利用近紅外技術(shù)在線控制飼料生產(chǎn)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及飼料生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制方法，具體說是利用近紅外技術(shù)控制飼料 生產(chǎn)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)行的飼料生產(chǎn)加工過程中，技術(shù)人員依據(jù)實(shí)驗(yàn)室原料檢測結(jié)果或直接以數(shù)據(jù) 庫推薦的相關(guān)質(zhì)量指標(biāo)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)飼料配方，然后按配方組織生產(chǎn)，成品料出廠前抽 樣待檢，合格的成品直接出廠到客戶。這種方法存在以下幾個問題：1、飼料原料質(zhì)量指標(biāo)檢 測有限，降低了飼料原料的利用效率和飼料配方的精準(zhǔn)程度；2、如投料錯誤，再經(jīng)過粉碎膨 化等工序后，原料營養(yǎng)成分發(fā)生變化，原料營養(yǎng)參數(shù)與配方要求不相符；3、設(shè)備、工藝出現(xiàn) 問題不能及時發(fā)現(xiàn)，如混合均勻度一般3個月才檢測一次；4、成品料待化驗(yàn)檢測滯后，當(dāng)發(fā) 現(xiàn)成品料質(zhì)量不合格時，召回成本較高；5、配方師及檢驗(yàn)化驗(yàn)人員人力成本較高、工作效率 較低；6、對于有效營養(yǎng)成分的數(shù)據(jù)而言，其檢測要求較高、試驗(yàn)周期較長，再加上相應(yīng)的儀 器設(shè)備和動物試驗(yàn)條件，使得飼料廠不能通過日常的檢測得到所需數(shù)據(jù)。
[0003]目前，隨著光譜技術(shù)、化學(xué)計(jì)量學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，近紅外技術(shù)以其快速、無 損、成本低、同時檢測等檢測優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于評定植物、草料、飼料和飼料原料品質(zhì)等方 面，其作為一種行之有效的辦法，提供給家畜營養(yǎng)學(xué)家、研究員、農(nóng)業(yè)顧問和飼料原料咨詢 者等。近紅外技術(shù)是通過分析飼料及飼料原料營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的直接方法和以動物排泄物入手預(yù) 測飼料品質(zhì)的間接方法，檢測飼料中的主要常規(guī)營養(yǎng)成分和有效養(yǎng)分指標(biāo)，例如水分、粗蛋 白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分、鈣、磷、NDF、ADF、植酸磷、總能、18種氨基酸及消化能和代謝能 等來綜合評價飼料的營養(yǎng)價值。
[0004] 目前，國內(nèi)外科學(xué)家已經(jīng)把檢測重點(diǎn)和難點(diǎn)從單一原料、飼草飼料、青貯飼料、配 合飼料常規(guī)營養(yǎng)品質(zhì)轉(zhuǎn)移到有效養(yǎng)分和生產(chǎn)過程質(zhì)量控制上，通過不斷豐富檢測樣品的種 屬分類，擴(kuò)充不同來源，如生長階段、地域、品種等，及不同收獲期和水分含量的樣品，建立 不同的、適應(yīng)性更強(qiáng)的近紅外定標(biāo)模型，同時構(gòu)建完善的模型數(shù)據(jù)庫，并結(jié)合在線控制技 術(shù)，提高飼料原料的利用效率，達(dá)到精準(zhǔn)配置日糧的目的，并及時發(fā)現(xiàn)飼料生產(chǎn)過程中所產(chǎn) 生的各項(xiàng)問題、保證成品飼料質(zhì)量的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種可有效保障飼料生產(chǎn)企業(yè)規(guī)范化生產(chǎn)、提高 產(chǎn)能效益、保障產(chǎn)品質(zhì)量安全的利用近紅外技術(shù)在線控制飼料生產(chǎn)的方法。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：利用近紅外技術(shù)在線控制飼料生產(chǎn) 的方法，其包括以下步驟： (1) 在飼料生產(chǎn)線的進(jìn)料斗上安裝近紅外探頭； (2) 近紅外光譜儀通過所述近紅外探頭檢測進(jìn)料斗內(nèi)飼料原料成分的近紅外光譜信息 和營養(yǎng)成分的含量信息； (3) 近紅外光譜儀將上述檢測的信息傳送至裝有配方系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)； (4) 計(jì)算機(jī)將所述光譜儀傳送的信息與配方系統(tǒng)中的信息對比后判斷飼料原料的質(zhì) 量，并根據(jù)判斷結(jié)果對飼料原料進(jìn)行分級使用。
