基于物联网的猪饲料质量追溯系统设计及应用

张 鹏

(河南物流职业学院，河南新乡 453000)

物联网正走进生活中的各个领域，影响着我们的各个方面。物联网的兴起离不开云计算技术的进步与发展（詹柳春，黄长江，2019）。当前新兴技术的快速发展促进了各个行业的综合发展与进步。物联网技术正作为新兴技术的代表开始在各个行业间深入融合。由于经济发展与社会进步，我国饲料工业取得了巨大的发展，但与发达国家相比，仍在智能化、自动化等方面存在较大差距（李芳等，2019）。而且饲料企业市场格局并未明朗，饲料企业的智能化建设尚需一段路程，饲料企业实施饲料生产过程控制与质量追溯系统是保障饲料质量安全的重要手段，而物联网技术作为一项先进的计算机科学技术，可以在追溯系统中获得较好的利用。

但对于猪饲料质量追溯而言，现有的质量追溯系统还不足以应对追溯环节中需求变化。当前的质量追溯系统主要依赖于条码技术，无法及时准确地收集生产过程中的数据，物流信息等不能及时更新，一物一码的配置环境在某一程度上也带来了资源浪费，难以得到推广与有效利用（许亮等，2020；张腾达，张博，2018）。本文针对猪饲料质量追溯系统进行设计研究，旨在加快传统产业向智慧化转型升级，根据现场数据进行有效的生产跟踪，建立一套可靠、全面的产品质量可追溯系统，促进经济在工业产业发展、服务民生等方面发挥重要作用。

1 饲料质量追溯分析

饲料生产过程控制与质量追溯系统数据采集与融合是严格参照饲料加工成型的生产工艺（陈硕等，2020），同时结合先进控制技术，实现对自动化设备的部署与生产线的调试，质量追溯系统主要由现场数据采集模块、数据库管理模块、物联网数据分析模块、在线显示数据追溯过程模块等部分组成。

当产品发生质量问题时，产品生产数据信息可从质量追溯系统查询与处理。所获得的有效信息有饲料原材料的进货详细信息、加工订单详细信息、加工设备与工业环境信息、销售及售后信息等。

在物联网的背景下，通过基于物联网的质量追溯系统可以有效分析产品质量，进行相关多源数据的整合与有效处理。当出现问题饲料时，可以依据追溯系统进一步查询饲料原材料进货情况、生产加工情况及销售情况等，可以迅速采取应急响应措施，对问题饲料的影响进行有效处理，进一步将损失与影响降到最低。

为此，本文基于物联网猪饲料质量追溯系统设计展开研究，系统设计规则如下。

（1）能对饲料进货信息、订单信息进行有效存储与远程调用，需要满足数据库三级保密要求。

（2）记录饲料加工设备与工业环境信息，同时对销售信息进行跟踪记录存储。

（3）采用手机、电脑结合云端进行管理与数据查看。

（4）采集的历史数据以可视化界面展示。

图1 全自动小型饲料生产

2 系统方案及组成

饲料生产过程控制与质量追溯系统首先对工业现场的数据进行采集，同时在数据库中进行数据存储与备份，通过物联网技术实现现场设备、工作流程、物流信息的汇总，形成数据分析报告提供给管理者查看、分析（白双星，2019）。饲料质量追溯系统根据生产环节的特点能将显示数据进行车间内部的有效部署，结合物联网技术实现远程读取与有效观察。显示实时生产、饲料加工情况，生产过程基准数据如生产计划、设备信息、加工情况等。

现场数据采集模块可以实现实时数据采集处理。数据库管理模块的作用是提供基本的生产线管理数据，以便为饲料生产过程控制与质量追溯系统数据的备份、工艺控制等提供计算和分析数据基础。物联网数据分析模块集成在云端服务器中，能对采集数据进行有效分析，结合大数据优势实现饲料生产过程控制与质量追溯。

“完成党的十九大提出的目标任务，必须充分发挥工人阶级主力军作用。”10月29日，习近平总书记在同中华全国总工会新一届领导班子成员集体谈话并发表重要讲话时指出，我国广大职工要牢牢把握为实现中国梦而奋斗的时代主题，把自身前途命运同国家和民族前途命运紧紧联系在一起，把个人梦同中国梦紧密联系在一起，把实现党和国家确立的发展目标变成自己的自觉行动，爱岗敬业、争创一流，以不懈奋斗书写新时代华章，共同创造幸福生活和美好未来。

图2 产品质量追溯系统架构

云端系统基于阿里云技术平台构建，产品质量追溯系统架构依据饲料加工厂的现有技术设备进行设计，主要设计了信息采集层、数据服务层、云端监测层（刘晋，2016）。

（1）信息采集层：完成现场工业信息数据的采集任务，在线支持多种设备采集，包括BCR、RS485串口、RJ45、电子称等。

（2）数据服务层：主要完成数据处理，处理信息采集层的有效访问请求，访问数据库等。

（3）云端监测层：基于阿里云技术进行远程监测与大数据分析，基于物联网的云端服务器采用B/S模式进行架构，支持多种远程接入处理方式，包括批处理、无线通讯等方式。

系统构建饲料生产过程与质量追溯系统和数据库，质量追溯系统配置有硬件防火墙和软件防火墙，入侵检测系统，安全审计系统等保障设备，饲料产品包装加标使用二维码，用户根据生产情况和饲料数量设计，可以无限量自动生成使用，使用成本低廉，操作简单。基于构建思想进行系统方案的构建与设计，系统方案原理图如图3所示。

