食用菌菇房环境监测系统解决方案

解决方案：智能菌菇房环境测控物联网系统

摘要

菌菇房智能环境测控物联网系统，其设计研发采用了先进的微电脑技术、传感器技术、自动控制技术，利用覆盖面广的GPRS或4G网络实现数据传输，可配LCD大屏显示。利用智能人机界面和电脑实现控制功能，更可以配手机APP软件，从而实现远程无线随时随地的操控。对促进我国“智慧菌菇”的建设影响重大，意义深远。

关键词：智慧农业，农业物联网，菌菇房环境测控，智能化菌菇种植。

Abstract

Mushroom house intelligent environmental monitoring network system,the design adopts microcomputer technology,sensor technology and advanced automatic control technology,the data transmission is realized by covering a wide range of GPRS or 4G network,can be equipped with LCD large screen display.The use of intelligent human-computer interface and computer control function,but also can be equipped with mobile phone APP software,so as to achieve remote wireless anytime,anywhere control.It is of great significance and far-reaching significance to promote the construction of"mushroom"in china.

Key words:intelligent agriculture,agricultural Internet of things, environment control of mushroom house,intelligent mushroom cultivation.

第一部分：客户需求

（1）菌菇房智能环境测控物联网系统

由我司技术部自主研发的SQ-JG菌菇房智能环境测控物联网系统，其设计研发采用了先进的微电脑技术、传感器技术、自动控制技术，利用覆盖面广的GPRS或4G网络实现数据传输，可配LCD大屏显示。利用智能人机界面和电脑实现控制功能，更可以配手机APP软件，从而实现远程无线随时随地的操控。对促进我国“智慧菌菇”的建设影响重大，意义深远。

该系统能够自动监测并调节菌菇房内的二氧化碳含量、温度、湿度，具有二氧化碳排放控制功能、加湿、除湿控制功能和升温、降温控制功能，可以控制风机、加湿器等设备，通过人机界面可以设置二氧化碳、温湿度的上下限以及控制回差，带有通讯接口，可以和计算机、手机通讯，构成菇房环境自动监控系统。

产品系统可广泛应用于恒温菇房、农业温室、智能食用菌房、食品蔬菜保鲜库等所有需监控环境的地方。

第二部分：系统建设概述

（1）菌菇房发展的背景

近年来，随着经济和科技的发展，电子技术和信息技术的日趋成熟，带来了温室控制方面的一场革命。计算机自动控制的智能温室自问世以来，已成为现代农业发展的重要手段和措施。它的功能在于以先进的技术和现代化设施，人为控制作物生长的环境条件，使作物生长不受自然气候的影响，做到常年工厂化，进行高效率，高产值和高效益的生产。

在食用菌菇的栽培上，也

逐渐引进了大棚栽培技术。我

国食用菌产业具有诸多鲜明的

特点，例如生产方式灵活、规

模可大可小、效益高、生产模

式可选择性强等。特别值得指

出的是，食用菌产业是典型的

生态扶贫产业，是构建生态循

环型现代农业的典型行业，有“点草成金”、“化腐朽为神奇”之称。

顾名思义，菌菇房就是人工栽培食用菌（食用菇、耳类大型真菌）可人工控制温度、湿度、通风、光线环境的出菇厂房；狭义专指进行工厂化食用菌生产的菇厂厂房，广义上还泛指栽培出菇用的温室大棚、山洞、简易塑料棚和空闲房屋等。

（2）菌菇生产的环境要求

近年，食用菌菇种植实现了科学化、标准化、现代化、数据化的管理。菌菇房主要用来为食用菌的生长创造适宜的环境条件。因此在建造菌菇房时，必须根据食用菌对环境条件的要求，慎重考虑，周密设计。总体来说，菌菇房的环境必须满足以下几点。

①要求通风换气良好。既能使菇房内的废气及时排出，又能使外界新鲜空气迅速进入；

②保温、保湿性能好。一方面要防止热气外流（如培养料后发酵），另一方面则能阻止

外面冷热空气侵入；

③密闭性好。室内不易受外界条件变化的影响，冬暖夏凉，风吹不到菌床上，有利于防

治杂菌及病虫。菌菇房内要有适宜的温度、湿度、二氧化碳含量及光照度等。

此外，还要考虑菌菇房的空间比例、屋顶斜度、单元面积、密闭性及安全性等。

第三部分：系统的结构及控制模式

智慧菌菇房是基于物联网、大数据信息系统技术，通过各种传感设备对空气温湿度、空气中二氧化碳含量、光照强度等数据进行采集，利用以太网、4G、WIFE的网络信号传输采

集到的数据到控制中心，控制中心会根据人工经验所设置的各种参数来进行比较，判断实时的数据是否符合预制参数要求，并通过手机APP或电脑端查看菌菇房内实况，并进行远程控制。

