Датчик

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 5686 (2023) Цитировать эту статью

352 доступа

Подробности о метриках

Учитывая, что транспортировка зерна может осуществляться на большие расстояния и что масса зерна при транспортировке часто имеет повышенное содержание влаги, могут возникнуть риски тепловлагопереноса и нагревания зерновой массы, свидетельствующие о количественных и качественных потерях. . Таким образом, данное исследование было направлено на валидацию метода с использованием зондовой системы для мониторинга в реальном времени температуры, относительной влажности и углекислого газа в зерновой массе кукурузы во время транспортировки и хранения для обнаружения ранних потерь сухого вещества и прогнозирования возможных изменений физического качества зерна. . Оборудование состояло из микроконтроллера, аппаратной части системы, цифровых датчиков для определения температуры и относительной влажности воздуха, неразрушающего инфракрасного датчика для определения концентрации CO2. Система мониторинга в режиме реального времени заранее и удовлетворительно определяет изменения физического качества зерна, что подтверждается физическими анализами электропроводности и всхожести. Оборудование для мониторинга в режиме реального времени и применение машинного обучения оказались эффективными для прогнозирования потерь сухого вещества из-за высокого равновесного содержания влаги и дыхания зерновой массы в течение 2-часового периода. Все модели машинного обучения, за исключением машины опорных векторов, дали удовлетворительные результаты, соответствующие множественному линейному регрессионному анализу.

Despite the high corn grain production, it is verified that there are great losses in the post-harvest stages due to the precarious transport, facilities, and handling of the grain receiving, drying, and storage operations. During grain transportation, it is estimated that there are losses of 0.25% per ton of grain transported. (2019)" href="/articles/s41598-023-32684-4#ref-CR1" id="ref-link-section-d184319839e407"> 1. Потери на автомобильном транспорте происходят, в частности, из-за плохих дорог, скорости транспортных средств, изношенности кузовов грузовиков2. Более того, после сбора зерна они остаются биологически активными и в зависимости от условий, в которых они находятся, могут вызвать ряд метаболических реакций, вызывающих как количественные, так и качественные потери3.

Среди факторов, влияющих на качество зерна после сбора урожая, можно назвать высокую влажность зерна, температуру и межзерновую относительную влажность4,5. Повышение этих показателей может усиливать дыхание зерна и метаболическую активность, вызывая ухудшение физико-химического качества зерна и расхода сухого вещества, размножение насекомых и грибковое поражение зерновой массы6,7.

Принимая во внимание, что зачастую перевозки зерна осуществляются на большие расстояния, а также то, что транспортируемая зерновая масса может иметь влажность выше оптимальных условий хранения, высоки риски передачи влаги и тепла при транспортировке, что приводит к возможному нагреву зерновой массы8, 9,10.

Таким образом, чтобы избежать этих проблем при транспортировке и возможных потенциальных факторов изменений в последующих послеуборочных процессах, важно осуществлять мониторинг температуры и относительной влажности межзернового воздуха в режиме реального времени, чтобы оценить равновесное содержание влаги. а также контролировать уровень углекислого газа и интенсивность дыхания зерновой массы при транспортировке11,12. На основе этой информации можно заранее обнаружить и спрогнозировать изменения качества зерна13.

Было проведено несколько исследований количественных и качественных послеуборочных потерь7,10. Однако существует мало исследований, посвященных качественным потерям из-за метаболической активности в процессе транспортировки как возможному фактору, влияющему на возникновение и усиление потерь в ходе последующих послеуборочных операций.

Таким образом, мониторинг массы зерна кукурузы в режиме реального времени во время транспортировки и использование алгоритмов прогнозирования могут помочь в раннем обнаружении и прогнозировании возможных количественных и качественных потерь зерна кукурузы. Таким образом, целью данного исследования была апробация неразрушающей технологической системы для мониторинга в режиме реального времени температуры, относительной влажности и содержания углекислого газа в зерновой массе кукурузы при транспортировке и хранении в зависимости от различного исходного содержания влаги с целью выявления ранних потерь. сухого вещества с помощью алгоритмов машинного обучения и прогнозировать возможные изменения физического качества зерна.