谷 敏， 段廷燕

（南陽農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，河南 南陽 473000）

飼料是人工飼養(yǎng)動(dòng)物的食物總稱。 最初的飼料主要由牧草、農(nóng)作物秸稈、原糧等構(gòu)成。 隨著產(chǎn)業(yè)鏈下游畜牧養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展， 人們對(duì)動(dòng)物源性食品的需求與日俱增，這就帶動(dòng)了飼料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，飼料產(chǎn)品的種類、功能也逐漸趨于多元化發(fā)展（張正佳等，2022）。當(dāng)下，飼料產(chǎn)品主要經(jīng)粉碎、配料、混合、制粒等生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)制作而來，不僅營(yíng)養(yǎng)豐富、品質(zhì)優(yōu)良，而且具有促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育、提高免疫功能、 保障成活率等功效。 隨著生產(chǎn)流水線的完善和生產(chǎn)工藝的成熟，自動(dòng)化、智能化設(shè)備逐漸被應(yīng)用到飼料生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)， 這不僅大大提高了人工生產(chǎn)效率， 而且使飼料產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)和質(zhì)量更加穩(wěn)定， 更好地滿足了畜牧養(yǎng)殖業(yè)對(duì)飼料產(chǎn)品質(zhì)和量的需求（董延江等，2022）。

1 飼料生產(chǎn)線開展安全監(jiān)督的必要性

在飼料產(chǎn)業(yè)備受重視的情況下， 飼料安全問題也時(shí)有發(fā)生， 比如為提高動(dòng)物存活率和生長(zhǎng)性能，有效預(yù)防疾病，人為地往飼料中添加有毒、有害物質(zhì)，或者將農(nóng)藥殘留超標(biāo)、發(fā)霉變質(zhì)的原料用于生產(chǎn)飼料（王衛(wèi)國(guó)，2022）。這些問題都容易使有毒、有害物質(zhì)在動(dòng)物體內(nèi)殘留、蓄積和轉(zhuǎn)移，進(jìn)而威脅食品安全。 為避免人為因素或非主觀因素引發(fā)的飼料安全問題， 非常有必要對(duì)飼料生產(chǎn)線開展全天候的、常態(tài)化的安全監(jiān)督，因此遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，并且被廣泛用于飼料產(chǎn)業(yè)中。 其中，能夠?qū)︼暳仙a(chǎn)加工做到溯源， 成為衡量飼料安全體系的關(guān)鍵指標(biāo)。在傳統(tǒng)安全體系中，溯源成本高企，難以進(jìn)行大規(guī)模的推廣實(shí)施，而強(qiáng)調(diào)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在飼料生產(chǎn)線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）中的應(yīng)用，可以借助攝像頭、二維碼、電子標(biāo)簽、GPS、傳感器、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等技術(shù)，對(duì)飼料生產(chǎn)加工的全過程進(jìn)行跟蹤記錄，從而精確地掌握每個(gè)環(huán)節(jié)的飼料安全情況， 最終形成飼料安全體系的閉環(huán)（蔡炳育，2020）。一旦出現(xiàn)飼料安全方面的問題， 能夠第一時(shí)間找到問題的源頭，最大程度地避免或減少食品安全問題的發(fā)生。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的各類傳感器，將操作人員、飼料原料、機(jī)械設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)對(duì)飼料生產(chǎn)加工全過程的信息采集、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、精細(xì)化管理和質(zhì)量控制（汪洪，2013）。大力推進(jìn)物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，有利于飼料生產(chǎn)加工的提質(zhì)增效，在保障飼料安全的同時(shí)，加快飼料產(chǎn)業(yè)的自動(dòng)化、智能化、信息化發(fā)展。

