菌菇作為兼具營養(yǎng)與經(jīng)濟價值的特色農(nóng)產(chǎn)品，其生長過程對環(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;金針菇子實體發(fā)育期則對二氧化碳濃度要求嚴苛，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 多維度感知 + 云端決策 + 設備聯(lián)動 的閉環(huán)模式，徹底改變 憑經(jīng)驗種植 的傳統(tǒng)模式，為菌菇全生長周期保駕護航。

一、傳統(tǒng)種植困境

傳統(tǒng)菌菇種植模式依賴人工巡檢與手動調(diào)控，存在明顯的技術(shù)短板。種植戶需頻繁進入大棚檢查溫濕度計讀數(shù)，手動調(diào)節(jié)加熱、降溫或通風設備。

這種模式不僅耗時耗力，更難以避免人為判斷誤差和設備調(diào)控滯后。

食用菌對生長環(huán)境的敏感度遠超普通作物，溫濕度偏差±2℃、CO?濃度波動超500ppm，都可能導致產(chǎn)量驟降或品質(zhì)劣變。

在夜間或突發(fā)天氣情況下，環(huán)境變化更難以及時應對，可能導致菌絲凍傷或過度生長，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)測空氣溫度，可能無法準確掌握菌絲生長的真實環(huán)境。

二、核心架構(gòu)

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

1.感知層：環(huán)境精準感知

感知層作為系統(tǒng)的“神經(jīng)末梢”，由各類高精度傳感器組成，負責實時采集大棚內(nèi)多種環(huán)境參數(shù)。

在香菇大棚中，傳感器針對性地部署在關鍵區(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)、子實體生長區(qū)等。

傳感器類型多樣，包括：

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

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

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

- 土壤含水率傳感器：精準檢測菌棒基質(zhì)濕度，防止過干或過澇;

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覆蓋問題。針對食用菌大棚多位于郊區(qū)或農(nóng)村的特點，系統(tǒng)常采用LoRa+4G混合傳輸或ZigBee無線技術(shù)。

LoRa無線技術(shù)傳輸距離達300-500米，可穿透3層棚膜，單網(wǎng)關可接入50-80個傳感器，適配10-20畝連棟大棚組網(wǎng);

ZigBee網(wǎng)絡則借助MQTT協(xié)議將采集的數(shù)據(jù)實時上傳至云服務器，實現(xiàn)遠程監(jiān)控與控制;

網(wǎng)絡中斷時的自動補傳數(shù)據(jù)機制確保了數(shù)據(jù)的完整性與系統(tǒng)的可靠性;

3.平臺層：智能決策核心

平臺層是菌菇智能管理系統(tǒng)的“大腦”，負責數(shù)據(jù)存儲、分析與智能決策。它包含三大核心能力：

實時數(shù)據(jù)可視化：以儀表盤形式展示各大棚環(huán)境參數(shù)與設備運行狀態(tài)，異常數(shù)據(jù)自動標紅;

智能調(diào)控算法：當環(huán)境參數(shù)偏離閾值時，平臺自動分析原因并生成調(diào)控指令;

如子實體期溫度升至16℃，優(yōu)先開啟頂通風，10分鐘后仍超15℃則聯(lián)動濕簾;

生長階段化溫控模板：內(nèi)置香菇標準化溫控參數(shù)，用戶可按需微調(diào)。平臺支持分階段、分品種自定義參數(shù)，滿足不同菌菇的個性化需求。

4.應用層：便捷操作界面

應用層面向不同用戶提供多終端操作入口，大幅降低使用門檻：

- 手機APP：支持安卓/IOS系統(tǒng)，核心功能包括實時監(jiān)測、遠程控制、故障報警和一鍵調(diào)參;

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

- 本地控制柜：保留物理操作界面，應對網(wǎng)絡中斷等極端情況，確保設備可手動控制;

三、核心功能

1.全周期精準控溫

系統(tǒng)實現(xiàn)了菌菇全生長周期的精準溫度控制，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26℃(超閾值1℃)，聯(lián)動局部排風扇，避免整體降溫導致其他區(qū)域溫度過低

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

- 子實體期精細調(diào)溫：采用“分段溫控”，上午10點-下午4點將目標溫度設為14℃，夜間設為12℃，既滿足生長需求，又減少加熱能耗

2.智能報警與故障處置

系統(tǒng)提供多渠道智能報警機制，確保異常情況快速處置：

- 預警(閾值±0.5℃)：APP推送“預警提醒”，建議用戶關注

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

- 緊急報警(閾值±2℃)：自動聯(lián)動應急設備，并撥打種植戶電話，確保10分鐘內(nèi)處置

報警信息標注“異常區(qū)域、當前溫度、閾值范圍、處置建議”，種植戶無需排查即可精準處理，處置時間從1小時縮短至10分鐘。

3.自動化聯(lián)動控制

系統(tǒng)預設“環(huán)境參數(shù)-設備”聯(lián)動規(guī)則，實現(xiàn)設備自動啟停與多設備協(xié)同調(diào)控。

以溫度調(diào)控為例，當溫度需從11℃升至13℃，系統(tǒng)先開啟保溫簾(無能耗)，再啟動電熱風機(低功率運行)，溫度達標后自動停機，避免能耗浪費。

4.數(shù)據(jù)追溯與優(yōu)化

系統(tǒng)長期保存環(huán)境數(shù)據(jù)、設備操作記錄，支持導出Excel或生成趨勢圖表，幫助種植戶分析環(huán)境參數(shù)與產(chǎn)量/品質(zhì)的關聯(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、灌溉施肥時間等數(shù)據(jù)，生成可追溯的種植記錄。

消費者掃描產(chǎn)品包裝上的二維碼，即可查看該批次的生長環(huán)境數(shù)據(jù)與管理記錄，增強信任感，幫助種植戶實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)優(yōu)價。

四、應用效益

- 產(chǎn)量與品質(zhì)雙提升：精準控制環(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個管理員可遠程管理5-8個大棚，人工成本降低60%以上，且無需夜間值守，減輕勞動強度;

- 能耗優(yōu)化：通過錯峰用電+智能調(diào)控，降低電費支出，結(jié)合自然通風等無能耗方式，能耗降低40%;

- 抗風險能力增強：系統(tǒng)能及時預警環(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)，實現(xiàn)了環(huán)境精準調(diào)控、病害提前防控、成本有效降低的多重目標，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)展注入新動能。