1、 依托環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)的食用菌智能化種植解決方案一、背景 信息化是現(xiàn)代農業(yè)的重要標志，更是現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展的重大技術支撐，物聯(lián)網(wǎng)技術應用可加速食用菌現(xiàn)代化。物聯(lián)網(wǎng)可以在產(chǎn)業(yè)結構方面實現(xiàn)信息化的綜合；在農業(yè)經(jīng)濟活動的過程中實現(xiàn)宏觀決策信息化、生產(chǎn)管理信息化、生產(chǎn)加工過程信息化、投入品和產(chǎn)品市場信息化、農業(yè)氣象等服務信息化的綜合；通過生產(chǎn)信息獲取、傳輸、存儲、處理、反饋與控制的綜合，加快傳統(tǒng)設施食用菌栽培向高新技術轉型。物聯(lián)網(wǎng)提供的先進工具和技術手段，對加速改造提升和優(yōu)化傳統(tǒng)食用菌產(chǎn)業(yè)，促進培育信息化、智能化新興食用菌產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代食用菌裝備產(chǎn)業(yè)，大幅度提高生產(chǎn)效率、管理經(jīng)營決策水平和市場化程度，促進資源

2、和生產(chǎn)要素的高效合理開發(fā)利用、實現(xiàn)食用菌行業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定、安全、高效發(fā)展具有重大意義。傳統(tǒng)的單純以提高勞動生產(chǎn)率和依靠經(jīng)驗管理的農業(yè)生產(chǎn)模式對于現(xiàn)代農業(yè)很難有突破性的發(fā)展。在食用菌生產(chǎn)中，溫度、濕度、光照和 CO2 濃度等是影響其生長的重要環(huán)境因子。 傳統(tǒng)的單純以提高勞動生產(chǎn)率和依靠經(jīng)驗管理的農業(yè)生產(chǎn)模式，逐漸開始有知識化、信息化和智能化定量管理為特征的信息化生產(chǎn)技術的需求，但總體上仍處于起步階段，與發(fā)達國家相比差距很大。 食用菌工廠化生產(chǎn)效益好，但風險也高。食用菌栽培過程中，環(huán)境因素對食用菌的生長影響很大。保證菌菇房處在適宜的空氣相對濕度、溫度、氧氣濃度、二氧化碳濃度和光照強度環(huán)境下，可以有效

3、提高食用菌產(chǎn)量和品質。 食用菌工廠化生產(chǎn)環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)托普物聯(lián)網(wǎng)平臺而研制，通過各種傳感器實時采集每間菇房的溫度、濕度、氧氣濃度、二氧化碳濃度、光照強度以及外圍設備的工作狀態(tài)等參數(shù)，并通過 WSN 和 GPRS 網(wǎng)絡傳輸?shù)接脩羰謾C或者監(jiān)控中心的電腦上，并可根據(jù)食用菌的生長規(guī)律結合專家管理系統(tǒng)，自動控制風機、濕器、照明等環(huán)境調節(jié)設備，保證最佳生產(chǎn)環(huán)境。二、系統(tǒng)功能1.環(huán)境信息采集、記錄與分析通過各種傳感器實時采集菇房環(huán)境數(shù)據(jù)信息，并通過采集節(jié)點、匯聚節(jié)點和無線網(wǎng)關，傳輸?shù)奖O(jiān)控中心和服務器。這些環(huán)境信息一方面形成報表和曲線，供技術人員和專家分析和決策，另一方面作為食用菌的生產(chǎn)信息記錄存檔，可

4、供質量安全追溯使用。2.環(huán)境智能控制根據(jù)食用菌生長階段對環(huán)境參數(shù)的要求，用戶可以過自動/集中控制/手動/遠程等不同控制方式，開閉制冷（或加熱）、加濕、換氣、照明等環(huán)境調節(jié)設備，以保證食用菌處于最佳生長環(huán)境。3.報警功能系統(tǒng)可以根據(jù)用戶設定的閾值和設備狀態(tài)，進行異常報警，以避免環(huán)境因素和設備故障帶來的損失。4.遠程監(jiān)控用戶可以通過手機、平板電腦、 PC 等終端，隨時隨地掌握菇房內的環(huán)境信息和設備信息，并可以遠程控制各種設備。收益回報隨著該系統(tǒng)的實施，可有效提高食用菌生產(chǎn)工廠化、標準化、智能化生產(chǎn)效益，降低農業(yè)生產(chǎn)成本、勞動強度。三、食用菌行業(yè)具有較高的產(chǎn)出率和附加值，物聯(lián)網(wǎng)在食用菌種植方面主要體

