平菇作為我國(guó)種植面積廣、消費(fèi)需求大的食用菌品種，其生長(zhǎng)過(guò)程對(duì)環(huán)境參數(shù)極為敏感。傳統(tǒng)平菇大棚依賴人工巡檢調(diào)控，存在三大核心痛點(diǎn)：一是參數(shù)控制粗放;二是病害防控滯后;三是人工成本高。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的平菇大棚智能控制系統(tǒng)，通過(guò)多維度感知 + 云端決策 + 設(shè)備聯(lián)動(dòng)模式，實(shí)時(shí)適配平菇各生長(zhǎng)階段的環(huán)境需求，實(shí)現(xiàn)從經(jīng)驗(yàn)種植到數(shù)據(jù)種植的轉(zhuǎn)型，保障平菇產(chǎn)量穩(wěn)定、品質(zhì)優(yōu)良。

一、系統(tǒng)架構(gòu)

針對(duì)平菇大棚 “高濕、避光、需精準(zhǔn)控碳” 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 四層架構(gòu)，確保環(huán)境參數(shù)采集精準(zhǔn)、調(diào)控及時(shí)、操作便捷：

1.感知層：全維度參數(shù)采集，適配平菇生長(zhǎng)需求

感知層是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，圍繞平菇 空氣環(huán)境 - 培養(yǎng)料 - 病害預(yù)警 三大核心監(jiān)測(cè)維度，部署高耐濕、抗干擾的物聯(lián)網(wǎng)傳感器：

空氣環(huán)境監(jiān)測(cè)：

溫濕度傳感器：懸掛于大棚中部，監(jiān)測(cè)空氣溫度(精度 ±0.5℃，量程 - 10℃~60℃)、相對(duì)濕度(精度 ±3% RH，量程 0%~100% RH)，重點(diǎn)捕捉晝夜溫差;

二氧化碳傳感器：安裝于大棚角落，監(jiān)測(cè)濃度(精度 ±50ppm，量程 0-5000ppm)，避免濃度過(guò)高導(dǎo)致菇體細(xì)弱;

光照傳感器：部署于棚內(nèi)避光處，監(jiān)測(cè)光照強(qiáng)度(精度 ±10lux，量程 0-2000lux)，防止強(qiáng)光抑制平菇生長(zhǎng);

培養(yǎng)料監(jiān)測(cè)：

土壤水分傳感器(定制耐腐型)：插入培養(yǎng)料 5-8cm 深度，監(jiān)測(cè)濕度(精度 ±1%，量程 0%~100%)，平菇菌絲生長(zhǎng)需培養(yǎng)料濕度 60%-65%，低于 55% 需補(bǔ)水，高于 70% 易霉變;

pH 值傳感器：定期插入培養(yǎng)料，監(jiān)測(cè)酸堿度，平菇適宜 pH 值 6.5-7.5，偏離時(shí)需添加石灰或石膏調(diào)節(jié);

病害與安全監(jiān)測(cè)：

圖像傳感器(帶紅外功能)：安裝于大棚頂部，定期拍攝培養(yǎng)料表面，通過(guò) 識(shí)別霉菌早期跡象;

氨氣傳感器：監(jiān)測(cè)棚內(nèi)氨氣濃度(精度 ±1ppm，量程 0-50ppm)，培養(yǎng)料發(fā)酵過(guò)度會(huì)釋放氨氣，超 5ppm 易導(dǎo)致平菇爛柄。

2.傳輸層：低功耗無(wú)線傳輸，適應(yīng)大棚高濕環(huán)境

傳輸層針對(duì)平菇大棚 “多為密閉空間、布線易受潮” 的問(wèn)題，采用 “LoRa+4G” 混合傳輸模式，確保數(shù)據(jù)穩(wěn)定回傳：

棚內(nèi)短距離傳輸：采用 LoRa 無(wú)線技術(shù)，傳輸距離達(dá) 300-500 米，穿透能力強(qiáng)，傳感器續(xù)航久，無(wú)需布線(避免線路受潮短路)，單網(wǎng)關(guān)可接入 50-80 個(gè)傳感器，適配連棟平菇大棚組網(wǎng);

棚外遠(yuǎn)距離傳輸：LoRa 網(wǎng)關(guān)通過(guò) 4G 物聯(lián)網(wǎng)卡將數(shù)據(jù)上傳至云端平臺(tái)，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳(網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)數(shù)據(jù)暫存網(wǎng)關(guān)，恢復(fù)后自動(dòng)補(bǔ)傳)，數(shù)據(jù)傳輸延遲<10 秒，滿足實(shí)時(shí)調(diào)控需求;

