食用菌数字化种植中环境智能监控的系统研究设计.doc

食用菌数字化种植中环境智能监控系统研究设计背景：信息化是现代农业的重要标志，更是现代农业发展的重大技术支撑，物联网技术应用可加速食用菌现代化。物联网可以在产业结构方面实现信息化的综合；在农业经济活动的过程中实现宏观决策信息化、生产管理信息化、生产加工过程信息化、投入品和产品市场信息化、农业气象等服务信息化的综合；通过生产信息获取、传输、存储、处理、反馈与控制的综合，加快传统设施食用菌栽培向高新技术转型。物联网提供的先进工具和技术手段，对加速改造提升和优化传统食用菌产业，促进培育信息化、智能化新兴食用菌产业和现代食用菌装备产业，大幅度提高生产效率、管理经营决策水平和市场化程度，促进资源和生产要素的高效合理开发利用、实现食用菌行业持续、稳定、安全、高效发展具有重大意义。传统的单纯以提高劳动生产率和依靠经验管理的农业生产模式对于现代农业很难有突破性的发展。在食用菌生产中，温度、湿度、光照和 CO2 浓度等是影响其生长的重要环境因子。 传统的单纯以提高劳动生产率和依靠经验管理的农业生产模式，逐渐开始有知识化、信息化和智能化定量管理为特征的信息化生产技术的需求，但总体上仍处于起步阶段，与发达国家相比差距很大。食用菌工厂化生产效益好，但风险也高。食用菌栽培过程中，环境因素对食用菌的生长影响很大。保证菌菇房处在适宜的空气相对湿度、温度、氧气浓度、二氧化碳浓度和光照强度环境下，可以有效提高食用菌产量和品质。食用菌工厂化生产环境智能监控系统根据物联网平台而研制，通过各种传感器实时采集每间菇房的温度、湿度、氧气浓度、二氧化碳浓度、光照强度以及外围设备的工作状态等参数，并通过 WSN 和 GPRS 网络传输到用户手机或者监控中心的电脑上，并可根据食用菌的生长规律结合专家管理系统，自动控制风机、湿器、照明等环境调节设备，保证最佳生产环境。系统功能1.环境信息采集、记录与分析通过各种传感器实时采集菇房环境数据信息，并通过采集节点、汇聚节点和无线网关，传输到监控中心和服务器。这些环境信息一方面形成报表和曲线，供技术人员和专家分析和决策，另一方面作为食用菌的生产信息记录存档，可供质量安全追溯使用。2.环境智能控制根据食用菌生长阶段对环境参数的要求，用户可以过自动/集中控制/手动/远程等不同控制方式，开闭制冷（或加热）、加湿、换气、照明等环境调节设备，以保证食用菌处于最佳生长环境。3.报警功能系统可以根据用户设定的阈值和设备状态，进行异常报警，以避免环境因素和设备故障带来的损失。4.远程监控用户可以通过手机、平板电脑、 PC 等终端，随时随地掌握菇房内的环境信息和设备信息，并可以远程控制各种设备。收益回报：随着该系统的实施，可有效提高食用菌生产工厂化、标准化、智能化生产效益，降低农业生产成本、劳动强度。食用菌行业具有较高的产出率和附加值，物联网在食用菌种植方面主要体现在以下几点：1.食用菌产季与外观品质的光温水精准调控技术光温控制是调控设施食用菌产季与外观品质的重要手段。综合考虑作物生长发育对光温水条件的要求、产品的目标上市期与外观品质、以及设施光温水调控所需的能耗，本系统能够很好的调控作物与能耗模型的作物产季与外观品质的光温水，为作物产季与外观品质精准调控提供决策支持，实现节水灌溉等减排增效目的，提高食用菌品质及收益。2.主要病害防治报警技术项目生产中因温度、湿度不适宜，水分无法定量监测，灭菌时间不够，作业不规范导致病害多发而严重损失。 本物联系统具有病害发生预警模型的设施作物主要病害防治报警系统功能，为及时有效地进行设施作物的病害防治提供技术支持。最大程度降低作物风险，提高产量收益。主要参数：空气温湿度、基质温湿度、光照强度、二氧化碳浓度等。今后一段时间，工程实施将重点围绕华北地区食用菌生产加工型企业的信息化技术、智能化设施农业技术、农机装备信息化技术、节水灌溉信息化技术、农业市场信息化技术服务、农业气象预警减灾服务等六个方面开展集成创新与示范，重点加强生产企业、出口基地，设施观光园、农业科研机构推广，力争在北京、河北建立 3-5 个示范基地，取得突破性的进展，并在不同农业相关特色产业开展示范。可以延伸的项目：1.食用菌信息化技术的研究开发与试验示范项目以现有食用菌为研究对象，重点研究作物生长参数无损监测与精确诊断技术、基于模型的作物精确管理处方生成技术和作物生产区域布局与空间分析技术。实现不同空间尺度下的精确作物管理，从而实现作物生产管理方案设计的精确化和科学化，为精确栽培提供普适性的决策支持工具。以农用通为系统开发平台，把与作物生产管理相关的、大量的区域性农业信息与具体的实物地图结合起来，进行空间分析处理，在地图背景下分析作物生产管理信息，并通过相关的模型运算进行作物适应性评价、作物种植区划、种植制度评价、农产品生态区划、农作生产潜力分析、栽培管理方案设计等，从而建立区域作物生产管理与分析系统，对于农业资源信息储存、查询、分析应用及农业生产辅助决策等具有重要意义。