一种兽药饲料的生产控制方法及系统

技术领域

本申请一般地涉及生产控制领域，尤其涉及一种兽药饲料的生产控制方法及系统。

背景技术

兽药饲料是养殖环节中的重要组成部分，它可以帮助动物获得健康的营养，促进其生长发育。兽药饲料的使用可以有效地预防和治疗动物的疾病，减少养殖成本。

兽药饲料的生产流程一般包括以下几个环节：原料处理、粉碎、混合调配、压制造粒、冷却筛选、包装等。在粉碎的过程中，粉碎设备使用较大的功率可保证粉碎的效率，但粉碎设备的较大功率又会引起温度升高，影响粉碎质量以及兽药饲料的质量。

目前，公开号为CN116610081A的专利申请文件公开了一种饲料生产控制方法，交互生产设备基础信息，并配置生产设备的从属关系；采集获得饲料的生产工艺，定位生产设备，调用从属关系；进行设备交互，读取设备运行数据；进行产品数据采集，生成阶段产品数据；执行设备运行数据的数据分析，生成设备异常控制分析结果；执行阶段产品数据的数据采集验证，生成生产辅助信息；将从属关系、设备运行数据、生产辅助信息、异常控制分析结果输入智能优化模型，输出优化控制结果，基于此结果进行饲料的生产控制。

然而，上述方法将饲料的生产工艺和生产设备之间的关联直接输入智能优化模型，得到优化控制结果，实现饲料的生产控制，但是忽略了粉碎的过程中，设备运行参数和环境参数之间的关联，如，运行功率较大引起环境温度升高的情况，导致兽药饲料的产品质量下降，相反，运行功率较小又会导致生产效率降低。

发明内容

为了解决现有技术中的上述技术问题，本申请提供了一种兽药饲料的生产控制方法及系统，从而提高兽药饲料的产品质量和生产效率。

本发明提供了一种兽药饲料的生产控制方法，用于控制粉碎设备完成粉碎过程，包括：构建粉碎效果模型，所述粉碎效果模型的输入为用量向量、粉碎时长和所述粉碎设备的功率，输出为粉碎效果评价指标，所述粉碎效果评价指标用于反映粉碎过程的粉碎效率，以及粉碎过程结束后粉末颗粒大小是否满足设定尺寸，所述用量向量包括每种原材料的用量；构建单位温升模型，所述单位温升模型的输入为所述用量向量和所述粉碎设备的功率，输出为单位温升，所述单位温升为粉碎过程中单位时间内的温度升高量；依据兽药饲料中每种原材料的活性温度区间确定目标温度区间；基于所述目标温度区间、所述单位温升模型和所述粉碎效果模型构建寻优问题，所述寻优问题包括目标函数和约束条件，所述目标函数满足关系式：

其中，

其中，

在一些实施例中，所述构建粉碎效果模型之前，所述方法还包括：构建粉碎效果初始模型，所述粉碎效果初始模型满足关系式：

其中，

在一些实施例中，所述构建粉碎效果模型包括：在任意历史粉碎过程中，采集用量向量、粉碎设备的功率和粉碎时长，并在所述历史粉碎过程结束后采集粉碎效果评价指标；响应于所述粉碎效果评价指标大于设定指标值，储存所述用量向量、所述粉碎设备的功率、所述粉碎时长以及所述粉碎效果评价指标，作为一组粉碎样本；利用最小二乘法在所有粉碎样本上拟合所述粉碎效果初始模型，确定待定系数的数值，得到粉碎效果模型。

在一些实施例中，在所述历史粉碎过程结束后采集粉碎效果评价指标包括：在所述历史粉碎过程结束后，获取粉碎时长以及所有粉末颗粒的重量；利用筛网对所有粉末颗粒进行筛分，并在筛分结束后获取所述筛网上剩余粉末颗粒的重量，其中，所述筛网上设有所述设定尺寸的筛孔，所述设定尺寸等于粉末颗粒的最大允许尺寸；基于所述用量向量、所述剩余粉末颗粒的重量、所述粉碎时长以及所有粉末颗粒的重量计算粉碎效果评价指标，所述粉碎效果评价指标满足关系式：

其中，

在一些实施例中，所述单位温升初始模型满足关系式：

其中，

在一些实施例中，所述目标温度区间为兽药饲料中每种原材料活性温度区间的交集。

在一些实施例中，求解所述寻优问题以获取目标功率和目标粉碎时长包括：利用寻优算法求解所述寻优问题，在满足所述约束条件的前提下，将粉碎效果评价指标取最大值时对应的粉碎时长和粉碎设备的功率作为目标粉碎时长和目标功率。

本申请还提供了一种兽药饲料的生产控制系统，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现根据本申请第一方面所述的兽药饲料的生产控制方法。

