《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》：Smart drying of agricultural produce: An industry 4.0 perspective
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IoT技术通过实时监测和自动化优化农业食品干燥流程，提升能源效率与产品品质，同时面临传感器校准、数据安全等挑战。研究提出多模态传感、区块链溯源和边缘AI等未来方向，推动智能干燥系统在可持续发展与粮食安全中的实践应用。
Jijnasha Bal | V. Kavan Kumar | Narayan Lal Panwar
可再生能源工程系，马哈拉纳·普拉塔普农业与技术大学，乌代布尔，拉贾斯坦邦，313001，印度
摘要
背景
物联网（IoT）的集成促进了模块化传感器的部署和边缘级嵌入式系统的决策制定，而云平台则支持远程诊断和预测分析。机器学习模型有助于实现自适应控制、水分预测和异常检测。数字孪生技术进一步提高了模拟的准确性和运营的韧性。尽管取得了这些进展，但在传感器校准、连接性、数据安全性和标准化方面仍存在挑战，尤其是在农村地区。
范围
将物联网应用于农业食品干燥系统正在改变收获后的管理方式，将工业4.0的原则与工业5.0的目标联系起来。本文综述了物联网在食品干燥中的发展、系统架构及其实际应用，强调了其对能源效率、保持产品质量和自动化流程的积极影响。
主要发现和结论
本文指出了未来的发展方向，包括多模式传感、基于区块链的可追溯性以及用于自主控制的边缘人工智能。通过将物联网与可持续工程和智能分析相结合，可以彻底改变农业食品材料的干燥方式，以满足全球对食品安全、能源节约和气候适应性的需求。该综述为研究人员和实践者提供了发展可扩展、智能化和包容性干燥技术的全面路线图。
引言
工业革命在个人之间的沟通方面取得了巨大进步，提高了中上层阶级的生活标准，增加了获得所需解决方案的机会，并带来了赋权趋势。它也对环境产生了影响，并加速了城市化进程（Ndukwu等人，2020年）。这场革命有不同的时间线，也被称为“工业革命时代”。首先，工业1.0发生在18世纪，也被称为“机械时代”或“蒸汽时代”，此时开始使用蒸汽作为生产能源（Ellis等人，2023年）。这是从劳动密集型生产向机械生产过程的转变。其次，工业2.0被称为“电气时代”，始于19世纪，当时电力被用于产品的流水线生产。蒸汽电机被电动机取代，以提高工作效率和灵活性。第三，工业3.0被称为“自动化时代”，始于20世纪，利用机器人精确高效地执行重复性复杂任务，包括计算机数字控制。目前，工业4.0被称为“互联网时代”，是正在改变先进生产和工业流程的技术浪潮（Bai等人，2020年；Jagtap等人，2021年）。工业革命发展到工业5.0阶段，开始与人类的需求互动。各种工业革命的路线图如图1所示。
在各个革命阶段，特定的发现都在实际应用中发挥了重要作用。当前的工业4.0被定义为电力、通信、信息和数字技术的结合，极大地提升了工业生产的强度（Heriansyah等人，2019年）。其中，机器人技术、物联网、人工智能（AI）、区块链、增强现实（AR）和虚拟现实（VR）、大数据分析、3D打印、网络安全、云计算、无人机、无人地面车辆、全球定位系统（GPS）、执行器、传感器、移动技术、射频识别（RFID）和仿真技术是工业4.0中的活跃技术（Badarinath & Prabhu，2017年）。这些技术为我们的日常生活提供了简单而更好的数字解决方案。
工业4.0的新兴技术也被应用于食品加工领域。如今，人工智能（AI）、物联网（IoT）、大数据和机器人技术的采用正在推动食品工业的现代化。这些技术提高了食品制造操作的复杂性，数据分析和自动化在食品工业应用中起着关键作用。AI和机器学习在收获后的处理任务中发挥着重要作用，如分拣、加工、包装、储存和质量控制。这些技术还确保了生产速度和精度（Kaur等人，2023年）。与工业4.0中的物联网相关的文献综述见图2。
