■ 劉盼盼 馬偉松

〔中華全國(guó)供銷合作總社鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所，河南鄭州 450004〕

一、引言

長(zhǎng)期以來(lái)，新疆地方和兵團(tuán)的棉花加工企業(yè)都執(zhí)行著嚴(yán)格完整的消防安全規(guī)范。棉花加工廠企業(yè)的消防工作一般是由主管領(lǐng)導(dǎo)直接負(fù)責(zé)，上級(jí)主管部門也會(huì)對(duì)棉花加工企業(yè)進(jìn)行嚴(yán)格的消防檢查，檢查合格后才能發(fā)證進(jìn)行生產(chǎn)。

棉花加工企業(yè)對(duì)籽棉貨場(chǎng)、加工車間、成品棉包以及廠區(qū)的安全防護(hù)都高度重視，使得企業(yè)的消防設(shè)施、管理制度得以不斷完善。近幾年全疆棉花加工企業(yè)沒(méi)有發(fā)生過(guò)重大火災(zāi)事故，但是在棉花加工車間的小火災(zāi)事故卻時(shí)有發(fā)生，所以在棉花加工車間設(shè)置一套火情探測(cè)系統(tǒng)，為生產(chǎn)車間增加一層防火屏障，對(duì)保證棉花生產(chǎn)安全和人員生命安全有著重大作用。

二、棉花加工行業(yè)的實(shí)際情況

棉花加工企業(yè)是一級(jí)防火單位，以前棉花加工車間的防火主要靠人工巡查，聞到棉纖維燃燒的氣味或是看到冒煙，證明有火災(zāi)發(fā)生。棉花生產(chǎn)線上的風(fēng)力輸送管道和箱體等相對(duì)密閉，使得火情極不易被發(fā)現(xiàn)，一般只有經(jīng)驗(yàn)豐富的工人才能及早發(fā)現(xiàn)火情，判斷位置并進(jìn)行合理處置。

隨著棉花種植和采摘方式的轉(zhuǎn)變，機(jī)采棉的種植面積和產(chǎn)量在逐步增大，早期的手摘棉加工車間為了能夠加工機(jī)采棉，增加了一些機(jī)采棉配套清理設(shè)備，加工生產(chǎn)線也越來(lái)越長(zhǎng)。然而大多數(shù)早期設(shè)計(jì)的車間的空間比較緊湊，很多設(shè)備被安放在二層、三層平臺(tái)上，更有老車間在改造加工工藝時(shí)把一些設(shè)備安裝在車間以外，這都給工人及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理火情帶來(lái)了困難，棉花火情探測(cè)系統(tǒng)能很好地解決上述問(wèn)題。

三、火情探測(cè)系統(tǒng)主要技術(shù)概述

（一）火情探測(cè)系統(tǒng)的理論及結(jié)構(gòu)

棉花加工車間火情探測(cè)系統(tǒng)是集紅外檢測(cè)技術(shù)、電源載波通訊技術(shù)、抗干擾技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)為一體的高科技安全防護(hù)產(chǎn)品。將裝有火情探測(cè)傳感器的探頭安裝在棉花加工生產(chǎn)線的關(guān)鍵位置，在棉花加工過(guò)程中，一旦檢測(cè)到棉纖維產(chǎn)生的微弱火星，立即通過(guò)獨(dú)立的載波通訊技術(shù)上傳到火情監(jiān)控中心?；鹎楸O(jiān)控中心將接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)分析處理，顯示火星出現(xiàn)的具體時(shí)間和區(qū)域，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)呼叫人員處置，發(fā)出停止或者減速指令，有效地把火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài)，將經(jīng)濟(jì)損失降到最低。

火情探測(cè)系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性、可擴(kuò)展性，可串并聯(lián)、組網(wǎng)方便的特點(diǎn)，對(duì)棉花加工生產(chǎn)線上的各種惡劣工況適應(yīng)性強(qiáng)，同時(shí)易安裝、維護(hù)簡(jiǎn)單。火情探測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 火情探測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（二）火情探測(cè)傳感器的選擇

火情探測(cè)傳感器相當(dāng)于系統(tǒng)的“感覺(jué)器官”，通過(guò)檢測(cè)環(huán)境中火災(zāi)的特征物理量的變化，如溫度、煙霧、氣體和光輻射等，判斷是否有火災(zāi)發(fā)生，一旦檢測(cè)出異常數(shù)值就立即向火情監(jiān)控中心發(fā)送信號(hào)。

在早期的火情探測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)品中，傳感器一般選用的是煙霧探測(cè)器，通過(guò)檢測(cè)棉花加工過(guò)程中氣體和煙霧的濃度，達(dá)到火災(zāi)預(yù)警的目的。然而由于棉花加工過(guò)程中以風(fēng)力作為物料的主要傳送方式，在輸棉管道內(nèi)的風(fēng)速甚至可以超過(guò)20m/s?；馂?zāi)早期，氣流輸送攜帶著細(xì)小火星的物料高速通過(guò)管道時(shí)，煙霧探測(cè)器很難檢測(cè)到異常，當(dāng)其燃燒到產(chǎn)生大量煙霧被傳感器檢測(cè)出來(lái)時(shí)，火災(zāi)已經(jīng)發(fā)展嚴(yán)重，會(huì)造成大面積棉花燒毀，嚴(yán)重時(shí)甚至可以將設(shè)備損毀報(bào)廢。因此煙霧探測(cè)器具有嚴(yán)重的滯后性，無(wú)法適應(yīng)棉花加工生產(chǎn)的防火需求。

