未來的谷物升降機(jī)（二）：糧食加工與谷物儲存

《華爾街日報》最近刊出：農(nóng)民在耕田時通過Netflix進(jìn)行耕作，記錄了衛(wèi)星輔助引導(dǎo)系統(tǒng)形式的自主車輛技術(shù)。從Facebook或YouTube上流傳的視頻經(jīng)常看到一些最先進(jìn)的拖拉機(jī)駕駛室不僅有氣候控制和皮革裝飾，而且還有內(nèi)置冰箱、咖啡壺甚至微波爐。不久，農(nóng)民就能在播種和收割期間更有效地利用他們的時間，從舒適的辦公室里遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測他們的自主田間機(jī)械的性能，運行無駕駛室的拖拉機(jī)。

谷物分級員在阿根廷的谷物質(zhì)量實驗室中操作半自動、高容量的分級系統(tǒng)

商品價格的下降，勞動力的短缺，以及對時間的要求，將推動他們變得更有效率。更強(qiáng)大的信息和通信技術(shù)（ICT）和更可靠的自動駕駛汽車技術(shù)的出現(xiàn)，將使更多精通技術(shù)的農(nóng)民花更多的時間來處理他們農(nóng)業(yè)企業(yè)經(jīng)營的業(yè)務(wù)方面，包括追求其他創(chuàng)收來源，如種植大麻或豌豆。

雖然谷物操作人員永遠(yuǎn)不會在工作中貪圖享受，但這些技術(shù)的進(jìn)步將更有效地操作大型谷物處理和加工設(shè)施。支持GPS的引導(dǎo)系統(tǒng)會更快地種植和收割田地。自動轉(zhuǎn)向拖拉機(jī)、聯(lián)合收割機(jī)、谷物車和拖拉機(jī)拖車將更快地把谷物運到谷物設(shè)施，在收獲季節(jié)可能一天24小時都是如此。作為回應(yīng)，糧食接收、取樣、分級，以及轉(zhuǎn)移到濕地保溫、干燥和儲存將必須變得更快、更自主。

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）是將互聯(lián)網(wǎng)連接延伸到物理設(shè)備和日常物品中，如 "智能家居 "設(shè)備（照明裝置、恒溫器、冰箱）、家庭安全系統(tǒng)和攝像頭，以及像居住在我家的Alexa這樣的智能揚(yáng)聲器。這些設(shè)備包含電子器件、互聯(lián)網(wǎng)連接和其他硬件，如傳感器，使它們能夠溝通和互動。

以危險監(jiān)測系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)包括安裝在谷物輸送機(jī)上的一些傳感器，以監(jiān)測軸承溫度、谷物與皮帶摩擦、電機(jī)振動、滑輪的滑動和電機(jī)過載情況。這些傳感器形成一個無線網(wǎng)絡(luò)，與設(shè)施的自動監(jiān)測和控制系統(tǒng)進(jìn)行通信。對于糧食公司來說，就數(shù)據(jù)所有權(quán)和第三方利用達(dá)成書面協(xié)議是至關(guān)重要的。除了提供設(shè)備性能的分析外，這些數(shù)據(jù)還為配備有無線設(shè)備和監(jiān)視器的每臺電機(jī)和機(jī)器更新維護(hù)計劃。

這些數(shù)據(jù)允許以可靠性為中心的維護(hù)（RCM）等方法來確定每個物理資產(chǎn)在其運行環(huán)境中的維護(hù)要求。RCM類似于主動性和預(yù)測性維護(hù)，但它使用一種更系統(tǒng)的方法來評估設(shè)施的設(shè)備和資源，以最好地結(jié)合大約35%的預(yù)防性維護(hù)和55%的預(yù)測性維護(hù)。它的結(jié)果是高度的設(shè)施可靠性和成本效益，將維護(hù)減少到10%左右。

RCM認(rèn)識到，設(shè)施中的所有設(shè)備對工藝或設(shè)施安全的重要性不盡相同。想想看，斗式提升機(jī)的軸承溫度監(jiān)測器對谷物輸送過程和防止粉塵爆炸的重要性，與監(jiān)測外部溫度的傳感器的重要性不同，后者對谷物輸送過程或安全不重要。RCM認(rèn)識到，設(shè)備會出現(xiàn)不同的故障。它通過危險監(jiān)測消耗性設(shè)備（皮帶摩擦）、容易出現(xiàn)隨機(jī)故障模式的設(shè)備，或可能因不正確的預(yù)防性維護(hù)而誘發(fā)故障的設(shè)備系統(tǒng)，來利用實時分析。RCM是物聯(lián)網(wǎng)如何進(jìn)入谷物操作設(shè)施的一個例子，它導(dǎo)致了更智能的維護(hù)方法。

