新型在线预警扦样系统的研发及应用试验

王正建 胡志航 朱海军 张子羽

(中央储备粮济宁直属库有限公司 272000)

粮食水分是粮食保持其本来特性的重要指标，如高水分粮不进行妥善处理将会导致发热、霉变等严重的储粮事故，在所收购粮食检验指标中水分尤其重要，是安全储粮的首要前提，因此水分指标作为硬性指标，超出上限后严禁扣量入仓。目前，我国智能化储备库收购统一采用自动扦样系统，扦取样品后经过混样、分样进行检验，检验结果为样品综合水分值。为确保粮食储存安全，在入仓过程中需进行仓前安全水分把关复检，并按要求填写水分检测记录。现场人员长时间无参考区域的随机检验，劳动量大，导致检测效率降低，对储粮存在一定安全隐患。

1 材料与方法

1.1 仪器研发原理

我库通过参考类似水分监测产品的核心技术，与其生产厂家进行深度咨询、探讨后，结合粮库自动扦样器，自主研发设计了一款新型加装电阻传感探头的扦样杆(已向国家知识产权局提交专利申请)。

传感探头内置电阻式水分传感器，通过两个电极之间粮食电阻的大小，测定出粮食的水分含量。两个电极之间粮食水分含量越高，电阻率越小，测得的电阻也就越小，通过先测量粮食的电阻，再将电阻转换为电阻率，再由电阻率与水分的对应关系，确定粮食的水分含量。

将其与自动扦样系统相结合，进行分区随机扦样，同时完成分区高水值监测预警，作用在于为仓前安全水分把关人员，提供重点复检区域参考数据，综合提高现场复检效率，从而加强入仓安全水分值的监测。工作人员再根据现场所复检水分值，参考区域面积后作退回或仓内分区散抛等科学应对措施，以确保储粮安全。

1.2 材料

传感器探头：采用PPR作为设计材料，长35 cm，顶端直径3.8 cm，壁厚3 mm，整体为圆锥形，顶端有测量、通信线缆连接端口，末端附加不锈钢防护罩。

新型扦样杆：整体以不锈钢作为基础材质，扦样杆为双层套管，内置传输线路，末端加装传感器探头接口，规格根据需要自行定制。

1.3 配置及参数

主要配置：传感器探头，密封橡胶圈，新型扦样杆，数据传输线(内部加装任性钢丝)，USB转485设备，台式电脑或改装型在线水分测量仪。

主要参数：直流供电12 V-24 V DC；最大功耗0.4 W；输出信号RS485输出；工作温度环境-20℃～60℃；工作湿度环境0～95%无凝结；工作压力范围0.9 atm～1.1 atm。

1.4 方法

电脑安装“传感器监控预警系统”，将传感器的传输线通过USB转485正确连接电脑接口后，可以在电脑中看到正确的COM口，在“我的电脑—属性—设备管理器—端口”里面查看COM端口。此时串口号为COM10，在传感器监控软件中填入这个串口号。单击自动获取当前波特率和地址即可自动探测到当前485总线上的所有设备和波特率，选择传感器的检测类型，单击连接设备后即可实时获取传感器数据信息。端口线也可直接连接改装型在线水分测量仪，进行人工检测预警。

1.5 使用范围

传感器探头顶端螺旋开关采用橡胶圈密封，具备一定防潮、防尘、防气体腐蚀功能，安装至新型扦样杆后用于自动扦样器，也可单独连接测量仪用于现场滚筒筛漏斗及卸粮平台斗内。

2 新型传感探头扦样杆使用效果、检测过程与结果

2.1 试验准备及过程

以本库区东扦样点作为试验场地，将探头垂直安装至新型扦样杆末端上方5 cm处，使用固定螺丝紧固，垂直布设安装至自动扦样器，USB转485设备固定于自动扦样器绝缘防水配电箱内。

根据扦样杆长与检验车辆类型设定分区数据，启用自动扦样模式。

2.2 试验结果

改装型扦样杆在扦样器中正常安装与运行，对自动扦样系统分区数据设置无影响。在扦样器伸缩新型扦样杆同时，成功带动传感探头上下稳固移动。

3 仓前预警效果实验过程与结果

3.1 实验准备及过程

由于储备品种限制，只进行了小麦仓品种测试。采用标准样品对在线监测探头进行系统修正后检测运行正常，开启水分在线预警系统与自动扦样系统。打开检测系统，设定检测品种为小麦，设定水分预警值为14%。

将本库区36号仓作为试验仓房，该仓仓容为3400 t，收购耗时13 d，共计96车。

3.2 试验结果

根据现场复检反馈信息，共维护修正系统3次，所预警39车高水分区域中，26车现场复检高水分区域与预警区域大致相同，测得预警区域水分值多处高于14%，其中一车最高水分为16.2%(该车已作退回处理)，但受卸车粮食散落性影响，其区域上层高水分粮有少量滑动位移。

其余13车现场预警区域测得水分值，低于系统预警设定值0.3%～1.6%，属于系统误报。另外据现场反馈，在系统无预警的车厢内复检时，存在少数小面积的高水分漏报情况。

4 实验结论

该加装传感探头扦样杆，在自动扦样器中可正常扦样、预警。在线检测探头，经技术人员系统修正后，采用桶装过筛小麦在化验室恒温环境下，测试结果为水分在10.0%～16.0%之间时，误差值不超±0.5%。但根据现场复检反馈结果，粮食杂质含量、监测环境及系统运行周期会对预警效果有所影响，产生误报时以现场复检值为准。

该系统预警区域是根据本库扦样系统，对预设车厢2大区内12个随机点，进行重复监测预警，存在小面积扦样盲点，因此对无预警区域仍需现场人员进行随机抽查。系统虽然存在误报及监测盲区，但作为现场高水分区域把控参考而言，已经实现了加强仓前高水分区域预警，减轻复检疲劳值，提高复检效率等预期效果。

5 注意事项

提高粮食在线水分检测准确度和重现性是世界性难题，该预警监测数据，不可作为粮食水分综合化验值与现场复检值，只作为该车入仓现场复检时，需重点把控区域范围的参考值。现场复检结果与预警值误差较大时，要及时进行数据反馈，以便该预警系统的修正及维护。预警系统软件为厂家提供的测试版，可自行开发多功能编程。

6 小结

新型在线预警扦样杆，无需拆卸使用方便，具有安全、绿色、经济、环保等优点，扦样预警高水分区域，降低现场复检人员疲劳值，有效加强入仓安全水分值的把控力度，确保储粮安全。为实现扦样、检验二合一系统，提供可行性实测数据，具有较高的研究意义与推广价值。