（1）系统的两大组成部分

SQ-JG系统主要包括：上位机中心服务器控制平台和下位机现场控制节点：

◇中心服务器控制平台可选用物联网感知应用平台或者是我司为客户专门定制的操作监测平台。能够实现监测、查询、运算、建模、统计、控制、存储、分析、报警等多项功能。主要包括：系统软件和控制主机（含手机端）。

控制主机一般安装在监控室，通过有线/无线通讯方式,采集每间菇房的监测数据（湿度、温度、二氧化碳含量等），监控外围设备的工作状态，每间菇房的数据在计算机上都有显示，并自动记录存储数据（记录间隔可设置），存储的数据可以查询、打印，便于用户分析管理，同时可以通过计算机对每台控制器的参数（温湿度、二氧化碳的上下限及其回差值）进行设置修改。当某间菇房的监测数据不在所设置的范围之内时，计算机上出现报警提示。

◇现场控制节点由测控模块、电磁阀、配电控制柜及安装附件组成，与中心服务器控制平台可通过有线、无线、4G网络方式连接到一起。根据菌菇房内温度、湿度、光照强度及二氧化碳浓度等参数，对环境调节设备进行控制。

系统控制示意图

现场控制节点中，除了监测各参数的传感器，另一个重要组成部分就是控制柜。圣启科技目前的控制柜配备了智能人机界面，外形美观大气，操作简单方便。

多媒体的智能人机界面实现以下主要功能：

①菌菇房内菌菇生长环境状况全面显示、查询，包括各种参数、光照强度以及历史数据等；

②向菌菇房内监控系统发调度命令、调整设备运转状况，确保房内为菌菇生长最适宜环境。

（2）控制方式包括：

◇自动控制-----根据设定的参数，智能控制箱按照预先编制的程序自动运行。

◇手动控制-----根据需要，可以选择现场手动控制方式，任意启动各种模式。

◇集中监控------通过一根通讯线缆将每间菇房的控制箱串联起来，然后传送至监控中心的监控电脑，构成菇房环境集中监控系统。该监控系统能够实时显示并自动记录每间菇房的监测数据（湿度、温度、二氧化碳含量）以及外围设备的工作状态，远程设定对每台控制箱的工作参数，自动报警提示并记录报警发生的时间及报警原因。

◇4G互联网监控------通过安装配套的物联网监控软件，使得用户在任何地方，都可以通过英特网实时了解菌菇房的各种温度、湿度、二氧化碳含量、设备的运行状态等信息，让菌菇的生产尽在掌控之中。

第四部分：现场数据采集与控制功能

菌菇房内的各参数传感器，对菇房环境进行多点实时动态采集，经过A/D转换送入单片机处理，驱动执行装置从而实现菇房环境的自动智能调节。显示装置实时显示菌菇房内的温湿度、光照度等数值，能够更加一目了然地展示菇房内的数据全貌。

（1）温湿度监测

通过温湿度传感器实时监测菌菇房内的空气温湿度、二氧化碳含量、光照强度，并能对数据进行采集、分析运算、控制、存储、发送等。

（2）光照度监测

通过光感和光敏传感器监测

记录菌菇房内光线的强度，可以直

接与相关的补光系统、遮阳系统等

设备相连，必要时自动打开相关设

备。通过无线传输技术将相关数据

传送到用户监控终端。

浓度监测

（3）CO

2

在菌菇房内部署二氧化碳浓

度传感器，实时监测房中二氧化碳

的含量，当浓度超过系统设定的阙值范围时，通过有线或无线传输技术将相关数据传送到用户监控终端，由相关工作人员做出相应调整。

（4）二氧化碳排放控制

当菌菇房内的二氧化碳含量高于所设二氧化碳上限时，控制器自动打开排风机和换气扇，进行通风换气；当二氧化碳降到正常时，控制器自动关闭排风机和换气扇。

（5）加湿控制功能

当菌菇房内的湿度低于所设湿度下限时，控制器自动打开加湿器，进行加湿；当湿度

升到正常数值时，控制器自动关闭加湿器。

（6）循环风控制

根据用户所设定的循环风启动周期，自动启动循环风机，使菇房内的温湿度分布均匀。（7）报警控制

用户可设定某些参数指标的上限和下限。比如菌菇房内温度应在30-15摄氏度之间，高于或低于这个温度范围都会产生报警信息，并在上位机中控平台和现场控制节点显示出来。

（8）备用冗余功能

为了避免设备出现故障或异常带来不便，而影响菌菇的生长。我公司开发设计的设备系统，可进行扩展冗余，当设备出现故障时，辅助设备进行0切换。从而实现连续无故障运行，增加系统稳定性和可靠性。

