◎ 何洪洲,譚 強(qiáng),李 意,陳 萍,王 健,黃 挺

（1.廣州海關(guān)技術(shù)中心，廣州 南沙 511400；2.南沙海關(guān)，廣州 南沙 511400；3.廣州港股份有限公司 南沙糧食通用碼頭分公司，廣州 南沙 511400）

進(jìn)口糧食以95%的散裝船運(yùn)裝載方式運(yùn)達(dá)我國(guó)港口，散裝船運(yùn)糧食裝卸過(guò)程中的樣品采集以及制備，是海關(guān)對(duì)進(jìn)口糧食實(shí)施檢驗(yàn)檢疫工作的重要環(huán)節(jié)。然而，我國(guó)進(jìn)口糧食碼頭大部分于20 世紀(jì)70—90 年代開始建設(shè)，設(shè)施老舊、自動(dòng)化水平不高等因素制約著進(jìn)口糧食快速通關(guān)和流轉(zhuǎn)。諶運(yùn)清等[1]在2021 年對(duì)進(jìn)口糧食指定監(jiān)管場(chǎng)地70 個(gè)接卸點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有31個(gè)接卸點(diǎn)配備了自動(dòng)采制樣設(shè)備，超過(guò)50%的接卸點(diǎn)仍然采用人工模式；現(xiàn)用系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)不合理、布局不規(guī)范、功能單一、操作不智能、設(shè)備老化、故障率高等問(wèn)題。散糧自動(dòng)采樣系統(tǒng)主要由初級(jí)采樣機(jī)、縮分器、樣品輸送單元、自動(dòng)控制單元和樣品收集系統(tǒng)構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)采樣、送樣、分樣、集樣和排料等自動(dòng)化作業(yè)，與傳統(tǒng)人工采樣方法相比，具有自動(dòng)化程度高、省時(shí)省力、樣品代表性強(qiáng)和無(wú)糧食損耗等優(yōu)點(diǎn)[2]。

廣州港南沙糧食通用碼頭配有2 套國(guó)產(chǎn)自動(dòng)采樣系統(tǒng)，2010 年安裝使用，自動(dòng)采樣系統(tǒng)由LQQ-X 型取樣系統(tǒng)和YSQ 型收集系統(tǒng)兩部分組成。取樣系統(tǒng)包括初級(jí)采樣器和縮分器，采樣器安裝在溜管管段中，按照預(yù)先設(shè)定的間隔時(shí)間自動(dòng)取樣，樣品從樣品出料口中流出，進(jìn)入緩沖倉(cāng)，再由縮分器進(jìn)行分樣，所需樣品通過(guò)連接在取樣器和收集器之間的軟管落入收集器的樣品罐內(nèi)；收集器按采樣時(shí)間順序，將取得的樣品分裝在各個(gè)樣品罐內(nèi)[3-5]。在使用中，碼頭所安裝的自動(dòng)采樣系統(tǒng)存在以下問(wèn)題：

（1）收集器樣品罐少，只有10 個(gè)收集樣品工位，滿足不了實(shí)際需求。進(jìn)口船運(yùn)散裝糧食為6～7萬(wàn)t/船，按照《進(jìn)出口糧油、飼料檢驗(yàn)抽樣和制樣方法》（SN/T 0800.1-2016）標(biāo)準(zhǔn)要求，在卸貨過(guò)程中至少需要抽取60 多個(gè)約8 kg 的原始樣品。目前，自動(dòng)采樣系統(tǒng)的收集樣品工位少，需要人工全程按時(shí)收集，由于糧食船量大、樣品數(shù)多，人工全程值守，除了耗時(shí)耗力外，還容易出現(xiàn)樣品混淆等情況。

（2）采樣系統(tǒng)自動(dòng)化程度不高、布局不合理、效率低。采樣系統(tǒng)僅能完成在線采樣和收集樣品，但是樣品的運(yùn)輸、制備、保存和余樣處理等環(huán)節(jié)，仍需要人工。首先，樣品罐中樣品需要打包封裝、收集存放，統(tǒng)一搬運(yùn)至樣品室；其次，在樣品室內(nèi)按標(biāo)準(zhǔn)完成混樣、分樣、余樣分裝等樣品制備工作。以7 萬(wàn)t 糧食船的卸船作業(yè)為計(jì)，按標(biāo)準(zhǔn)所需采取的樣品總重量約為500 kg，樣品室距離自動(dòng)采樣系統(tǒng)較遠(yuǎn)，樣品靠人力搬運(yùn)，耗時(shí)費(fèi)力，而且受天氣等因素影響，不能及時(shí)送樣，影響制樣時(shí)效。樣品制備環(huán)節(jié)也耗時(shí)耗力、人工操作效率低，且產(chǎn)生人為誤差。

（3）縮分器只有單級(jí)，不能滿足《散裝糧谷自動(dòng)采制樣系統(tǒng)操作規(guī)程》（SN/T 1894-2022）標(biāo)準(zhǔn)多級(jí)縮分的要求，影響樣品的代表性和均勻性。

