浓度超标实时检测系统，其特征在于包括电源模块、发射端和检测端，电源模块为发射端和检测端供电，发射端和检测端之间留有使油烟流过的间隙，其中发射端包括光源，检测端包括内置A/D转换器的单片机、运算放大电路模块和光电转换模块，光源发出的光穿过油烟并传输至光电转换模块，光电转换模块与运算放大器连接，运算放大器将放大后的信号传输至单片机的A/D转换器输入端，单片机对该信号作处理并判断后输出检测结果。
2、 根据权利要求1所述的油烟浓度实时检测系统，其特征在于所述发射端还设有控制 光源的继电器，该继电器一端与所述光源连接，另一端与单片机连接。
3、 根据权利要求1所述的油烟浓度实时检测系统，其特征在于所述光电转换模块包括 一光电传感器，所述运算放大电路模块为双电源运算放大器。
4、 根据权利要求1所述的油烟浓度实时检测系统，其特征在于所述电源模块的5V电 源输出端与光源和单片机连接，所述电源模块的土9V分别与双电源运算放大器两电源端连 接。
5、 根据权利要求l、 2或3所述的油烟浓度实时检测系统，其特征在于所述发射端的 光源的发光端处还设有一聚光镜，聚光镜位于一发射管子中；所述检测端的光电传感器的 受光面处设有一接收管子接收来自所述发射管子传输来的光信号。
6、 根据权利要求5所述的油烟浓度实时检测系统，其特征在于所述发射管子和接收管 子中均设有两个通光孔，通光孔为固体圆形，中间开有一小孔用于通光，其余部分用于阻 挡油烟进入，过滤油烟，延长系统使用寿命。
7、 根据权利要求1所述的油烟浓度实时检测系统，其特征在于所述发射端和检测端 各位于一密闭盒子中，且两个密闭盒子各自设有一孔供发射管子和接收管子进行光信号传 输，所述的发射管子的光信号输出端和接收管子的光信号接收端相互正对。
8、 根据权利要求1所述的油烟浓度实时检测系统，其特征在于所述电源模块位于位 于发射端所在的密闭盒子中或位于检测端所在的密闭盒子中或分成两部分且各位于两个密 闭盒子中。
9、 根据权利要求1所述的油烟浓度实时检测系统，其特征在于所述单片机还通过电 平转换模块和串口将检测结果发送至外部设备。
专利摘要本实用新型公开了一种油烟浓度超标实时检测系统，其包括电源模块、发射端和检测端，电源模块为发射端和检测端供电，发射端和检测端之间留有使油烟流过的间隙，其中发射端包括光源，检测端包括内置A/D转换器的单片机、运算放大电路模块和光电转换模块，光源发出的光穿过油烟并传输至光电转换模块，光电转换模块与运算放大器连接，运算放大器将放大后的信号传输至单片机的A/D转换器输入端，单片机对该信号作处理并判断后输出检测结果。本设计解决国标法中油烟检测周期长，费用贵，步骤繁琐等问题，有利于环保部门实时监控相关单位是否超标排除油烟。
文档编号G01N15/06GK201247190SQ20082004891
公开日2009年5月27日 申请日期2008年6月6日 优先权日2008年6月6日
发明者倪向东, 秦华标 申请人:华南理工大学