無線傳感器可用于室外谷物堆

據《華爾街日報》報道，到今年年底，中國將有15萬個無線站點投入運行（1億5G用戶），而美國只有1萬個。中國將有足夠的網絡覆蓋，這將增加設備和基于云的數據收集、分析和決策支持之間可以傳輸和交換的數據量和速度。當涉及到實時分析與數字圖像相關的大型數據文件時，這尤其重要，如自主的高容量實時谷物分級系統。

5G意味著任何機器、控制器、開關、傳感器和攝像頭都可以被遠程監控和激活，就像是在本地做出決策，但人工智能訪問基于云的大規模數據庫并在瞬間返回一個優化的決策，這是有價值的附加好處。這種潛力使得無線監測和管理我們行業中的儲存谷物質量成為現實。

本系列的第一篇文章著重于信息通信技術和自主車輛和運輸。第二篇文章討論了自動谷物接收、取樣和分級將如何通過更好更快的測量設備（如近紅外成分檢測器）和更智能的設備維護來完成。這篇文章的重點是實時無線監測和管理儲存谷物的質量。未來的文章將關注庫存的實時跟蹤等數字服務。

一些新的公司已成為利用無線傳感器、網絡遠程監測和管理儲存谷物狀況的領導者。無線傳感器可以探入谷物內部，從谷物表面監測溫度和相對濕度，可以很容易地與附近的天線進行通信，接收信號，匯總數據并將其發送到云端，從那里向操作經理發出可操作的警報。

困難點：將這種無線傳感器探入谷物群中，需要在谷物表面行走才能做到（危險性高）。許多公司對都禁止該行為，限制了無線傳感器進入谷物群，使該技術在其預期的應用中失去作用。為了實用，無線傳感器必須在谷物流入儲存結構時被放入谷物群中。

無線傳感器在谷物群中工作的關鍵：是如何整體分布在谷物群中，這要求傳感器配備微型天線，通過穿透相當密集的谷物群與附近的傳感器建立通信。

傳感器配有足夠小的電源，在整個儲存季節為天線和機載溫度和相對濕度傳感器供電。在卸貨過程中，無損地收回所有傳感器使其不會成為谷物中的異物，而不會減緩每小時50,000蒲式耳（每小時1,300噸）的卸貨過程，這是無線傳感器必須滿足的另一個實用要求。

當前的熱電偶的溫度電纜只限于測量溫度，而新一代的數字電纜則測量溫度和間隙空氣的相對濕度，并根據這些數值計算谷物含水量。儲存在糧倉、筒倉和罐子里的谷物的無線傳感器不太可能很快取代已安裝的電纜。然而，諸如倉庫、地樁、軌道車、駁船、船艙甚至是無法用電纜監測的袋子等儲存結構，似乎是無線傳感器的完美應用。

通過對無線傳感器的試驗。我們已經能夠在裝貨期間將傳感器放置在谷物群的預定位置。這些傳感器記錄的溫度和相對濕度值與基于電纜的數字傳感器一樣準確。曝氣風扇可以根據報告的谷物狀況進行開啟和關閉，而且我們在卸貨期間成功地100%恢復了所有無線傳感器，而不影響谷物的流動能力。

與任何研究和開發工作一樣，我們發現了一些缺點和一些改進，在無線傳感技術進行商業部署之前需要解決和納入。

無線傳感器測量糧食表面以上的糧食質量或二氧化碳較容易。事實證明，這是由糧食呼吸、霉菌孢子和昆蟲引起的儲存糧食中生物活動的有效預警指標。對頂部空氣的露點溫度和屋頂的干球溫度的無線傳感，也將為確定凝結狀況和啟動屋頂排氣裝置提供一種更簡便的方法。這將防止谷物表面結殼及其對谷物質量的負面影響，如在卸貨過程中堵塞地板出口，以及困住或吞噬絕對沒有理由進入糧倉并試圖解決谷物腐敗問題的人。因此，無線傳感器還有一個潛在的好處，就是使谷物處理設施成為更安全的工作場所。

物聯網（IoT）技術有可能在整個設備的電機上安裝廉價的物聯網開關，并通過智能手機操作它們。我們的研究小組今年秋天正在嘗試使用這種設備，通過我們的智能手機以手動開關模式操作干燥和曝氣風扇，或者使用一個應用程序，該應用程序可以與現有的花費數千美元的控制器一樣，在其中編入復雜的控制方案。

隨著無線網絡從4G到5G的發展，這將成為整個行業的規范。在不久的將來，給電機通電的電線將成為操作谷物設施所需的唯一"電纜"。想想看，從電機控制中心（MCC）到整個設施的電機，不必再安裝管道和控制線，而且未來的MCC將有更小的占地面積。這將是一場類似于用微處理器控制的數字開關設備和計算機屏幕取代帶有模擬開關設備的壁掛式控制板的革命。

另一項無線技術是利用類似于核磁共振或CT掃描技術對儲存的谷物進行三維濕度測繪。掃描板沿著圓形筒倉內壁，水平地穿透到谷物塊中。掃描深度是傳感器信號強度的一個函數。產生的測繪數據提供了一個顆粒狀的水分含量視圖，大約相當于糧團內所有位置的 "蒲式耳體積"。此外，由于類似于熱掃描的溫度差異，它還能夠檢測到人類、昆蟲和腐敗活動。系統的數據被上傳到云端，可操作的建議通過網絡界面提供給任何設備上的運營經理。與本文描述的所有無線監測平臺一樣，該平臺也可以遠程主動監測和管理儲存谷物的質量和數量，自動開啟和關閉曝氣或倉內干燥風扇，并接收詳細的庫存報告。

所有系統還可以根據測量的谷物狀況和當地天氣優化風扇運行。理想情況下，這將節省能源，防止過度干燥的隱性成本和潛在的腐敗。

用于谷物質量監測和管理以及其他谷物處理作業的無線技術正在迅速發展，特別是隨著5G網絡在全球的部署。谷物處理行業將需要進行必要的投資來滿足客戶，因為他們將接受和利用高速、實時的無線技術，將大量的數據推送到云端，并期望通過人工智能的決策支持，獲得他們可以賺錢的信息回報。