厨房用甲醇燃料安全物联网系统应用

周思安

(厦门唯越思智能科技有限公司，福建 厦门 361000)

甲醇是无色透明、易挥发、易燃的液体，具有蒸发潜热好、抗爆性能好的特点。在欧拉教授的“甲醇经济”概念中，属于碳循环的主要载体[1]，不会对环境造成新的污染。而由于我国煤炭资源丰富，作为中间产物的甲醇具有较大的产量。因此，为了更好的应对能源需求，早在20世纪80年代我国就开始了甲醇燃料的研究。而甲醇燃料主要指的是，以甲醇为主的醇类物质作为燃料适当添加一定添加剂作为能源进行使用。在经过大量科研机构企事业单位不断研究后[2]，实现了甲醇燃料在厨房中的应用。

作为新型的商业厨房环保燃料，如何更加安全应用是重中之重。作为一家具有多年清洁燃料的应用研究经验的高技术企业，厦门唯越思智能科技有限公司通过在对甲醇燃料的物理化学性质进行分析，添加油溶性甲醇燃料添加剂提高甲醇燃料稳定性的基础上，进一步研究在应用中实现利用物联网技术将整个厨房燃料系统进行有效的监控。

1 甲醇厨房燃料

1.1 厨房燃料背景

为了更好的适应不断提高的人民生活水平及在国内随处可见各式各样的酒店和饮食酒家，厨房燃料多元化应用及发展。在餐饮行业，大多数存在安全意识淡薄，操作流程不规范等问题，因此大多数极有可能成为潜在的危害。因此，甲醇燃料成为了商业厨房的新选择[3]。但目前甲醇燃料在应用上尚未有统一的行业标准，仍然存在许多安全隐患。

1.2 甲醇燃料应用问题

在商业厨房中应用，燃料的安全性能是非常关键的因素。因此我公司通过对厨房燃料长期的研发，结合商业厨房应用的特大剑，发现了甲醇燃料在厨房中应用主要存在原料问题、设备问题以及应用问题。

1.2.1 原料问题

甲醇稳定度极低，易挥发，在常见有毒物质中属于中等度的范畴，在应用中需要注意甲醇的危害性。而挥发性主要体现在甲醇的开口闪点只有12 ℃，属于易燃品。因此甲醇直接作为燃料应用不可取。大部分甲醇燃料生产企业采取加水的方式控制甲醇的挥发性，但实际上通过调查可以发现加水并不能实现闪点提高，相反会带来更多问题[4]。

通过多年对甲醇燃料的研究，厦门唯越思智能科技有限公司实现通过添加油溶性甲醇燃料添加剂在甲醇燃料表面均匀分布形成分子膜，液面始终存在封闭层，提高分子间的作用力，实现甲醇燃料稳定性的提高[5]。

1.2.2 设备问题

作为商业厨房的燃料，甲醇燃料的应用主要是整个厨房配套燃烧贮存设备应用的问题，体现在从贮存、管路运输及燃烧中的整个过程。由于行业内缺乏相关的应用标准，多数厂家在厨房中只是贮存只是简单的铁质容器进行存放，使用传统的柴油灶具进行改进，没办法实时监管燃烧系统中甲醇燃料的燃烧情况，不能避免甲醇燃料泄漏及燃烧效果不佳的问题。因此在设备上提升甲醇燃料贮存、管路运输及应用的安全性是必要的。

1.2.3 应用问题

基于甲醇燃料的原料特性及设备应用存在的问题，对其进行合理有效的监管是至关重要的。但由于甲醇燃料作为新型厨房燃料，目前全国各地仍然欠缺统一的规范及监管标准。而因为甲醇燃料在商业厨房中广受欢迎，市面上的生产应用厂家水平参差不齐，存在诸如违规操作及违法经营等安全隐患。正如上述对甲醇燃料的原料及设备问题进行分析，部分厂家对原料及应用设备并没有从安全性考虑，生产人员没有相应的危化品意识甚至采用普通车辆违法运输燃料，都是在应用中需要及时监管的方面。

