尋求技術(shù)突破　保障籽棉儲存安全

■張聞〔安徽財經(jīng)大學(xué)，安徽蚌埠233000〕

尋求技術(shù)突破保障籽棉儲存安全

■張聞
〔安徽財經(jīng)大學(xué)，安徽蚌埠233000〕

我國是產(chǎn)棉大國，年產(chǎn)籽棉近2 000萬t。近年來，隨著棉花產(chǎn)業(yè)升級和技術(shù)進步，棉花規(guī)?；?、機械化生產(chǎn)步伐加快，加工技術(shù)水平不斷提高。然而，由于棉花收獲期集中，因此籽棉采收后不能及時完成加工，需要堆垛存放3個月左右。這期間因籽棉回潮率過高和收購時等級摻混又不能及時加工而導(dǎo)致皮棉等級下降的問題就突顯出來。特別是新疆產(chǎn)棉區(qū)秋冬季霜期來得早，加上機采棉的特殊性，致使收獲后的籽棉回潮率、含雜類偏高。棉花加工企業(yè)一般很難做到實時加工，籽棉往往需要露天堆放較長時間。而在內(nèi)地的長江流域，受氣候條件影響，棉花收獲后回潮率也非常大。籽棉從收購到加工結(jié)束大約需要3到5個月的時間，這期間籽棉整垛堆放，如果籽棉回潮率過高，就很容易發(fā)生霉變。同時，籽棉垛在存放時堆積有一定密度，使棉纖維吸濕過程中放出的熱量不易散發(fā)，在這樣的情況下儲存的棉花若不及時翻曬，中部的棉花就會變色，造成強力下降，降低其使用價值；若時間一長，垛內(nèi)棉花溫度持續(xù)升高，達到或超過燃點就會自燃，嚴重影響生產(chǎn)安全并造成巨大經(jīng)濟損失。據(jù)報道，我國每年因籽棉捂垛造成的棉籽霉變情況，棉籽損失率在10%以上，僅此一項全國每年損失都在20億元以上，棉纖維因顏色和內(nèi)在質(zhì)量發(fā)生變化導(dǎo)致的損失更是難以估量。

一、籽棉溫濕度監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)對籽棉垛內(nèi)部溫度的測量還處于較原始階段。一般是通過打孔將溫度計深入棉垛內(nèi)部，待過一段時間后拿出讀取數(shù)據(jù)，這樣測量受很多因素影響，結(jié)果不準確，也不能直觀地對籽棉垛內(nèi)的溫濕度進行實時跟蹤。籽棉在采后存放的過程中，減損技術(shù)不完善、效果不好，迫切需要科學(xué)有效的籽棉采后減損技術(shù)與之相配套。特別是籽棉垛內(nèi)溫度自動檢測技術(shù)還基本處于空白，急需有所突破。

“一種籽棉溫濕度監(jiān)測方法”項目就是針對這一問題進行研究，探討如何利用有效手段及時掌握籽棉垛內(nèi)溫濕度和回潮率變化情況，為軋花廠提供有效的參考數(shù)據(jù)，便于及時對溫濕度回潮率超標的籽棉進行加工或翻垛晾曬處理，避免籽棉在堆垛儲存過程中因回潮率過高而導(dǎo)致棉花質(zhì)量變異的情況。

棉花企業(yè)是一級防火單位，儲存棉花的貨場、倉庫等一律不能有火源、電源，而籽棉貨場又大多是露天堆放，常規(guī)檢測設(shè)備無法使用。盡管多點溫度巡檢技術(shù)和系統(tǒng)是比較通用、成熟的技術(shù)，但要滿足以上要求，就必須要在“棉垛內(nèi)智能傳感器鎧裝、供電與防火、施放與撤防技術(shù)、不同回潮率籽棉堆垛等特殊介質(zhì)下可靠通訊技術(shù)”等方面取得突破。需要解決可移動式拆裝、貨場不能布線、防火等級要求高、無電源供電等特殊要求的棉垛內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)測量(采集)技術(shù)，結(jié)合我國產(chǎn)棉區(qū)在棉花加工季節(jié)環(huán)境溫濕度(-40℃～80℃，20%RH～95%RH)差異很大及現(xiàn)有的棉花加工廠內(nèi)各種電磁污染的現(xiàn)實問題，需要對籽棉垛內(nèi)傳感器鎧裝、供電與防火、抗干擾能力、施放與撤防等關(guān)鍵技術(shù)進行突破。那么根據(jù)以上特殊要求，研發(fā)出了一種棉垛溫度自動監(jiān)測、輔助決策系統(tǒng)及裝備，適合于棉垛內(nèi)部溫濕度測量的裝置，長期準確、可靠地對棉垛內(nèi)部的溫濕度進行測量、記錄并利用無線數(shù)據(jù)傳輸、接收、顯示和儲存。

