淺談火情探測系統在棉花加工車間的應用

■ 劉盼盼 馬偉松

〔中華全國供銷合作總社鄭州棉麻工程技術設計研究所，河南鄭州 450004〕

一、引言

長期以來，新疆地方和兵團的棉花加工企業都執行著嚴格完整的消防安全規范。棉花加工廠企業的消防工作一般是由主管領導直接負責，上級主管部門也會對棉花加工企業進行嚴格的消防檢查，檢查合格后才能發證進行生產。

棉花加工企業對籽棉貨場、加工車間、成品棉包以及廠區的安全防護都高度重視，使得企業的消防設施、管理制度得以不斷完善。近幾年全疆棉花加工企業沒有發生過重大火災事故，但是在棉花加工車間的小火災事故卻時有發生，所以在棉花加工車間設置一套火情探測系統，為生產車間增加一層防火屏障，對保證棉花生產安全和人員生命安全有著重大作用。

二、棉花加工行業的實際情況

棉花加工企業是一級防火單位，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，證明有火災發生。棉花生產線上的風力輸送管道和箱體等相對密閉，使得火情極不易被發現，一般只有經驗豐富的工人才能及早發現火情，判斷位置并進行合理處置。

隨著棉花種植和采摘方式的轉變，機采棉的種植面積和產量在逐步增大，早期的手摘棉加工車間為了能夠加工機采棉，增加了一些機采棉配套清理設備，加工生產線也越來越長。然而大多數早期設計的車間的空間比較緊湊，很多設備被安放在二層、三層平臺上，更有老車間在改造加工工藝時把一些設備安裝在車間以外，這都給工人及時發現和處理火情帶來了困難，棉花火情探測系統能很好地解決上述問題。

三、火情探測系統主要技術概述

（一）火情探測系統的理論及結構

棉花加工車間火情探測系統是集紅外檢測技術、電源載波通訊技術、抗干擾技術、自動化控制技術為一體的高科技安全防護產品。將裝有火情探測傳感器的探頭安裝在棉花加工生產線的關鍵位置，在棉花加工過程中，一旦檢測到棉纖維產生的微弱火星，立即通過獨立的載波通訊技術上傳到火情監控中心。火情監控中心將接收到的信號經過分析處理，顯示火星出現的具體時間和區域，并發出聲光報警信號呼叫人員處置，發出停止或者減速指令，有效地把火災消滅在萌芽狀態，將經濟損失降到最低。

火情探測系統具有實時性、可擴展性，可串并聯、組網方便的特點，對棉花加工生產線上的各種惡劣工況適應性強，同時易安裝、維護簡單。火情探測系統結構如圖1所示。

圖1 火情探測系統結構圖

（二）火情探測傳感器的選擇

火情探測傳感器相當于系統的“感覺器官”，通過檢測環境中火災的特征物理量的變化，如溫度、煙霧、氣體和光輻射等，判斷是否有火災發生，一旦檢測出異常數值就立即向火情監控中心發送信號。

在早期的火情探測系統產品中，傳感器一般選用的是煙霧探測器，通過檢測棉花加工過程中氣體和煙霧的濃度，達到火災預警的目的。然而由于棉花加工過程中以風力作為物料的主要傳送方式，在輸棉管道內的風速甚至可以超過20m/s。火災早期，氣流輸送攜帶著細小火星的物料高速通過管道時，煙霧探測器很難檢測到異常，當其燃燒到產生大量煙霧被傳感器檢測出來時，火災已經發展嚴重，會造成大面積棉花燒毀，嚴重時甚至可以將設備損毀報廢。因此煙霧探測器具有嚴重的滯后性，無法適應棉花加工生產的防火需求。

新型的火情探測系統采用了大視角、高靈敏度的紅外線檢測傳感器，當火情發生時，通過檢測火星的紅外光波，對棉纖維中夾雜的火星進行探測和跟蹤，可以及時發現在管道內高速移動的火星。傳感器將光波信號轉化為電信號通過放大電路以電源線載波通信方式傳送傳送至火情監控中心，中心即刻發出聲光警報，并準確鎖定火情位置。值班人員通過可視化主機界面可輕松確定起火點，只要快速響應進行恰當的火情處理就能有效防止火勢蔓延，減少經濟損失，保護生命和財產安全。

（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傳感器，所以在安裝時應盡量避免安裝在被陽光直射或反射到的位置，以免受到太陽光干擾，誤觸發火情警報系統，造成設備不能正常工作。檢測探頭應重點安裝在火災易發區域的管道內，如籽棉喂棉處，籽棉清理管道、軋花機皮棉管道、皮棉清理管道等位置。

另外，如需安裝兩支以上的火情探測傳感器，應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量節約成本，另一方面避免同一區域出現火情時兩個探頭重復報警造成主機識別混亂的情況。

（四）基于MC145027芯片的電源載波通訊技術

棉花加工工藝路線較長，通常一條生產線上有幾十臺機器設備協同工作，需要對多個點進行檢測。工業現場采用的傳統方法是在關鍵檢測點安裝傳感器，以數據線加電源線的方式連接到主機，通過數據線發送傳感器的模擬信號以供主控制中心處理。這種設計的缺陷是模擬信號通過數據線傳到主控制中心的過程中容易受到強電磁干擾，數據信號不穩定。另外，主控制中心與各個傳感器之間會有多根線纜連接，接口的電路比較復雜，每增加一個傳感器就需要增加一根線纜連接至主機，增加線纜的使用量和復雜程度，不利于后期的維護。

電源載波通訊技術是將電源線作為傳輸媒介，將載波信號耦合到電源線上實現各個探頭和主機之間數據傳遞的手段。基于MC145027芯片的電源載波通訊技術，使主機和各個傳感器之間只需通過三線即可實現雙向數據傳輸，各個探頭皆可串聯或者并聯，不需要重新架設網絡，傳輸速率快，節約成本，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，能夠有效克服強電磁干擾，提高數據傳輸的穩定性和可靠性，非常適合在棉花加工車間這種容易產生干擾的特殊環境中工作。

圖2 探頭連接示意圖

四、總結

眾所周知，棉花加工生產過程中很容易發生火災，一般工作人員很難在短時間內準確判斷火災情況。火情探測系統通過實時監測、精準定位、快速反應，可以輕松應對棉花加工生產過程中各種突發狀況。該系統具有靈敏度高、安裝簡單、操作便捷的優點，能有效減少火情處理時間，保障生產安全，提高生產效率，減少人力和財力的浪費，真正做到防患于未然。☆