本申请实施例提供的上述兽药饲料的生产控制方法，首先构建粉碎效果模型，依据每种原材料的用量、粉碎时长和所述粉碎设备的功率，确定粉碎效果评价指标；构建单位温升模型，可依据每种原材料的用量和所述粉碎设备的功率确定单位温升；进一步地，依据单位温升模型计算粉碎过程中的最大温度，并作为约束条件求解粉碎效果评价指标达到最大时对应的粉碎时长和粉碎设备的功率，实现粉碎过程的精准控制，从而提高兽药饲料的产品质量和生产效率。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本申请示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本申请的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1是根据本申请实施例的兽药饲料的生产控制方法的流程图；

图2是根据本申请实施例的兽药饲料的生产控制系统的框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应当理解，当本申请的权利要求、说明书及附图使用术语“第一”、“第二”等时，其仅是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本申请的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

根据本申请的第一方面，本申请提供了一种兽药饲料的生产控制方法。请参阅图1所示，为本申请实施例的兽药饲料的生产控制方法的流程图。根据不同的需求，所述流程图中步骤的顺序可以改变，某些步骤可以省略。

S11，构建粉碎效果模型，所述粉碎效果模型的输入为用量向量、粉碎时长和所述粉碎设备的功率，输出为粉碎效果评价指标，所述粉碎效果评价指标用于反映粉碎过程的粉碎效率，以及粉碎过程结束后粉末颗粒大小是否满足设定尺寸，所述用量向量包括每种原材料的用量。

在一个实施例中，在兽药饲料粉碎过程中，不同种类的原材料其颗粒大小和硬度均不同，为了达到符合要求的粉碎结果，需要粉碎设备在不同的功率和粉碎时长下进行作业，进而导致粉碎过程的粉碎效果评价指标不同，所述粉碎效果评价指标用于反映粉碎过程的粉碎效率，以及粉碎过程结束后粉末颗粒大小是否满足设定尺寸。因此，兽药饲料粉碎过程的控制参数包括粉碎设备的功率和粉碎时长。

由于不同种类的原材料其颗粒大小和硬度均不同，因此在构建粉碎效果模型时，需要采集不同原材料的用量构成用量向量，所述用量向量为1行

示例性地，生产兽药饲料时所有原材料的种类数为10，则所述用量向量为1行10列的向量；若某种兽药饲料在粉碎过程中仅用到第1种、第5种和第六种原材料，且用量依次为10、3.5和15，则对应的用量向量为

在用量向量确定后，粉碎时长越大，则粉碎过程结束后的粉末颗粒大小越容易达到粉碎要求，使得粉碎效果评价指标变大，但粉碎时长越大会导致粉碎效率下降，又会使粉碎效果评价指标变小，故本申请中基于粉碎时长构建一个正相关项

其中，

具体地，所述构建粉碎效果模型包括：在任意历史粉碎过程中，采集用量向量、粉碎设备的功率和粉碎时长，并在所述历史粉碎过程结束后采集粉碎效果评价指标；响应于所述粉碎效果评价指标大于设定指标值，储存所述用量向量、所述粉碎设备的功率、所述粉碎时长以及所述粉碎效果评价指标，作为一组粉碎样本；利用最小二乘法在所有粉碎样本上拟合所述粉碎效果初始模型，确定待定系数的数值，得到粉碎效果模型。

其中，所述设定指标值的取值为1。

在一个实施例中，在所述历史粉碎过程结束后采集粉碎效果评价指标包括：在所述历史粉碎过程结束后，获取粉碎时长以及所有粉末颗粒的重量；利用筛网对所有粉末颗粒进行筛分，并在筛分结束后获取所述筛网上剩余粉末颗粒的重量，其中，所述筛网上设有所述设定尺寸的筛孔；基于所述用量向量、所述剩余粉末颗粒的重量、所述粉碎时长以及所有粉末颗粒的重量计算粉碎效果评价指标，所述粉碎效果评价指标满足关系式：

其中，

其中，筛孔的设定尺寸与粉碎需求有关，所述设定尺寸等于粉末颗粒的最大允许尺寸。可以理解地，

如此，完成粉碎效果模型的构建，将每种原材料的用量、粉碎时长和粉碎设备的功率输入粉碎效果模型，即可输出粉碎效果评价指标，粉碎效果评价指标与粉碎效果呈正相关，所述粉碎效果评价指标综合反映了粉碎过程的粉碎效率，以及粉碎过程结束后粉末颗粒大小是否满足设定尺寸。

S12，构建单位温升模型，所述单位温升模型的输入为所述用量向量和所述粉碎设备的功率，输出为单位温升，所述单位温升为粉碎过程中单位时间内的温度升高量。

在一个实施例中，在兽药饲料粉碎过程中，原材料会与粉碎设备摩擦而产生热量，尤其是在原材料颗粒与高速旋转的刀片之间，不可避免地会因摩擦产生热量，使得原材料的温度升高；同时粉碎设备自身的运行也会使原材料的温度升高，而原材料的温度升高会影响原材料的活性。故为了提高兽药饲料的产品质量，保证粉碎过程中原材料的活性，需要构建单位温升模型，以确定粉碎过程中单位时间内的温度升高量。

