一种基于工业互联网的稻米加工的远程生产方法与流程

本发明主要涉及到稻米加工技术领域，特指一种基于工业互联网的稻米加工的远程生产方法。

背景技术：

当前，传统的稻米加工在生产过程中完全依赖操作工人不停地在车间巡视，并依赖感觉、经验、手感调制与操作设备，在实际工作中具体表现为：

（1）例如，在新冠疫情期间，为了确保“米袋子”供应，因为必需现场操作加工设备，稻米加工企业与生产工人只能在承担相当大的风险条件下开展生产。

（2）操作工人依靠感官粗略判断加工工艺并依据手感与经验调控设备，致使稻米加工产品一直缺乏稳定性，且使得加工损耗巨大。

（3）生产车间噪声大，粉尘多，工人工作环境恶劣，由此而使得粮食加工企业一线人员严重短缺，且缺口不断增大，一线生产后继无人。

因此，随着时代发展与从业理念的变化，作为社会生存基本保障的粮食加工行业需要尽快实现生产车间无人化、自动化、精确化。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、易实现、自动化和无人化程度高的基于工业互联网的稻米加工的远程生产方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于工业互联网的稻米加工的远程生产方法，其步骤包括：

步骤s1：建立工厂内生产局域网；通过稻米加工车间内工业互联网将稻米加工工厂内的稻米加工设备与在线加工工艺检测系统连成工厂内生产局域网；通过工厂内生产局域网将各稻米加工设备的运行传感信息与各工序的加工工艺检测数据传送至工厂内智能控制平台服务器，所述工厂内智能控制平台服务器以工厂内的私有云服务器；所述私有云服务器与公网连接，并在边界架设vpn加密客户端；

步骤s2：构建稻米加工远程生产操作工业互联网；

在公网上架设中心管理服务器，通过中心端vpn经各工厂客户端vpn与各私有云服务器连通；智能终端则通过软件vpn经中心端vpn与中心管理服务器连通，通过vpn加密处理，所有连入系统的各稻米加工企业、中心管理服务器、各智能终端组成一张虚拟专网；

步骤s3：所述私有云服务器与对应的智能终端在经过认证并连入vpn专网后，智能终端与工厂的私有云服务器之间建立通信；

步骤s4：智能终端从私有云服务器上获取工厂内生产设备运行信息与在线工艺检测数据，并生成相应的趋势图；所述趋势图分工序产生，并将对应的设备运行各参数趋势图与加工工艺检测各参数趋势图进行比较。

作为本发明的进一步改进：所述私有云服务器通过有线数据网络或者5g网络与公网连接。

作为本发明的进一步改进：所述中心管理服务器对所有虚拟专网内设备和通信进行管理。

作为本发明的进一步改进：所述中心管理服务器的管理包括各工厂私有云服务器与各智能终端的标识、标识管理与存储、标识解析以及通信转发。

作为本发明的进一步改进：所述中心管理服务器不存储工厂内生产设备的运行信息与在线工艺检测数据。

作为本发明的进一步改进：所述步骤s3中，智能终端与工厂的私有云服务器之间的数据传输均经过对称加密，所述对称加密的密钥则经非对称加密以数字信封送达。

作为本发明的进一步改进：所述稻米加工设备包括去石机、砻谷机、碾米机、色选机、抛光机、配米秤中的一项或多项。

作为本发明的进一步改进：所述私有云服务器从各道工序的加工设备上获取设备的运行信息，所述运行信息是实时的，包括砻谷机的两辊线速度及线速度差、辊压、下料淌板与胶辊外切线距离差、砻谷机的工作电流、入料流量；碾米机的入料流量、碾米机工作电流、碾米机碾米室压力；抛光机的工作电流、抛光室的压力、抛光室的湿度、入料流量中的一项或多项。

作为本发明的进一步改进：所述私有云服务器从在线工艺检测机器人获取各道工序的加工工艺数据，所述加工工艺数据是实时的，包括清杂去石工序，去石效果、副产品的带出率；砻谷工序，脱壳率、碎糙米率、未熟粒率、净糙米中含谷率；碾米工序，各道碾米的达标率、过碾率、碾米不足率、碎米率、小碎米率、碾减率、留皮率、留胚率；色选工序，黄粒米率、病斑率、垩白率、重度垩白率、留皮率、留胚率；抛光工序，碎米率、抛光达标率、抛光不达标率、过抛率；成品工序，留胚率、留皮率、黄粒米率、病斑率、碎米率、小碎米率、垩白率、重度垩白率中的一项或多项。