抗干擾設(shè)計(jì)：傳感器與網(wǎng)關(guān)均采用 IP67 防水等級(jí)外殼，耐受大棚內(nèi) 85% 以上的高濕環(huán)境，信號(hào)傳輸采用 數(shù)據(jù)加密，防止環(huán)境參數(shù)被篡改，避免惡意修改濕度數(shù)據(jù)導(dǎo)致補(bǔ)水失誤。

3.平臺(tái)層：生長(zhǎng)階段化決策，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)控

平臺(tái)層是系統(tǒng)的 “大腦”，基于平菇生長(zhǎng)周期，構(gòu)建專屬控制模型，提供 “數(shù)據(jù)可視化、智能決策、設(shè)備聯(lián)動(dòng)” 功能：

階段化參數(shù)管理：內(nèi)置平菇各生長(zhǎng)階段的最優(yōu)參數(shù)模板，比如：菌絲體階段：(溫度 18-22℃，空氣濕度 65%-75%，二氧化碳<2000ppm)避光(光照<50lux);原基形成階段(溫度 12-18℃，晝夜溫差 5-8℃，空氣濕度 85%-90%，二氧化碳 500-800ppm);用戶根據(jù)品種微調(diào)參數(shù)，平臺(tái)自動(dòng)保存?zhèn)€性化模板精細(xì)化調(diào)控大棚環(huán)境;

智能調(diào)控決策：當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)到參數(shù)偏離閾值，平臺(tái)自動(dòng)分析原因(如棚內(nèi)通風(fēng)不足)，生成調(diào)控指令(如 “開(kāi)啟側(cè)通風(fēng)扇，設(shè)置風(fēng)速 5m/s，運(yùn)行 30 分鐘”)，無(wú)需人工干預(yù);

數(shù)據(jù)可視化與報(bào)表：以 “大棚布局圖 + 生長(zhǎng)曲線” 展示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)(如培養(yǎng)料濕度曲線、二氧化碳濃度變化)，自動(dòng)生成 “日產(chǎn)菇量 - 環(huán)境參數(shù)” 關(guān)聯(lián)報(bào)表(如 “溫度 12-15℃時(shí)，日產(chǎn)菇量達(dá) 1.2kg/㎡，高于 15℃時(shí)的 0.9kg/㎡”)，為種植優(yōu)化提供依據(jù)。

4.應(yīng)用層：多終端聯(lián)動(dòng)，滿足不同角色需求

應(yīng)用層針對(duì) “種植戶 - 技術(shù)員 - 合作社管理員” 三類用戶，提供輕量化操作終端，確保系統(tǒng)易用性：

種植戶終端(手機(jī) APP)：功能聚焦 查看 - 控制 - 報(bào)警，如實(shí)時(shí)查看棚內(nèi)溫濕度、二氧化碳濃度，一鍵啟動(dòng)加濕器 / 通風(fēng)扇，接收 溫度超標(biāo)、霉菌預(yù)警 等推送(短信 + APP 彈窗)，適配田間移動(dòng)管理;

技術(shù)員終端(電腦網(wǎng)頁(yè))：支持專業(yè)分析，如調(diào)整各生長(zhǎng)階段參數(shù)閾值、查看歷史環(huán)境數(shù)據(jù)(近 3 個(gè)月的溫度波動(dòng)趨勢(shì))、優(yōu)化調(diào)控策略;

合作社終端(監(jiān)控大屏)：安裝于合作社管理中心，實(shí)時(shí)顯示所有大棚的運(yùn)行狀態(tài)(綠色正常、黃色預(yù)警、紅色故障)，統(tǒng)計(jì) “各大棚產(chǎn)量排名”“病害發(fā)生率”，便于統(tǒng)一管理與技術(shù)指導(dǎo)。

二、核心功能

系統(tǒng)圍繞平菇 “環(huán)境調(diào)控 - 病害防控 - 產(chǎn)量提升” 核心需求，提供五大關(guān)鍵功能，直接解決傳統(tǒng)種植難題：

1.生長(zhǎng)階段化自動(dòng)調(diào)控，保障環(huán)境穩(wěn)定

傳統(tǒng)人工調(diào)控易導(dǎo)致參數(shù)波動(dòng)大(如溫度 ±3℃)，系統(tǒng)通過(guò) “階段化閾值 + 設(shè)備聯(lián)動(dòng)”，將參數(shù)波動(dòng)控制在 ±1℃內(nèi)：

溫度自動(dòng)調(diào)控：子實(shí)體階段溫度升至 16℃時(shí)，平臺(tái)自動(dòng)開(kāi)啟頂通風(fēng)扇與濕簾(降溫效率達(dá) 5℃/ 小時(shí));溫度降至 9℃時(shí)，啟動(dòng)電熱風(fēng)機(jī)(升溫速率 2℃/ 小時(shí))，確保溫度穩(wěn)定在 10-15℃;

