菌菇作為兼具營(yíng)養(yǎng)與經(jīng)濟(jì)價(jià)值的特色農(nóng)產(chǎn)品，其生長(zhǎng)過(guò)程對(duì)環(huán)境條件有著極高的敏感度，平菇菌絲期需 15-25℃、空氣濕度 85%-95%;香菇原基形成期需 15-18℃且保持 5-8℃晝夜溫差;金針菇子實(shí)體發(fā)育期則對(duì)二氧化碳濃度要求嚴(yán)苛，需控制在 1500ppm 以下。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的菌菇溫室大棚智能管理系統(tǒng)，通過(guò) 多維度感知 + 云端決策 + 設(shè)備聯(lián)動(dòng) 的閉環(huán)模式，徹底改變 憑經(jīng)驗(yàn)種植 的傳統(tǒng)模式，為菌菇全生長(zhǎng)周期保駕護(hù)航。

一、傳統(tǒng)種植困境

傳統(tǒng)菌菇種植模式依賴(lài)人工巡檢與手動(dòng)調(diào)控，存在明顯的技術(shù)短板。種植戶(hù)需頻繁進(jìn)入大棚檢查溫濕度計(jì)讀數(shù)，手動(dòng)調(diào)節(jié)加熱、降溫或通風(fēng)設(shè)備。

這種模式不僅耗時(shí)耗力，更難以避免人為判斷誤差和設(shè)備調(diào)控滯后。

食用菌對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境的敏感度遠(yuǎn)超普通作物，溫濕度偏差±2℃、CO?濃度波動(dòng)超500ppm，都可能導(dǎo)致產(chǎn)量驟降或品質(zhì)劣變。

在夜間或突發(fā)天氣情況下，環(huán)境變化更難以及時(shí)應(yīng)對(duì)，可能導(dǎo)致菌絲凍傷或過(guò)度生長(zhǎng)，直接影響出菇率和最終產(chǎn)量。

大棚內(nèi)不同區(qū)域的微氣候差異也是人工巡檢難以精準(zhǔn)把握的隱患。尤其是香菇菌絲培養(yǎng)階段，菌棒周邊溫度與空氣溫度可能存在顯著差異。

若僅監(jiān)測(cè)空氣溫度，可能無(wú)法準(zhǔn)確掌握菌絲生長(zhǎng)的真實(shí)環(huán)境。

二、核心架構(gòu)

針對(duì)菌菇溫室 “高濕、避光、多品種共存” 的場(chǎng)景特性，系統(tǒng)采用 “感知層 - 傳輸層 - 平臺(tái)層 - 應(yīng)用層” 四層輕量化架構(gòu)，確保環(huán)境數(shù)據(jù)采集精準(zhǔn)、指令執(zhí)行高效、操作便捷易懂：

1.感知層：環(huán)境精準(zhǔn)感知

感知層作為系統(tǒng)的“神經(jīng)末梢”，由各類(lèi)高精度傳感器組成，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集大棚內(nèi)多種環(huán)境參數(shù)。

在香菇大棚中，傳感器針對(duì)性地部署在關(guān)鍵區(qū)域：菌絲培養(yǎng)架(每2層距菌棒10cm處)、原基形成區(qū)(傳感器間隔3米)、子實(shí)體生長(zhǎng)區(qū)等。

傳感器類(lèi)型多樣，包括：

- 溫濕度傳感器：每1-5分鐘采集一次數(shù)據(jù)，精度達(dá)溫度±0.5℃、濕度±5% RH;

- CO?濃度傳感器：監(jiān)測(cè)菌絲期(800-1200ppm)和出菇期(1500-2000ppm)的二氧化碳濃度;

- 光照傳感器：針對(duì)金針菇等“厭光型”品種，控制光照強(qiáng)度在50-100lux;

- 土壤含水率傳感器：精準(zhǔn)檢測(cè)菌棒基質(zhì)濕度，防止過(guò)干或過(guò)澇;

2.傳輸層：可靠數(shù)據(jù)傳送

傳輸層解決了大棚環(huán)境下的布線難題和信號(hào)覆蓋問(wèn)題。針對(duì)食用菌大棚多位于郊區(qū)或農(nóng)村的特點(diǎn)，系統(tǒng)常采用LoRa+4G混合傳輸或ZigBee無(wú)線技術(shù)。

LoRa無(wú)線技術(shù)傳輸距離達(dá)300-500米，可穿透3層棚膜，單網(wǎng)關(guān)可接入50-80個(gè)傳感器，適配10-20畝連棟大棚組網(wǎng);

ZigBee網(wǎng)絡(luò)則借助MQTT協(xié)議將采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至云服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制;

網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)的自動(dòng)補(bǔ)傳數(shù)據(jù)機(jī)制確保了數(shù)據(jù)的完整性與系統(tǒng)的可靠性;

3.平臺(tái)層：智能決策核心

平臺(tái)層是菌菇智能管理系統(tǒng)的“大腦”，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析與智能決策。它包含三大核心能力：

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可視化：以儀表盤(pán)形式展示各大棚環(huán)境參數(shù)與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，異常數(shù)據(jù)自動(dòng)標(biāo)紅;

智能調(diào)控算法：當(dāng)環(huán)境參數(shù)偏離閾值時(shí)，平臺(tái)自動(dòng)分析原因并生成調(diào)控指令;

如子實(shí)體期溫度升至16℃，優(yōu)先開(kāi)啟頂通風(fēng)，10分鐘后仍超15℃則聯(lián)動(dòng)濕簾;

