周思安

(廈門(mén)唯越思智能科技有限公司，福建 廈門(mén) 361000)

甲醇是無(wú)色透明、易揮發(fā)、易燃的液體，具有蒸發(fā)潛熱好、抗爆性能好的特點(diǎn)。在歐拉教授的“甲醇經(jīng)濟(jì)”概念中，屬于碳循環(huán)的主要載體[1]，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成新的污染。而由于我國(guó)煤炭資源豐富，作為中間產(chǎn)物的甲醇具有較大的產(chǎn)量。因此，為了更好的應(yīng)對(duì)能源需求，早在20世紀(jì)80年代我國(guó)就開(kāi)始了甲醇燃料的研究。而甲醇燃料主要指的是，以甲醇為主的醇類(lèi)物質(zhì)作為燃料適當(dāng)添加一定添加劑作為能源進(jìn)行使用。在經(jīng)過(guò)大量科研機(jī)構(gòu)企事業(yè)單位不斷研究后[2]，實(shí)現(xiàn)了甲醇燃料在廚房中的應(yīng)用。

作為新型的商業(yè)廚房環(huán)保燃料，如何更加安全應(yīng)用是重中之重。作為一家具有多年清潔燃料的應(yīng)用研究經(jīng)驗(yàn)的高技術(shù)企業(yè)，廈門(mén)唯越思智能科技有限公司通過(guò)在對(duì)甲醇燃料的物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析，添加油溶性甲醇燃料添加劑提高甲醇燃料穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將整個(gè)廚房燃料系統(tǒng)進(jìn)行有效的監(jiān)控。

1 甲醇廚房燃料

1.1 廚房燃料背景

為了更好的適應(yīng)不斷提高的人民生活水平及在國(guó)內(nèi)隨處可見(jiàn)各式各樣的酒店和飲食酒家，廚房燃料多元化應(yīng)用及發(fā)展。在餐飲行業(yè)，大多數(shù)存在安全意識(shí)淡薄，操作流程不規(guī)范等問(wèn)題，因此大多數(shù)極有可能成為潛在的危害。因此，甲醇燃料成為了商業(yè)廚房的新選擇[3]。但目前甲醇燃料在應(yīng)用上尚未有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，仍然存在許多安全隱患。

1.2 甲醇燃料應(yīng)用問(wèn)題

在商業(yè)廚房中應(yīng)用，燃料的安全性能是非常關(guān)鍵的因素。因此我公司通過(guò)對(duì)廚房燃料長(zhǎng)期的研發(fā)，結(jié)合商業(yè)廚房應(yīng)用的特大劍，發(fā)現(xiàn)了甲醇燃料在廚房中應(yīng)用主要存在原料問(wèn)題、設(shè)備問(wèn)題以及應(yīng)用問(wèn)題。

1.2.1 原料問(wèn)題

甲醇穩(wěn)定度極低，易揮發(fā)，在常見(jiàn)有毒物質(zhì)中屬于中等度的范疇，在應(yīng)用中需要注意甲醇的危害性。而揮發(fā)性主要體現(xiàn)在甲醇的開(kāi)口閃點(diǎn)只有12 ℃，屬于易燃品。因此甲醇直接作為燃料應(yīng)用不可取。大部分甲醇燃料生產(chǎn)企業(yè)采取加水的方式控制甲醇的揮發(fā)性，但實(shí)際上通過(guò)調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)加水并不能實(shí)現(xiàn)閃點(diǎn)提高，相反會(huì)帶來(lái)更多問(wèn)題[4]。

通過(guò)多年對(duì)甲醇燃料的研究，廈門(mén)唯越思智能科技有限公司實(shí)現(xiàn)通過(guò)添加油溶性甲醇燃料添加劑在甲醇燃料表面均勻分布形成分子膜，液面始終存在封閉層，提高分子間的作用力，實(shí)現(xiàn)甲醇燃料穩(wěn)定性的提高[5]。