具体地，所述构建单位温升模型包括：构建单位温升初始模型，所述单位温升初始模型中，所述单位温升与用量向量和所述功率呈正相关；在任意历史粉碎过程中，采集用量向量、粉碎设备的功率和粉碎时长，并在所述历史粉碎过程结束后采集温度升高量，作为一组温升样本；利用最小二乘法在所有温升样本上拟合所述单位温升初始模型，确定所述单位温升初始模型中待定系数的数值，得到单位温升模型。

其中，所述单位温升初始模型满足关系式：

其中，

如此，完成单位温升模型的构建，将用量向量和粉碎设备的功率输入单位温升模型，即可输出粉碎过程中的单位温升。

S13，依据兽药饲料中每种原材料的活性温度区间确定目标温度区间。

在一个实施例中，兽药饲料包含多种原材料，每种原材料对应的活性温度区间不同。比如，若一种原材料的活性对温度变化不敏感，则该原材料对应的活性温度区间较大；若一种原材料的活性对温度变化较为敏感，则该原材料对应的活性温度区间较小，将该原材料保持活性的温度范围作为该原材料的活性温度区间。

将兽药饲料中每种原材料活性温度区间的交集作为目标温度区间。

S14，基于所述目标温度区间、所述单位温升模型和所述粉碎效果模型构建寻优问题。

在一个实施例中，兽药饲料的用量向量已知，为了提高兽药饲料的产品质量和生产效率，应确保在目标温度区间内，使得粉碎效果评价指标达到最大，至此，将兽药饲料的生产控制过程转化为寻优问题，即约束粉碎过程中的最大温度在目标温度区间内，且功率为粉碎设备的允许功率的前提下，寻找使得粉碎效果评价指标达到最大时的粉碎设备功率和粉碎时长。

所述寻优问题包括目标函数和约束条件，目标函数为粉碎效果评价指标最大化，约束条件为粉碎过程中的最大温度在目标温度区间，且粉碎设备的功率在允许功率范围内。

所述目标函数满足关系式：

其中，

所述约束条件满足关系式：

其中，

可以理解地，目标函数中的自变量为粉碎设备的功率

如此，将兽药饲料的生产控制问题转化为寻优问题，完成数学建模的过程，约束粉碎过程中的最大温度在目标温度区间内，且功率为粉碎设备的允许功率的前提下，寻找使得粉碎效果评价指标达到最大时的粉碎设备功率和粉碎时长。

S15，求解所述寻优问题以获取目标功率和目标粉碎时长，并基于所述目标功率和所述目标粉碎时长控制粉碎设备完成粉碎过程。

在一个可选的实施例中，利用寻优算法求解所述寻优问题，在满足所述约束条件的前提下，将粉碎效果评价指标取最大值时对应的粉碎时长和粉碎设备的功率作为目标粉碎时长和目标功率。然后，基于所述目标功率和所述目标粉碎时长控制粉碎设备完成粉碎过程。

其中，所述寻优算法为爬山算法、蚁群算法或遗传算法等任意一种现有寻优算法。

如此，通过求解寻优问题确定目标功率和目标粉碎时长，实现兽药饲料的生产过程中粉碎过程的控制，提高兽药饲料的产品质量和生产效率。

本申请实施例提供的上述兽药饲料的生产控制方法，首先构建粉碎效果模型，依据每种原材料的用量、粉碎时长和所述粉碎设备的功率，确定粉碎效果评价指标；构建单位温升模型，可依据每种原材料的用量和所述粉碎设备的功率确定单位温升；进一步地，依据单位温升模型计算粉碎过程中的最大温度，并作为约束条件求解粉碎效果评价指标达到最大时对应的粉碎时长和粉碎设备的功率，实现粉碎过程的精准控制，从而提高兽药饲料的产品质量和生产效率。

根据本申请的第二方面，本申请还提供了一种兽药饲料的生产控制系统。图2是根据本申请实施例的兽药饲料的生产控制系统的框图。如图2所示，所述装置50包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现根据本申请第一方面所述的一种兽药饲料的生产控制方法。所述装置还包括通信总线和通信接口等本领域技术人员熟知的其他组件，其设置和功能为本领域中已知，因此在此不再赘述。

在本申请中，前述的存储器可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。例如，计算机可读存储介质可以是任何适当的磁存储介质或者磁光存储介质，比如，阻变式存储器RRAM（Resistive RandomAccess Memory）、动态随机存取存储器DRAM（Dynamic Random Access Memory）、静态随机存取存储器SRAM（Static Random-Access Memory）、增强动态随机存取存储器EDRAM（Enhanced Dynamic Random Access Memory）、高带宽内存HBM（High-Bandwidth Memory）、混合存储立方HMC（Hybrid Memory Cube）等等，或者可以用于存储所需信息并且可以由应用程序、模块或两者访问的任何其他介质。任何这样的计算机存储介质可以是设备的一部分或可访问或可连接到设备。本申请描述的任何应用或模块可以使用可以由这样的计算机可读介质存储或以其他方式保持的计算机可读/可执行指令来实现。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。