作为本发明的进一步改进：所述步骤s4中，将对应的设备运行各参数趋势图与加工工艺检测各参数趋势图进行比较包括：

（a）依据在线工艺检测数据，远程调制对应工序设备的相应控制元素；

（b）依据在线工艺检测数据趋势图与设备运行参数趋势图对比，判断来料水分、分级变化情况，并作出相应的设备调制；

（c）依据在线工艺检测数据趋势图与设备运行参数趋势图对比判断设备工作性能与是否故障情况，并采取相应措施。

作为本发明的进一步改进：所述私有云服务器启动工作时，自动向中心管理服务器发出连接请求，请求信息中包含本设备的标识数据，连接信息经vpn加解密认证通过；所述中心管理服务器从存储列表提取信息与连接请求信息进行比对，经确认后建立连接；所述智能终端启动工作时，与中心管理服务器建立通信连接；每台智能终端与所需连接的稻米加工企业私有云服务器之间为一一对应关系。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的基于工业互联网的稻米加工的远程生产方法，原理简单、易实现、自动化和无人化程度高，它基于自构的工业互联网，通过智能终端（包括平板电脑、智能手机、pc），在远程查看稻米加工设备运行状况与每道工序的加工工艺效果检测数据，并通过对加工工艺效果的评价精细调制设备，实现稻米加工的远程生产操控，进而实现稻米加工的生产车间无人化。

附图说明

图1是本发明方法的流程示意图。

图2是本发明在具体应用实例中构建的工厂内生产局域网的拓扑结构示意图。

图3是本发明在具体应用实例中构建的稻米加工远程生产操作工业互联网的拓扑结构示意图。

图4是本发明在具体应用实例中碾米室压力的示意图。

图5是本发明在具体应用实例中电流值的示意图。

图6是本发明在具体应用实例中留皮率的示意图。

图7是本发明在具体应用实例中碎米率的示意图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1-图3所示，本发明的一种基于工业互联网的稻米加工的远程生产方法，其步骤包括：

步骤s1：建立工厂内生产局域网；

通过稻米加工车间内工业互联网将稻米加工工厂内的稻米加工设备与在线加工工艺检测系统连成工厂内生产局域网。再通过工厂内生产局域网将各稻米加工设备的运行传感信息与各工序的加工工艺检测数据传送至工厂内智能控制平台服务器，所述工厂内智能控制平台服务器以工厂内的私有云服务器；所述私有云服务器通过有线数据网络或者5g网络或其他互联网形式与公网连接，并在边界架设vpn加密客户端。

步骤s2：构建稻米加工远程生产操作工业互联网；

在公网上架设中心管理服务器，通过中心端vpn经各工厂客户端vpn与各稻米加工工厂的私有云服务器连通；智能终端则通过软件vpn经中心端vpn与中心管理服务器连通，通过vpn加密处理，所有连入系统的各稻米加工企业、中心管理服务器、各智能终端组成一张虚拟专网。

步骤s3：稻米加工企业的私有云服务器与对应的智能终端在经过认证并连入vpn专网后，智能终端与工厂的私有云服务器之间建立通信，两者之间的数据传输均经过对称加密，而对称加密的密钥则经非对称加密以数字信封送达。

步骤s4：智能终端从工厂私有云服务器上获取工厂内生产设备运行信息与在线工艺检测数据，并生成相应的趋势图，这些趋势图分工序产生，并将对应的设备运行各参数趋势图与加工工艺检测各参数趋势图进行比较。

在具体应用实例中，稻米加工设备包括去石机、砻谷机、碾米机、色选机、抛光机、配米秤等生产设备。

在具体应用实例中，工厂内的私有云服务器从各道工序的加工设备上获取设备的运行信息，这些信息是实时的，包括：砻谷机的两辊线速度及线速度差、辊压、下料淌板与胶辊外切线距离差、砻谷机的工作电流、入料流量；碾米机的入料流量、碾米机工作电流、碾米机碾米室压力；抛光机的工作电流、抛光室的压力、抛光室的湿度、入料流量。