1.2.2 設(shè)備問(wèn)題

作為商業(yè)廚房的燃料，甲醇燃料的應(yīng)用主要是整個(gè)廚房配套燃燒貯存設(shè)備應(yīng)用的問(wèn)題，體現(xiàn)在從貯存、管路運(yùn)輸及燃燒中的整個(gè)過(guò)程。由于行業(yè)內(nèi)缺乏相關(guān)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，多數(shù)廠家在廚房中只是貯存只是簡(jiǎn)單的鐵質(zhì)容器進(jìn)行存放，使用傳統(tǒng)的柴油灶具進(jìn)行改進(jìn)，沒(méi)辦法實(shí)時(shí)監(jiān)管燃燒系統(tǒng)中甲醇燃料的燃燒情況，不能避免甲醇燃料泄漏及燃燒效果不佳的問(wèn)題。因此在設(shè)備上提升甲醇燃料貯存、管路運(yùn)輸及應(yīng)用的安全性是必要的。

1.2.3 應(yīng)用問(wèn)題

基于甲醇燃料的原料特性及設(shè)備應(yīng)用存在的問(wèn)題，對(duì)其進(jìn)行合理有效的監(jiān)管是至關(guān)重要的。但由于甲醇燃料作為新型廚房燃料，目前全國(guó)各地仍然欠缺統(tǒng)一的規(guī)范及監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)。而因?yàn)榧状既剂显谏虡I(yè)廚房中廣受歡迎，市面上的生產(chǎn)應(yīng)用廠家水平參差不齊，存在諸如違規(guī)操作及違法經(jīng)營(yíng)等安全隱患。正如上述對(duì)甲醇燃料的原料及設(shè)備問(wèn)題進(jìn)行分析，部分廠家對(duì)原料及應(yīng)用設(shè)備并沒(méi)有從安全性考慮，生產(chǎn)人員沒(méi)有相應(yīng)的危化品意識(shí)甚至采用普通車(chē)輛違法運(yùn)輸燃料，都是在應(yīng)用中需要及時(shí)監(jiān)管的方面。

綜上所述，在商業(yè)廚房的應(yīng)用中，從甲醇燃料的運(yùn)輸?shù)綉?yīng)用，從貯存到管路到燃燒，跟進(jìn)甲醇燃料自身特性和配套的應(yīng)用設(shè)備，使得甲醇燃料更為有效和安全的燃燒，實(shí)現(xiàn)熱量的高效應(yīng)用是甲醇廚房燃料急需解決的問(wèn)題。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我公司通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研和多次的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，構(gòu)建甲醇燃料物聯(lián)網(wǎng)安全系統(tǒng)勢(shì)在必行。

2 甲醇燃料物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)作為互聯(lián)網(wǎng)的延伸和擴(kuò)展，將各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)相互結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品互通互聯(lián)。因此為了更好的應(yīng)用甲醇燃料，完善整個(gè)廚房配套燃燒系統(tǒng)，根據(jù)甲醇燃料的液體燃料特性進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)分析進(jìn)行安全監(jiān)控，最大程度保證應(yīng)用上的安全。其中，甲醇燃料物聯(lián)網(wǎng)安全系統(tǒng)主要包括甲醇灶具燃燒系統(tǒng)、甲醇燃料監(jiān)控終端、甲醇燃料數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺(tái)。

圖1 甲醇燃料物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

2.1 甲醇灶具燃燒系統(tǒng)

為了更安全的利用甲醇燃料，燃燒系統(tǒng)中的灶具采用可充分利用熱能的燃燒爐，爐頭采用爐包和內(nèi)膽兩層結(jié)構(gòu)，并且內(nèi)膽與爐包之間具有空間，燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量通過(guò)內(nèi)膽壁及內(nèi)膽壁上的排氣孔導(dǎo)流給環(huán)形通道，并通過(guò)爐包上的排氣口收集熱量輸送給與其連通的水鍋，燃燒產(chǎn)生的熱量不會(huì)直接散發(fā)，得到充分利用，使得灶具的熱效率高。

