淺析棉花儀器化公證檢驗實驗室智能化改造研究方向及措施

棉花儀器化公證檢驗實驗室是進行棉花公證檢驗的主要場所，是整個棉花公證檢驗的重要組成部分。由于其整個檢驗環節都在實驗室進行，因此，實驗室的管理水平和資源利用率直接影響著棉花品質檢驗結果、工作效率和人身安全。同時，也反映了一個實驗室的整體實力。

面對智能化飛速發展的今天，作為實驗室管控人員，在確保檢驗數據及時準確的同時，更要充分利用信息化、智能化技術來保護檢驗人員健康，提高實驗室檢驗整體運行效率[1]，最大程度解放試驗人員的雙手。

現狀

1.規模數量。根據中國纖維質量監測中心（原中國纖維檢驗局）統一布局，自2005年棉花檢驗體制改革以來，全國100多家專業纖檢機構共建設80多個棉花儀器化公證檢驗實驗室，布局棉花大容量纖維測定儀器超過600臺，基本上覆蓋了棉花主產區的所有實驗室。

棉花儀器化公證檢驗實驗室是代表著第三方檢驗的實驗室，所出具的檢驗數據具有科學性、公正性，是目前棉花貿易結算的主要依據。近3年以來全國棉花儀器化公證檢驗實驗室平均每年的檢驗量都超過550萬噸。

2.設施環境。目前，全國大多數實驗室建立于10多年前，保留著傳統的檢驗模式，檢驗流程（見圖1）和環境亟待改善。數字化智能化已經廣泛應用于眾多領域，但是作為關系國計民生的國家戰略儲備物資——棉花的公證檢驗的智能化應用并不廣泛。為不斷提高棉花儀器化公證檢驗的公正性和服務質量，實驗室的智能化改造勢在必行。

圖1 棉花質量儀器化公證檢驗流程圖

智能化實驗室研究方向

1）檢驗流程的向下傳遞和延伸都需要人工實現，包括樣品傳送、恒溫恒濕計時、人員進出管控、實驗室和儀器設備臺面清潔等等。其中不乏很多繁瑣的重復性工作。為了讓操作員從中解脫出來，更專注于檢驗數據的及時準確，自動識別和傳送系統將是主要研究方向。

2）在實驗室檢驗的整個流程中，溫濕度對棉花檢驗各項指標影響較大[2]，大部分環節都需要在恒溫恒濕的環境下進行，空調系統也就成為衡量實驗室建設水平的一個重要指標。

3）棉花纖維具有質量輕、結構性弱、易飛揚的特點。進入實驗室的棉纖維作為一種初加工的農產品，其中不免會混雜著泥土、灰塵或其他小顆粒物質，以及對人體有害的微生物。當檢測員對其進行檢測時，即使日常工作中均佩戴口罩或采取其他防護措施，但依然不可避免會吸入和直接接觸到棉纖維，對身體健康構成威脅，特別對呼吸道和肺部的影響最大，甚至會使身體產生慢性病[3]。因此空氣質量監測系統也是研究的方向。

4）為保障實驗室溫濕度的穩定，空間會相對封閉，如果實驗室多臺設備均處在啟動狀態，將會帶來巨大噪音。有證據表明[4-5]，噪聲對人的聽覺系統、神經系統和心血管系統影響巨大。針對設備和實驗室整體環境的吸聲降噪系統也會是我們今后的研究方向。

實驗室智能化改造措施

通過研發門禁系統、視頻監控系統、樣品車自動控制系統、空氣質量監測系統、吸聲降噪系統等，提升棉花實驗室的管理水平和檢驗能力，保護檢驗人員健康，實現實驗室的智能化管控。

1）門禁系統。通過在智能門禁控制器上存儲持卡人進出的權限和有效時間段信息，可以實現嚴密和靈活的實驗室管理，有效防止非授權人員的進出。管理人員可以在信息中心設置持卡人進出實驗室的權限、有效時間段，以及用卡開門方式。通過查詢門禁系統的進出記錄，可以作為進出統計的記錄。智能卡門禁系統的使用可以大大提高實驗室的管理水平和工作效率，提高實驗室管理檔次[6]。

2）視頻監控系統。這一模塊的主要目的是輔助實驗室的日常管理和提高實驗室安全保障。該系統可以分為樣品車實時監控、溫濕度監控、各個檢驗室的監控、空氣質量的監控等幾個部分。對每一部分的情況進行實時監控，并錄像，自動分析識別非正常情況并發出警報，及時對異常情況進行處理。在試驗進行過程中，當管理者通過視頻監控系統發現試驗者操作不規范或者出現意外情況時，也可通過互聯網發出指令，控制設備供電，實現遠程電源控制。

3）樣品車的自動識別系統。棉花樣品平衡車自動識別系統，包括用于運送棉樣的平衡車，和沿平衡車運送棉樣的路徑依次設置的并分別具有進口門和出口門感官檢驗室、預調室、樣品平衡室及HVI操作室，進口門和出口門均為自動門，平衡車上安裝有遠距離感應卡，該系統具有在不影響棉花檢測結果的同時降低勞動強度的特點，方便檢驗人員通過各個檢驗房間，大大提高工作效率。

4）空氣質量監測系統。由于在棉花實驗室的整個環境中都會存在飄浮的微小顆粒（包括粉塵、棉絮等），通過在空調的進出口端添加空氣監測裝置，來實現對整個實驗室空氣狀況的監測，一旦超出限定指標，在不影響試驗數據質量的情況下，自動啟動空氣過濾裝置，來有效地除去空氣中的微小顆粒，保證檢驗人員的健康。

5）吸聲降噪系統。針對HVI設備和實驗室中存在的噪聲分貝等級，安裝相應的吸聲降噪系統或隔離屏障。

綜上所述，經智能化改造后的實驗室，能更大程度提高資源利用率和工作效率，保證工作人員健康，使檢驗人員擺脫繁瑣的重復性工作，更專注于對品質檢驗的數據質量進行把關。