二、籽棉溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)

籽棉溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)由置于棉垛內(nèi)的一個以上的檢測發(fā)送裝置和置于棉垛外的接收裝置組成。

(一)監(jiān)測發(fā)送裝置

監(jiān)測發(fā)送裝置由帶透氣孔的機箱和置于其內(nèi)的溫濕度傳感器、微處理器、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、天線、電路板及電池構(gòu)成。溫濕度傳感器安裝在機箱內(nèi)緊靠透氣孔的位置，溫、濕度傳感器、微處理器和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊與微處理器相接。

(二)接收裝置

接收裝置由無線數(shù)據(jù)傳輸模塊天線、GPRS模塊天線、機箱、液晶圖形顯示器、鍵盤和置于機箱內(nèi)的微處理器、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、GPRS模塊、電路板、電源及機箱背面的通訊接口構(gòu)成。無線數(shù)據(jù)傳輸模塊天線、GPRS模塊天線裝在機箱頂面上，鍵盤與液晶圖形顯示器安裝在機箱面板上，微處理器、通訊接口、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、GPRS模塊安裝在電路板上，微處理器與鍵盤、液晶圖形顯示器、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、GPRS模塊及通訊接口相接。

(三)工作原理

由于透氣孔的作用，使檢測發(fā)送裝置機箱內(nèi)的溫濕度與機箱外籽棉的溫濕度一致，由安裝在機箱內(nèi)緊靠透氣孔的溫濕度傳感器檢測所處監(jiān)測點附近籽棉的溫濕度，將檢測到的籽棉的溫濕度數(shù)據(jù)輸入到微處理器，并通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊天線將檢測到的棉垛內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)傳輸至外部接收裝置。由接收裝置中的鍵盤設(shè)置籽棉的溫濕度報警值，并將這些數(shù)值輸入到微處理器，存入微處理器的內(nèi)存儲器中，微處理器控制無線數(shù)據(jù)傳輸模塊及其天線接收檢測發(fā)送裝置發(fā)送過來的籽棉溫濕度數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)輸入給微處理器，驅(qū)動液晶圖形顯示器實時顯示各監(jiān)測點的籽棉溫濕度。通過串行口或USB將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到中心計算機，中心計算機對這些數(shù)據(jù)進行存儲，并提供查詢、檢索、打印等功能。

三、意義

“籽棉溫濕度、回潮率監(jiān)測系統(tǒng)”的研制和應(yīng)用，對籽棉垛內(nèi)溫濕度和回潮率進行實時連續(xù)監(jiān)測，有利于防止棉花品質(zhì)的變異，避免棉花生產(chǎn)企業(yè)因籽棉溫度高、濕度大造成經(jīng)濟損失和資源浪費。同時，對保障企業(yè)安全生產(chǎn)有著重要的作用。

目前，該項目還在進一步研究中，下一步將通過驗證實驗和數(shù)據(jù)分析，得出籽棉堆垛后籽棉溫度變化與內(nèi)在品質(zhì)變化的關(guān)系。針對籽棉堆垛后，在不同的溫濕度條件下，棉纖維的品質(zhì)會產(chǎn)生不同程度的變質(zhì)的問題，研究籽棉垛溫濕度條件變化對棉纖維品質(zhì)的影響，開發(fā)出系列棉垛內(nèi)溫濕度自動監(jiān)測技術(shù)及設(shè)備并建立棉垛溫濕度變化處理輔助決策專家系統(tǒng)，為后續(xù)研究籽棉合理的溫濕度貯存條件和品質(zhì)變異條件提供有力的數(shù)據(jù)支撐。從科學(xué)的角度確定籽棉安全儲存環(huán)境條件，減少籽棉采后損失，提高籽棉資源的使用價值，實現(xiàn)植棉效益最大化?！?/p>