一、方案介绍

在粮食仓储、碾米、制粉、饲料加工、淀粉加工、烘干及食品配料输送过程中，会产生大量有机粉尘（如小麦粉尘、玉米粉尘、淀粉粉尘、糖粉、饲料粉尘等）。此类粉尘具有粒径细、悬浮时间长、可燃性强等特征。有机粉尘在空气中达到爆炸下限浓度（LEL）并遇到点火源时，极易发生粉尘爆炸事故。历史上多起重大粮仓爆炸事故均与粉尘浓度过高及通风管理不当有关。

本方案构建一套工业级有机粉尘在线监测系统，实现：

有机粉尘浓度连续监测
爆炸风险预警
温湿度监测
风机与除尘系统联动
4G数据主动上传
手机与电脑远程监管

系统采用RS485工业通讯架构，所有粉尘传感器接入4G工业采集主机，实现稳定可靠的数据传输与长期无人值守运行。

二、监测目标

三、需求分析

1. 有机粉尘特性

粮食与食品加工粉尘多为可燃性有机颗粒，其爆炸下限通常在30g/m³～60g/m³范围内。虽然日常环境浓度远低于爆炸极限，但在封闭空间、输送管道或料仓内部局部积聚时，存在风险。

2. 典型高风险区域

清粮筛分区
磨粉机出口
配料混合区
提升机与输送带
料仓顶部
包装工位

3. 管理难点

粉尘浓度瞬时波动大
人工检测无法连续监控
缺乏趋势分析能力
无自动预警机制

四、监测方法

1. 监测参数

PM2.5
PM10
TSP
环境温度
环境湿度
风速（选配）

2. 布点原则

呼吸带高度（1.5m～2m）
除尘系统入口
料仓顶部空间
输送系统关键节点

3. 数据传输流程

粉尘监测仪（RS485）
→ 工业级4G采集主机
→ 云平台
→ 手机端与电脑端

采集主机主动周期上报数据，支持断网缓存与自动重传。

五、应用原理

1. 粉尘检测原理

采用激光散射技术测量空气中颗粒物浓度。当有机粉尘通过检测腔体时，激光照射产生散射光信号，通过光电转换与算法处理，计算颗粒物质量浓度。

系统支持对亚微米至大颗粒物进行统计，并换算为PM2.5、PM10及TSP浓度。

2. 爆炸风险判断逻辑

系统根据以下条件建立风险模型：

粉尘浓度持续升高
浓度超过设定安全阈值
湿度低于安全范围（干燥环境爆炸风险增加）
局部封闭空间浓度异常

六、功能特点

工业级RS485总线结构
支持防爆区域安装
4G主动上报
多级报警机制
支持声光报警
支持风机联动控制
支持数据长期存储
支持多厂区统一管理
支持报表自动生成
支持远程参数修改

七、硬件清单

八、硬件参数（量程与精度）

1. PM2.5

量程：0～1000 μg/m³
精度：±10%
分辨率：1 μg/m³

2. PM10

量程：0～2000 μg/m³
精度：±10%

3. TSP

量程：0～20000 μg/m³
重复性误差：≤5%

4. 温度

量程：-20℃～60℃
精度：±0.5℃

5. 湿度

量程：0～100%RH
精度：±3%RH

6. 通讯方式

RS485
MODBUS-RTU协议
4G Cat-1网络

九、方案实现

十、数据分析

平台支持：

实时浓度曲线
小时均值统计
峰值统计
超标频率统计
粉尘与湿度关联分析
除尘效率评估
多区域对比分析

支持数据导出与安全档案留存。

十一、预警决策机制

三级预警机制：

一级预警：接近警戒浓度
二级预警：连续超标
三级预警：严重超标

触发方式：

平台报警
短信推送
现场声光报警

联动措施：

自动开启风机
提升除尘功率
停止部分生产设备

十二、方案优点

实现粉尘风险数字化管理
减少爆炸事故风险
提高除尘系统运行效率
支持无人值守
符合安全生产与环保双重要求
数据具备可追溯性

十三、应用领域

粮食仓储中心
面粉加工厂
饲料加工厂
淀粉厂
食品配料车间
糖粉加工企业
烘焙原料生产企业

十四、效益分析

降低爆炸事故概率
减少职业健康风险
提高安全等级评定
避免监管处罚
优化风机运行能耗
提升企业品牌形象

十五、相关标准

GB 15577
GBZ 2.1
GB 16297
AQ 4273

十六、参考文献

《粮食粉尘爆炸机理研究》
《食品工业粉尘控制技术》
《工业除尘系统设计手册》
《粉尘防爆工程技术规范》

十七、案例分享

某大型面粉加工企业部署本系统后，在磨粉车间与提升机顶部设置6个监测点。系统上线后发现夜间生产时局部区域TSP浓度持续升高，经排查为除尘管道局部堵塞。整改后浓度峰值下降约38%，同时提升车间安全等级并通过年度安全生产检查。