我國飼料工業(yè)經過30多年的快速發(fā)展，自2011年飼料產量首次超越美國后，2015年產量更是首次突破2億噸，連續(xù)5 年成為世界第一飼料大國，取得了舉世矚目的成就。但是我國飼料產業(yè)也存在飼料產能過剩、飼料轉化率不高、科技創(chuàng)新能力低、企業(yè)經營成本上升等突出問題，面臨著“提質增效、轉型升級”的迫切任務。加快推進飼料工業(yè)向“精準、高效、柔性、個性化定制”為核心的飼料制造4.0邁進是解決當前行業(yè)面臨諸多問題的重要途徑。
飼料加工物聯(lián)網是物聯(lián)網技術在飼料加工過程中的具體應用，就是應用各類傳感器、射頻識別技術（RFID）、視覺采集終端等感知設備，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、品質檢測等加工過程的現(xiàn)場信息，通過數據傳輸和格式轉換方式，利用網絡等信息傳輸通道對信息進行融合、處理，通過智能化操作終端，實現(xiàn)對飼料加工過程的實時控制、精確管理和科學決策。大力推進飼料加工物聯(lián)網技術的發(fā)展及應用，是飼料制造4.0的重要內容之一，對降低企業(yè)經營成本、促進飼料加工節(jié)能增效，提高飼料產品質量及安全水平，加快飼料工業(yè)產業(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)網架構
飼料加工物聯(lián)網架構從下而上分為感知層、傳輸層及應用服務層。其中應用服務層又分為應用平臺層及應用系統(tǒng)層。
1.1 感知層
飼料加工物聯(lián)網的感知層主要包括傳感器技術、RFID技術、二維碼技術、視頻和圖像技術等。采用傳感器技術采集飼料加工過程的溫度、水分、轉速、振動、噪聲、粉塵濃度、風量、壓力、電流、電壓、位置、磁強、流量、重量、電耗等參數；采用RFID技術及二維碼技術實現(xiàn)對飼料加工全過程物料的質量安全可追溯識別；利用視頻及圖像技術對飼料加工過程的衛(wèi)生及質量信息進行收集；利用光譜技術及激光技術等對飼料加工過程的重要參數如粉碎粒度、料層分布 等進行感知采集。
1.2 傳輸層
傳輸層完成感知層與應用服務層之間的通信?；陲暳霞庸がF(xiàn)場設備的傳輸主要是現(xiàn)場總線技術、現(xiàn)場通信模塊、LAN 網絡及以太網等網絡通訊等。
1.3 應用平臺層
應用平臺層包括物料品質管理平臺、投料控制追溯管理平臺、能源優(yōu)化智能監(jiān)控平臺、自動包裝及倉儲管理平臺、自動配料平臺等。
1.4 應用系統(tǒng)層
應用系統(tǒng)層包括原料采購及質量管理物聯(lián)網系統(tǒng)、關鍵設備智能控制及性能優(yōu)化決策物聯(lián)網系統(tǒng)、產品質量在線控制及決策物聯(lián)網系統(tǒng)、飼料產品全程可追溯及二維碼管理物聯(lián)網系統(tǒng)、飼料行業(yè)智能管理及決策物聯(lián)網系統(tǒng)等。
2 微聯(lián)網系統(tǒng)技術及應用
超微粉碎機物聯(lián)網系統(tǒng)（以下簡稱微聯(lián)網系統(tǒng)）是飼料加工物聯(lián)網應用系統(tǒng)層中“關鍵設備智能控制及性能優(yōu)化決策物聯(lián)網系統(tǒng)”的一部分，指對系統(tǒng)飼料廠內能耗大、細度要求嚴格的超微粉碎機在運行時，進行參數化監(jiān)控及智能化處理的物聯(lián)同網系統(tǒng)。通過安裝在各飼料加工廠內的超微粉碎機感知模塊，在設備運行時自動采集系統(tǒng)所需的感知數據，并將數據以約定的通信協(xié)議實時發(fā)送至控制處理中心，處理中心實時顯示各粉碎單元的運行參數。