傳感器和設(shè)備的無線網(wǎng)絡(luò)對于糧食接收、取樣和分級更加自動化和自主化也是至關(guān)重要。自1990s末以來，半自動卡車探測和樣品分析系統(tǒng)已被廣泛用于卡車上。這意味著取消人類操作員，并通過安裝攝像頭和數(shù)字圖像處理能力來取代這一功能。這些系統(tǒng)將接收來自農(nóng)民的自主拖拉機(jī)拖車，并在登記為抵達(dá)糧食設(shè)施的財產(chǎn)后接管控制權(quán)。從那時起，拖拉機(jī)拖車被設(shè)施的監(jiān)測和控制系統(tǒng)引導(dǎo)到探測站，然后到秤，再從那里到正確的接收坑，由機(jī)械臂打開拖車門傾倒貨物。一旦谷物流停止，高架攝像機(jī)確認(rèn)拖車是空的，大門就會被機(jī)器人關(guān)閉。

卡車被引導(dǎo)到莊園出口，在那里，控制權(quán)被轉(zhuǎn)回給農(nóng)民的自主系統(tǒng)，該系統(tǒng)將牽引車帶回田地或農(nóng)場的糧食儲存系統(tǒng)，以便進(jìn)行下一次裝載。當(dāng)拖拉機(jī)拖車離開時，整個交易的數(shù)據(jù)記錄和以GIF格式記錄卸貨過程的視頻剪輯已經(jīng)傳送給客戶。

數(shù)字圖像處理也是評估谷物質(zhì)量和分配等級的關(guān)鍵組成部分。幾年前，聯(lián)邦谷物檢驗局（FGIS）的技術(shù)專家花費了大量精力，試圖開發(fā)全自動和自主的谷物分級系統(tǒng)。玉米和大豆的分級相對簡單，而小麥分級顯然從未得到解決。到目前為止，自主的高容量谷物分級系統(tǒng)還沒有在美國實施。然而，在阿根廷羅薩里奧的Bolsa de Comercio的谷物質(zhì)量實驗室，已經(jīng)成功實施了一個人工輔助的半自主高容量谷物分級系統(tǒng)，每年可以分析幾百萬個樣品。

目前，糧食處理公司是根據(jù)符合一些容易識別的標(biāo)準(zhǔn)等級決定因素的谷物數(shù)量來進(jìn)行的，如損壞、碎粒和細(xì)料以及異物。在美國，水分含量不是等級的一部分，但在每個銷售點都要進(jìn)行測量，以評估是否對超過市場水分含量的價格進(jìn)行折扣，以及是否對收縮和干燥費用進(jìn)行額外收費。然而，每粒玉米和大豆所包含的內(nèi)在價值是其最終使用價值，如優(yōu)化動物飲食的氨基酸概況、轉(zhuǎn)化為乙醇的可提取淀粉量、制作高蛋白豆粕的油和蛋白質(zhì)量，以及為人類食品制作更熱油的脂肪酸。

近紅外（NIR）分析儀已經(jīng)有幾十年了，但主要是在谷物加工設(shè)施和飼料廠的分析實驗室。隨著測量技術(shù)的進(jìn)步，樣品分析的準(zhǔn)確性、可靠性和速度都在不斷提高。每個樣品的分析需要大約一分鐘，由機(jī)器自動評估七個較小的子樣品來確定。數(shù)據(jù)被自動上傳到基于云的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，可以在全公司范圍內(nèi)實時使用。

近年來，在線近紅外傳感器被廣泛關(guān)注。蛋白質(zhì)近紅外在線傳感器已經(jīng)在小麥聯(lián)合收割機(jī)上使用了幾年，農(nóng)民通過在田間隔離高蛋白小麥而從溢價中獲益。在線近紅外傳感器將有一個大的飛躍，其價格便宜到可以安裝在玉米和大豆收割機(jī)上，以及谷物輸送和加工設(shè)備上。開始從他們處理、干燥、儲存和運輸?shù)墓任锏膬?nèi)在最終使用價值中提取價值。

他們可以為他們的客戶提供什么服務(wù)--包括他們購買的農(nóng)民和他們出售的買家--利用這些數(shù)據(jù)來最大限度地提高按最終用途質(zhì)量屬性分類的匯總谷物的飼料和加工價值？谷物公司處于谷物生產(chǎn)和谷物利用之間的連接點。他們不需要第三方服務(wù)來記錄他們處理的谷物的最終使用價值。相反，他們應(yīng)該在農(nóng)民為他們的聯(lián)合收割機(jī)配備在線近紅外傳感器并將最終使用價值數(shù)據(jù)直接傳輸給區(qū)塊鏈技術(shù)的提供者，并從那里傳輸給最終用戶之前，停止這樣做的機(jī)會。

糧食處理行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)：他們是否會接受商業(yè)機(jī)會，成為農(nóng)民客戶最終使用價值的促進(jìn)者和協(xié)調(diào)者，或者是否會讓第三方服務(wù)供應(yīng)商反而獲利。