作为工业4.0的基础框架，物联网是一项在多个领域迅速发展的新兴技术。这些系统可以随时随地连接任何设备（Bagus等人，2020年；Ganesh等人，2020年）。这指的是通过互联网实现设备之间的连接和通信，即物联网。这些物联网设备配备了软件和硬件，能够通过数据传输和接收功能来控制物理对象（Lopez-Vargas等人，2020年；Salam，2020年）。物联网技术还提供了实时数据体验，有助于快速发现潜在问题（Galanakis，2020年）。物联网包含多种互连元素，主要是网络、传感、通信和数据处理技术（Hassoun等人，2025年）。
在当前形势下，食品加工行业正在以最快的速度增长，过去二十年来物联网的推动也是一个重要原因（Galanakis，2023年）。通过分析物联网的应用强度，本文主要讨论了物联网在食品行业中的重要作用、物联网的不同层次以及在食品干燥过程中的作用及其未来需求。
章节摘录
物联网在食品行业中的重要性
在过去的十年中，物联网在食品加工行业中发挥了重要作用，特别是在智能生产和智能农业方面。为了提高全球生产力，必须关注其有效性、食品质量、食品安全性和可持续性（Kamilaris等人，2017年）。物联网在食品行业中的主要作用体现在通信（Ramundo等人，2016年）和监控（Nagaro等人，2020年；Smiljkovikj &
物联网的数据层次
物联网的架构根据其层次数量进行分类（Dadhaneeya等人，2023年）。它还可以分为三类，如图4所示。
物联网系统的层次根据数据转换过程分为四层，即数据生成层、数据传输层、数据处理层和应用层，如图5所示。
不同层次的选择主要基于其功能
食品干燥
干燥是食品安全管理的关键组成部分，因为它可以延长食品的保质期并保持食品质量。在干燥过程中，密切监测和调节温度、相对湿度（RH）和空气流速对于确保食品安全和质量至关重要。电流、冷凝单元压缩机周围的高温以及干燥环境中的高空气流速都对设备部件构成风险
物联网在食品干燥中的作用
能源来源的可持续性是农产品干燥行业面临的主要问题。另一方面，特别是农产品加工行业的人们，非常希望获得高质量且价格合理的干燥农产品（Hassoun，2025年）。待干燥的物料类型、房间温度和空气湿度水平都会对干燥速度产生显著影响。多项研究表明，干燥时间会因此缩短
物联网在干燥系统中的最新发展
在工业4.0时代，物联网支持的控制系统结合智能传感和红外（IR）技术正在重新定义农业干燥的格局。智能折射窗干燥机的开发不仅提高了能源效率和产品质量，还展示了数字生态系统在食品加工中的变革潜力，实现了精确性与可持续性的结合（Botelho等人，2025年）。
这里的最新发展被定义为新兴技术，包括创新
未来方向和研究空白
将物联网、边缘计算和人工智能集成到农业干燥系统中开辟了变革的可能性。然而，仍存在许多研究空白，需要解决这些问题，以实现可扩展的、适用于不同农业气候条件的安全且自适应的干燥控制。在物联网支持的红外辅助折射窗干燥机中集成逆变器和离线备用逻辑，对于确保操作稳定性至关重要
结论
在智能农业不断发展的背景下，为了减少食品系统的收获后损失，工业4.0技术中的物联网通过实现实时监控、自动化和数据驱动的决策发挥着变革性作用。物联网传感器使农民能够跟踪关键环境参数，如温度、湿度、射频强度和二氧化碳（CO2）水平，这对于优化作物健康、水资源利用和土壤营养至关重要。这些技术还
发表同意
所有作者均已批准手稿的发表，不存在任何利益冲突。
作者贡献
J.B：数据整理、初稿撰写、正式分析。K.K.V：概念化、初稿撰写、审稿与编辑。N.L.P：正式分析、审稿与编辑。
数据和材料的可用性
该手稿的数据将在通讯作者的要求下提供。
作者贡献
J.B：数据整理、初稿撰写、正式分析。K.K.V：概念化、初稿撰写、审稿与编辑。N.L.P：正式分析、审稿与编辑。
资金来源
本研究未获得公共部门、商业部门或非营利部门的任何特定资助。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢印度农业研究委员会（AICRP）的项目协调员在论文编写过程中提供的宝贵意见和建议。