通過處理中心的大數據分析軟件，可方便對系統(tǒng)內的超微粉碎機進行縱向及橫向數據對比分析，形成專家數據庫；對微聯(lián)網系統(tǒng)內的所有超微粉碎機進行參數優(yōu)化并將優(yōu)化參數反饋給系統(tǒng)平臺廠家，確保飼料產品質量的同時，提高產量，降低能耗。同時，系統(tǒng)還可實時對微聯(lián)網系統(tǒng)內的各超微粉碎機運行工況進行“自診斷”，提前感知并及時維護，提高設備的運行穩(wěn)定性。
2.1 微聯(lián)網系統(tǒng)主動感知層
將超微粉碎機運行感知參數進行分類，“系統(tǒng)參數類”主要感知參數為電壓、電流及視頻監(jiān)控；“產品質量類”主要感知參數為分級機轉速、喂料器轉速等6種；“設備運行可靠類”主要感知參數為刀盤轉速、主軸承溫度等4種；具體參數名稱、感知器類型及安裝部位見表1。
2.2 微聯(lián)網系統(tǒng)信息傳輸
各飼料加工廠超微粉碎機及其系統(tǒng)分別設置具有信號采集與控制的現(xiàn)場集中控制柜，它由信號集成轉換模塊、控制繼電器模塊以及數顯模塊等組成。由于微聯(lián)網系統(tǒng)感知設備主要分布在廠房內部，布線容易，所以主要采用總線技術或RS485與現(xiàn)場集中控制柜進行信息傳送。同時，處理中心還可通過現(xiàn)場集中控制柜中的繼電器模塊對現(xiàn)場控制元件（含風機閥門、分級機轉速等）實現(xiàn)遠程自動控制的功能?，F(xiàn)場集中控制柜中的信號集成轉換模塊通過VPN或有線網絡與處理中心進行信息交換。
2.3 微聯(lián)網系統(tǒng)監(jiān)控管理平臺
微聯(lián)網系統(tǒng)監(jiān)控管理平臺（控制處理中心）實現(xiàn)對采集到的超微粉碎機各工作參數的存儲、分析和智能管理；它采用B/S結構，用戶可借助互聯(lián)網隨時隨地地訪問系統(tǒng)平臺。微聯(lián)網系統(tǒng)監(jiān)控管理平臺主要包括如下功能：
2.3.1 感知數據的實時收集
分布于各飼料廠的每個超微粉碎機單元現(xiàn)場控制柜的信號集成轉換模塊可接入不少于12路的現(xiàn)場信號，各模塊實時傳送風壓、轉速、產量、細度等感知數據至控制處理中心，控制處理中心根據需要可設定數據的采集時間及頻率，采集的感知數據進行分類存儲并可通過列表、圖形、圖像等多種方式提供實時查看。
2.3.2 優(yōu)化參數的實時反饋
超微粉碎機主要性能參數為粉碎細度及粉碎產量。在要求的細度范圍內，盡可能的提高產量是超微粉碎機節(jié)能降耗、提質增效的目標。與細度及產量有關的變量參數為風量、風壓、分級葉輪轉速、喂料攪攏轉速及風門開度，在風量、風壓及風門開度相對固定時，提高分級葉輪轉速及減少喂料攪攏轉速均可提高細度，降低產量，相反則降低細度，提高產量。將以上參數通過建立“細度—產量”數學模型，設立目標函數并建立約束條件，通過分析實時采集的數據，可對系統(tǒng)內各超微粉碎單元進行運行參數的最優(yōu)化計算，并將結果實時反饋至各粉碎單元。
平臺內各粉碎單元運行時建立的最優(yōu)參數庫，通過大數據分析，可建立基于不同粉碎物料的超微粉碎機運行專家數據庫，用戶可隨時查看及調用該數據庫內容以提升粉碎效率。
2.3.3 異常情況的實時預警
當感知層中系統(tǒng)參數類及運行可靠類的數據異常時，控制中心會針對各子系統(tǒng)進行實時預警管理。如運行可靠類數據中機體振動參數異常時，通過與專家數據庫中的振動異常級別數據庫比較及分析，可實時作出振動原因分析報告并反饋至該粉碎單元，同時還可以短信通知的方式及時發(fā)送至相關工作人員進行實時預警。各粉碎單元的預警及報警信息可實時查詢及下載管理。