濕度精準(zhǔn)控制：空氣濕度低于 90% 時(shí)，聯(lián)動(dòng)超聲波加濕器(霧化量 5L/h)，同時(shí)關(guān)閉通風(fēng)扇;培養(yǎng)料濕度低于 60% 時(shí)，啟動(dòng)滴灌系統(tǒng)(針對(duì)培養(yǎng)料的專用滴頭，避免沖散料體)，補(bǔ)水至 65% 后自動(dòng)停止;

二氧化碳與通風(fēng)協(xié)同：二氧化碳濃度超 1000ppm 時(shí)，先開(kāi)啟側(cè)通風(fēng)扇(換氣量 200m3/ 小時(shí))，若濃度仍高，啟動(dòng)補(bǔ)氧機(jī)(增氧速率 50L/min);原基形成階段需精準(zhǔn)控碳，平臺(tái)按 “通風(fēng) 10 分鐘 - 關(guān)閉 20 分鐘” 循環(huán)模式，將濃度穩(wěn)定在 500-800ppm。

2.病害智能報(bào)警與快速處置，減少損失

平菇高濕環(huán)境易滋生霉菌(如綠色木霉)，傳統(tǒng)種植需肉眼發(fā)現(xiàn)，此時(shí)已擴(kuò)散至 5%-10% 的培養(yǎng)料，系統(tǒng)通過(guò) 圖像識(shí)別 + 參數(shù)預(yù)警 實(shí)現(xiàn)早期防控：

霉菌 AI 識(shí)別：圖像傳感器每天定時(shí)拍攝培養(yǎng)料表面，AI 算法識(shí)別霉菌早期特征(如直徑 0.5cm 的綠色斑點(diǎn))，識(shí)別準(zhǔn)確率高，發(fā)現(xiàn)后立即推送 霉菌預(yù)警，標(biāo)注感染位置;

聯(lián)動(dòng)處置措施：預(yù)警后自動(dòng)啟動(dòng)局部除濕(開(kāi)啟感染區(qū)域的小型排風(fēng)扇)與殺菌劑噴霧(針對(duì)局部的精準(zhǔn)噴霧，避免全棚用藥污染)，同時(shí)推送人工處置指南，將病害控制在 0.5% 以內(nèi);

氨氣與 pH 值預(yù)警：氨氣濃度超 5ppm 時(shí)，自動(dòng)開(kāi)啟全棚通風(fēng)，同時(shí)推送 “培養(yǎng)料發(fā)酵過(guò)度” 提醒，建議翻料散熱;pH 值低于 6.5 時(shí)，添加石灰調(diào)節(jié)，避免爛柄。

3.培養(yǎng)料精準(zhǔn)管理，提升出菇率

培養(yǎng)料是平菇生長(zhǎng)的 “養(yǎng)分來(lái)源”，其濕度、pH 值直接影響出菇率(傳統(tǒng)種植因培養(yǎng)料管理不當(dāng)，出菇率僅 60%-70%)，系統(tǒng)通過(guò)專屬監(jiān)測(cè)與調(diào)控，將出菇率提升至 85% 以上：

培養(yǎng)料濕度動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)：傳感器每 N 分鐘采集 1 次濕度，繪制 “濕度變化曲線”，若濕度下降過(guò)快(如 1 天降 5%)，分析是否因棚內(nèi)通風(fēng)過(guò)強(qiáng)，自動(dòng)調(diào)整通風(fēng)時(shí)長(zhǎng);

發(fā)酵過(guò)程監(jiān)控：培養(yǎng)料堆制發(fā)酵階段，部署溫度傳感器(插入料堆 30cm 深度)，監(jiān)測(cè)發(fā)酵溫度，溫度過(guò)高時(shí)推送 “翻堆提醒”，確保發(fā)酵充分;

養(yǎng)分消耗分析：結(jié)合出菇量與培養(yǎng)料濕度變化，分析養(yǎng)分消耗速度，預(yù)測(cè)剩余出菇量，提前準(zhǔn)備新料，避免斷茬。

4.能耗優(yōu)化與錯(cuò)峰運(yùn)行，降低成本

平菇大棚調(diào)控設(shè)備(如電熱風(fēng)機(jī)、加濕器)能耗占種植成本的 15%-20%，系統(tǒng)通過(guò) “峰谷電價(jià) + 設(shè)備聯(lián)動(dòng)” 實(shí)現(xiàn)節(jié)能：

