王正建 胡志航 朱海軍 張子羽

(中央儲(chǔ)備糧濟(jì)寧直屬庫(kù)有限公司 272000)

糧食水分是糧食保持其本來(lái)特性的重要指標(biāo)，如高水分糧不進(jìn)行妥善處理將會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱、霉變等嚴(yán)重的儲(chǔ)糧事故，在所收購(gòu)糧食檢驗(yàn)指標(biāo)中水分尤其重要，是安全儲(chǔ)糧的首要前提，因此水分指標(biāo)作為硬性指標(biāo)，超出上限后嚴(yán)禁扣量入倉(cāng)。目前，我國(guó)智能化儲(chǔ)備庫(kù)收購(gòu)統(tǒng)一采用自動(dòng)扦樣系統(tǒng)，扦取樣品后經(jīng)過(guò)混樣、分樣進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果為樣品綜合水分值。為確保糧食儲(chǔ)存安全，在入倉(cāng)過(guò)程中需進(jìn)行倉(cāng)前安全水分把關(guān)復(fù)檢，并按要求填寫水分檢測(cè)記錄?，F(xiàn)場(chǎng)人員長(zhǎng)時(shí)間無(wú)參考區(qū)域的隨機(jī)檢驗(yàn)，勞動(dòng)量大，導(dǎo)致檢測(cè)效率降低，對(duì)儲(chǔ)糧存在一定安全隱患。

1 材料與方法

1.1 儀器研發(fā)原理

我?guī)焱ㄟ^(guò)參考類似水分監(jiān)測(cè)產(chǎn)品的核心技術(shù)，與其生產(chǎn)廠家進(jìn)行深度咨詢、探討后，結(jié)合糧庫(kù)自動(dòng)扦樣器，自主研發(fā)設(shè)計(jì)了一款新型加裝電阻傳感探頭的扦樣桿(已向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交專利申請(qǐng))。

傳感探頭內(nèi)置電阻式水分傳感器，通過(guò)兩個(gè)電極之間糧食電阻的大小，測(cè)定出糧食的水分含量。兩個(gè)電極之間糧食水分含量越高，電阻率越小，測(cè)得的電阻也就越小，通過(guò)先測(cè)量糧食的電阻，再將電阻轉(zhuǎn)換為電阻率，再由電阻率與水分的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定糧食的水分含量。

將其與自動(dòng)扦樣系統(tǒng)相結(jié)合，進(jìn)行分區(qū)隨機(jī)扦樣，同時(shí)完成分區(qū)高水值監(jiān)測(cè)預(yù)警，作用在于為倉(cāng)前安全水分把關(guān)人員，提供重點(diǎn)復(fù)檢區(qū)域參考數(shù)據(jù)，綜合提高現(xiàn)場(chǎng)復(fù)檢效率，從而加強(qiáng)入倉(cāng)安全水分值的監(jiān)測(cè)。工作人員再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)所復(fù)檢水分值，參考區(qū)域面積后作退回或倉(cāng)內(nèi)分區(qū)散拋等科學(xué)應(yīng)對(duì)措施，以確保儲(chǔ)糧安全。

1.2 材料

傳感器探頭：采用PPR作為設(shè)計(jì)材料，長(zhǎng)35 cm，頂端直徑3.8 cm，壁厚3 mm，整體為圓錐形，頂端有測(cè)量、通信線纜連接端口，末端附加不銹鋼防護(hù)罩。

新型扦樣桿：整體以不銹鋼作為基礎(chǔ)材質(zhì)，扦樣桿為雙層套管，內(nèi)置傳輸線路，末端加裝傳感器探頭接口，規(guī)格根據(jù)需要自行定制。

1.3 配置及參數(shù)

主要配置：傳感器探頭，密封橡膠圈，新型扦樣桿，數(shù)據(jù)傳輸線(內(nèi)部加裝任性鋼絲)，USB轉(zhuǎn)485設(shè)備，臺(tái)式電腦或改裝型在線水分測(cè)量?jī)x。

主要參數(shù)：直流供電12 V-24 V DC；最大功耗0.4 W；輸出信號(hào)RS485輸出；工作溫度環(huán)境-20℃～60℃；工作濕度環(huán)境0～95%無(wú)凝結(jié)；工作壓力范圍0.9 atm～1.1 atm。

1.4 方法

電腦安裝“傳感器監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)”，將傳感器的傳輸線通過(guò)USB轉(zhuǎn)485正確連接電腦接口后，可以在電腦中看到正確的COM口，在“我的電腦—屬性—設(shè)備管理器—端口”里面查看COM端口。此時(shí)串口號(hào)為COM10，在傳感器監(jiān)控軟件中填入這個(gè)串口號(hào)。單擊自動(dòng)獲取當(dāng)前波特率和地址即可自動(dòng)探測(cè)到當(dāng)前485總線上的所有設(shè)備和波特率，選擇傳感器的檢測(cè)類型，單擊連接設(shè)備后即可實(shí)時(shí)獲取傳感器數(shù)據(jù)信息。端口線也可直接連接改裝型在線水分測(cè)量?jī)x，進(jìn)行人工檢測(cè)預(yù)警。

1.5 使用范圍

傳感器探頭頂端螺旋開關(guān)采用橡膠圈密封，具備一定防潮、防塵、防氣體腐蝕功能，安裝至新型扦樣桿后用于自動(dòng)扦樣器，也可單獨(dú)連接測(cè)量?jī)x用于現(xiàn)場(chǎng)滾筒篩漏斗及卸糧平臺(tái)斗內(nèi)。