隨著該碼頭進(jìn)境糧食業(yè)務(wù)量逐年遞增，從2014年近百萬(wàn)噸到2021 年近千萬(wàn)噸，目前自動(dòng)采樣系統(tǒng)已無(wú)法滿足業(yè)務(wù)需求，有必要針對(duì)實(shí)際存在的問(wèn)題，在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過(guò)改良原有采樣系統(tǒng)功能以及研發(fā)一種全自動(dòng)化的新型制樣系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在散貨糧食卸船作業(yè)過(guò)程中自動(dòng)完成采樣以及制樣過(guò)程，全程無(wú)需人力參與，達(dá)到提高效率、減少人力成本、保障樣品的代表性。

1 改造方案

保留原采樣系統(tǒng)的初級(jí)采樣器，將其安裝在溜管管段中，按照預(yù)先設(shè)定的間隔時(shí)間自動(dòng)采樣，獲取初級(jí)子樣，拆除原系統(tǒng)的縮分器和收集器，新增3 套定量縮分器、1 套樣品混勻器、1 套樣品收集器，新構(gòu)建的全自動(dòng)采制樣系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)過(guò)程制樣、總體制樣、余樣回收3 個(gè)工序自動(dòng)化。過(guò)程制樣是在糧食接卸過(guò)程中，初級(jí)采樣器獲取各時(shí)間段的初級(jí)子樣，通過(guò)2級(jí)縮分而得到的樣品，過(guò)程制樣能真實(shí)反映接卸過(guò)程中各個(gè)時(shí)間段的樣品情況，作為整船的留存樣品?？傮w制樣是將縮分獲取的子樣，通過(guò)樣品混勻器制備所需樣品，反映整船糧食的總體情況，作為整船的綜合樣品。余樣回收是在過(guò)程制樣與總體制樣2 個(gè)環(huán)節(jié)中，所剩余糧食直接回流至生產(chǎn)線的過(guò)程。新全自動(dòng)采制樣系統(tǒng)，采取了三級(jí)縮分樣品，改善了原系統(tǒng)的單級(jí)縮分，更加符合標(biāo)準(zhǔn)要求，配備了80 工位的樣品收集罐，解決原樣品收集罐少的問(wèn)題，配備了樣品混勻器以及過(guò)程制樣，解決人工制樣問(wèn)題，解決了樣品搬運(yùn)、人工制樣等人力成本高和效率低問(wèn)題。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，以每船次6 ～7 萬(wàn)t 糧食計(jì)，碼頭原先裝卸過(guò)程人工收集樣品平均需要70 人次、耗時(shí)12 h，人工制樣平均需要3 人、耗時(shí)4.5 h；而新升級(jí)改造的采制樣系統(tǒng)，裝卸過(guò)程自動(dòng)收集樣品，自動(dòng)制樣，采制樣工作平均僅需1 人耗時(shí)1 h，降低了人工成本，提高了效率。

2 自動(dòng)采制樣系統(tǒng)說(shuō)明

整個(gè)自動(dòng)采制樣系統(tǒng)主要包括2 套樣品氣力輸送系統(tǒng)、3 套樣品定量縮分器、1 個(gè)樣品混勻器、1 套樣品收集系統(tǒng)（80 工位）以及4 個(gè)氣動(dòng)蝶閥（用于控制糧流），具體示意圖見(jiàn)圖1。采制樣系統(tǒng)操作流程圖見(jiàn)圖2。

圖1 自動(dòng)采制樣系統(tǒng)示意圖

圖2 采制樣系統(tǒng)操作流程圖

由圖2 可見(jiàn)，自動(dòng)采制樣系統(tǒng)操作流程為：初級(jí)采樣器按照皮帶機(jī)實(shí)際輸送糧食速度及流量，采用定時(shí)定量取樣的方式獲取初級(jí)子樣。初級(jí)子樣通過(guò)樣品氣力輸送系統(tǒng)Q1 輸送，經(jīng)過(guò)兩級(jí)樣品定量縮分器SF1 和SF2 進(jìn)行縮分，流入樣品收集系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)工位，得到1 份分段留存樣品，同時(shí)樣品收集系統(tǒng)向前行進(jìn)1 位，完成1 次過(guò)程制樣。通過(guò)樣品定量縮分器兩級(jí)縮分的糧食樣品，還有一部分進(jìn)入混勻器中，待整體卸糧完成后所有收集的樣品在混勻器中進(jìn)行混勻，經(jīng)過(guò)定量縮分器SF3 進(jìn)行縮分制樣，得到綜合樣品，綜合樣品流入樣品收集系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的工位中。每次縮分產(chǎn)生的余樣，均通過(guò)樣品氣力輸送系統(tǒng)進(jìn)行回收，流入運(yùn)糧皮帶中。待所有樣品收集完成后，通過(guò)除塵系統(tǒng)進(jìn)行清理除塵，防止樣品交叉污染。