在具体应用实例中，工厂内的私有云服务器从在线工艺检测机器人获取各道工序的加工工艺数据，这些数据是实时的，包括清杂去石工序，去石效果、副产品的带出率；砻谷工序，脱壳率、碎糙米率、未熟粒率、净糙米中含谷率；碾米工序，各道碾米的达标率、过碾率、碾米不足率、碎米率、小碎米率、碾减率、留皮率、留胚率；色选工序，黄粒米率、病斑率、垩白率、重度垩白率、留皮率、留胚率；抛光工序，碎米率、抛光达标率、抛光不达标率、过抛率；成品工序，留胚率、留皮率、黄粒米率、病斑率、碎米率、小碎米率、垩白率、重度垩白率。

在具体应用实例中，所述中心管理服务器并不存储工厂内生产设备的运行信息与在线工艺检测数据。

在具体应用实例中，所述中心管理服务器对所有虚拟专网内设备和通信进行管理；所述中心管理服务器的管理包括各工厂私有云服务器与各智能终端的标识、标识管理与存储、标识解析以及通信转发。

在具体应用实例中，在上述步骤中，每个稻米加工企业的私有云服务器的主板、网卡、硬盘的序列号均通过散列函数加密方式存储在中心管理服务器，每台智能终端（包括平板电脑、智能手机、pc）的序列号与标识码也通过散列函数加密方式存储在中心管理服务器，每台私有云服务器与智能终端的标识信息均通过手工方式在中心管理服务器上添加，中心管理服务器不支持自动添加方式。

在具体应用实例中，稻米加工企业私有云服务器启动工作时，自动向中心管理服务器发出连接请求，请求信息中包含本设备的标识数据，连接信息经vpn加解密认证通过，中心管理服务器从存储列表提取信息与连接请求信息进行比对，经确认后建立连接。同样地，智能终端启动工作时，遵循以上方式与中心管理服务器建立通信连接。每台智能终端与所需连接的稻米加工企业私有云服务器之间为一一对应关系，即一工厂的智能终端只能与一工厂的私有云服务器建立通信，但不能与二工厂或者其他工厂的私有云服务器建立通信。

在具体应用实例中，在步骤s4中，将对应的设备运行各参数趋势图与加工工艺检测各参数趋势图进行比较包括：

（a）依据在线工艺检测数据，远程调制对应工序设备的相应控制元素；

（b）依据在线工艺检测数据趋势图与设备运行参数趋势图对比，可以判断来料水分、分级变化情况，并作出相应的设备调制；

（c）依据在线工艺检测数据趋势图与设备运行参数趋势图对比可以判断设备工作性能与是否故障情况，并采取相应措施。

本发明在一个的应用案例中，具体操作过程如下：

平板电脑p充当智能终端，其访问权限对应于稻米加工企业a的私有云服务器af，通过vpn与中心管理服务器认证之后，p与af建立连接并通信，p从af上获取a的最末道（终碾）碾米机碾米室压力、入料流量、工作电流等实时运行数据；且，p从af上获取a的终碾的留胚率、留皮率、碎米率、达标率、碾减率等在线工艺检测数据；并生成运行参数与工艺参数的趋势对比图：

（a）当各参数趋势图类似于图4、图5、图6、图7平稳，则表明终碾工序碾米机工作正常，加工工艺正常；

（b）当图4、图5、图7如上平稳，图6曲线明显下降，则表明来料水分升高，碾米室压力需要调整（增加），在p的界面上远程调节a的终碾碾米机的碾米室压力，以保证终碾目标精度；

（c）当图4、图5、图6如上平稳，图7曲线明显向上，则表明来料分级，粒型发生变化，碎米增多，但无需调整设备；

（d）当图5如上平稳，图4曲线明显向上，图6曲线略有向上，图7曲线明显向上，则表明碾米机米刀需要调整；

（e）当在p界面上远程主动调整a的终碾碾米机控制参数后，图4、图5、图7均明显向上，而图6向上趋势不明显，则表明碾米机砂辊需要更换；

（f）此外，p可从af获取a任一工序在线检测样本原始图像。

其中，图4中横坐标为回次，纵坐标为压力，单位：mpa；图5中横坐标为回次，纵坐标为电流，单位：安培；图6中横坐标为回次，纵坐标为留皮率，单位：%；图7中横坐标为回次，纵坐标为碎米率，单位：%。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。