2 新型傳感探頭扦樣桿使用效果、檢測(cè)過(guò)程與結(jié)果

2.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備及過(guò)程

以本庫(kù)區(qū)東扦樣點(diǎn)作為試驗(yàn)場(chǎng)地，將探頭垂直安裝至新型扦樣桿末端上方5 cm處，使用固定螺絲緊固，垂直布設(shè)安裝至自動(dòng)扦樣器，USB轉(zhuǎn)485設(shè)備固定于自動(dòng)扦樣器絕緣防水配電箱內(nèi)。

根據(jù)扦樣桿長(zhǎng)與檢驗(yàn)車輛類型設(shè)定分區(qū)數(shù)據(jù)，啟用自動(dòng)扦樣模式。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

改裝型扦樣桿在扦樣器中正常安裝與運(yùn)行，對(duì)自動(dòng)扦樣系統(tǒng)分區(qū)數(shù)據(jù)設(shè)置無(wú)影響。在扦樣器伸縮新型扦樣桿同時(shí)，成功帶動(dòng)傳感探頭上下穩(wěn)固移動(dòng)。

3 倉(cāng)前預(yù)警效果實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果

3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及過(guò)程

由于儲(chǔ)備品種限制，只進(jìn)行了小麥倉(cāng)品種測(cè)試。采用標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)在線監(jiān)測(cè)探頭進(jìn)行系統(tǒng)修正后檢測(cè)運(yùn)行正常，開啟水分在線預(yù)警系統(tǒng)與自動(dòng)扦樣系統(tǒng)。打開檢測(cè)系統(tǒng)，設(shè)定檢測(cè)品種為小麥，設(shè)定水分預(yù)警值為14%。

將本庫(kù)區(qū)36號(hào)倉(cāng)作為試驗(yàn)倉(cāng)房，該倉(cāng)倉(cāng)容為3400 t，收購(gòu)耗時(shí)13 d，共計(jì)96車。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)檢反饋信息，共維護(hù)修正系統(tǒng)3次，所預(yù)警39車高水分區(qū)域中，26車現(xiàn)場(chǎng)復(fù)檢高水分區(qū)域與預(yù)警區(qū)域大致相同，測(cè)得預(yù)警區(qū)域水分值多處高于14%，其中一車最高水分為16.2%(該車已作退回處理)，但受卸車糧食散落性影響，其區(qū)域上層高水分糧有少量滑動(dòng)位移。

其余13車現(xiàn)場(chǎng)預(yù)警區(qū)域測(cè)得水分值，低于系統(tǒng)預(yù)警設(shè)定值0.3%～1.6%，屬于系統(tǒng)誤報(bào)。另外據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋，在系統(tǒng)無(wú)預(yù)警的車廂內(nèi)復(fù)檢時(shí)，存在少數(shù)小面積的高水分漏報(bào)情況。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

該加裝傳感探頭扦樣桿，在自動(dòng)扦樣器中可正常扦樣、預(yù)警。在線檢測(cè)探頭，經(jīng)技術(shù)人員系統(tǒng)修正后，采用桶裝過(guò)篩小麥在化驗(yàn)室恒溫環(huán)境下，測(cè)試結(jié)果為水分在10.0%～16.0%之間時(shí)，誤差值不超±0.5%。但根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)檢反饋結(jié)果，糧食雜質(zhì)含量、監(jiān)測(cè)環(huán)境及系統(tǒng)運(yùn)行周期會(huì)對(duì)預(yù)警效果有所影響，產(chǎn)生誤報(bào)時(shí)以現(xiàn)場(chǎng)復(fù)檢值為準(zhǔn)。

該系統(tǒng)預(yù)警區(qū)域是根據(jù)本庫(kù)扦樣系統(tǒng)，對(duì)預(yù)設(shè)車廂2大區(qū)內(nèi)12個(gè)隨機(jī)點(diǎn)，進(jìn)行重復(fù)監(jiān)測(cè)預(yù)警，存在小面積扦樣盲點(diǎn)，因此對(duì)無(wú)預(yù)警區(qū)域仍需現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行隨機(jī)抽查。系統(tǒng)雖然存在誤報(bào)及監(jiān)測(cè)盲區(qū)，但作為現(xiàn)場(chǎng)高水分區(qū)域把控參考而言，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了加強(qiáng)倉(cāng)前高水分區(qū)域預(yù)警，減輕復(fù)檢疲勞值，提高復(fù)檢效率等預(yù)期效果。

5 注意事項(xiàng)

提高糧食在線水分檢測(cè)準(zhǔn)確度和重現(xiàn)性是世界性難題，該預(yù)警監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，不可作為糧食水分綜合化驗(yàn)值與現(xiàn)場(chǎng)復(fù)檢值，只作為該車入倉(cāng)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)檢時(shí)，需重點(diǎn)把控區(qū)域范圍的參考值。現(xiàn)場(chǎng)復(fù)檢結(jié)果與預(yù)警值誤差較大時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)反饋，以便該預(yù)警系統(tǒng)的修正及維護(hù)。預(yù)警系統(tǒng)軟件為廠家提供的測(cè)試版，可自行開發(fā)多功能編程。

6 小結(jié)

新型在線預(yù)警扦樣桿，無(wú)需拆卸使用方便，具有安全、綠色、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，扦樣預(yù)警高水分區(qū)域，降低現(xiàn)場(chǎng)復(fù)檢人員疲勞值，有效加強(qiáng)入倉(cāng)安全水分值的把控力度，確保儲(chǔ)糧安全。為實(shí)現(xiàn)扦樣、檢驗(yàn)二合一系統(tǒng)，提供可行性實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，具有較高的研究意義與推廣價(jià)值。