5、現(xiàn)在以下幾點：1.食用菌產(chǎn)季與外觀品質的光溫水精準調控技術光溫控制是調控設施食用菌產(chǎn)季與外觀品質的重要手段。綜合考慮作物生長發(fā)育對光溫水條件的要求、產(chǎn)品的目標上市期與外觀品質、以及設施光溫水調控所需的能耗，本系統(tǒng)能夠很好的調控作物與能耗模型的作物產(chǎn)季與外觀品質的光溫水，為作物產(chǎn)季與外觀品質精準調控提供決策支持，實現(xiàn)節(jié)水灌溉等減排增效目的，提高食用菌品質及收益。2.主要病害防治報警技術項目生產(chǎn)中因溫度、濕度不適宜，水分無法定量監(jiān)測，滅菌時間不夠，作業(yè)不規(guī)范導致病害多發(fā)而嚴重損失。 本物聯(lián)系統(tǒng)具有病害發(fā)生預警模型的設施作物主要病害防治報警系統(tǒng)功能，為及時有效地進行設施作物的病害防治提供技術支持。最

6、大程度降低作物風險，提高產(chǎn)量收益。主要參數(shù)：空氣溫濕度、基質溫濕度、光照強度、二氧化碳濃度等。今后一段時間，工程實施將重點圍繞華北地區(qū)食用菌生產(chǎn)加工型企業(yè)的信息化技術、智能化設施農業(yè)技術、農機裝備信息化技術、節(jié)水灌溉信息化技術、農業(yè)市場信息化技術服務、農業(yè)氣象預警減災服務等六個方面開展集成創(chuàng)新與示范，重點加強生產(chǎn)企業(yè)、出口基地，設施觀光園、農業(yè)科研機構推廣，力爭在北京、河北建立 3-5 個示范基地，取得突破性的進展，并在不同農業(yè)相關特色產(chǎn)業(yè)開展示范。四、可以延伸的項目1.食用菌信息化技術的研究開發(fā)與試驗示范項目以現(xiàn)有食用菌為研究對象，重點研究作物生長參數(shù)無損監(jiān)測與精確診斷技術、基于模型的作物精

7、確管理處方生成技術和作物生產(chǎn)區(qū)域布局與空間分析技術。實現(xiàn)不同空間尺度下的精確作物管理，從而實現(xiàn)作物生產(chǎn)管理方案設計的精確化和科學化，為精確栽培提供普適性的決策支持工具。以農用通為系統(tǒng)開發(fā)平臺，把與作物生產(chǎn)管理相關的、大量的區(qū)域性農業(yè)信息與具體的實物地圖結合起來，進行空間分析處理，在地圖背景下分析作物生產(chǎn)管理信息，并通過相關的模型運算進行作物適應性評價、作物種植區(qū)劃、種植制度評價、農產(chǎn)品生態(tài)區(qū)劃、農作生產(chǎn)潛力分析、栽培管理方案設計等，從而建立區(qū)域作物生產(chǎn)管理與分析系統(tǒng)，對于農業(yè)資源信息儲存、查詢、分析應用及農業(yè)生產(chǎn)輔助決策等具有重要意義。在設施食用菌方面，重點研究開發(fā)基于“物聯(lián)網(wǎng)”的設施環(huán)境遠程

8、監(jiān)測與自動控制系統(tǒng)，為生產(chǎn)者、生產(chǎn)管理部門以及設施農業(yè)產(chǎn)品的消費者實時了解設施內的生產(chǎn)狀況提供快速而便捷的查詢平臺，實現(xiàn)設施農業(yè)全過程自動化控制。2.食用菌產(chǎn)季與外觀品質的光溫水精準調控技術設施食用菌的上市期與外觀品質是決定設施產(chǎn)品價格及生產(chǎn)經(jīng)濟效益的重要因素。光溫控制是調控設施食用菌產(chǎn)季與外觀品質的重要手段。綜合考慮作物生長發(fā)育對光溫水條件的要求、產(chǎn)品的目標上市期與外觀品質、以及設施光溫水調控所需的能耗，建立基于作物與能耗模型的作物產(chǎn)季與外觀品質的光溫水精準調控系統(tǒng)，為作物產(chǎn)季與外觀品質精準調控提供決策支持，實現(xiàn)節(jié)水灌溉等減排增效目的3.主要病害防治報警技術項目生產(chǎn)中因溫度、濕度不適宜，水分

9、無法定量監(jiān)測，滅菌時間不夠，作業(yè)不規(guī)范導致病害多發(fā)而嚴重損失。研究設施作物主要病害發(fā)生預警模型，將病害發(fā)生預警模型與溫濕度傳感器相集成，開發(fā)基于病害發(fā)生預警模型的設施作物主要病害防治報警系統(tǒng)，為及時有效地進行設施作物的病害防治提供技術支持。4.設施信息化項目重點研究開發(fā)標準化食用菌工程成套化的設施設備與環(huán)境調控技術及生產(chǎn)管理技術，研制食用菌規(guī)模出菇場智能控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)對環(huán)境溫度、濕度、通風、光照和有害氣體濃度等環(huán)境參數(shù)進行監(jiān)測，并根據(jù)食用菌生長模型、環(huán)境控制模型和經(jīng)濟管理模型，采用智能控制技術，對上述環(huán)境因子和生長要素進行優(yōu)化控制，營造良好的生長環(huán)境和條件，提高產(chǎn)品質量和產(chǎn)量以及生產(chǎn)效益。研

