无线传感器可用于室外谷物堆

据《华尔街日报》报道，到今年年底，中国将有15万个无线站点投入运行（1亿5G用户），而美国只有1万个。中国将有足够的网络覆盖，这将增加设备和基于云的数据收集、分析和决策支持之间可以传输和交换的数据量和速度。当涉及到实时分析与数字图像相关的大型数据文件时，这尤其重要，如自主的高容量实时谷物分级系统。

5G意味着任何机器、控制器、开关、传感器和摄像头都可以被远程监控和激活，就像是在本地做出决策，但人工智能访问基于云的大规模数据库并在瞬间返回一个优化的决策，这是有价值的附加好处。这种潜力使得无线监测和管理我们行业中的储存谷物质量成为现实。

本系列的第一篇文章着重于信息通信技术和自主车辆和运输。第二篇文章讨论了自动谷物接收、取样和分级将如何通过更好更快的测量设备（如近红外成分检测器）和更智能的设备维护来完成。这篇文章的重点是实时无线监测和管理储存谷物的质量。未来的文章将关注库存的实时跟踪等数字服务。

一些新的公司已成为利用无线传感器、网络远程监测和管理储存谷物状况的领导者。无线传感器可以探入谷物内部，从谷物表面监测温度和相对湿度，可以很容易地与附近的天线进行通信，接收信号，汇总数据并将其发送到云端，从那里向操作经理发出可操作的警报。

困难点：将这种无线传感器探入谷物群中，需要在谷物表面行走才能做到（危险性高）。许多公司对都禁止该行为，限制了无线传感器进入谷物群，使该技术在其预期的应用中失去作用。为了实用，无线传感器必须在谷物流入储存结构时被放入谷物群中。

无线传感器在谷物群中工作的关键：是如何整体分布在谷物群中，这要求传感器配备微型天线，通过穿透相当密集的谷物群与附近的传感器建立通信。

传感器配有足够小的电源，在整个储存季节为天线和机载温度和相对湿度传感器供电。在卸货过程中，无损地收回所有传感器使其不会成为谷物中的异物，而不会减缓每小时50,000蒲式耳（每小时1,300吨）的卸货过程，这是无线传感器必须满足的另一个实用要求。

当前的热电偶的温度电缆只限于测量温度，而新一代的数字电缆则测量温度和间隙空气的相对湿度，并根据这些数值计算谷物含水量。储存在粮仓、筒仓和罐子里的谷物的无线传感器不太可能很快取代已安装的电缆。然而，诸如仓库、地桩、轨道车、驳船、船舱甚至是无法用电缆监测的袋子等储存结构，似乎是无线传感器的完美应用。

通过对无线传感器的试验。我们已经能够在装货期间将传感器放置在谷物群的预定位置。这些传感器记录的温度和相对湿度值与基于电缆的数字传感器一样准确。曝气风扇可以根据报告的谷物状况进行开启和关闭，而且我们在卸货期间成功地100%恢复了所有无线传感器，而不影响谷物的流动能力。

与任何研究和开发工作一样，我们发现了一些缺点和一些改进，在无线传感技术进行商业部署之前需要解决和纳入。

无线传感器测量粮食表面以上的粮食质量或二氧化碳较容易。事实证明，这是由粮食呼吸、霉菌孢子和昆虫引起的储存粮食中生物活动的有效预警指标。对顶部空气的露点温度和屋顶的干球温度的无线传感，也将为确定凝结状况和启动屋顶排气装置提供一种更简便的方法。这将防止谷物表面结壳及其对谷物质量的负面影响，如在卸货过程中堵塞地板出口，以及困住或吞噬绝对没有理由进入粮仓并试图解决谷物腐败问题的人。因此，无线传感器还有一个潜在的好处，就是使谷物处理设施成为更安全的工作场所。

物联网（IoT）技术有可能在整个设备的电机上安装廉价的物联网开关，并通过智能手机操作它们。我们的研究小组今年秋天正在尝试使用这种设备，通过我们的智能手机以手动开关模式操作干燥和曝气风扇，或者使用一个应用程序，该应用程序可以与现有的花费数千美元的控制器一样，在其中编入复杂的控制方案。

随着无线网络从4G到5G的发展，这将成为整个行业的规范。在不久的将来，给电机通电的电线将成为操作谷物设施所需的唯一"电缆"。想想看，从电机控制中心（MCC）到整个设施的电机，不必再安装管道和控制线，而且未来的MCC将有更小的占地面积。这将是一场类似于用微处理器控制的数字开关设备和计算机屏幕取代带有模拟开关设备的壁挂式控制板的革命。

另一项无线技术是利用类似于核磁共振或CT扫描技术对储存的谷物进行三维湿度测绘。扫描板沿着圆形筒仓内壁，水平地穿透到谷物块中。扫描深度是传感器信号强度的一个函数。产生的测绘数据提供了一个颗粒状的水分含量视图，大约相当于粮团内所有位置的 "蒲式耳体积"。此外，由于类似于热扫描的温度差异，它还能够检测到人类、昆虫和腐败活动。系统的数据被上传到云端，可操作的建议通过网络界面提供给任何设备上的运营经理。与本文描述的所有无线监测平台一样，该平台也可以远程主动监测和管理储存谷物的质量和数量，自动开启和关闭曝气或仓内干燥风扇，并接收详细的库存报告。

所有系统还可以根据测量的谷物状况和当地天气优化风扇运行。理想情况下，这将节省能源，防止过度干燥的隐性成本和潜在的腐败。

用于谷物质量监测和管理以及其他谷物处理作业的无线技术正在迅速发展，特别是随着5G网络在全球的部署。谷物处理行业将需要进行必要的投资来满足客户，因为他们将接受和利用高速、实时的无线技术，将大量的数据推送到云端，并期望通过人工智能的决策支持，获得他们可以赚钱的信息回报。