基于物聯網的豬飼料質量追溯系統設計及應用

張 鵬

(河南物流職業學院，河南新鄉 453000)

物聯網正走進生活中的各個領域，影響著我們的各個方面。物聯網的興起離不開云計算技術的進步與發展（詹柳春，黃長江，2019）。當前新興技術的快速發展促進了各個行業的綜合發展與進步。物聯網技術正作為新興技術的代表開始在各個行業間深入融合。由于經濟發展與社會進步，我國飼料工業取得了巨大的發展，但與發達國家相比，仍在智能化、自動化等方面存在較大差距（李芳等，2019）。而且飼料企業市場格局并未明朗，飼料企業的智能化建設尚需一段路程，飼料企業實施飼料生產過程控制與質量追溯系統是保障飼料質量安全的重要手段，而物聯網技術作為一項先進的計算機科學技術，可以在追溯系統中獲得較好的利用。

但對于豬飼料質量追溯而言，現有的質量追溯系統還不足以應對追溯環節中需求變化。當前的質量追溯系統主要依賴于條碼技術，無法及時準確地收集生產過程中的數據，物流信息等不能及時更新，一物一碼的配置環境在某一程度上也帶來了資源浪費，難以得到推廣與有效利用（許亮等，2020；張騰達，張博，2018）。本文針對豬飼料質量追溯系統進行設計研究，旨在加快傳統產業向智慧化轉型升級，根據現場數據進行有效的生產跟蹤，建立一套可靠、全面的產品質量可追溯系統，促進經濟在工業產業發展、服務民生等方面發揮重要作用。

1 飼料質量追溯分析

飼料生產過程控制與質量追溯系統數據采集與融合是嚴格參照飼料加工成型的生產工藝（陳碩等，2020），同時結合先進控制技術，實現對自動化設備的部署與生產線的調試，質量追溯系統主要由現場數據采集模塊、數據庫管理模塊、物聯網數據分析模塊、在線顯示數據追溯過程模塊等部分組成。

當產品發生質量問題時，產品生產數據信息可從質量追溯系統查詢與處理。所獲得的有效信息有飼料原材料的進貨詳細信息、加工訂單詳細信息、加工設備與工業環境信息、銷售及售后信息等。

在物聯網的背景下，通過基于物聯網的質量追溯系統可以有效分析產品質量，進行相關多源數據的整合與有效處理。當出現問題飼料時，可以依據追溯系統進一步查詢飼料原材料進貨情況、生產加工情況及銷售情況等，可以迅速采取應急響應措施，對問題飼料的影響進行有效處理，進一步將損失與影響降到最低。

為此，本文基于物聯網豬飼料質量追溯系統設計展開研究，系統設計規則如下。

（1）能對飼料進貨信息、訂單信息進行有效存儲與遠程調用，需要滿足數據庫三級保密要求。

（2）記錄飼料加工設備與工業環境信息，同時對銷售信息進行跟蹤記錄存儲。

（3）采用手機、電腦結合云端進行管理與數據查看。

（4）采集的歷史數據以可視化界面展示。

圖1 全自動小型飼料生產

2 系統方案及組成

飼料生產過程控制與質量追溯系統首先對工業現場的數據進行采集，同時在數據庫中進行數據存儲與備份，通過物聯網技術實現現場設備、工作流程、物流信息的匯總，形成數據分析報告提供給管理者查看、分析（白雙星，2019）。飼料質量追溯系統根據生產環節的特點能將顯示數據進行車間內部的有效部署，結合物聯網技術實現遠程讀取與有效觀察。顯示實時生產、飼料加工情況，生產過程基準數據如生產計劃、設備信息、加工情況等。

現場數據采集模塊可以實現實時數據采集處理。數據庫管理模塊的作用是提供基本的生產線管理數據，以便為飼料生產過程控制與質量追溯系統數據的備份、工藝控制等提供計算和分析數據基礎。物聯網數據分析模塊集成在云端服務器中，能對采集數據進行有效分析，結合大數據優勢實現飼料生產過程控制與質量追溯。

“完成黨的十九大提出的目標任務，必須充分發揮工人階級主力軍作用。”10月29日，習近平總書記在同中華全國總工會新一屆領導班子成員集體談話并發表重要講話時指出，我國廣大職工要牢牢把握為實現中國夢而奮斗的時代主題，把自身前途命運同國家和民族前途命運緊緊聯系在一起，把個人夢同中國夢緊密聯系在一起，把實現黨和國家確立的發展目標變成自己的自覺行動，愛崗敬業、爭創一流，以不懈奮斗書寫新時代華章，共同創造幸福生活和美好未來。

圖2 產品質量追溯系統架構

云端系統基于阿里云技術平臺構建，產品質量追溯系統架構依據飼料加工廠的現有技術設備進行設計，主要設計了信息采集層、數據服務層、云端監測層（劉晉，2016）。

（1）信息采集層：完成現場工業信息數據的采集任務，在線支持多種設備采集，包括BCR、RS485串口、RJ45、電子稱等。

（2）數據服務層：主要完成數據處理，處理信息采集層的有效訪問請求，訪問數據庫等。

（3）云端監測層：基于阿里云技術進行遠程監測與大數據分析，基于物聯網的云端服務器采用B/S模式進行架構，支持多種遠程接入處理方式，包括批處理、無線通訊等方式。

系統構建飼料生產過程與質量追溯系統和數據庫，質量追溯系統配置有硬件防火墻和軟件防火墻，入侵檢測系統，安全審計系統等保障設備，飼料產品包裝加標使用二維碼，用戶根據生產情況和飼料數量設計，可以無限量自動生成使用，使用成本低廉，操作簡單。基于構建思想進行系統方案的構建與設計，系統方案原理圖如圖3所示。

