飼料加工物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用

       我國(guó)飼料工業(yè)經(jīng)過(guò)30多年的快速發(fā)展，自2011年飼料產(chǎn)量首次超越美國(guó)后，2015年產(chǎn)量更是首次突破2億噸，連續(xù)5 年成為世界第一飼料大國(guó)，取得了舉世矚目的成就。但是我國(guó)飼料產(chǎn)業(yè)也存在飼料產(chǎn)能過(guò)剩、飼料轉(zhuǎn)化率不高、科技創(chuàng)新能力低、企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本上升等突出問(wèn)題，面臨著“提質(zhì)增效、轉(zhuǎn)型升級(jí)”的迫切任務(wù)。加快推進(jìn)飼料工業(yè)向“精準(zhǔn)、高效、柔性、個(gè)性化定制”為核心的飼料制造4.0邁進(jìn)是解決當(dāng)前行業(yè)面臨諸多問(wèn)題的重要途徑。

       飼料加工物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在飼料加工過(guò)程中的具體應(yīng)用，就是應(yīng)用各類(lèi)傳感器、射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）、視覺(jué)采集終端等感知設(shè)備，廣泛采集原料性狀、原料配制、人工投料、飼料傳送、粉碎、混合、制粒、包裝、品質(zhì)檢測(cè)等加工過(guò)程的現(xiàn)場(chǎng)信息，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸和格式轉(zhuǎn)換方式，利用網(wǎng)絡(luò)等信息傳輸通道對(duì)信息進(jìn)行融合、處理，通過(guò)智能化操作終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)飼料加工過(guò)程的實(shí)時(shí)控制、精確管理和科學(xué)決策。大力推進(jìn)飼料加工物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，是飼料制造4.0的重要內(nèi)容之一，對(duì)降低企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本、促進(jìn)飼料加工節(jié)能增效，提高飼料產(chǎn)品質(zhì)量及安全水平，加快飼料工業(yè)產(chǎn)業(yè)化、信息化以及現(xiàn)代化發(fā)展具有重要意義。
 

1 飼料加工物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

       飼料加工物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)從下而上分為感知層、傳輸層及應(yīng)用服務(wù)層。其中應(yīng)用服務(wù)層又分為應(yīng)用平臺(tái)層及應(yīng)用系統(tǒng)層。

1.1 感知層

        飼料加工物聯(lián)網(wǎng)的感知層主要包括傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)、二維碼技術(shù)、視頻和圖像技術(shù)等。采用傳感器技術(shù)采集飼料加工過(guò)程的溫度、水分、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、噪聲、粉塵濃度、風(fēng)量、壓力、電流、電壓、位置、磁強(qiáng)、流量、重量、電耗等參數(shù)；采用RFID技術(shù)及二維碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)飼料加工全過(guò)程物料的質(zhì)量安全可追溯識(shí)別；利用視頻及圖像技術(shù)對(duì)飼料加工過(guò)程的衛(wèi)生及質(zhì)量信息進(jìn)行收集；利用光譜技術(shù)及激光技術(shù)等對(duì)飼料加工過(guò)程的重要參數(shù)如粉碎粒度、料層分布 等進(jìn)行感知采集。

1.2 傳輸層

        傳輸層完成感知層與應(yīng)用服務(wù)層之間的通信。基于飼料加工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的傳輸主要是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)通信模塊、LAN 網(wǎng)絡(luò)及以太網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)通訊等。

1.3 應(yīng)用平臺(tái)層

        應(yīng)用平臺(tái)層包括物料品質(zhì)管理平臺(tái)、投料控制追溯管理平臺(tái)、能源優(yōu)化智能監(jiān)控平臺(tái)、自動(dòng)包裝及倉(cāng)儲(chǔ)管理平臺(tái)、自動(dòng)配料平臺(tái)等。

1.4 應(yīng)用系統(tǒng)層

        應(yīng)用系統(tǒng)層包括原料采購(gòu)及質(zhì)量管理物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、關(guān)鍵設(shè)備智能控制及性能優(yōu)化決策物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、產(chǎn)品質(zhì)量在線控制及決策物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、飼料產(chǎn)品全程可追溯及二維碼管理物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、飼料行業(yè)智能管理及決策物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等。
 

2  微聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用

      超微粉碎機(jī)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)微聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)）是飼料加工物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)層中“關(guān)鍵設(shè)備智能控制及性能優(yōu)化決策物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)”的一部分，指對(duì)系統(tǒng)飼料廠內(nèi)能耗大、細(xì)度要求嚴(yán)格的超微粉碎機(jī)在運(yùn)行時(shí)，進(jìn)行參數(shù)化監(jiān)控及智能化處理的物聯(lián)同網(wǎng)系統(tǒng)。通過(guò)安裝在各飼料加工廠內(nèi)的超微粉碎機(jī)感知模塊，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)自動(dòng)采集系統(tǒng)所需的感知數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)以約定的通信協(xié)議實(shí)時(shí)發(fā)送至控制處理中心，處理中心實(shí)時(shí)顯示各粉碎單元的運(yùn)行參數(shù)。

       通過(guò)處理中心的大數(shù)據(jù)分析軟件，可方便對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的超微粉碎機(jī)進(jìn)行縱向及橫向數(shù)據(jù)對(duì)比分析，形成專(zhuān)家數(shù)據(jù)庫(kù)；對(duì)微聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的所有超微粉碎機(jī)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化并將優(yōu)化參數(shù)反饋給系統(tǒng)平臺(tái)廠家，確保飼料產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，提高產(chǎn)量，降低能耗。同時(shí)，系統(tǒng)還可實(shí)時(shí)對(duì)微聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的各超微粉碎機(jī)運(yùn)行工況進(jìn)行“自診斷”，提前感知并及時(shí)維護(hù)，提高設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性。
 

2.1 微聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主動(dòng)感知層

       將超微粉碎機(jī)運(yùn)行感知參數(shù)進(jìn)行分類(lèi)，“系統(tǒng)參數(shù)類(lèi)”主要感知參數(shù)為電壓、電流及視頻監(jiān)控；“產(chǎn)品質(zhì)量類(lèi)”主要感知參數(shù)為分級(jí)機(jī)轉(zhuǎn)速、喂料器轉(zhuǎn)速等6種；“設(shè)備運(yùn)行可靠類(lèi)”主要感知參數(shù)為刀盤(pán)轉(zhuǎn)速、主軸承溫度等4種；具體參數(shù)名稱(chēng)、感知器類(lèi)型及安裝部位見(jiàn)表1。

2.2 微聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸

       各飼料加工廠超微粉碎機(jī)及其系統(tǒng)分別設(shè)置具有信號(hào)采集與控制的現(xiàn)場(chǎng)集中控制柜，它由信號(hào)集成轉(zhuǎn)換模塊、控制繼電器模塊以及數(shù)顯模塊等組成。由于微聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)感知設(shè)備主要分布在廠房?jī)?nèi)部，布線容易，所以主要采用總線技術(shù)或RS485與現(xiàn)場(chǎng)集中控制柜進(jìn)行信息傳送。同時(shí)，處理中心還可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)集中控制柜中的繼電器模塊對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制元件（含風(fēng)機(jī)閥門(mén)、分級(jí)機(jī)轉(zhuǎn)速等）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制的功能?，F(xiàn)場(chǎng)集中控制柜中的信號(hào)集成轉(zhuǎn)換模塊通過(guò)VPN或有線網(wǎng)絡(luò)與處理中心進(jìn)行信息交換。