10、究適度規(guī)?；a(chǎn)工藝與設施配套，開發(fā)相配套的全天候環(huán)境自動控制、節(jié)能新型組合式栽培菇房。重點解決環(huán)境控制及相關調控設施。5.食用菌工廠化生產(chǎn)信息化項目在食用菌生產(chǎn)中，溫度、濕度、光照和 CO2 濃度等是影響其生長的重要環(huán)境因子。為了有效調控影響食用菌生產(chǎn)的環(huán)境因子，提高食用菌生產(chǎn)自動化程度和產(chǎn)量品質，在確定食用菌生長環(huán)境因子要求的前提下，建立工廠化生產(chǎn)食用菌環(huán)境控制模擬模型，利用計算機管理技術和傳感技術來控制食用菌生產(chǎn)環(huán)境因子，研制食用菌工廠化生產(chǎn)設施與智能化控制系統(tǒng)，及優(yōu)良品種、基質篩選、栽培環(huán)境的選擇，開發(fā)形成具有自主知識產(chǎn)權的食用菌工廠化設施栽培技術與設備，提高工廠化生產(chǎn)設施與智能化控制

11、設備的性價比，實現(xiàn)優(yōu)質高效食用菌規(guī)模化、標準化、工廠化周年生產(chǎn)，提高食用菌生產(chǎn)集約化水平和生產(chǎn)效益。6.食用菌信息化服務示范項目在推進食用菌信息化服務方面，可依托食用菌專業(yè)網(wǎng)站和專家團隊成功破解資源整合難、信息共享難、網(wǎng)絡推進難的問題，建設農業(yè)政策、技術、金融等服務與物資、產(chǎn)品網(wǎng)上流通服務平臺（網(wǎng)站），整合農業(yè)科技園、農業(yè)科技型企業(yè)、科技特派員、大學生村官、食用菌經(jīng)濟合作組織、食用菌種養(yǎng)大戶等資源，為食用菌從業(yè)人員及時提供政策法規(guī)、農業(yè)科技、農產(chǎn)品供求、市場動態(tài)等各類信息服務，推進食用菌信息化水平，幫助農民增收致富。同時要結合現(xiàn)有信息服務系統(tǒng)的建設基礎，通過無線網(wǎng)絡系統(tǒng)，使廣大農民和農業(yè)企業(yè)家

12、通過視頻、電話、短信和網(wǎng)絡服務系統(tǒng)接受專家培訓、請專家咨詢問題、銷售農產(chǎn)品和進行產(chǎn)權交易，及時了解和掌握生產(chǎn)情況信息，使從業(yè)者充分享受到信息化帶來的實際作用。五、農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在設施農業(yè)中的應用對于規(guī)模化的溫室大棚種植而言，單靠人工管理需要大量人手，耗力費時，并且存在難以避免的人工誤差。托普物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)采集溫室內的空氣溫濕度、土壤水分、土壤溫度等環(huán)境參數(shù)與預設值作比較，有不相符合的情況則啟動相關設備調節(jié)溫室溫度。托普物聯(lián)網(wǎng)技術應用，真正實現(xiàn)了農業(yè)生產(chǎn)自動化、管理智能化，使溫室大棚種植管理智能化調溫、精細化施肥，可達到提高產(chǎn)量、改善品質、節(jié)省人力、降低人工誤差、提高經(jīng)濟效益的目的，實現(xiàn)溫室種植的高效和

13、精準化管理。 六、系統(tǒng)組成部分介紹:1設施農業(yè)智能監(jiān)測系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可連接傳感器采集土壤溫度、濕度、養(yǎng)分含量等來獲得作物生長的最佳條件，并根據(jù)參數(shù)變化實時調控或自動控制溫控系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)等；2、 設施農業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)隨時隨地遠程查看大棚內的農作物生長情況、各園藝設備的運行狀態(tài)、工人生產(chǎn)情況，有了這個“千里眼”，管理人員可以做到遠程輕松監(jiān)控、管理作業(yè)生產(chǎn)。3、 設施農業(yè)智能控制系統(tǒng) 通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，可以設定溫室內各種設備運行環(huán)境條件，當環(huán)境信息達到預先制定的條件時，自動啟動溫室內的相關設備，達到節(jié)水，省電，省人工，更省心。 4、手機遠程管理系統(tǒng)手機控制是農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的另一種便捷控制方式，用戶預先