一般而言，飼料生產(chǎn)線是由提升機(jī)、原料篩、粉碎機(jī)、混合機(jī)、制粒機(jī)、冷卻機(jī)和打包機(jī)等生產(chǎn)設(shè)備組成（如圖1 所示）。在物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，工業(yè)計(jì)算機(jī)基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的NB-LOT 數(shù)據(jù)采集器和NB-LOT 驅(qū)動(dòng)器，NB-LOT 集中器和NB-LOT 數(shù)據(jù)采集器之間均為無線通信。NB-LOT數(shù)據(jù)采集器包括飼料生產(chǎn)設(shè)備中的電機(jī)電流采集器和設(shè)置于飼料生產(chǎn)線觀測(cè)點(diǎn)的視頻攝像采集器；工業(yè)計(jì)算機(jī)和NB-LOT 集中器通過無線收發(fā)器通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳送、分析、存儲(chǔ)和驅(qū)動(dòng)控制（比如生產(chǎn)設(shè)備的關(guān)停和開啟）等功能。 物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)靈活搭建生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)， 將各類設(shè)備有機(jī)組合， 實(shí)時(shí)采集設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)， 通過無線/有線網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)傳輸至本地如來方略柜或云服務(wù)器， 以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上云。 整體架構(gòu)從下而上分為感知層、傳輸層、應(yīng)用層。

圖1 飼料生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)示意圖

3 物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體架構(gòu)（如圖2）

圖2 物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體架構(gòu)

3.1 感知層 感知層主要用于人和物的識(shí)別，以及信息采集（陳良坤等，2020）。 在物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，感知層主要利用攝像頭、二維碼、電子標(biāo)簽、GPS、傳感器等技術(shù)，對(duì)飼料生產(chǎn)線的機(jī)械設(shè)備參數(shù)、 人員操作、 原料情況進(jìn)行識(shí)別和采集， 保障飼料質(zhì)量安全的可溯源。 以傳感器為例，傳感器相當(dāng)于物聯(lián)網(wǎng)的感覺器官，主要是將檢測(cè)到的信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)， 便于后續(xù)對(duì)信息的傳輸、處理、顯示、記錄和控制。 在物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，比較常見的傳感器有壓力傳感器、能耗傳感器、速度傳感器、溫濕度傳感器、紅外動(dòng)作感應(yīng)器和感煙報(bào)警器等。

3.2 傳輸層 傳輸層是物聯(lián)網(wǎng)中設(shè)施設(shè)備的連接通道，主要負(fù)責(zé)將感知層識(shí)別和采集的信息，通過無線/有線的方式，傳輸給應(yīng)用層（馬振寰和孫嘉澤，2023）。傳輸層相當(dāng)于物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)中樞，涉及的技術(shù)有Zigbee、IPv6、4G/5G、Wi-Fi、 藍(lán)牙等。以Zigbee 技術(shù)為例，該技術(shù)具有成本低、功耗低、速率低、距離短、安全性和可靠性高等特點(diǎn)（張?zhí)m，2014）。 在物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，Zigbee 技術(shù)主要提供無線數(shù)據(jù)傳輸功能， 適合不用場(chǎng)景和不同飼料生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)的應(yīng)用需求。

3.3 應(yīng)用層 作為物聯(lián)網(wǎng)的最頂層，應(yīng)用層主要負(fù)責(zé)信息處理和數(shù)據(jù)挖掘， 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)飼料生產(chǎn)線的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、精細(xì)化管理和質(zhì)量控制。主要涉及的技術(shù)有云計(jì)算和大數(shù)據(jù)（邱祝禮等，2022）。 比如，數(shù)據(jù)處理中心的大數(shù)據(jù)分析，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)飼料生產(chǎn)線相關(guān)參數(shù)的橫向、 縱向?qū)Ρ取?其中橫向?qū)Ρ龋?是飼料生產(chǎn)線實(shí)際參數(shù)與系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的對(duì)比，并將異常參數(shù)反饋給系統(tǒng)平臺(tái)廠家，便于后續(xù)的系統(tǒng)維護(hù)和更新；而縱向?qū)Ρ?，是將飼料生產(chǎn)線實(shí)際參數(shù)統(tǒng)計(jì)收集形成專家數(shù)據(jù)庫，以“自診斷”的方式對(duì)比飼料生產(chǎn)線實(shí)際參數(shù)的變化情況，從而提前發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，確保飼料生產(chǎn)線的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4 物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件特點(diǎn)和分類