第五部分：菌菇房环境物联网视频监控系统基于网络技术和视频信号传输技术，对菇房内部作物生长状况进行全天候视频监控。该系统由网络型视频服务器、高分辨率摄像头组成，网络型视频服务器主要用以提供视频信号的转换和传输，并实现远程的网络视频服务。在已有Internet上，只要能够上网就可以根据用户权限进行远程的图像访问、实现多点、在线、便捷的监测方式。

视频监控系统的加入，能够减轻用户的劳动力，实现菇房24小时无人职守为安全保驾护航，为菌菇基地生产提供安防保障，督促生产员工规范化操作。

菌菇房环境物联网视频监控系统的组成核心主要包含以下几个方面。

（1）视频采集系统

视频采集系统主要由各观测点的摄像机组成，完成对作业现场每个采集点的视频图像信号采集。按照摄像机是否能移动等要求配置云台装置，主要可实现较广泛区域的监视。通过平台设置联动报警功能，当设备感应到人员作业时，自动启动视频录制，并开放给用户，以便远程随时查看。

（2）通信传输系统

在本系统中信号传输系统主要包括电源信号的传输、视频信号的传输和控制信号的传输线路三部分组成。

（3）视频远程访问

将视频监控系统进行整合，使管理人员可以对生产区域进行生产实时监控，消费者也可以通过远程访问视频系统，为管理人员和消费者提供查看和监管菌菇生产环境的平台，可以进行基地基础信息查询、生产区环境视频监控。

（4）视频处理系统

视频处理系统主要完成对视频信号的数字化处理、图像信号的显示、图像信号的存储、及图像信号的远程传输。本系统中采用高容量硬盘录像及远程传输系统实现对所有采集点的显示、录像和回放以及远程浏览。

第六部分：监测软件数据平台

我公司自主研发的菌菇房生产环境智能自动监控软件，采集菌菇房内现场数据，通过有线、无线、4G网络传输到数据平台，

按照相关设定进行分析展示并进

一步完成相应控制。

（1）友好的用户登陆管理界

面

规定用户使用权限，不同用户

提供不同的操作权限，非用户不能

登陆系统，保证系统安全，操作简单而富有人性化。

（2）实时\历史、曲线\报表数据分析

系统将采集到的数据信息以实时曲线的方式显示给用户，并根据需要按照日、月、季、年参数变化曲线生成历史报表。便于对菌菇房内的环境运转情况进行分析做出改进，提高菌菇房的生产效率。

（3）多种形式的报警功能，适合不同场合需要

工作人员根据菇房内的具体情况设置温度、湿度等参数限值。在监测时，如发现有监测结果超出设定的阈值时，系统会自动发出报警提醒工作人员，报警形式包括：声光报警、电

话报警、短信报警、E-MAIL报警等。

（4）远程控制

现场采集设备将采集到的数据通过有线、无线、4G无线网络传输到中控数据平台，用户从终端可以查看菌菇房现场的实时数据，并使用远程控制功能通过继电器控制设备或模拟输出模块对菌菇房自动化设备进行控制操作，如自动通风排放系统、自动加湿系统、自动换气系统。

（5）监控终端

监控终端通过可视化、多媒体的人机界面实现以下主要功能：①菌菇房内菌菇生长环境状况全面显示、查询，包括各种参数、光照强度以及历史数据等；②向菌菇房内监控系统发调度命令、调整设备运转状况，确保温室内为菌菇生长最适宜环境。

第七部分：“智慧菌菇”手机APP终端平台目前，由圣启科技自主研发的菌菇房智能环境测控物联网系统，推出的最新系列，配备了手机APP端的监控系统。意味着菌菇生产的智能化，又向前迈出了一大步。

基于Android智能手机端的“智慧菌菇”物联网远程监控系统，重点设计有基于电子地图的试点基地、菌菇房分布展示，环境实时数据、环境数据趋势、环境预警信息，利用移动终端统一展现菌菇种植厂房、菌菇储存库房等基地的生产信息、环境信息。

用户可以通过“智慧菌菇”物联网远程监控系统手机端，随时随地查看自己负责菌菇房间的环境参数。能够使用手机端及时接受、查看环境报警信息。通过手机端，用户可以远程自动控制菇房内的环境设备，如自动照明、风机、加湿等。

石家庄圣启科技有限公司