综上所述，在商业厨房的应用中，从甲醇燃料的运输到应用，从贮存到管路到燃烧，跟进甲醇燃料自身特性和配套的应用设备，使得甲醇燃料更为有效和安全的燃烧，实现热量的高效应用是甲醇厨房燃料急需解决的问题。针对这个问题，我公司通过市场调研和多次的试验研究发现，构建甲醇燃料物联网安全系统势在必行。

2 甲醇燃料物联网系统

物联网作为互联网的延伸和扩展，将各种信息传感设备与互联网相互结合，实现对物品互通互联。因此为了更好的应用甲醇燃料，完善整个厨房配套燃烧系统，根据甲醇燃料的液体燃料特性进行数据采集及数据分析进行安全监控，最大程度保证应用上的安全。其中，甲醇燃料物联网安全系统主要包括甲醇灶具燃烧系统、甲醇燃料监控终端、甲醇燃料数据监控平台。

图1 甲醇燃料物联网系统

2.1 甲醇灶具燃烧系统

为了更安全的利用甲醇燃料，燃烧系统中的灶具采用可充分利用热能的燃烧炉，炉头采用炉包和内胆两层结构，并且内胆与炉包之间具有空间，燃烧时产生的热量通过内胆壁及内胆壁上的排气孔导流给环形通道，并通过炉包上的排气口收集热量输送给与其连通的水锅，燃烧产生的热量不会直接散发，得到充分利用，使得灶具的热效率高。

现有的商业厨房中，大部分的燃油输送设备都只有一个输油泵，无法实现燃油预警，一旦容器内燃油用完无法及时供给会影响正常使用。为此，燃烧系统采用具有备用泵的厨房燃油输送器，它在容器内设有两个输油泵，其中一个为备用输油泵，当正常工作的输油泵抽不到燃油时，灶台熄火，立即启动备用输油泵输送容器底部的备用燃油，保证灶台工作。同时通知供油单位往容器内加入燃油，加油后再启动正常工作的输油泵。并且将两个输油泵均设于容器内，不会有油污弄脏环境。

2.2 甲醇燃料监控终端

虽然在燃烧系统已充分考虑甲醇燃料特性设计了专属的燃油灶具及燃油输送器，但无法实现甲醇燃料实时应用效果的体现，因此在燃烧系统中添加甲醇燃料监控终端，依据甲醇原料的挥发性，对燃烧系统中的环境温度及压力管道进行监控，实现厨房燃油液位、油箱周边环境温度、油箱外管道压力实时数据的监测，并通过4G通信监测设备发送到软件平台。

2.3 监控终端设备

厨房燃油监控终端即在燃烧系统中采用主控芯片STM32F103，并在管路中设置12VDC/100 MPa的压力传感器进行压力采集及12VDC/150 Pa液位传感器进行液位测量，通过无线数传模块移远全网通EC20进行数据传输，制订监控站和服务器之间的通信协议，设备和计算机通信、软件开发等基于该通信协议实现，可以实现厨房燃油液位、油箱周边环境温度、油箱外管道压力实时数据的监测，并通过4G通信监测设备发送到软件平台。

设备技术功能点：

(1)可采集压力、液位、电流、CPU温度、壳内温度，并上报到服务器。

(2)数据上报周期为10分钟。

(3)平台历史记录保存60天。

(4)使用全网通4G模块通信。

(5)可远程控制电机关闭和开启。

(6)带4～7 A/12 V泵电机过流保护控制。

设备技术指标：

(1)电压范围：DC 10～13 V

(2)控制板空载工作电流：≤500 mA

(3)泵带载电压：12 V，泵带载电流：5～6.5 A

(4)泵(I)过流保护：4 A≤I≤7 A

(5)工作温度：-10～+50 ℃

(6)工作湿度：10%～90%(25 ℃不凝结)

2.4 甲醇燃料数据监控平台

通过监控终端设备采集获取的液位、压力、温度、电流数据及时传输到供应商后台进行数据汇总，进一步搭建综合性甲醇燃料数据监控应用平台，实时监控管理安全应用。平台显示设备状态如表1所示。