[0007] 進(jìn)一步地，計(jì)算機(jī)判斷飼料原料的質(zhì)量的方法為：首先在配方系統(tǒng)中根據(jù)可當(dāng)作 飼料原料的配方的近紅外光譜信息，建立飼料原料質(zhì)量定性判別模型，再將上述測得的飼 料原料成分的近紅外光譜信息與該質(zhì)量定性判別模型對比，然后根據(jù)對比結(jié)果判斷飼料原 料是否符合日常生產(chǎn)的質(zhì)量要求。
[0008] 進(jìn)一步地，計(jì)算機(jī)判斷飼料原料的質(zhì)量的方法為：首先在配方系統(tǒng)中根據(jù)可當(dāng)作 飼料原料的配方的近紅外光譜信息和各配方的含量信息，建立飼料原料營養(yǎng)價值的定量分 析模型，再將上述測得的近紅外光譜信息和營養(yǎng)成分的含量信息與該定量分析模型對比， 然后根據(jù)對比結(jié)果判斷飼料原料的營養(yǎng)成分的含量是否滿足預(yù)設(shè)的質(zhì)量要求。
[0009] 進(jìn)一步地，所述進(jìn)料斗上安裝有檢測管，檢測管上安裝有伸入檢測管管腔內(nèi)的所 述近紅外探頭。
[0010] 進(jìn)一步地，所述檢測管傾斜設(shè)置，其與水平面形成45° -60°傾斜角。
[0011] 進(jìn)一步地，所述檢測管橫截面呈方形，在該方形檢測管一側(cè)面上開設(shè)有安裝孔，所 述近紅外探頭安裝在該安裝孔上。
[0012] 進(jìn)一步地，在所述方形檢測管另一側(cè)面設(shè)置有活動觀察窗；在檢測管所述一側(cè)面 上位于安裝孔下側(cè)開設(shè)有一取樣口。
[0013] 進(jìn)一步地，還包括在飼料生產(chǎn)線的成品料出料口處安裝近紅外探頭，所述近紅外 光譜儀通過該近紅外探頭檢測成品料成分的近紅外光譜信息和常規(guī)成分的含量信息，該近 紅外光譜儀將上述檢測的成品料信息傳送至所述計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將該光譜儀傳送的信息與 配方系統(tǒng)中的信息對比后判斷成品料的質(zhì)量，并根據(jù)上述常規(guī)成分的含量信息控制飼料生 產(chǎn)線進(jìn)行日糧的即時配制。
[0014] 進(jìn)一步地，計(jì)算機(jī)判斷成品料的質(zhì)量的方法為：首先在配方系統(tǒng)中根據(jù)可當(dāng)作飼 料成品料的配方的近紅外光譜信息，建立成品料質(zhì)量定性判別模型，再將上述測得的成品 料成分的近紅外光譜信息與該定性判別模型對比，然后根據(jù)對比結(jié)果判斷成品料成分的混 合均勻度是否符合質(zhì)量要求。
[0015] 進(jìn)一步地，計(jì)算機(jī)判斷成品料的質(zhì)量的方法為：首先在配方系統(tǒng)中根據(jù)可當(dāng)作飼 料成品料的配方的近紅外光譜信息和各配方的含量信息，建立成品料營養(yǎng)價值的定量分析 模型，再將上述測得的成品料成分的近紅外光譜信息和常規(guī)成分的含量信息與該定量分析 模型對比，然后根據(jù)對比結(jié)構(gòu)判斷成品料的常規(guī)成分的含量是否符合質(zhì)量要求。
[0016] 從以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明利用近紅外光譜分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)對飼料生產(chǎn)過程涉及 到的原料、過程產(chǎn)品以及終產(chǎn)品的現(xiàn)場無損快速分析，以條形碼識別技術(shù)和數(shù)據(jù)庫管理技 術(shù)作為信息交互載體，以網(wǎng)絡(luò)服務(wù)為平臺，提供多平臺的產(chǎn)品信息跟蹤、投料工藝監(jiān)控、產(chǎn) 品品質(zhì)追溯以及原料配方優(yōu)化等功能。因此，本發(fā)明可有效保障飼料生產(chǎn)企業(yè)規(guī)范化生產(chǎn)， 提尚廣能效益，保障廣品質(zhì)量安全。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明檢測管的安裝示意圖。
