摘要:秸稈作為我國(guó)最主要的農(nóng)林廢棄物,,是制備生物炭的主要原料,秸稈原料的固定碳,、揮發(fā)分,、灰分含量是影響成炭品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo),也是炭化熱解工藝參數(shù)的調(diào)控依據(jù),。針對(duì)當(dāng)前秸稈炭化產(chǎn)線上對(duì)秸稈固定碳,、揮發(fā)分、灰分成分含量的快速檢測(cè)需求,,設(shè)計(jì)了一種秸稈原料成分檢測(cè)模塊,。首先基于近紅外光譜技術(shù)開(kāi)展秸稈炭化成分檢測(cè)方法的研究,基于在線檢測(cè)需求選擇便攜式光譜傳感器并設(shè)計(jì)漫反射檢測(cè)光路,,搭建面向產(chǎn)線的光譜采集單元,,采集粗切秸稈在1100~2500 nm范圍內(nèi)的漫反射光譜,結(jié)合Savitzky-Golay卷積平滑 (SG),、多元散射校正(MSC),、標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變換(SNV)預(yù)處理方法和偏最小二乘法(PLS),分別建立了基于全波長(zhǎng)和基于競(jìng)爭(zhēng)性自適應(yīng)重加權(quán)法(CARS)篩選的特征波長(zhǎng)的秸稈固定碳,、揮發(fā)分,、灰分含量預(yù)測(cè)模型,,結(jié)果表明特征波長(zhǎng)的建模效果優(yōu)于全波長(zhǎng),對(duì)固定碳,、揮發(fā)分,、灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)預(yù)測(cè)的最優(yōu)模型分別為SG+MSC-CARS-PLS、SG-CARS-PLS,、SG+MSC-CARS-PLS,,測(cè)試集決定系數(shù)R2分別為0.891 6、0.931 7,、0.929 7,預(yù)測(cè)集均方根誤差分別為1.46%,、1.39%,、0.42%,相對(duì)分析誤差分別為2.54,、3.44,、3.18,能夠?qū)崿F(xiàn)精確預(yù)測(cè),。然后進(jìn)行秸稈成分在線檢測(cè)模塊設(shè)計(jì),,模塊分為光譜采集單元、供電單元,、控制與傳輸單元,,嵌入已構(gòu)建的秸稈成分預(yù)測(cè)模型,基于Raspberry Pi 4B開(kāi)發(fā)板和其自帶的Wi-Fi模塊實(shí)現(xiàn)秸稈在線光譜采集,、模型計(jì)算,、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽ㄟ^(guò)樣機(jī)試驗(yàn)證明該模塊設(shè)計(jì)及開(kāi)窗位置選擇可以采集滿足在線分析要求的近紅外光譜曲線,,同時(shí)采用斜率/截距校正的方法,,將實(shí)驗(yàn)室模型轉(zhuǎn)移到產(chǎn)線進(jìn)行在線應(yīng)用,固定碳,、揮發(fā)分,、灰分含量預(yù)測(cè)精度均得到提升,可以達(dá)到在線分析需求,,為熱解工藝參數(shù)的調(diào)控提供數(shù)據(jù)支撐,。