2.3.4 維護保養(yǎng)的智能感知
管理平臺內的各粉碎單元的易損件、關鍵零部件與產量、設備工作時間、工作工況都有一定的關系。例如，軸承的保養(yǎng)周期與使用工況關系很大，粉碎機機體振動大、軸承溫度高的，保養(yǎng)周期短；機體振動小、軸承溫度低的，保養(yǎng)周期長。通過分析并建立各
粉碎單元的維護保養(yǎng)數據庫及精準保養(yǎng)時間表，可及時感知并智能提醒維修工進行適時的維護保養(yǎng)。
2.3.5 風量轉速的智能控制
通過優(yōu)化參數的建立，控制中心智能控制系統(tǒng)可以與系統(tǒng)內各控制柜的繼電器模塊進行數據交換，實現(xiàn)超微粉碎機執(zhí)行元件的自動控制。微聯(lián)網系統(tǒng)通過以下兩種方法達到智能控制粉碎細度的目的：一是通過步進電機對風門開度進行精確控制，調整管道中的風壓及風量；二是通過分級電機變頻器對分級機轉速進行精確控制，調整分級葉輪的離心力。
2.3.6 快捷方便的網絡訪問
管理人員通過控制中心或控制中心以外的任何可上網的計算機客戶端，可快捷訪問系統(tǒng)數據并實現(xiàn)遠程管理及控制。監(jiān)控客戶端包括計算機、觸摸屏及手機等。控制中心的主控制處理中心界面如圖1所示，
主要功能模塊包含感知管理、參數反饋、實時預警、智能保養(yǎng)、智能控制等。
2.4 微聯(lián)網系統(tǒng)應用效果
微聯(lián)網系統(tǒng)將平臺內的所有超微粉碎機及其系統(tǒng)變成飼料加工物聯(lián)網的一部分，變成可視可控的智能裝備，提升了飼料加工裝備的智能化水平；通過平臺內超微粉碎機運行參數的大數據分析及優(yōu)化數據的反饋運行，可降低平臺內超微粉碎機噸料電耗10%以上，節(jié)能降耗效果顯著；通過智能感知的精準“維護保養(yǎng)”，可有效提升超微粉碎機工作的穩(wěn)定性，提高超微粉碎機平均無故障工作時間（MTBF）。
3 飼料加工物聯(lián)網的發(fā)展建議
1）中國是飼料大國，但還不是飼料強國。飼料加工物聯(lián)網的大力發(fā)展是我國從飼料大國向飼料強國轉變的重要機遇，也是中國飼料制造4.0的重要支撐。國內飼料加工物聯(lián)網相關研究剛剛起步，面臨著關鍵技術不成熟、行業(yè)標準及規(guī)范缺失、專業(yè)開發(fā)及應用人員緊缺等諸多制約因素。高校、科研院所、技術應用單位，應著重開發(fā)飼料加工物聯(lián)網關鍵共性技術，如產品質量在線檢測傳感器、混合均勻度在線檢測儀等感知裝備，飼料廠通用適時網絡傳輸裝備，不同飼料加工工段的智能化應用系統(tǒng)軟件等。
2）適時啟動飼料加工物聯(lián)網國家級及地方級的示范項目建設，研發(fā)一批飼料加工物聯(lián)網自主知識產權的技術產品，創(chuàng)新物聯(lián)網在飼料加工領域的技術模式及應用模式，建立飼料加工物聯(lián)網可持續(xù)發(fā)展機制。
3）加強政策扶持及引導力度，進行頂層設計和統(tǒng)一規(guī)劃。由政府相關部門牽頭，加快制定飼料加工物聯(lián)網相關標準及規(guī)范；開展飼料加工物聯(lián)網產品專項資金補助并將其列入農機購機補貼目錄；加快飼料加工物聯(lián)網的產業(yè)化生產基地、中試基地的建設，為飼料加工物聯(lián)網創(chuàng)造良好的發(fā)展環(huán)境。
