我国饲料工业经过30多年的快速发展，自2011年饲料产量首次超越美国后，2015年产量更是首次突破2亿吨，连续5 年成为世界第一饲料大国，取得了举世瞩目的成就。但是我国饲料产业也存在饲料产能过剩、饲料转化率不高、科技创新能力低、企业经营成本上升等突出问题，面临着“提质增效、转型升级”的迫切任务。加快推进饲料工业向“精准、高效、柔性、个性化定制”为核心的饲料制造4.0迈进是解决当前行业面临诸多问题的重要途径。
饲料加工物联网是物联网技术在饲料加工过程中的具体应用，就是应用各类传感器、射频识别技术（RFID）、视觉采集终端等感知设备，广泛采集原料性状、原料配制、人工投料、饲料传送、粉碎、混合、制粒、包装、品质检测等加工过程的现场信息，通过数据传输和格式转换方式，利用网络等信息传输通道对信息进行融合、处理，通过智能化操作终端，实现对饲料加工过程的实时控制、精确管理和科学决策。大力推进饲料加工物联网技术的发展及应用，是饲料制造4.0的重要内容之一，对降低企业经营成本、促进饲料加工节能增效，提高饲料产品质量及安全水平，加快饲料工业产业化、信息化以及现代化发展具有重要意义。
1 饲料加工物联网架构
饲料加工物联网架构从下而上分为感知层、传输层及应用服务层。其中应用服务层又分为应用平台层及应用系统层。
1.1 感知层
饲料加工物联网的感知层主要包括传感器技术、RFID技术、二维码技术、视频和图像技术等。采用传感器技术采集饲料加工过程的温度、水分、转速、振动、噪声、粉尘浓度、风量、压力、电流、电压、位置、磁强、流量、重量、电耗等参数；采用RFID技术及二维码技术实现对饲料加工全过程物料的质量安全可追溯识别；利用视频及图像技术对饲料加工过程的卫生及质量信息进行收集；利用光谱技术及激光技术等对饲料加工过程的重要参数如粉碎粒度、料层分布 等进行感知采集。
1.2 传输层
传输层完成感知层与应用服务层之间的通信。基于饲料加工现场设备的传输主要是现场总线技术、现场通信模块、LAN 网络及以太网等网络通讯等。
1.3 应用平台层
应用平台层包括物料品质管理平台、投料控制追溯管理平台、能源优化智能监控平台、自动包装及仓储管理平台、自动配料平台等。
1.4 应用系统层
应用系统层包括原料采购及质量管理物联网系统、关键设备智能控制及性能优化决策物联网系统、产品质量在线控制及决策物联网系统、饲料产品全程可追溯及二维码管理物联网系统、饲料行业智能管理及决策物联网系统等。
2 微联网系统技术及应用
超微粉碎机物联网系统（以下简称微联网系统）是饲料加工物联网应用系统层中“关键设备智能控制及性能优化决策物联网系统”的一部分，指对系统饲料厂内能耗大、细度要求严格的超微粉碎机在运行时，进行参数化监控及智能化处理的物联同网系统。通过安装在各饲料加工厂内的超微粉碎机感知模块，在设备运行时自动采集系统所需的感知数据，并将数据以约定的通信协议实时发送至控制处理中心，处理中心实时显示各粉碎单元的运行参数。
通过处理中心的大数据分析软件，可方便对系统内的超微粉碎机进行纵向及横向数据对比分析，形成专家数据库；对微联网系统内的所有超微粉碎机进行参数优化并将优化参数反馈给系统平台厂家，确保饲料产品质量的同时，提高产量，降低能耗。同时，系统还可实时对微联网系统内的各超微粉碎机运行工况进行“自诊断”，提前感知并及时维护，提高设备的运行稳定性。
2.1 微联网系统主动感知层
将超微粉碎机运行感知参数进行分类，“系统参数类”主要感知参数为电压、电流及视频监控；“产品质量类”主要感知参数为分级机转速、喂料器转速等6种；“设备运行可靠类”主要感知参数为刀盘转速、主轴承温度等4种；具体参数名称、感知器类型及安装部位见表1。
2.2 微联网系统信息传输
各饲料加工厂超微粉碎机及其系统分别设置具有信号采集与控制的现场集中控制柜，它由信号集成转换模块、控制继电器模块以及数显模块等组成。由于微联网系统感知设备主要分布在厂房内部，布线容易，所以主要采用总线技术或RS485与现场集中控制柜进行信息传送。同时，处理中心还可通过现场集中控制柜中的继电器模块对现场控制元件（含风机阀门、分级机转速等）实现远程自动控制的功能。现场集中控制柜中的信号集成转换模块通过VPN或有线网络与处理中心进行信息交换。
2.3 微联网系统监控管理平台
微联网系统监控管理平台（控制处理中心）实现对采集到的超微粉碎机各工作参数的存储、分析和智能管理；它采用B/S结构，用户可借助互联网随时随地地访问系统平台。微联网系统监控管理平台主要包括如下功能：