現(xiàn)有的商業(yè)廚房中，大部分的燃油輸送設(shè)備都只有一個(gè)輸油泵，無(wú)法實(shí)現(xiàn)燃油預(yù)警，一旦容器內(nèi)燃油用完無(wú)法及時(shí)供給會(huì)影響正常使用。為此，燃燒系統(tǒng)采用具有備用泵的廚房燃油輸送器，它在容器內(nèi)設(shè)有兩個(gè)輸油泵，其中一個(gè)為備用輸油泵，當(dāng)正常工作的輸油泵抽不到燃油時(shí)，灶臺(tái)熄火，立即啟動(dòng)備用輸油泵輸送容器底部的備用燃油，保證灶臺(tái)工作。同時(shí)通知供油單位往容器內(nèi)加入燃油，加油后再啟動(dòng)正常工作的輸油泵。并且將兩個(gè)輸油泵均設(shè)于容器內(nèi)，不會(huì)有油污弄臟環(huán)境。

2.2 甲醇燃料監(jiān)控終端

雖然在燃燒系統(tǒng)已充分考慮甲醇燃料特性設(shè)計(jì)了專(zhuān)屬的燃油灶具及燃油輸送器，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)甲醇燃料實(shí)時(shí)應(yīng)用效果的體現(xiàn)，因此在燃燒系統(tǒng)中添加甲醇燃料監(jiān)控終端，依據(jù)甲醇原料的揮發(fā)性，對(duì)燃燒系統(tǒng)中的環(huán)境溫度及壓力管道進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)廚房燃油液位、油箱周邊環(huán)境溫度、油箱外管道壓力實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，并通過(guò)4G通信監(jiān)測(cè)設(shè)備發(fā)送到軟件平臺(tái)。

2.3 監(jiān)控終端設(shè)備

廚房燃油監(jiān)控終端即在燃燒系統(tǒng)中采用主控芯片STM32F103，并在管路中設(shè)置12VDC/100 MPa的壓力傳感器進(jìn)行壓力采集及12VDC/150 Pa液位傳感器進(jìn)行液位測(cè)量，通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊移遠(yuǎn)全網(wǎng)通EC20進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，制訂監(jiān)控站和服務(wù)器之間的通信協(xié)議，設(shè)備和計(jì)算機(jī)通信、軟件開(kāi)發(fā)等基于該通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)廚房燃油液位、油箱周邊環(huán)境溫度、油箱外管道壓力實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，并通過(guò)4G通信監(jiān)測(cè)設(shè)備發(fā)送到軟件平臺(tái)。

設(shè)備技術(shù)功能點(diǎn)：

(1)可采集壓力、液位、電流、CPU溫度、殼內(nèi)溫度，并上報(bào)到服務(wù)器。

(2)數(shù)據(jù)上報(bào)周期為10分鐘。

(3)平臺(tái)歷史記錄保存60天。

(4)使用全網(wǎng)通4G模塊通信。

(5)可遠(yuǎn)程控制電機(jī)關(guān)閉和開(kāi)啟。

(6)帶4～7 A/12 V泵電機(jī)過(guò)流保護(hù)控制。

設(shè)備技術(shù)指標(biāo)：

(1)電壓范圍：DC 10～13 V

(2)控制板空載工作電流：≤500 mA

(3)泵帶載電壓：12 V，泵帶載電流：5～6.5 A

(4)泵(I)過(guò)流保護(hù)：4 A≤I≤7 A

(5)工作溫度：-10～+50 ℃

(6)工作濕度：10%～90%(25 ℃不凝結(jié))

2.4 甲醇燃料數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺(tái)

通過(guò)監(jiān)控終端設(shè)備采集獲取的液位、壓力、溫度、電流數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸?shù)焦?yīng)商后臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總，進(jìn)一步搭建綜合性甲醇燃料數(shù)據(jù)監(jiān)控應(yīng)用平臺(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)控管理安全應(yīng)用。平臺(tái)顯示設(shè)備狀態(tài)如表1所示。

