尋求技術突破　保障籽棉儲存安全

■張聞〔安徽財經大學，安徽蚌埠233000〕

尋求技術突破保障籽棉儲存安全

■張聞
〔安徽財經大學，安徽蚌埠233000〕

我國是產棉大國，年產籽棉近2 000萬t。近年來，隨著棉花產業升級和技術進步，棉花規模化、機械化生產步伐加快，加工技術水平不斷提高。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致皮棉等級下降的問題就突顯出來。特別是新疆產棉區秋冬季霜期來得早，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，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，垛內棉花溫度持續升高，達到或超過燃點就會自燃，嚴重影響生產安全并造成巨大經濟損失。據報道，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，棉纖維因顏色和內在質量發生變化導致的損失更是難以估量。

一、籽棉溫濕度監測技術的現狀

目前，國內對籽棉垛內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部，待過一段時間后拿出讀取數據，這樣測量受很多因素影響，結果不準確，也不能直觀地對籽棉垛內的溫濕度進行實時跟蹤。籽棉在采后存放的過程中，減損技術不完善、效果不好，迫切需要科學有效的籽棉采后減損技術與之相配套。特別是籽棉垛內溫度自動檢測技術還基本處于空白，急需有所突破。

“一種籽棉溫濕度監測方法”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溫濕度和回潮率變化情況，為軋花廠提供有效的參考數據，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致棉花質量變異的情況。

棉花企業是一級防火單位，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，常規檢測設備無法使用。盡管多點溫度巡檢技術和系統是比較通用、成熟的技術，但要滿足以上要求，就必須要在“棉垛內智能傳感器鎧裝、供電與防火、施放與撤防技術、不同回潮率籽棉堆垛等特殊介質下可靠通訊技術”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溫濕度數據測量(采集)技術，結合我國產棉區在棉花加工季節環境溫濕度(-40℃～80℃，20%RH～95%RH)差異很大及現有的棉花加工廠內各種電磁污染的現實問題，需要對籽棉垛內傳感器鎧裝、供電與防火、抗干擾能力、施放與撤防等關鍵技術進行突破。那么根據以上特殊要求，研發出了一種棉垛溫度自動監測、輔助決策系統及裝備，適合于棉垛內部溫濕度測量的裝置，長期準確、可靠地對棉垛內部的溫濕度進行測量、記錄并利用無線數據傳輸、接收、顯示和儲存。

二、籽棉溫濕度監測系統

籽棉溫濕度監測系統由置于棉垛內的一個以上的檢測發送裝置和置于棉垛外的接收裝置組成。

(一)監測發送裝置

監測發送裝置由帶透氣孔的機箱和置于其內的溫濕度傳感器、微處理器、無線數據傳輸模塊、無線數據傳輸模塊、天線、電路板及電池構成。溫濕度傳感器安裝在機箱內緊靠透氣孔的位置，溫、濕度傳感器、微處理器和無線數據傳輸模塊與微處理器相接。

(二)接收裝置

接收裝置由無線數據傳輸模塊天線、GPRS模塊天線、機箱、液晶圖形顯示器、鍵盤和置于機箱內的微處理器、無線數據傳輸模塊、GPRS模塊、電路板、電源及機箱背面的通訊接口構成。無線數據傳輸模塊天線、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、無線數據傳輸模塊、GPRS模塊安裝在電路板上，微處理器與鍵盤、液晶圖形顯示器、無線數據傳輸模塊、GPRS模塊及通訊接口相接。

(三)工作原理

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

三、意義

“籽棉溫濕度、回潮率監測系統”的研制和應用，對籽棉垛內溫濕度和回潮率進行實時連續監測，有利于防止棉花品質的變異，避免棉花生產企業因籽棉溫度高、濕度大造成經濟損失和資源浪費。同時，對保障企業安全生產有著重要的作用。

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據分析，得出籽棉堆垛后籽棉溫度變化與內在品質變化的關系。針對籽棉堆垛后，在不同的溫濕度條件下，棉纖維的品質會產生不同程度的變質的問題，研究籽棉垛溫濕度條件變化對棉纖維品質的影響，開發出系列棉垛內溫濕度自動監測技術及設備并建立棉垛溫濕度變化處理輔助決策專家系統，為后續研究籽棉合理的溫濕度貯存條件和品質變異條件提供有力的數據支撐。從科學的角度確定籽棉安全儲存環境條件，減少籽棉采后損失，提高籽棉資源的使用價值，實現植棉效益最大化。☆