物联网在粮食仓储中的应用

我国是一个人口大国,但是耕地面积有限,如果能够通过物联网等信息化技术进行良好的粮食仓储,将在一定程度上维护我国粮食储备量,同时更好地维护农民的利益。尽管目前我国应用了许多新的技术来对粮食的仓储进行管理,但还是出现了许多的问题,比如对粮食仓储监控系统建设不到位,监测数据不够准确,管理人员对于监测技术和监测设备的使用不够熟练等问题一直阻碍着先进技术在粮食仓储中的应用。而随着我国经济社会的深入发展,物联网技术作为一项新兴的智慧技术逐渐走入人们的视野,依靠物联网技术对粮食仓储进行监控和管理受到广泛的关注[1]。

物联网是利用5G网络传感器、局域网等技术搭建起一个数据库平台,并且将各类物品的数据信息传送至数据平台,并最终形成物品和物品之间相互联结的网络。在物联网技术中,最核心的技术内涵主要包括两点:第一,物联网其实是互联网的延伸和扩展,它的核心仍然是以互联网技术为代表的各项信息技术;第二,对于物联网技术来说,它不仅针对人和物品之间的联系,还针对物品与物品之间的联系。这就要求物联网之间形成三个基本的网络层次,分别为感知层、传输层和接收控制层。就感知层而言,它的主要任务是连接物品和物品之间的联系,并通过相关的信息传感技术和射频技术对物品的信息进行感知,并转变成数据信息。传输层顾名思义就是将感知层中形成的物品与物品之间的数据信息汇总起来,传输到物联网的网络技术平台中。而接收控制层则是对传输到网络平台中的数据信息进行可视化操作,并且进行科学的决策和分析[2,3]。

随着物联网技术的不断发展和成熟,它在实际生活中的应用也越来越广泛,尤其是对于粮食仓储来说。首先,物联网应用在粮食仓储中会对现有的仓储量进行感知,随后形成数据信息,并对不同粮食仓储仓库之间的统计数据进行感知和汇总,然后将得到的统计数据信息传输到物联网的信息平台,使相关的管理人员能够通过信息平台动态掌握粮食储存情况,从而做出相应的调整措施来有效地保障仓储粮食的质量。其次,还可以通过物联网技术对仓储中的粮食数量进行动态的感应,并且根据粮食库存的变化采取相应的措施来调整粮食仓储中的粮食数量,以控制库存。物联网技术还可以感应到蛇、虫、鼠等生物的有效信息,一旦检测到这些生物入侵粮食仓库,可以立马将情况上传给相关管理人员,从而使工作人员能够及时采取应对措施保护粮食质量[4]。

我国十分重视物联网技术在粮食仓储中的实际应用,并且在国家级的粮食储备仓库中建立了一套完整的物联网技术监控平台,平台具有感知、控制和可视化功能,集多种功能于一体。不仅实现了对粮食质量、数量,以及仓库温度和有害生物入侵情况的监测,还可以在仓库内实现自动化控制,并且能够时刻监测设备的信息和生产线上的流程动态,显示作业的流程画面,同时记录好作业发生的时间、设备信息等,实现了物物以及人物之间的良好互动,综合性较强[5]。

尽管这些年很多国家级的粮食储备仓库采用了高自动化水平的粮食仓储系统和平台,取得了一定的经济效果和社会效果,但同时也暴露出了许多问题。

在一些大的国家级粮食储备仓库中,还没有条件建设新型的粮食储备系统,依旧采用传统的粮食储备系统。这些系统主要还是通过人为控制的方式来对粮食的生产情况进行监测,而人的精力是有限的,仅靠人力对粮食的仓储情况进行监测,一方面,监测数据不够准确,另一方面,也无法保证仓储粮食的质量和数量。并且天气等复杂的环境因素会造成粮食仓储中的设备和材料有所差异,这就会导致粮食的监控数据,例如温度数据输入数据等的偏差会很大,从而增加数据监测的难度。由此可见,尽管我国已经在粮食仓储中应用了物联网技术,但在部分地区的推广力度仍然不够。

物联网技术涉及传感技术、射频技术、数据库技术等多项互联网技术,对操作人员和管理人员的互联网技术应用水平和应急处理水平要求非常高。而目前我国高素质综合型物联网技术应用人才较为缺乏,现有的管理人员水平参差不齐,不能够有效操作自动化的粮食仓储系统。部分地区尽管引进了价格高昂的智能设备,但是由于缺少高素质的管理人员和操作人员,不能高效利用这些设备,导致物联网技术在粮食仓储中的作用没有得到发挥。

物联网技术是时代发展的产物,具有一定的先进性和时代性。在对一些传统粮仓进行物联网设备系统的构建时,会出现系统和仓库之间不匹配的问题。例如,有些传统粮仓的构造与自动化仓储监控系统要求的粮库构造不匹配、不兼容,这就会导致自动化系统在运行中可能出现监测数据不够准确、监测系统抗干扰性差等问题,也会造成维护人员劳动强度过大的问题,在人力物力上都必须投入过多的成本。这一方面影响了物联网技术的推广,另一方面也影响了粮食仓储的质量[6]。

无线传感器及网络是此监控技术系统的关键环节问题之一,主要研究采用分布式数据结构,无线传感器节点经多跳转发,通过网关接入网络,在网络的任务绩效管理节点对传感信息进行财务管理、分类、处理,再把传感信息传递到用户需要使用的地方。传感器节点感知粮仓内环境指标值,控制节点对粮仓内环境因素进行控制和调整。

后台管理数据库通过提供高效率智能技术数据信息的平台,以及数据的挖掘,形成知识库;在粮仓储存环境的基础数据库建立数据模糊查询相关方式,并基于神经网络架构组建远程智能监控系统。数据库的内容主要是环境因素的历史记录,包括监测点位置、监测范围、监测方式、操作人员信息等基础数据,并且充分应用这些数据进行相应的数据分析和处理。

视频监控系统由计算机、还原处理器、数据分配器、信号监视器等组成。视频监控系统通过无线传感网络收集信息,用户通过使用PC机可以看到实时监控传递的画面,并且用户端可以实现实时观察储存的环境影响因子变化,同时也可以通过远程控制粮仓内部的执行器件来改变室内的部分工作环境风险[7,8,9]。

本研究从物联网的内涵及在粮食仓储中的应用出发进行分析,对我国物联网技术在粮食仓储中的基本情况和存在的问题进行了深入的研究,并针对物联网在粮食仓储中的应用提出搭建无线网络平台、建立基础数据库和构建视频监控系统的建议。希望本文能够为同领域相关专家和学者提供新的学习思路。