表1 平臺(tái)首頁(yè)顯示設(shè)備狀態(tài)信息

通過(guò)表格可知，甲醇燃料數(shù)據(jù)監(jiān)控應(yīng)用平臺(tái)通過(guò)系統(tǒng)將用戶與設(shè)備綁定在一起，及時(shí)獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)變化進(jìn)行監(jiān)控。

平臺(tái)功能說(shuō)明：

(1)系統(tǒng)錄入。通過(guò)錄入客戶名稱(chēng)、油箱規(guī)格、用戶歸屬地及卡號(hào)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)卡將設(shè)備與系統(tǒng)連接。

圖2 系統(tǒng)錄入界面

(2)設(shè)定預(yù)警類(lèi)型。填入高預(yù)警值和低預(yù)警值，添加了預(yù)警配置的設(shè)備，當(dāng)設(shè)備的相關(guān)變量低于設(shè)置的低預(yù)警值或者高于設(shè)置的高預(yù)警值的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)向設(shè)備的管理員號(hào)碼發(fā)送相關(guān)的預(yù)警短信，并且在客戶列表相應(yīng)的變量會(huì)呈現(xiàn)紅色預(yù)警狀態(tài)。

(3)客戶歷史記錄查詢。點(diǎn)擊操作欄的查看歷史記錄按鈕，進(jìn)入該設(shè)備的歷史記錄信息，按時(shí)間倒序排列。通過(guò)搜索的時(shí)間段可以對(duì)歷史記錄進(jìn)行過(guò)濾，并且提供導(dǎo)出excel功能。

(4)設(shè)備加油操作。正常情況下給客戶的設(shè)備加燃油需要在客戶列表界面點(diǎn)擊加油按鈕，點(diǎn)擊加油后則按鈕變成確定，等待加油完畢時(shí)候點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕，代表確認(rèn)該設(shè)備加油結(jié)束。則該設(shè)備在此操作期間的液位上升不進(jìn)行液位異常上升的預(yù)警，反之沒(méi)有通過(guò)該操作的液位上漲會(huì)進(jìn)行液位黃色預(yù)警。并向該設(shè)備的管理員手機(jī)號(hào)碼發(fā)送相應(yīng)的預(yù)警信息。

圖3 設(shè)備狀態(tài)圖

(5)設(shè)備閥門(mén)開(kāi)關(guān)操作?？蛻袅斜淼拈y門(mén)狀態(tài)欄展示了當(dāng)前客戶設(shè)備的閥門(mén)狀態(tài)，有開(kāi)啟、待開(kāi)、關(guān)閉、待關(guān)四種狀態(tài)。當(dāng)閥門(mén)狀態(tài)為開(kāi)啟狀態(tài)的時(shí)候，點(diǎn)擊按鈕則彈出是否關(guān)閉閥門(mén)的確認(rèn)框，點(diǎn)擊確定后會(huì)向后臺(tái)發(fā)送一條設(shè)備要關(guān)閉閥門(mén)的指令，并且當(dāng)前閥門(mén)狀態(tài)變?yōu)榇P(guān)。

(6)主動(dòng)提醒功能。當(dāng)需要手動(dòng)給客戶發(fā)送短信的時(shí)候點(diǎn)擊操作欄的短信發(fā)送按鈕。選擇要發(fā)送的短信類(lèi)型，是其他的預(yù)警類(lèi)型時(shí)候需要填入設(shè)備的異常類(lèi)型，點(diǎn)擊發(fā)送則可以像客戶的號(hào)碼發(fā)送預(yù)警短信。

圖4 主動(dòng)提醒功能

3 甲醇燃料物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用分析

作為商業(yè)廚房燃料，甲醇燃料通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，將整個(gè)廚房燃燒系統(tǒng)都納入實(shí)時(shí)監(jiān)管中，能更好的做到安全性能的提升，主要體現(xiàn)在：

