寻求技术突破 保障籽棉储存安全

■张闻〔安徽财经大学，安徽蚌埠233000〕

寻求技术突破保障籽棉储存安全

■张闻
〔安徽财经大学，安徽蚌埠233000〕

我国是产棉大国，年产籽棉近2 000万t。近年来，随着棉花产业升级和技术进步，棉花规模化、机械化生产步伐加快，加工技术水平不断提高。然而，由于棉花收获期集中，因此籽棉采收后不能及时完成加工，需要堆垛存放3个月左右。这期间因籽棉回潮率过高和收购时等级掺混又不能及时加工而导致皮棉等级下降的问题就突显出来。特别是新疆产棉区秋冬季霜期来得早，加上机采棉的特殊性，致使收获后的籽棉回潮率、含杂类偏高。棉花加工企业一般很难做到实时加工，籽棉往往需要露天堆放较长时间。而在内地的长江流域，受气候条件影响，棉花收获后回潮率也非常大。籽棉从收购到加工结束大约需要3到5个月的时间，这期间籽棉整垛堆放，如果籽棉回潮率过高，就很容易发生霉变。同时，籽棉垛在存放时堆积有一定密度，使棉纤维吸湿过程中放出的热量不易散发，在这样的情况下储存的棉花若不及时翻晒，中部的棉花就会变色，造成强力下降，降低其使用价值；若时间一长，垛内棉花温度持续升高，达到或超过燃点就会自燃，严重影响生产安全并造成巨大经济损失。据报道，我国每年因籽棉捂垛造成的棉籽霉变情况，棉籽损失率在10%以上，仅此一项全国每年损失都在20亿元以上，棉纤维因颜色和内在质量发生变化导致的损失更是难以估量。

一、籽棉温湿度监测技术的现状

目前，国内对籽棉垛内部温度的测量还处于较原始阶段。一般是通过打孔将温度计深入棉垛内部，待过一段时间后拿出读取数据，这样测量受很多因素影响，结果不准确，也不能直观地对籽棉垛内的温湿度进行实时跟踪。籽棉在采后存放的过程中，减损技术不完善、效果不好，迫切需要科学有效的籽棉采后减损技术与之相配套。特别是籽棉垛内温度自动检测技术还基本处于空白，急需有所突破。

“一种籽棉温湿度监测方法”项目就是针对这一问题进行研究，探讨如何利用有效手段及时掌握籽棉垛内温湿度和回潮率变化情况，为轧花厂提供有效的参考数据，便于及时对温湿度回潮率超标的籽棉进行加工或翻垛晾晒处理，避免籽棉在堆垛储存过程中因回潮率过高而导致棉花质量变异的情况。

棉花企业是一级防火单位，储存棉花的货场、仓库等一律不能有火源、电源，而籽棉货场又大多是露天堆放，常规检测设备无法使用。尽管多点温度巡检技术和系统是比较通用、成熟的技术，但要满足以上要求，就必须要在“棉垛内智能传感器铠装、供电与防火、施放与撤防技术、不同回潮率籽棉堆垛等特殊介质下可靠通讯技术”等方面取得突破。需要解决可移动式拆装、货场不能布线、防火等级要求高、无电源供电等特殊要求的棉垛内温湿度数据测量(采集)技术，结合我国产棉区在棉花加工季节环境温湿度(-40℃～80℃，20%RH～95%RH)差异很大及现有的棉花加工厂内各种电磁污染的现实问题，需要对籽棉垛内传感器铠装、供电与防火、抗干扰能力、施放与撤防等关键技术进行突破。那么根据以上特殊要求，研发出了一种棉垛温度自动监测、辅助决策系统及装备，适合于棉垛内部温湿度测量的装置，长期准确、可靠地对棉垛内部的温湿度进行测量、记录并利用无线数据传输、接收、显示和储存。

二、籽棉温湿度监测系统

籽棉温湿度监测系统由置于棉垛内的一个以上的检测发送装置和置于棉垛外的接收装置组成。

(一)监测发送装置

监测发送装置由带透气孔的机箱和置于其内的温湿度传感器、微处理器、无线数据传输模块、无线数据传输模块、天线、电路板及电池构成。温湿度传感器安装在机箱内紧靠透气孔的位置，温、湿度传感器、微处理器和无线数据传输模块与微处理器相接。

(二)接收装置

接收装置由无线数据传输模块天线、GPRS模块天线、机箱、液晶图形显示器、键盘和置于机箱内的微处理器、无线数据传输模块、GPRS模块、电路板、电源及机箱背面的通讯接口构成。无线数据传输模块天线、GPRS模块天线装在机箱顶面上，键盘与液晶图形显示器安装在机箱面板上，微处理器、通讯接口、无线数据传输模块、GPRS模块安装在电路板上，微处理器与键盘、液晶图形显示器、无线数据传输模块、GPRS模块及通讯接口相接。

(三)工作原理

由于透气孔的作用，使检测发送装置机箱内的温湿度与机箱外籽棉的温湿度一致，由安装在机箱内紧靠透气孔的温湿度传感器检测所处监测点附近籽棉的温湿度，将检测到的籽棉的温湿度数据输入到微处理器，并通过无线数据传输模块和无线数据传输模块天线将检测到的棉垛内温湿度数据传输至外部接收装置。由接收装置中的键盘设置籽棉的温湿度报警值，并将这些数值输入到微处理器，存入微处理器的内存储器中，微处理器控制无线数据传输模块及其天线接收检测发送装置发送过来的籽棉温湿度数据，并将这些数据输入给微处理器，驱动液晶图形显示器实时显示各监测点的籽棉温湿度。通过串行口或USB将这些数据发送到中心计算机，中心计算机对这些数据进行存储，并提供查询、检索、打印等功能。

三、意义

“籽棉温湿度、回潮率监测系统”的研制和应用，对籽棉垛内温湿度和回潮率进行实时连续监测，有利于防止棉花品质的变异，避免棉花生产企业因籽棉温度高、湿度大造成经济损失和资源浪费。同时，对保障企业安全生产有着重要的作用。

目前，该项目还在进一步研究中，下一步将通过验证实验和数据分析，得出籽棉堆垛后籽棉温度变化与内在品质变化的关系。针对籽棉堆垛后，在不同的温湿度条件下，棉纤维的品质会产生不同程度的变质的问题，研究籽棉垛温湿度条件变化对棉纤维品质的影响，开发出系列棉垛内温湿度自动监测技术及设备并建立棉垛温湿度变化处理辅助决策专家系统，为后续研究籽棉合理的温湿度贮存条件和品质变异条件提供有力的数据支撑。从科学的角度确定籽棉安全储存环境条件，减少籽棉采后损失，提高籽棉资源的使用价值，实现植棉效益最大化。☆