棉包垛探测仪的研究与应用*

贺 波 李 兵 刘 琦 董一凡 杨磊平 谭 睿 董德良 李晓亮 杨 波 石 恒

(1 中储粮成都储藏研究院有限公司 610091)

(2 中国储备棉管理有限公司 100032)

(3 中储棉山东诸城有限公司 262200)

(4 中储棉四川有限公司 618400)

1 研究背景

棉花是纺织加工的重要原料，在全球贸易和社会消费中占有重要的地位[1]。为确保棉花种植者的利益和棉花产业的安全，国家相继出台了棉花“临时收储”和“目标价格补贴”等政策[2]。中国储备棉管理有限公司是承担国家棉花市场宏观调控职能的政策性企业[3]，公司在对社会承储单位进行检查或库内人员日常巡查时，较难发现棉包垛底层棉包霉变、棉包垛空心等异常情况[4、5]，这给储备棉存储质量带来了较大安全隐患。

检查人员需要一种棉包垛探测仪器，能够深入棉包垛内部进行可视化探查，及时发现内部霉变、空心等异常情况，以便及时处理，充分确保储备棉存储质量安全，避免国家财产遭受损失。

2 国内外现状

国内棉库在棉包垛检查时，经常采用手电向棉包垛底部或者缝隙里探照进行观察，这种方法可视度低，观察深度有限，不能准确观察棉包垛内部真实情况。目前，国内外均没有专门针对棉包垛内部异常情况探测的仪器，虽然现阶段有用于其他行业的探测检查仪器，例如：生命探测仪、管道探测仪等，但该类探测仪一般售价较高，不能定向观察，而且在棉包垛中使用信号不稳定，所以没有应用于储备棉行业。

2.1 V6DM生命探测仪

V6DM生命探测仪采用便捷式5 m伸缩杆，1080P数字高清探头，6个LED灯，HDMI高清视频输出，适用于人力不能达到或者狭小空间的救援工作。V6DM生命探测仪利用探头的可视化功能，可以起到非常好的情况探测作用，节省救援时间，最大可能避免人员伤亡。

2.2 SYANSPAN管道摄像头

SYANSPAN管道摄像头标配20 m弹性高强度纤维管，高清摄像头，12个高亮白光LED灯，适用于各种管道疏通。SYANSPAN管道摄像头通过可视镜头了解管道内的情况，有针对性地采取有效方案排除管道障碍，提高工作效率，节省成本投入。

3 研究内容

3.1 技术路线

通过调研，为了实现棉包垛内部检查，需要利用长杆将摄像头送入棉包垛缝隙，实现可视化探查。仪器应包括功能区、伸缩杆、摄像头、软线和显示屏五个部分，如图1所示。

图1 仪器组成

3.1.1 功能区 功能区完成信号转换，并可操作切换摄像头。功能区设有显示屏接口，供线连接使用；同时还具有无线连接功能，通过WiFi信号发射，显示屏连接WiFi信号，即可收到实时图像。

3.1.2 伸缩杆 伸缩杆采用碳纤维材料，重量轻，强度高；伸缩杆全部伸出时长度达4 m，能够满足棉包垛内部探测需求；伸缩杆全部缩回时长度仅有0.7 m，携带方便。

3.1.3 摄像头 摄像头采用顶端和侧面双镜头，使用时可随时切换，方便观察前方和侧面情况；摄像头端嵌入可调亮度LED灯，保证在黑暗环境中能够得到清晰的图像。

3.1.4 软线 在棉库实际测试中发现，棉包垛对无线信号的传输存在干扰，所以在伸缩杆内部需要采用软线有线传输，软线能够随着伸缩杆长度的变化进行方便快捷的整理。

3.1.5 显示屏 显示屏用个人手机代替，在手机上安装专用APP后，通过有线或无线连接棉包探测仪。通过APP可以查看、保存检查的图像、视频资料，并记录检查时间。

3.2 仪器结构

棉包垛探测仪包括伸缩杆，伸缩杆前部设置有摄像头以及用于照明的补偿光源[6]，尾部设有信号转换器和镜头切换按钮。棉包垛探测仪可与手机线连接也可以通过信号转换器无线连接(图2)。为方便操作和观察，仪器单独配备了手机支架。

图2 仪器结构

3.3 使用步骤

3.3.1 使用前准备好棉包垛探测仪、待连手机、手机支架。

3.3.2 将手机置于手机支架上，调整好手机支架高度。

3.3.3 将棉包垛探测仪与手机通过软件连接，然后打开信号转换器。

3.3.4 使用时，将伸缩杆调整到合适长度，将其前端伸入到棉包垛内部需要探查的地方。打开手机软件，通过软件进行拍照或摄像，拍摄的图像、视频自动存储在手机软件上。通过镜头切换按钮切换摄像头。可通过调节伸缩杆长度，检查不同位置的情况。可通过调节摄像头焦距，调整图像清晰度。

3.3.5 一个位置检查完后，拿出伸缩杆，移至另一检查位置，重复上述步骤检查。

3.3.6 仪器使用完后，应妥善保存。

3.4 注意事项

3.4.1 使用前，确保棉包垛探测仪、手机功能正常，确保手机、信号转换器电量充足。

3.4.2 使用时，伸缩杆移动应缓慢，保证拍摄图像清晰，避免碰撞棉包。

3.4.3 拍摄的图像中是否存在异常情况，需人工观察图像判断。

3.4.4 检查结束后，应及时对仪器进行整理，信号转换器应补充电量。

4 应用示范

项目组建立了中储棉四川有限公司和中储棉西安有限公司两个应用示范点。

4.1 中储棉四川有限公司应用示范

在中储棉四川有限公司的应用示范中，检查人员将棉包垛探测仪伸入到棉包垛底部和中部的缝隙中，能够较清楚地查看到棉包垛内部是否存在霉变和空心的情况，有利于检查人员早检查、早发现、早处理。检查人员表示：棉包垛探测仪对确保储备棉的存储质量安全具有积极的作用，值得推广。

4.2 中储棉西安有限公司应用示范

在中储棉西安有限公司的应用示范中，检查人员利用伸缩杆，将摄像头伸入棉包垛内部进行拍照、摄像，能够及时发现棉包垛内部的异常情况，较以往相比，解决了目测难以发现棉包垛内部霉变、空心等异常情况的问题。

5 结论

通过在两个应用示范点的试验，棉包垛探测仪达到了研究的目的，解决了检查人员难以发现棉包垛内部霉变、空心等异常情况的问题。棉包垛探测仪为国家主管部门和各地储备公司进行质量安全检查提供了一种方便、快捷的技术手段，下一步，将进一步扩大棉包垛探测仪的推广应用范围，充分发挥其可视化探测的作用，及时发现棉包垛内部问题，及时处理，确保储备棉存储质量安全，避免国家财产遭受损失。