图3 系统方案原理图

追溯系统能远程获取饲料加工车间环境数据、饲料原材料关键参数、成品生产、加工、质检、销售数据监测信息，通过互联网将数据传输到云计算中心，及时做出相关数据实时查询与质量追溯，对于有质量问题的生产简报进行问题追溯与有关产品追回（肖博等，2020；王兆华和周燕飞，2018）。

图4 智能质量追溯过程

借助智能质量追溯系统实现原料追溯、生产过程追溯、出货追溯、质量追溯。

2.1 原料追溯 实现产品按照指定条件（如时间范围、批次号）进行单项或多项综合查询，查询出符合条件的饲料产品原料条码和关键信息。获取饲料产品生产的详尽信息，实现产品信息的原料追溯。

2.2 生产过程追溯 系统通过输入生产产品二维码，获取产品在每个加工生产环节的工艺参数、工序加工时间、操作人员信息、设备点检维修记录等及相关产品质量合格信息，实现产品生产过程追溯（毕杨，2015）。

2.3 出货追溯 系统自动生成出货业务数据报表，支持按照产品批次，包装规范，出货客户，时间范围生成相关信息报表。

2.4 质量追溯 系统实现不良产品对应的信息渠道管理，支持对各环节进行查询与追溯，可查看历史工单和检验情况，按照年、月、日对产线生产的产品直通率、产品合格率、设备产能和设备效率进行统计，对各粒度数据进行可视化，并生成相关曲线，对不良产品实现追溯，同时对生产过程提供指导。

3 质量追溯系统设计

饲料质量追溯系统以产品基础信息采集、数据库构建为基础，同时结合物联网技术有效掌控饲料全行业供应链中的产品信息、生产过程、客户信息等。饲料质量追溯系统采用从上往下跟踪，即从原材料供应商-加工商-运输商-销售商-销售点，这种方法主要用于查找造成质量问题的原因，确定饲料原产地和特征；同时也便于消费者在销售点购买的饲料出现问题时可以向上层追溯，最终确定问题所在，能有效用于问题饲料的召回。质量追溯系统设计技术路线如下所示。

Step1：建立饲料产品与生产加工过程的监测与数据收集，实现产品追溯功能。

Step2：设计产品质量管理系统，确保产品质量跟踪与把控。

Step3：构建数据库，进行有效数据的存储与备份，方便从原料到成品，从加工机台到操作人员，实现全过程追溯，提供最完善的原始数据。

Step4：结合物联网为企业建立质量追溯管理体系。

通过系统准确查询产品设计、制造和检测能力的实际状况。

图5 数据库构建过程

构建质量追溯系统中数据库能为饲料产品高质量生产提供一个有利的环境，同时为饲料加工智能化提升的研究工作积攒大量宝贵数据，为今后饲料产业信息化、自动化生产提供有来源的、有特色性的大数据支撑和指导决策建议。

4 质量追溯系统实现

质量追溯系统基于HTML语言进行开发，同时结合WBE服务器和阿里云进行构建部署，用户打开app终端即可进入登录界面，如图6所示，注册账号后进行登录，即可选择连接进入配置成功的饲料质量追溯系统v1.0。登录成功后系统自动跳转到订单管理界面，如图7所示。

设置登陆管理模块、数据库管理模块、订单管理模块、财务管理及系统管理模块。通过订单管理界面能对生产订单数据进行总体与宏观上的把握与分析，主要显示饲料订单号，下单手机号及客户信息等。点击页面右上方的售后订单按钮，即可调出售后信息界面，如图8所示，通过售后信息可以实时查看历史数据、售后情况及售后处理情况等信息。

图6 系统登录界面

图7 订单管理界面

图8 售后信息界面

如图9所示，对于不同类型的饲料供应链进行监测管理，同时对生产关节进行有效管理。系统能够对于登录系统的用户进行记录，并在后台进行保存。

5 总结

为了实现饲料企业的智能化建设，进一步提升生产效益，结合物联网技术、云计算技术与智能制造技术，设计了一种基于物联网的猪饲料质量追溯系统。该系统采用浏览器/服务器架构模式，实现分布式管理，以传感器和开关显示仪为采集设备，通过物联网与传感器相连进行数据分析，有效掌控饲料全行业供应链中的产品信息、生产过程、客户信息。系统能实现快速召回和问题处理，为饲料加工智能化品质提升的研究工作积攒大量宝贵数据，能为今后饲料生产提供有来源的、有特色性的大数据支撑和指导决策建议。

图9 质量回溯监控