在设施食用菌方面，重点研究开发基于“物联网”的设施环境远程监测与自动控制系统，为生产者、生产管理部门以及设施农业产品的消费者实时了解设施内的生产状况提供快速而便捷的查询平台，实现设施农业全过程自动化控制。2.食用菌产季与外观品质的光温水精准调控技术设施食用菌的上市期与外观品质是决定设施产品价格及生产经济效益的重要因素。光温控制是调控设施食用菌产季与外观品质的重要手段。综合考虑作物生长发育对光温水条件的要求、产品的目标上市期与外观品质、以及设施光温水调控所需的能耗，建立基于作物与能耗模型的作物产季与外观品质的光温水精准调控系统，为作物产季与外观品质精准调控提供决策支持，实现节水灌溉等减排增效目的3.主要病害防治报警技术项目生产中因温度、湿度不适宜，水分无法定量监测，灭菌时间不够，作业不规范导致病害多发而严重损失。研究设施作物主要病害发生预警模型，将病害发生预警模型与温湿度传感器相集成，开发基于病害发生预警模型的设施作物主要病害防治报警系统，为及时有效地进行设施作物的病害防治提供技术支持。4.设施信息化项目重点研究开发标准化食用菌工程成套化的设施设备与环境调控技术及生产管理技术，研制食用菌规模出菇场智能控制系统。该系统对环境温度、湿度、通风、光照和有害气体浓度等环境参数进行监测，并根据食用菌生长模型、环境控制模型和经济管理模型，采用智能控制技术，对上述环境因子和生长要素进行优化控制，营造良好的生长环境和条件，提高产品质量和产量以及生产效益。研究适度规模化生产工艺与设施配套，开发相配套的全天候环境自动控制、节能新型组合式栽培菇房。重点解决环境控制及相关调控设施。5.食用菌工厂化生产信息化项目在食用菌生产中，温度、湿度、光照和 CO2 浓度等是影响其生长的重要环境因子。为了有效调控影响食用菌生产的环境因子，提高食用菌生产自动化程度和产量品质，在确定食用菌生长环境因子要求的前提下，建立工厂化生产食用菌环境控制模拟模型，利用计算机管理技术和传感技术来控制食用菌生产环境因子，研制食用菌工厂化生产设施与智能化控制系统，及优良品种、基质筛选、栽培环境的选择，开发形成具有自主知识产权的食用菌工厂化设施栽培技术与设备，提高工厂化生产设施与智能化控制设备的性价比，实现优质高效食用菌规模化、标准化、工厂化周年生产，提高食用菌生产集约化水平和生产效益。6.食用菌信息化服务示范项目在推进食用菌信息化服务方面，可依托食用菌专业网站和专家团队成功破解资源整合难、信息共享难、网络推进难的问题，建设农业政策、技术、金融等服务与物资、产品网上流通服务平台（网站），整合农业科技园、农业科技型企业、科技特派员、大学生村官、食用菌经济合作组织、食用菌种养大户等资源，为食用菌从业人员及时提供政策法规、农业科技、农产品供求、市场动态等各类信息服务，推进食用菌信息化水平，帮助农民增收致富。同时要结合现有信息服务系统的建设基础，通过无线网络系统，使广大农民和农业企业家通过视频、电话、短信和网络服务系统接受专家培训、请专家咨询问题、销售农产品和进行产权交易，及时了解和掌握生产情况信息，使从业者充分享受到信息化带来的实惠。附录托普物联网简介托普物联网是浙江托普仪器有限公司旗下的重要项目。浙江托普仪器是国内领先的农业仪器研发生产商，依据自身在农业领域的研发实力，和自主研发的配套设备，在农业物联网领域崭露头角！托普物联网以客户需求为源头，结合现代农业科技、通信技术、计算机技术、GIS信息技术，以及物联网技术，竭诚为传统行业提供信息化、智能化的产品与端到端的解决方案。主要有：大田种植智能解决方案、畜牧养殖管理解决方案、食品安全溯源解决方案、食用菌种植智能化管理解决方案、水产养殖管理解决方案、温室大棚智能控制解决方案等。托普物联网三大系统产品我们知道物联网主要包括三大层次，即感知层、传输层和应用层。因此托普物联网产品主要以这三个层次延伸，涵盖了感知系统（环境监测传感设备）、传输系统（数据传输处理网络）、应用系统（终端智能控制平台。）托普物联网模块化智能集成系统托普物联网依据自身研发优势，开发了多种模块化智能集成系统。1、传感模块：即环境传感监测系统。它依据各类传感设备可以完成整个园区或完成对异地园区所需数据监测的功能。2、终端模块：即终端智能控制系统。它可以完成整个园区或远程控制异地园区进行自动灌溉、自动降温、自动开启风机，自动补光及遮阳，自动卷帘，自动开窗关窗，自动液体肥料施肥、自动喷药等各类农业生产所需的自动控制。3、视频监控模块：即实时视频监控系统。主要是通过监控中心实时得到植物生长信息，在监控中心或异地互联网上既可随时看到作物的实时生长状况。4、预警模块：即远程植保预警系统。可以通过声光报警、短信报警、语音报警等方式进行预警。5、溯源模块：即农产品安全溯源系统。该系统对农