新型在線預警扦樣系統(tǒng)的研發(fā)及應用試驗

王正建 胡志航 朱海軍 張子羽

(中央儲備糧濟寧直屬庫有限公司 272000)

糧食水分是糧食保持其本來特性的重要指標，如高水分糧不進行妥善處理將會導致發(fā)熱、霉變等嚴重的儲糧事故，在所收購糧食檢驗指標中水分尤其重要，是安全儲糧的首要前提，因此水分指標作為硬性指標，超出上限后嚴禁扣量入倉。目前，我國智能化儲備庫收購統(tǒng)一采用自動扦樣系統(tǒng)，扦取樣品后經(jīng)過混樣、分樣進行檢驗，檢驗結果為樣品綜合水分值。為確保糧食儲存安全，在入倉過程中需進行倉前安全水分把關復檢，并按要求填寫水分檢測記錄。現(xiàn)場人員長時間無參考區(qū)域的隨機檢驗，勞動量大，導致檢測效率降低，對儲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^參考類似水分監(jiān)測產(chǎn)品的核心技術，與其生產(chǎn)廠家進行深度咨詢、探討后，結合糧庫自動扦樣器，自主研發(fā)設計了一款新型加裝電阻傳感探頭的扦樣桿(已向國家知識產(chǎn)權局提交專利申請)。

傳感探頭內(nèi)置電阻式水分傳感器，通過兩個電極之間糧食電阻的大小，測定出糧食的水分含量。兩個電極之間糧食水分含量越高，電阻率越小，測得的電阻也就越小，通過先測量糧食的電阻，再將電阻轉換為電阻率，再由電阻率與水分的對應關系，確定糧食的水分含量。

將其與自動扦樣系統(tǒng)相結合，進行分區(qū)隨機扦樣，同時完成分區(qū)高水值監(jiān)測預警，作用在于為倉前安全水分把關人員，提供重點復檢區(qū)域參考數(shù)據(jù)，綜合提高現(xiàn)場復檢效率，從而加強入倉安全水分值的監(jiān)測。工作人員再根據(jù)現(xiàn)場所復檢水分值，參考區(qū)域面積后作退回或倉內(nèi)分區(qū)散拋等科學應對措施，以確保儲糧安全。

1.2 材料

傳感器探頭：采用PPR作為設計材料，長35 cm，頂端直徑3.8 cm，壁厚3 mm，整體為圓錐形，頂端有測量、通信線纜連接端口，末端附加不銹鋼防護罩。

新型扦樣桿：整體以不銹鋼作為基礎材質(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485設備，臺式電腦或改裝型在線水分測量儀。

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RS485輸出；工作溫度環(huán)境-20℃～60℃；工作濕度環(huán)境0～95%無凝結；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)控預警系統(tǒng)”，將傳感器的傳輸線通過USB轉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—設備管理器—端口”里面查看COM端口。此時串口號為COM10，在傳感器監(jiān)控軟件中填入這個串口號。單擊自動獲取當前波特率和地址即可自動探測到當前485總線上的所有設備和波特率，選擇傳感器的檢測類型，單擊連接設備后即可實時獲取傳感器數(shù)據(jù)信息。端口線也可直接連接改裝型在線水分測量儀，進行人工檢測預警。

1.5 使用范圍

傳感器探頭頂端螺旋開關采用橡膠圈密封，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扦樣器，也可單獨連接測量儀用于現(xiàn)場滾筒篩漏斗及卸糧平臺斗內(nèi)。

2 新型傳感探頭扦樣桿使用效果、檢測過程與結果

2.1 試驗準備及過程

以本庫區(qū)東扦樣點作為試驗場地，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，垂直布設安裝至自動扦樣器，USB轉485設備固定于自動扦樣器絕緣防水配電箱內(nèi)。

根據(jù)扦樣桿長與檢驗車輛類型設定分區(qū)數(shù)據(jù)，啟用自動扦樣模式。

2.2 試驗結果

改裝型扦樣桿在扦樣器中正常安裝與運行，對自動扦樣系統(tǒng)分區(qū)數(shù)據(jù)設置無影響。在扦樣器伸縮新型扦樣桿同時，成功帶動傳感探頭上下穩(wěn)固移動。

3 倉前預警效果實驗過程與結果

3.1 實驗準備及過程

由于儲備品種限制，只進行了小麥倉品種測試。采用標準樣品對在線監(jiān)測探頭進行系統(tǒng)修正后檢測運行正常，開啟水分在線預警系統(tǒng)與自動扦樣系統(tǒng)。打開檢測系統(tǒng)，設定檢測品種為小麥，設定水分預警值為14%。

將本庫區(qū)36號倉作為試驗倉房，該倉倉容為3400 t，收購耗時13 d，共計96車。

3.2 試驗結果

根據(jù)現(xiàn)場復檢反饋信息，共維護修正系統(tǒng)3次，所預警39車高水分區(qū)域中，26車現(xiàn)場復檢高水分區(qū)域與預警區(qū)域大致相同，測得預警區(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位移。

其余13車現(xiàn)場預警區(qū)域測得水分值，低于系統(tǒng)預警設定值0.3%～1.6%，屬于系統(tǒng)誤報。另外據(jù)現(xiàn)場反饋，在系統(tǒng)無預警的車廂內(nèi)復檢時，存在少數(shù)小面積的高水分漏報情況。

4 實驗結論

該加裝傳感探頭扦樣桿，在自動扦樣器中可正常扦樣、預警。在線檢測探頭，經(jīng)技術人員系統(tǒng)修正后，采用桶裝過篩小麥在化驗室恒溫環(huán)境下，測試結果為水分在10.0%～16.0%之間時，誤差值不超±0.5%。但根據(jù)現(xiàn)場復檢反饋結果，糧食雜質(zhì)含量、監(jiān)測環(huán)境及系統(tǒng)運行周期會對預警效果有所影響，產(chǎn)生誤報時以現(xiàn)場復檢值為準。

該系統(tǒng)預警區(qū)域是根據(jù)本庫扦樣系統(tǒng)，對預設車廂2大區(qū)內(nèi)12個隨機點，進行重復監(jiān)測預警，存在小面積扦樣盲點，因此對無預警區(qū)域仍需現(xiàn)場人員進行隨機抽查。系統(tǒng)雖然存在誤報及監(jiān)測盲區(qū)，但作為現(xiàn)場高水分區(qū)域把控參考而言，已經(jīng)實現(xiàn)了加強倉前高水分區(qū)域預警，減輕復檢疲勞值，提高復檢效率等預期效果。

5 注意事項

提高糧食在線水分檢測準確度和重現(xiàn)性是世界性難題，該預警監(jiān)測數(shù)據(jù)，不可作為糧食水分綜合化驗值與現(xiàn)場復檢值，只作為該車入倉現(xiàn)場復檢時，需重點把控區(qū)域范圍的參考值。現(xiàn)場復檢結果與預警值誤差較大時，要及時進行數(shù)據(jù)反饋，以便該預警系統(tǒng)的修正及維護。預警系統(tǒng)軟件為廠家提供的測試版，可自行開發(fā)多功能編程。

6 小結

新型在線預警扦樣桿，無需拆卸使用方便，具有安全、綠色、經(jīng)濟、環(huán)保等優(yōu)點，扦樣預警高水分區(qū)域，降低現(xiàn)場復檢人員疲勞值，有效加強入倉安全水分值的把控力度，確保儲糧安全。為實現(xiàn)扦樣、檢驗二合一系統(tǒng)，提供可行性實測數(shù)據(jù)，具有較高的研究意義與推廣價值。