食用菌产业农业物联网应用

食用菌产业农业物联网应用实施方案

物联网农业远程监控系统应用到食用菌的种植中，选择对杏鲍菇生长状况影响较大的温度、湿度和二氧化碳浓度作为被控参量。结合食用菌生物学特性分析，将食用菌温度、湿度、二氧化碳控制合适温度。温度过高时控制制冷机工作，过低时控制陶瓷加热器工作; 湿度过高时控制通风系统工作，过低时控制喷水系统工作。由于食用菌在生长过程中会不断地释放CO2浓度，因此需考虑控制CO2不超过规定的上限值。若超过上限时，通过控制通风系统工作来降低室内CO2

浓度。物联网农业远程控制系统完成对室内外环境因子数据的存储及杏鲍菇生长发育过程的信息采集，这为后期研究杏鲍菇生长发育的数学模型，实现杏鲍菇温室环境因子的最优控制提供了有利的试验数据。

通过物联网农业远程监控系统就可以通过电脑控制菇房中的各种生产条件，还可以把数据上传到市农业局的食用菌数据库，和平均数据比对后进行调整。就像是菇房里出现了一个‘种植保姆’。还可以通过手机监察、控制菇房，就算不在基地也没有后顾之忧。在菇房中已经安装上了的多个物联网传感器节点，传感器节点负责采集、存储所在地点的各种环境参数，包括温度、湿度、空气成分等数据，通过无线网络传送至本地局域网，并网络模块上传到智城云打造的数据库。有了这个物联网系统，公司完全可以按照设定值，在电脑上观察到菌菇的长势，而一旦那个数值超出正常值，也能马上收到告警信息。

第1章系统整体架构1.1系统整体架构

食用菌栽培智能化拓扑图

图3.1 信息服务平台整体系统架构图

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。系统的最终目标是提供食用菌生长的最佳环境因子，合理精确地调控生长条件，减少甚至杜绝人为因素负面的干扰，从而科学、经济、高效地利用菇房，达到最佳的调控效果，减少人工成本，以更低的成本生产出更优质的产品。系统的主要功能是在物联网感知及中央服务器逻辑控制的基础上，依据食用菌生长习性，在可控的环境下，模拟食用菌生长所需的最佳环境条件，并能根据食用菌不同生长阶段所需的环境因子的不同实时测控与可视化操作，为工厂化生产提供准确、便捷、即时的信息和控制。

由于系统集成了完善和码流优化的视频，作为管理者远程就可以了解食用菌的生长情况和设施运行情况，在菌株发生疫情是还可以通过互联网，由专家进行远程诊断，并作出相应解决措施，从而不仅减少了损失，也节省了大量时间和成本。

系统配置构成

1、信息采集系统（空气温湿度传感器、光照传感器、CO2传感器等）

功能：用于实施采集在食用菌生产中，影响其生长的重要环境因子参数。

2、无线或有线传输系统（ZIGBEE模块、GPRS/2.5G/3GDTU、交换机及路由器等）功能：用于远程传输视频及采集数据。

3、管控平台（包括服务器、电脑及智能手机终端）

功能：可实现远程现场视频及数据实时查看，自动化控制，人工措施干预，各类预警等。

4、执行控制系统（风机、补光灯、“正唐物联”环境模拟系统）

功能：实现环境因子调节，提供食用菌生长的最佳环境。

济宁食用菌信息综合服务平台平台包含食用菌交易电子商务子平台、食用菌物联网种植子平台和食用菌现代物流子平台三大子平台，涵盖了食用菌自动化种植、信息化管理、电子化交易和现代化物流有关食用菌从生长到交易的全过程。平台整体体系架构和功能架构如图3.1所示，包含了以下层次：

感知层：包括摄像头等图像视频采集设备，温、湿度传感器等各种参数采集传感器，

这些数据感知和采集设备实现平台所需信息的实时获取，是平台正常运行的硬件保障。

网络层：主要包括互联网、移动互联网及各种网关设备，实现感知层采集的数据传输到数据层进行存储和处理。

数据层：主要围绕智慧农业各子业务及支撑智慧农业平台基础数据为核心的数据库建设。

应用层：实现食用菌信息综合服务平台内容的核心业务信息化系统，包括交易电子商务子平台、食用菌物联网种植子平台和食用菌现代物流子平台三大子平台。

展示层：平台功能系统在展示层向用户展示所需数据、图表等信息，用户也可通过展示终端进行功能操作。展示层包括智能手机终端和电脑两种形式设备。

1.2食用菌物联网监控系统

◆通过电脑或者手机远程查看实时环境数据，包括病虫害、植物生长、空气温

度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、光照度、二氧化碳浓度、氧气浓度等。远程实时查看视频监控视频，防止食用菌被盗等状况出现。

◆用户可以直观查看环境数据的实时曲线图，及时掌握食用菌生长环境。

监控系统

3.1.2 智能决策配置系统

系统可以灵活的设置食用菌不同环境参数的上下阀值。可以帮助挖掘在不同生长期、不同作物最适宜的生长环境数据。当传感器检测到数据一旦超出阀值，并且通过系统消息等方式提醒相应管理者。

智能决策配置界面

3.1.3智能告警系统

◆报警提醒内容可根据模板灵活设置，根据不同客户需求可以设置不同的提醒

内容，最大程度满足客户个性化需求。

◆可及时发现不正常状态设备，通过短信或系统消息及时提醒管理者，保证系

统稳定运行。

报警查看日志界面

3.1.4 历史/报表数据分析

◆系统可以通过不同条件组合查询和对比历史环境数据。

◆支持列表和图表两种不同方式查看，用户可以更直观看到历史数据曲线。

环境数据走势分析界面

3.1.5 监控点地理信息系统（GIS）

地理信息系统（GIS）技术是近些年迅速发展起来的一门空间信息分析技术，在资源与环境应用领域中，它发挥着技术先导的作用。GIS技术不仅可以有效地管理具有空间属性的各种资源环境信息，对资源环境管理和实践模式进行快速和重复的分析测试，便于制定决策、进行科学和政策的标准评价，而且可以有效地对多时期的资源环境状况及生产活动变化进行动态监测和分析比较，也可将数据收集、空间分析和决策过程综合为一个共同的信息流，明显地提高工作效率和经济效益，为解决资源环境问题及保障可持续发展提供技术支持。

GIS技术被广泛应用于农业领域，从国土资源决策管理、农业资源信息、区域农业规划、粮食流通管理与粮食生产辅助决策到农业生产潜力研究、农作物估产研究、区域农业可持续发展研究、农用土地适宜性评价、农业生态环境监测、基于GPS和GIS的精细农业信息处理系统研究等，都取得了很大的成绩，一些研究成果直接应用于农业生产，取得了很大的经济效益。随着GIS理论的产生发展以及方法和技术的成熟，在农业领域的应用也逐步深入。从技术角度看，GIS在我国农业资源与环境领域中的应用进展主要体现在四个方面：

(1) 作为农业资源调查的工具，建立了农业资源地理数据库，实现空间数据库的浏览、检索等，利用GIS绘制农业资源分布图和产生正规的报表；

(2) 作为农业资源分析的工具，GIS技术已不限于制图和空间数据库的简单查询，而是以图形及数据的重新处理等分析工作为特征，用于各种目标的分析和重新导出新的信息，产生专题地图和进行地图数据的叠加分析等；