生長(zhǎng)階段化溫控模板：內(nèi)置香菇標(biāo)準(zhǔn)化溫控參數(shù)，用戶(hù)可按需微調(diào)。平臺(tái)支持分階段、分品種自定義參數(shù)，滿(mǎn)足不同菌菇的個(gè)性化需求。

4.應(yīng)用層：便捷操作界面

應(yīng)用層面向不同用戶(hù)提供多終端操作入口，大幅降低使用門(mén)檻：

- 手機(jī)APP：支持安卓/IOS系統(tǒng)，核心功能包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制、故障報(bào)警和一鍵調(diào)參;

- 電腦網(wǎng)頁(yè)端：適合合作社或企業(yè)級(jí)用戶(hù)，提供批量大棚管理、員工權(quán)限分配和數(shù)據(jù)報(bào)表生成功能;

- 本地控制柜：保留物理操作界面，應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中斷等極端情況，確保設(shè)備可手動(dòng)控制;

三、核心功能

1.全周期精準(zhǔn)控溫

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了菌菇全生長(zhǎng)周期的精準(zhǔn)溫度控制，溫差≤±0.5℃。

- 菌絲期穩(wěn)溫：菌絲培養(yǎng)架傳感器每5分鐘采集1次溫度，若局部達(dá)26℃(超閾值1℃)，聯(lián)動(dòng)局部排風(fēng)扇，避免整體降溫導(dǎo)致其他區(qū)域溫度過(guò)低

- 原基期溫差管控：夜間自動(dòng)降低棚溫至12℃，白天升至18℃，精準(zhǔn)維持6℃晝夜溫差，原基形成率從70%提升至90%

- 子實(shí)體期精細(xì)調(diào)溫：采用“分段溫控”，上午10點(diǎn)-下午4點(diǎn)將目標(biāo)溫度設(shè)為14℃，夜間設(shè)為12℃，既滿(mǎn)足生長(zhǎng)需求，又減少加熱能耗

2.智能報(bào)警與故障處置

系統(tǒng)提供多渠道智能報(bào)警機(jī)制，確保異常情況快速處置：

- 預(yù)警(閾值±0.5℃)：APP推送“預(yù)警提醒”，建議用戶(hù)關(guān)注

- 報(bào)警(閾值±1℃)：觸發(fā)APP彈窗+短信報(bào)警，同時(shí)大棚聲光報(bào)警器響起

- 緊急報(bào)警(閾值±2℃)：自動(dòng)聯(lián)動(dòng)應(yīng)急設(shè)備，并撥打種植戶(hù)電話，確保10分鐘內(nèi)處置

報(bào)警信息標(biāo)注“異常區(qū)域、當(dāng)前溫度、閾值范圍、處置建議”，種植戶(hù)無(wú)需排查即可精準(zhǔn)處理，處置時(shí)間從1小時(shí)縮短至10分鐘。

3.自動(dòng)化聯(lián)動(dòng)控制

系統(tǒng)預(yù)設(shè)“環(huán)境參數(shù)-設(shè)備”聯(lián)動(dòng)規(guī)則，實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)啟停與多設(shè)備協(xié)同調(diào)控。

以溫度調(diào)控為例，當(dāng)溫度需從11℃升至13℃，系統(tǒng)先開(kāi)啟保溫簾(無(wú)能耗)，再啟動(dòng)電熱風(fēng)機(jī)(低功率運(yùn)行)，溫度達(dá)標(biāo)后自動(dòng)停機(jī)，避免能耗浪費(fèi)。

4.數(shù)據(jù)追溯與優(yōu)化

系統(tǒng)長(zhǎng)期保存環(huán)境數(shù)據(jù)、設(shè)備操作記錄，支持導(dǎo)出Excel或生成趨勢(shì)圖表，幫助種植戶(hù)分析環(huán)境參數(shù)與產(chǎn)量/品質(zhì)的關(guān)聯(lián)規(guī)律。

每一批次食用菌從“菌棒入棚”到“采收”，全程記錄溫濕度、CO?濃度、灌溉施肥時(shí)間等數(shù)據(jù)，生成可追溯的種植記錄。

消費(fèi)者掃描產(chǎn)品包裝上的二維碼，即可查看該批次的生長(zhǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)與管理記錄，增強(qiáng)信任感，幫助種植戶(hù)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)。

四、應(yīng)用效益

- 產(chǎn)量與品質(zhì)雙提升：精準(zhǔn)控制環(huán)境參數(shù)，提升食用菌的商品菇率，增加單棚年產(chǎn)量;

- 人工成本大幅降低：1個(gè)管理員可遠(yuǎn)程管理5-8個(gè)大棚，人工成本降低60%以上，且無(wú)需夜間值守，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度;

- 能耗優(yōu)化：通過(guò)錯(cuò)峰用電+智能調(diào)控，降低電費(fèi)支出，結(jié)合自然通風(fēng)等無(wú)能耗方式，能耗降低40%;

- 抗風(fēng)險(xiǎn)能力增強(qiáng)：系統(tǒng)能及時(shí)預(yù)警環(huán)境異常，避免菌棒受損，顯著減少生產(chǎn)損失;

菌菇溫室大棚智能管理系統(tǒng)憑借物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的賦能，將傳統(tǒng)種植中的 隱性需求 轉(zhuǎn)化為 顯性數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境精準(zhǔn)調(diào)控、病害提前防控、成本有效降低的多重目標(biāo)，提升菌菇種植的智能化水平，為鄉(xiāng)村振興與菌菇產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展注入新動(dòng)能。