表1 平台首页显示设备状态信息

通过表格可知，甲醇燃料数据监控应用平台通过系统将用户与设备绑定在一起，及时获取相应数据，通过数据变化进行监控。

平台功能说明：

(1)系统录入。通过录入客户名称、油箱规格、用户归属地及卡号，通过物联网卡将设备与系统连接。

图2 系统录入界面

(2)设定预警类型。填入高预警值和低预警值，添加了预警配置的设备，当设备的相关变量低于设置的低预警值或者高于设置的高预警值的时候，系统会自动向设备的管理员号码发送相关的预警短信，并且在客户列表相应的变量会呈现红色预警状态。

(3)客户历史记录查询。点击操作栏的查看历史记录按钮，进入该设备的历史记录信息，按时间倒序排列。通过搜索的时间段可以对历史记录进行过滤，并且提供导出excel功能。

(4)设备加油操作。正常情况下給客户的设备加燃油需要在客户列表界面点击加油按钮，点击加油后则按钮变成确定，等待加油完毕时候点击确认按钮，代表确认该设备加油结束。则该设备在此操作期间的液位上升不进行液位异常上升的预警，反之没有通过该操作的液位上涨会进行液位黄色预警。并向该设备的管理员手机号码发送相应的预警信息。

图3 设备状态图

(5)设备阀门开关操作。客户列表的阀门状态栏展示了当前客户设备的阀门状态，有开启、待开、关闭、待关四种状态。当阀门状态为开启状态的时候，点击按钮则弹出是否关闭阀门的确认框，点击确定后会向后台发送一条设备要关闭阀门的指令，并且当前阀门状态变为待关。

(6)主动提醒功能。当需要手动給客户发送短信的时候点击操作栏的短信发送按钮。选择要发送的短信类型，是其他的预警类型时候需要填入设备的异常类型，点击发送则可以像客户的号码发送预警短信。

图4 主动提醒功能

3 甲醇燃料物联网系统应用分析

作为商业厨房燃料，甲醇燃料通过物联网的应用，将整个厨房燃烧系统都纳入实时监管中，能更好的做到安全性能的提升，主要体现在：

(1)监管更及时

甲醇燃料本身闪点低、易挥发，对温度和压力较为敏感。通过对整个燃油系统中的温度进行测量，可以及时的判断是否存在故障导致系统中燃料贮存温度过高，也避免了由于甲醇挥发在隐蔽空间集聚导致后续问题。而通过对压力数据的及时获取，可以更好的跟进整个燃烧系统中压力情况，评估整套燃烧系统燃烧的效率，更好的配套燃烧灶具提升整体的燃烧效率。

(2)跟进更有效

在安全应用生产监管情况跟进方面，由于商业厨房人员变动较大，传统的机械式监控和人工相结合的方式会存在不少的纰漏。因此，采用甲醇燃料物联网系统可以减少人工操作，通过网络的传输及时有效的直接获取温度、压力、液位的数据，再通过监管平台直接进行在线诊断与在线支持，进而更有针对性的服务客户。

(3)服务更周到

依据监管平台对整体甲醇燃料应用情况进行统计，形成区域化特色化的大数据，可以根据不同客户的甲醇燃料使用情况以及不同阶段性的甲醇燃料品质特性等方面进行归纳汇总分析，做到老客户长期维护跟进服务的提升，也可以在新客户引入的时候快速的对接匹配，多方位的为客户安全便捷应用甲醇燃料提供保障！

(4)应用更放心

由于监管平台系统属于应用实时监管系统，在政府相关部门及行业相关厂家的引导下，也可以将整个行业系统进行监管，实现商业厨房安全性综合性的应用，在生产经营的基础上引入相关职能部门监管，真正的实现安全放心的应用甲醇燃料！

4 结 语

由于目前行业内没有相应的标准限值，而且甲醇燃料应用从业人员多数只是通过传统的燃料应用方式进行对甲醇燃料的管理，安全应用上欠缺及时性和有效性。作为一家具有多年清洁燃料的应用研究经验的高技术企业，厦门唯越思智能科技有限公司在甲醇燃料等通过在对甲醇燃料添加油溶性甲醇燃料添加剂提高甲醇燃料稳定性的基础上，首创利用物联网技术将整个厨房燃料系统进行有效的监控，进而及时有效的进行安全应用甲醇燃料，形成完善的燃料安全应用技术体系，更好的为我国能源行业做贡献。