物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件主要負(fù)責(zé)將物聯(lián)網(wǎng)體系中的飼料生產(chǎn)設(shè)備與服務(wù)有機(jī)結(jié)合到一起，在順利完成數(shù)據(jù)處理、任務(wù)發(fā)布、過程檢測(cè)、任務(wù)響應(yīng)等功能的基礎(chǔ)上， 為管理者和用戶提供網(wǎng)絡(luò)接口。

4.1 物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件特點(diǎn) 主要體現(xiàn)在四個(gè)方面：一是完整性。物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件包含基礎(chǔ)軟件、支撐軟件、應(yīng)用軟件，并且為飼料生產(chǎn)線提供技術(shù)咨詢、系統(tǒng)集成、維護(hù)更新等服務(wù)， 使物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件形成完整的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈（葉軍等，2014）；二是處理海量數(shù)據(jù)。 在物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，飼料生產(chǎn)線中所有的人、料、物都有對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)會(huì)隨時(shí)間的推移，呈現(xiàn)出海量化的特點(diǎn)，給軟件的信息存儲(chǔ)、傳輸、查詢和處理能力提出更高的要求； 三是實(shí)時(shí)性。 飼料生產(chǎn)線的自動(dòng)化、 智能化控制對(duì)信息的獲取和反饋時(shí)間有嚴(yán)格的要求， 避免因設(shè)施設(shè)備反應(yīng)不及時(shí)的問題影響飼料生產(chǎn)進(jìn)度， 這就要求物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件具有較快的運(yùn)行速度， 能夠?qū)Λ@取到的信息做出及時(shí)、 準(zhǔn)確的反映； 四是安全性。雖然物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的無線/有線通信采用了加密方式處理信息， 但設(shè)施設(shè)備卻直接暴露在飼料生產(chǎn)車間中，并且部分設(shè)施設(shè)備存在外接口，為避免出現(xiàn)信息丟失或外泄的問題， 就需要不斷提高物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件的安全性。

4.2 物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件分類 主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是數(shù)據(jù)感知系統(tǒng)軟件。該類軟件主要通過電子產(chǎn)品代碼， 完成對(duì)物品的識(shí)別和信息采集功能（陳波和楊旭東，2022）。 比如，當(dāng)飼料原料的電子產(chǎn)品代碼經(jīng)過掃描器， 相關(guān)信息就會(huì)被自動(dòng)捕捉， 并交給上層數(shù)據(jù)感知系統(tǒng)軟件進(jìn)行傳輸和處理，并對(duì)飼料原料的數(shù)量、規(guī)格、參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)核對(duì)；二是中間件系統(tǒng)軟件。該類軟件主要為物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供計(jì)算、校對(duì)、過濾、傳輸、存儲(chǔ)等功能， 減少數(shù)據(jù)感知系統(tǒng)軟件直接向應(yīng)用系統(tǒng)中心傳輸?shù)男畔⒘?。究其原因，還在于數(shù)據(jù)感知系統(tǒng)軟件與應(yīng)用系統(tǒng)中心間屬于非標(biāo)準(zhǔn)的、 非開放的通信方式，有了中間件系統(tǒng)軟件的橋梁作用，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)感知系統(tǒng)軟件與中間件系統(tǒng)軟件間、中間件系統(tǒng)軟件與應(yīng)用系統(tǒng)中心間標(biāo)準(zhǔn)的、開放的通信方式（梁懿等，2022）； 三是網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。 該系統(tǒng)是一種能代替操作系統(tǒng)的軟件程序，主要實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與客戶端間的信息共享和傳遞功能。其中，服務(wù)器負(fù)責(zé)對(duì)物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的資源管理，避免頻繁操作引發(fā)系統(tǒng)崩潰，客戶端則是接收服務(wù)器傳遞的信息和數(shù)據(jù)， 確保飼料生產(chǎn)線中物品流和信息流的高度一致。