峰谷用電調(diào)控：結(jié)合電力公司峰谷電價(jià)，將高能耗設(shè)備(如電熱風(fēng)機(jī)、補(bǔ)碳機(jī))調(diào)整至谷時(shí)運(yùn)行，如谷時(shí)(22:00-6:00)啟動(dòng)電熱風(fēng)機(jī)，將溫度升至 15℃，峰時(shí)通過(guò)保溫措施(關(guān)閉部分通風(fēng))維持溫度，節(jié)省電費(fèi);

設(shè)備聯(lián)動(dòng)節(jié)能：濕度不足時(shí)，優(yōu)先開(kāi)啟濕簾(能耗 0.5kW/h)而非加濕器(能耗 1.2kW/h)，濕簾無(wú)法滿足時(shí)再啟動(dòng)加濕器;通風(fēng)時(shí)優(yōu)先利用自然風(fēng)(開(kāi)啟側(cè)窗)，自然風(fēng)不足時(shí)再啟動(dòng)通風(fēng)扇，能耗降低。

5.產(chǎn)量預(yù)測(cè)與溯源，提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力

系統(tǒng)通過(guò) “環(huán)境參數(shù) - 出菇量” 關(guān)聯(lián)分析，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量預(yù)測(cè)與品質(zhì)溯源，助力平菇銷(xiāo)售：

產(chǎn)量預(yù)測(cè)：基于歷史數(shù)與當(dāng)前環(huán)境參數(shù)，預(yù)測(cè)未來(lái) 7 天的出菇量(誤差<10%)，幫助種植戶提前對(duì)接收購(gòu)商，避免滯銷(xiāo);

品質(zhì)溯源：自動(dòng)記錄每批次平菇的生長(zhǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)，生成溯源二維碼，消費(fèi)者掃碼可查看生長(zhǎng)過(guò)程，提升產(chǎn)品溢價(jià)。

三、方案優(yōu)勢(shì)

相比傳統(tǒng)平菇大棚管理，智能控制系統(tǒng)在 “精準(zhǔn)性、成本、產(chǎn)量” 上具備顯著優(yōu)勢(shì)，尤其適合中小種植戶與合作社：

1.精準(zhǔn)控溫濕，提升平菇品質(zhì)與產(chǎn)量

品質(zhì)提升：參數(shù)波動(dòng)從 ±3℃降至 ±1℃，畸形菇率從 15% 降至 3%，優(yōu)質(zhì)菇(菌蓋直徑 5-8cm、柄長(zhǎng) 3-5cm)占比從 70% 提升至 92%;

產(chǎn)量增加：出菇率從 65% 提升至 85%，畝均產(chǎn)量從 5000kg 增至 6500kg，按平菇市場(chǎng)價(jià) 4 元 /kg 計(jì)算，畝增收 6000 元。

2.減少人工成本，降低管理難度

人工減少：1 人可管理 5-8 畝大棚(傳統(tǒng)需 2 人 / 畝)，畝均年節(jié)省人工成本 1.2 萬(wàn)元;

操作簡(jiǎn)單：手機(jī) APP 一鍵啟停設(shè)備，無(wú)需專業(yè)技術(shù)，老年種植戶經(jīng) 1 小時(shí)培訓(xùn)即可操作，解決 “招工難” 問(wèn)題。

3.病害早防控，減少損失

病害減少：霉菌、爛柄等病害發(fā)生率從 20% 降至 3%，畝均減少損失 4000 元(按病害導(dǎo)致 30% 減產(chǎn)計(jì)算);

用藥減少：精準(zhǔn)局部用藥替代全棚噴霧，殺菌劑使用量減少 60%，降低農(nóng)藥殘留風(fēng)險(xiǎn)，符合綠色農(nóng)業(yè)要求。

4.易部署易運(yùn)維，適配農(nóng)村場(chǎng)景

部署快速：傳感器采用 “即插即用” 設(shè)計(jì)，1 畝大棚 1 天內(nèi)可完成安裝，無(wú)需改造原有大棚結(jié)構(gòu);

運(yùn)維便捷：平臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，推送維護(hù)提醒，無(wú)需定期巡檢，故障率<2%。

平菇大棚智能控制系統(tǒng)的核心價(jià)值，在于將平菇生長(zhǎng)的隱性需求轉(zhuǎn)化為顯性數(shù)據(jù)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)按需調(diào)控，徹底改變傳統(tǒng)種植靠天吃飯的局面。無(wú)論是中小種植戶的單棚管理，還是合作社的規(guī)?；\(yùn)營(yíng)，這套系統(tǒng)都能通過(guò)降本、提質(zhì)、增產(chǎn)，為平菇產(chǎn)業(yè)注入新動(dòng)能，進(jìn)一步提升智能化水平，助力鄉(xiāng)村振興與食用菌產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。