2.3.1 感知数据的实时收集
分布于各饲料厂的每个超微粉碎机单元现场控制柜的信号集成转换模块可接入不少于12路的现场信号，各模块实时传送风压、转速、产量、细度等感知数据至控制处理中心，控制处理中心根据需要可设定数据的采集时间及频率，采集的感知数据进行分类存储并可通过列表、图形、图像等多种方式提供实时查看。
2.3.2 优化参数的实时反馈
超微粉碎机主要性能参数为粉碎细度及粉碎产量。在要求的细度范围内，尽可能的提高产量是超微粉碎机节能降耗、提质增效的目标。与细度及产量有关的变量参数为风量、风压、分级叶轮转速、喂料搅拢转速及风门开度，在风量、风压及风门开度相对固定时，提高分级叶轮转速及减少喂料搅拢转速均可提高细度，降低产量，相反则降低细度，提高产量。将以上参数通过建立“细度—产量”数学模型，设立目标函数并建立约束条件，通过分析实时采集的数据，可对系统内各超微粉碎单元进行运行参数的最优化计算，并将结果实时反馈至各粉碎单元。
平台内各粉碎单元运行时建立的最优参数库，通过大数据分析，可建立基于不同粉碎物料的超微粉碎机运行专家数据库，用户可随时查看及调用该数据库内容以提升粉碎效率。
2.3.3 异常情况的实时预警
当感知层中系统参数类及运行可靠类的数据异常时，控制中心会针对各子系统进行实时预警管理。如运行可靠类数据中机体振动参数异常时，通过与专家数据库中的振动异常级别数据库比较及分析，可实时作出振动原因分析报告并反馈至该粉碎单元，同时还可以短信通知的方式及时发送至相关工作人员进行实时预警。各粉碎单元的预警及报警信息可实时查询及下载管理。
2.3.4 维护保养的智能感知
管理平台内的各粉碎单元的易损件、关键零部件与产量、设备工作时间、工作工况都有一定的关系。例如，轴承的保养周期与使用工况关系很大，粉碎机机体振动大、轴承温度高的，保养周期短；机体振动小、轴承温度低的，保养周期长。通过分析并建立各
粉碎单元的维护保养数据库及精准保养时间表，可及时感知并智能提醒维修工进行适时的维护保养。
2.3.5 风量转速的智能控制
通过优化参数的建立，控制中心智能控制系统可以与系统内各控制柜的继电器模块进行数据交换，实现超微粉碎机执行元件的自动控制。微联网系统通过以下两种方法达到智能控制粉碎细度的目的：一是通过步进电机对风门开度进行精确控制，调整管道中的风压及风量；二是通过分级电机变频器对分级机转速进行精确控制，调整分级叶轮的离心力。
2.3.6 快捷方便的网络访问
管理人员通过控制中心或控制中心以外的任何可上网的计算机客户端，可快捷访问系统数据并实现远程管理及控制。监控客户端包括计算机、触摸屏及手机等。控制中心的主控制处理中心界面如图1所示，
主要功能模块包含感知管理、参数反馈、实时预警、智能保养、智能控制等。
2.4 微联网系统应用效果
微联网系统将平台内的所有超微粉碎机及其系统变成饲料加工物联网的一部分，变成可视可控的智能装备，提升了饲料加工装备的智能化水平；通过平台内超微粉碎机运行参数的大数据分析及优化数据的反馈运行，可降低平台内超微粉碎机吨料电耗10%以上，节能降耗效果显著；通过智能感知的精准“维护保养”，可有效提升超微粉碎机工作的稳定性，提高超微粉碎机平均无故障工作时间（MTBF）。
3 饲料加工物联网的发展建议
1）中国是饲料大国，但还不是饲料强国。饲料加工物联网的大力发展是我国从饲料大国向饲料强国转变的重要机遇，也是中国饲料制造4.0的重要支撑。国内饲料加工物联网相关研究刚刚起步，面临着关键技术不成熟、行业标准及规范缺失、专业开发及应用人员紧缺等诸多制约因素。高校、科研院所、技术应用单位，应着重开发饲料加工物联网关键共性技术，如产品质量在线检测传感器、混合均匀度在线检测仪等感知装备，饲料厂通用适时网络传输装备，不同饲料加工工段的智能化应用系统软件等。
2）适时启动饲料加工物联网国家级及地方级的示范项目建设，研发一批饲料加工物联网自主知识产权的技术产品，创新物联网在饲料加工领域的技术模式及应用模式，建立饲料加工物联网可持续发展机制。
3）加强政策扶持及引导力度，进行顶层设计和统一规划。由政府相关部门牵头，加快制定饲料加工物联网相关标准及规范；开展饲料加工物联网产品专项资金补助并将其列入农机购机补贴目录；加快饲料加工物联网的产业化生产基地、中试基地的建设，为饲料加工物联网创造良好的发展环境。