新型的火情探測(cè)系統(tǒng)采用了大視角、高靈敏度的紅外線檢測(cè)傳感器，當(dāng)火情發(fā)生時(shí)，通過(guò)檢測(cè)火星的紅外光波，對(duì)棉纖維中夾雜的火星進(jìn)行探測(cè)和跟蹤，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)在管道內(nèi)高速移動(dòng)的火星。傳感器將光波信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)通過(guò)放大電路以電源線載波通信方式傳送傳送至火情監(jiān)控中心，中心即刻發(fā)出聲光警報(bào)，并準(zhǔn)確鎖定火情位置。值班人員通過(guò)可視化主機(jī)界面可輕松確定起火點(diǎn)，只要快速響應(yīng)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)幕鹎樘幚砭湍苡行Х乐够饎?shì)蔓延，減少經(jīng)濟(jì)損失，保護(hù)生命和財(cái)產(chǎn)安全。

（三）探頭安裝位置的選擇

由于探頭上的傳感器使用的是紅外線檢測(cè)傳感器，所以在安裝時(shí)應(yīng)盡量避免安裝在被陽(yáng)光直射或反射到的位置，以免受到太陽(yáng)光干擾，誤觸發(fā)火情警報(bào)系統(tǒng)，造成設(shè)備不能正常工作。檢測(cè)探頭應(yīng)重點(diǎn)安裝在火災(zāi)易發(fā)區(qū)域的管道內(nèi)，如籽棉喂棉處，籽棉清理管道、軋花機(jī)皮棉管道、皮棉清理管道等位置。

另外，如需安裝兩支以上的火情探測(cè)傳感器，應(yīng)盡可能保證探頭安裝位置相距2m。這樣一方面可減少探頭數(shù)量節(jié)約成本，另一方面避免同一區(qū)域出現(xiàn)火情時(shí)兩個(gè)探頭重復(fù)報(bào)警造成主機(jī)識(shí)別混亂的情況。

（四）基于MC145027芯片的電源載波通訊技術(shù)

棉花加工工藝路線較長(zhǎng)，通常一條生產(chǎn)線上有幾十臺(tái)機(jī)器設(shè)備協(xié)同工作，需要對(duì)多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采用的傳統(tǒng)方法是在關(guān)鍵檢測(cè)點(diǎn)安裝傳感器，以數(shù)據(jù)線加電源線的方式連接到主機(jī)，通過(guò)數(shù)據(jù)線發(fā)送傳感器的模擬信號(hào)以供主控制中心處理。這種設(shè)計(jì)的缺陷是模擬信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)線傳到主控制中心的過(guò)程中容易受到強(qiáng)電磁干擾，數(shù)據(jù)信號(hào)不穩(wěn)定。另外，主控制中心與各個(gè)傳感器之間會(huì)有多根線纜連接，接口的電路比較復(fù)雜，每增加一個(gè)傳感器就需要增加一根線纜連接至主機(jī)，增加線纜的使用量和復(fù)雜程度，不利于后期的維護(hù)。

電源載波通訊技術(shù)是將電源線作為傳輸媒介，將載波信號(hào)耦合到電源線上實(shí)現(xiàn)各個(gè)探頭和主機(jī)之間數(shù)據(jù)傳遞的手段。基于MC145027芯片的電源載波通訊技術(shù)，使主機(jī)和各個(gè)傳感器之間只需通過(guò)三線即可實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸，各個(gè)探頭皆可串聯(lián)或者并聯(lián)，不需要重新架設(shè)網(wǎng)絡(luò)，傳輸速率快，節(jié)約成本，布線方便，如圖2所示。MC145027芯片和MC145026芯片配套使用具有特殊的編碼和譯碼方式，能夠有效克服強(qiáng)電磁干擾，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性，非常適合在棉花加工車間這種容易產(chǎn)生干擾的特殊環(huán)境中工作。

圖2 探頭連接示意圖

四、總結(jié)

眾所周知，棉花加工生產(chǎn)過(guò)程中很容易發(fā)生火災(zāi)，一般工作人員很難在短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確判斷火災(zāi)情況?；鹎樘綔y(cè)系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、精準(zhǔn)定位、快速反應(yīng)，可以輕松應(yīng)對(duì)棉花加工生產(chǎn)過(guò)程中各種突發(fā)狀況。該系統(tǒng)具有靈敏度高、安裝簡(jiǎn)單、操作便捷的優(yōu)點(diǎn)，能有效減少火情處理時(shí)間，保障生產(chǎn)安全，提高生產(chǎn)效率，減少人力和財(cái)力的浪費(fèi)，真正做到防患于未然?！?/p>