圖3 系統方案原理圖

追溯系統能遠程獲取飼料加工車間環境數據、飼料原材料關鍵參數、成品生產、加工、質檢、銷售數據監測信息，通過互聯網將數據傳輸到云計算中心，及時做出相關數據實時查詢與質量追溯，對于有質量問題的生產簡報進行問題追溯與有關產品追回（肖博等，2020；王兆華和周燕飛，2018）。

圖4 智能質量追溯過程

借助智能質量追溯系統實現原料追溯、生產過程追溯、出貨追溯、質量追溯。

2.1 原料追溯 實現產品按照指定條件（如時間范圍、批次號）進行單項或多項綜合查詢，查詢出符合條件的飼料產品原料條碼和關鍵信息。獲取飼料產品生產的詳盡信息，實現產品信息的原料追溯。

2.2 生產過程追溯 系統通過輸入生產產品二維碼，獲取產品在每個加工生產環節的工藝參數、工序加工時間、操作人員信息、設備點檢維修記錄等及相關產品質量合格信息，實現產品生產過程追溯（畢楊，2015）。

2.3 出貨追溯 系統自動生成出貨業務數據報表，支持按照產品批次，包裝規范，出貨客戶，時間范圍生成相關信息報表。

2.4 質量追溯 系統實現不良產品對應的信息渠道管理，支持對各環節進行查詢與追溯，可查看歷史工單和檢驗情況，按照年、月、日對產線生產的產品直通率、產品合格率、設備產能和設備效率進行統計，對各粒度數據進行可視化，并生成相關曲線，對不良產品實現追溯，同時對生產過程提供指導。

3 質量追溯系統設計

飼料質量追溯系統以產品基礎信息采集、數據庫構建為基礎，同時結合物聯網技術有效掌控飼料全行業供應鏈中的產品信息、生產過程、客戶信息等。飼料質量追溯系統采用從上往下跟蹤，即從原材料供應商-加工商-運輸商-銷售商-銷售點，這種方法主要用于查找造成質量問題的原因，確定飼料原產地和特征；同時也便于消費者在銷售點購買的飼料出現問題時可以向上層追溯，最終確定問題所在，能有效用于問題飼料的召回。質量追溯系統設計技術路線如下所示。

Step1：建立飼料產品與生產加工過程的監測與數據收集，實現產品追溯功能。

Step2：設計產品質量管理系統，確保產品質量跟蹤與把控。

Step3：構建數據庫，進行有效數據的存儲與備份，方便從原料到成品，從加工機臺到操作人員，實現全過程追溯，提供最完善的原始數據。

Step4：結合物聯網為企業建立質量追溯管理體系。

通過系統準確查詢產品設計、制造和檢測能力的實際狀況。

圖5 數據庫構建過程

構建質量追溯系統中數據庫能為飼料產品高質量生產提供一個有利的環境，同時為飼料加工智能化提升的研究工作積攢大量寶貴數據，為今后飼料產業信息化、自動化生產提供有來源的、有特色性的大數據支撐和指導決策建議。

4 質量追溯系統實現

質量追溯系統基于HTML語言進行開發，同時結合WBE服務器和阿里云進行構建部署，用戶打開app終端即可進入登錄界面，如圖6所示，注冊賬號后進行登錄，即可選擇連接進入配置成功的飼料質量追溯系統v1.0。登錄成功后系統自動跳轉到訂單管理界面，如圖7所示。

設置登陸管理模塊、數據庫管理模塊、訂單管理模塊、財務管理及系統管理模塊。通過訂單管理界面能對生產訂單數據進行總體與宏觀上的把握與分析，主要顯示飼料訂單號，下單手機號及客戶信息等。點擊頁面右上方的售后訂單按鈕，即可調出售后信息界面，如圖8所示，通過售后信息可以實時查看歷史數據、售后情況及售后處理情況等信息。

圖6 系統登錄界面

圖7 訂單管理界面

圖8 售后信息界面

如圖9所示，對于不同類型的飼料供應鏈進行監測管理，同時對生產關節進行有效管理。系統能夠對于登錄系統的用戶進行記錄，并在后臺進行保存。

5 總結

為了實現飼料企業的智能化建設，進一步提升生產效益，結合物聯網技術、云計算技術與智能制造技術，設計了一種基于物聯網的豬飼料質量追溯系統。該系統采用瀏覽器/服務器架構模式，實現分布式管理，以傳感器和開關顯示儀為采集設備，通過物聯網與傳感器相連進行數據分析，有效掌控飼料全行業供應鏈中的產品信息、生產過程、客戶信息。系統能實現快速召回和問題處理，為飼料加工智能化品質提升的研究工作積攢大量寶貴數據，能為今后飼料生產提供有來源的、有特色性的大數據支撐和指導決策建議。

圖9 質量回溯監控