(1)監(jiān)管更及時(shí)

甲醇燃料本身閃點(diǎn)低、易揮發(fā)，對(duì)溫度和壓力較為敏感。通過(guò)對(duì)整個(gè)燃油系統(tǒng)中的溫度進(jìn)行測(cè)量，可以及時(shí)的判斷是否存在故障導(dǎo)致系統(tǒng)中燃料貯存溫度過(guò)高，也避免了由于甲醇揮發(fā)在隱蔽空間集聚導(dǎo)致后續(xù)問(wèn)題。而通過(guò)對(duì)壓力數(shù)據(jù)的及時(shí)獲取，可以更好的跟進(jìn)整個(gè)燃燒系統(tǒng)中壓力情況，評(píng)估整套燃燒系統(tǒng)燃燒的效率，更好的配套燃燒灶具提升整體的燃燒效率。

(2)跟進(jìn)更有效

在安全應(yīng)用生產(chǎn)監(jiān)管情況跟進(jìn)方面，由于商業(yè)廚房人員變動(dòng)較大，傳統(tǒng)的機(jī)械式監(jiān)控和人工相結(jié)合的方式會(huì)存在不少的紕漏。因此，采用甲醇燃料物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以減少人工操作，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的傳輸及時(shí)有效的直接獲取溫度、壓力、液位的數(shù)據(jù)，再通過(guò)監(jiān)管平臺(tái)直接進(jìn)行在線診斷與在線支持，進(jìn)而更有針對(duì)性的服務(wù)客戶。

(3)服務(wù)更周到

依據(jù)監(jiān)管平臺(tái)對(duì)整體甲醇燃料應(yīng)用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，形成區(qū)域化特色化的大數(shù)據(jù)，可以根據(jù)不同客戶的甲醇燃料使用情況以及不同階段性的甲醇燃料品質(zhì)特性等方面進(jìn)行歸納匯總分析，做到老客戶長(zhǎng)期維護(hù)跟進(jìn)服務(wù)的提升，也可以在新客戶引入的時(shí)候快速的對(duì)接匹配，多方位的為客戶安全便捷應(yīng)用甲醇燃料提供保障！

(4)應(yīng)用更放心

由于監(jiān)管平臺(tái)系統(tǒng)屬于應(yīng)用實(shí)時(shí)監(jiān)管系統(tǒng)，在政府相關(guān)部門(mén)及行業(yè)相關(guān)廠家的引導(dǎo)下，也可以將整個(gè)行業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)商業(yè)廚房安全性綜合性的應(yīng)用，在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的基礎(chǔ)上引入相關(guān)職能部門(mén)監(jiān)管，真正的實(shí)現(xiàn)安全放心的應(yīng)用甲醇燃料！

4 結(jié) 語(yǔ)

由于目前行業(yè)內(nèi)沒(méi)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)限值，而且甲醇燃料應(yīng)用從業(yè)人員多數(shù)只是通過(guò)傳統(tǒng)的燃料應(yīng)用方式進(jìn)行對(duì)甲醇燃料的管理，安全應(yīng)用上欠缺及時(shí)性和有效性。作為一家具有多年清潔燃料的應(yīng)用研究經(jīng)驗(yàn)的高技術(shù)企業(yè)，廈門(mén)唯越思智能科技有限公司在甲醇燃料等通過(guò)在對(duì)甲醇燃料添加油溶性甲醇燃料添加劑提高甲醇燃料穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，首創(chuàng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將整個(gè)廚房燃料系統(tǒng)進(jìn)行有效的監(jiān)控，進(jìn)而及時(shí)有效的進(jìn)行安全應(yīng)用甲醇燃料，形成完善的燃料安全應(yīng)用技術(shù)體系，更好的為我國(guó)能源行業(yè)做貢獻(xiàn)。