[0018] 圖2是圖1的A向視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明的利用近紅外技術(shù)在線控制飼料生產(chǎn)的方法，其包 括在飼料生產(chǎn)線的進(jìn)料斗上安裝近紅外探頭；近紅外光譜儀通過所述近紅外探頭檢測進(jìn)料 斗內(nèi)飼料原料成分的近紅外光譜信息和營養(yǎng)成分的含量信息；營養(yǎng)成分包括常規(guī)化學(xué)指標(biāo) 如水分、總能、粗蛋白、粗纖維、粗脂肪、NDF、ADF、粗灰分、鈣、磷及淀粉等；還包括有效養(yǎng)分 含量如消化代謝能及可消化氨基酸等；近紅外光譜儀將上述檢測的信息傳送至裝有配方系 統(tǒng)的計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)將所述光譜儀傳送的信息與配方系統(tǒng)中的信息對比后判斷飼料原料的 質(zhì)量，并根據(jù)判斷結(jié)果對飼料原料進(jìn)行分級使用。例如，采集已采購的某批玉米原料的近紅 外光譜信息，并使用已建立好的相關(guān)近紅外定量模型對其營養(yǎng)成分含量（以蛋白為例）進(jìn)行 快速檢測，結(jié)合配方系統(tǒng)中對玉米質(zhì)量的分級標(biāo)準(zhǔn)(如一級玉米：蛋白含量為8. 0%以上，二 級玉米：蛋白含量為7. 5%-8. 0% ;三級玉米：蛋白含量7. 5%以下)，確定該玉米的質(zhì)量等級， 并將其進(jìn)行分級使用，即根據(jù)玉米質(zhì)量等級的高低分別用于仔豬、母豬全價料或生長育肥 豬全價料。
[0020] 在實(shí)施過程中，計(jì)算機(jī)判斷飼料原料的質(zhì)量的方法為：首先在配方系統(tǒng)中根據(jù)可 當(dāng)作飼料原料的配方的近紅外光譜信息，建立飼料原料質(zhì)量定性判別模型，再將上述測得 的飼料原料成分的近紅外光譜信息與該質(zhì)量定性判別模型對比，然后根據(jù)對比結(jié)果判斷飼 料原料是否符合日常生產(chǎn)的質(zhì)量要求。在日常生產(chǎn)條件下，通過采集不同來源原料的光譜 信息，建立質(zhì)量合格原料的近紅外光譜庫(該光譜庫各樣品在吸光度存在一定的范圍)，當(dāng) 采集完未知原料的光譜信息后，與該光譜庫中的光譜進(jìn)行比對，若其光譜落在該光譜庫的 范圍之內(nèi)，說明其滿足日常生產(chǎn)的質(zhì)量要求；反之，則不滿足日常生產(chǎn)的質(zhì)量要求。若飼料 原料符合質(zhì)量要求則進(jìn)行購買，若不符合則進(jìn)行退貨處理。同時，通過快速、長期的監(jiān)控飼 料原料的品質(zhì)，確定最佳的供應(yīng)商；并對符合飼料原料質(zhì)量要求進(jìn)行購買的原料，根據(jù)其質(zhì) 量進(jìn)行分級，從而實(shí)現(xiàn)不同品質(zhì)飼料原料的分級使用，提高原料的利用效率。如在進(jìn)料斗經(jīng) 過檢測，可將玉米根據(jù)其質(zhì)量進(jìn)行分級，然后按照質(zhì)量級別將其分別輸送至乳豬料、母豬料 及生長育肥豬料等生產(chǎn)線。
[0021] 本發(fā)明還提供一種計(jì)算機(jī)判斷飼料原料的質(zhì)量的方法：首先在配方系統(tǒng)中根據(jù)可 當(dāng)作飼料原料的配方的近紅外光譜信息和各配方的含量信息，建立飼料原料營養(yǎng)價值的定 量分析模型，再將上述測得的近紅外光譜信息和營養(yǎng)成分的含量信息與該定量分析模型對 比，然后根據(jù)對比結(jié)果判斷飼料原料的營養(yǎng)成分的含量是否滿足預(yù)設(shè)的質(zhì)量要求。例如，根 據(jù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以蛋白為指標(biāo)，玉米和普通豆柏預(yù)設(shè)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)一般為不低于7. 5%和43%。對 于未知玉米或豆柏而言，使用已建立好的近紅外定量模型對其蛋白含量進(jìn)行快速檢測，確 定其實(shí)際的蛋白含量，再與企業(yè)相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相比對，看其是否滿足預(yù)設(shè)的質(zhì)量要求。
[0022] 在實(shí)施過程中，原料鑒別是保證飼料原料質(zhì)量的首要環(huán)節(jié)，是過程質(zhì)量分析和控 制的源頭。傳統(tǒng)的鑒別方法主