5 物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用效果

5.1 物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在飼料安全控制上的應(yīng)用效果 飼料產(chǎn)品的質(zhì)量問題， 不僅直接影響動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育和飼養(yǎng)經(jīng)濟(jì)效益， 而且會(huì)通過食物鏈威脅消費(fèi)者的生命健康（張艷麗，2023）。如何保障飼料原料和飼料產(chǎn)品的質(zhì)量， 成為建立食品溯源體系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 而借助物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的射頻識(shí)別技術(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)從采購、生產(chǎn)加工、銷售等多個(gè)環(huán)節(jié)來檢測(cè)飼料產(chǎn)品的質(zhì)量， 從而打造一條安全放心的食品產(chǎn)業(yè)鏈。

5.2 物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在員工管理中的應(yīng)用效果 員工是飼料生產(chǎn)線的直接參與者或管理者，保障員工的生命安全， 不僅體現(xiàn)了以人為本管理理念的要求，而且關(guān)系到飼料產(chǎn)業(yè)的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。 所以，加強(qiáng)對(duì)員工的管理，成為飼料生產(chǎn)線的重中之重（吳倩等，2021）。但飼料生產(chǎn)線的員工數(shù)量多，工作環(huán)境復(fù)雜，傳統(tǒng)人工監(jiān)督的方式，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)員工缺勤、違章操作等問題，進(jìn)而埋下安全隱患。而物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠全過程監(jiān)測(cè)員工的身份信息、位置信息、操作流程等，降低人工監(jiān)督的難度和成本投入， 進(jìn)而及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全問題，切實(shí)保障了員工的生命安全。

5.3 物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在飼料產(chǎn)品流通環(huán)節(jié)中的應(yīng)用效果 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及， 讓物流運(yùn)輸業(yè)成為最大受益方，通過自動(dòng)化、智能化、信息化的設(shè)施設(shè)備，減少了物品流通環(huán)節(jié)中不必要的流程，使物流運(yùn)輸?shù)墓ぷ餍实靡源蟠筇岣撸苘姾蛷埿〖t，2023）。在傳統(tǒng)倉儲(chǔ)中，飼料產(chǎn)品的豐富多樣性，給倉儲(chǔ)管理帶來了一定難度，特別是不同飼料產(chǎn)品的貨架規(guī)格、外包裝、保質(zhì)期存在差異，難以做到對(duì)每件飼料產(chǎn)品的精細(xì)化管理。 而物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠借助圖像監(jiān)控、無線通信、GPS、紅外視頻監(jiān)控等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有入庫飼料產(chǎn)品的信息存貯、更新和統(tǒng)計(jì)，并按照既定要求對(duì)飼料產(chǎn)品進(jìn)行存取， 有效避免亂堆亂放、 產(chǎn)品丟失、數(shù)目不清、冗余庫存等問題，加快飼料產(chǎn)品在市場(chǎng)中的流通。

6 結(jié)束語

綜上所述， 隨著產(chǎn)業(yè)鏈下游畜牧養(yǎng)殖業(yè)和食品工業(yè)的發(fā)展， 市場(chǎng)對(duì)飼料產(chǎn)品的質(zhì)量安全提出了更高要求。 飼料產(chǎn)業(yè)要想不斷滿足市場(chǎng)需求，就需要向自動(dòng)化、智能化、信息化方向發(fā)展。 而在這一過程中，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)飼料生產(chǎn)線的實(shí)時(shí)監(jiān)督管理， 不僅有效解決了人工成本上漲、資源和能源浪費(fèi)的問題，而且保障了飼料產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和效率。因此，建立、 健全物聯(lián)飼料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。