按照《進(jìn)出口糧谷檢驗(yàn)檢疫操作規(guī)程》（SN/T 2504-2010）和《進(jìn)出口糧油、飼料檢驗(yàn)抽樣和制樣方法》（SN/T 0800.1-2016）標(biāo)準(zhǔn)要求，每1 000 t扦1 個(gè)8 kg 原始樣品，扦樣頻次不少于100 次，樣品制備留存樣品為1 kg。改造方案以1 h 卸糧1 000 t的速度計(jì)，初級(jí)采樣器需36 s 扦1 次樣，7.5 min 作為1 個(gè)采樣單元，每采樣單元累計(jì)扦8 kg 初級(jí)子樣，1 h 共計(jì)8 個(gè)采樣單元。將樣品定量縮分器設(shè)定為1/8 縮分比，1 h 內(nèi)，經(jīng)過(guò)8 次收集經(jīng)兩級(jí)縮分器得到的留存樣品量為1 kg；留存樣品代表不同時(shí)間段樣品情況，采樣頻次以及樣品量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。以1船次7 萬(wàn)t 糧食為計(jì)，卸糧作業(yè)約需70 h，樣品混勻器內(nèi)共收集糧食的重量為490 kg，代表了糧食的整體情況，經(jīng)過(guò)混勻、縮分，手動(dòng)選擇總體制樣份數(shù)n，完成綜合樣品的制備。

3 核心部件說(shuō)明

3.1 樣品氣力輸送系統(tǒng)

樣品氣力輸送系統(tǒng)的電氣動(dòng)作結(jié)構(gòu)包括負(fù)壓電機(jī)、關(guān)風(fēng)器，輸送管道為內(nèi)徑不小于80 mm 的鋼管，采用氣力輸送。負(fù)壓電機(jī)設(shè)定以7.5 min 的周期進(jìn)行循環(huán)工作，每次持續(xù)工作1 min；通過(guò)關(guān)閉負(fù)壓電機(jī)，同時(shí)打開關(guān)風(fēng)器，使樣品在管道中進(jìn)行輸送。

3.2 樣品定量縮分器

樣品定量縮分器采用304 不銹鋼制作，縮分比可調(diào)節(jié)，能夠滿足不同流量的采樣量的需求。

樣品定量縮分器的結(jié)構(gòu)包括進(jìn)樣口、縮分管、錐形分流口、出樣口。此改造方案中，縮分器縮分比為1/8，為防止糧食樣品在錐形分流口中堆積造成堵塞，錐形分流口自流角不小于45°。樣品定量縮分器圖見(jiàn)圖3。

圖3 樣品定量縮分器圖

3.3 樣品混勻器

樣品混勻器主要由樣品罐、攪拌軸、攪拌電機(jī)、卸料蝶閥、氣力噴吹電磁閥組成，采用304 不銹鋼材質(zhì)，容積約1 m3，能儲(chǔ)存約500 kg 糧食，具有樣品混勻、噴吹清理除塵功能。

樣品混勻器可根據(jù)不同的樣品設(shè)定不同的攪拌轉(zhuǎn)速。攪拌軸上附帶螺旋攪拌頁(yè)輪，攪拌電機(jī)功率為5.5 kW，攪拌電機(jī)帶動(dòng)攪拌軸，對(duì)罐內(nèi)樣品進(jìn)行混合攪拌。糧食攜帶雜質(zhì)較多，不同時(shí)間段流入的糧食樣品在罐中有分級(jí)情況，螺旋狀攪拌頁(yè)輪有利于對(duì)上下分級(jí)糧食樣品進(jìn)行充分混合，保證了樣品的均勻性。樣品混勻器圖見(jiàn)圖4。

圖4 樣品混勻器圖

3.4 樣品收集系統(tǒng)

樣品收集系統(tǒng)主要由樣品收集工位、機(jī)架、驅(qū)動(dòng)裝置、傳送機(jī)構(gòu)等組成，樣品收集工位有80個(gè)，滿足進(jìn)口船運(yùn)散裝糧食整個(gè)采制樣過(guò)程樣品收集的需求。驅(qū)動(dòng)裝置和傳送機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)，將樣品收集工位沿傳送線，準(zhǔn)確送到指定的接樣位置。樣品收集完畢，通過(guò)卸樣氣缸實(shí)現(xiàn)樣品收集工位傾倒，樣品沿出樣口流出。樣品收集系統(tǒng)圖如圖5 所示。

4 結(jié)論

在散貨糧食卸船作業(yè)過(guò)程中，新型全自動(dòng)采制樣系統(tǒng)解決了碼頭原采樣系統(tǒng)存在的樣品收集工位少、布局不合理、自動(dòng)化程度不高、效率低、人工成本高等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)完成采樣以及制樣，全程無(wú)需人力參與，達(dá)到提高效率、減少人力成本、減少人為誤差的效果，滿足了進(jìn)口糧食快速通關(guān)的需求。