平菇作為我國種植面積廣、消費需求大的食用菌品種，其生長過程對環(huán)境參數(shù)極為敏感。傳統(tǒng)平菇大棚依賴人工巡檢調控，存在三大核心痛點：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)技術的平菇大棚智能控制系統(tǒng)，通過多維度感知 + 云端決策 + 設備聯(lián)動模式，實時適配平菇各生長階段的環(huán)境需求，實現(xiàn)從經驗種植到數(shù)據(jù)種植的轉型，保障平菇產量穩(wěn)定、品質優(yōu)良。

一、系統(tǒng)架構

針對平菇大棚 “高濕、避光、需精準控碳” 的場景特性，系統(tǒng)采用 感知層 - 傳輸層 - 平臺層 - 應用層 四層架構，確保環(huán)境參數(shù)采集精準、調控及時、操作便捷：

1.感知層：全維度參數(shù)采集，適配平菇生長需求

感知層是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎，圍繞平菇 空氣環(huán)境 - 培養(yǎng)料 - 病害預警 三大核心監(jiān)測維度，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：

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

二氧化碳傳感器：安裝于大棚角落，監(jiān)測濃度(精度 ±50ppm，量程 0-5000ppm)，避免濃度過高導致菇體細弱;

光照傳感器：部署于棚內避光處，監(jiān)測光照強度(精度 ±10lux，量程 0-2000lux)，防止強光抑制平菇生長;

培養(yǎng)料監(jiān)測：

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

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

病害與安全監(jiān)測：

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 識別霉菌早期跡象;

氨氣傳感器：監(jiān)測棚內氨氣濃度(精度 ±1ppm，量程 0-50ppm)，培養(yǎng)料發(fā)酵過度會釋放氨氣，超 5ppm 易導致平菇爛柄。

2.傳輸層：低功耗無線傳輸，適應大棚高濕環(huán)境

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

棚內短距離傳輸：采用 LoRa 無線技術，傳輸距離達 300-500 米，穿透能力強，傳感器續(xù)航久，無需布線(避免線路受潮短路)，單網(wǎng)關可接入 50-80 個傳感器，適配連棟平菇大棚組網(wǎng);

棚外遠距離傳輸：LoRa 網(wǎng)關通過 4G 物聯(lián)網(wǎng)卡將數(shù)據(jù)上傳至云端平臺，支持斷點續(xù)傳(網(wǎng)絡中斷時數(shù)據(jù)暫存網(wǎng)關，恢復后自動補傳)，數(shù)據(jù)傳輸延遲<10 秒，滿足實時調控需求;

抗干擾設計：傳感器與網(wǎng)關均采用 IP67 防水等級外殼，耐受大棚內 85% 以上的高濕環(huán)境，信號傳輸采用 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)導致補水失誤。

3.平臺層：生長階段化決策，實現(xiàn)智能調控

平臺層是系統(tǒng)的 “大腦”，基于平菇生長周期，構建專屬控制模型，提供 “數(shù)據(jù)可視化、智能決策、設備聯(lián)動” 功能：

階段化參數(shù)管理：內置平菇各生長階段的最優(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)品種微調參數(shù)，平臺自動保存?zhèn)€性化模板精細化調控大棚環(huán)境;

智能調控決策：當傳感器監(jiān)測到參數(shù)偏離閾值，平臺自動分析原因(如棚內通風不足)，生成調控指令(如 “開啟側通風扇，設置風速 5m/s，運行 30 分鐘”)，無需人工干預;

數(shù)據(jù)可視化與報表：以 “大棚布局圖 + 生長曲線” 展示實時數(shù)據(jù)(如培養(yǎng)料濕度曲線、二氧化碳濃度變化)，自動生成 “日產菇量 - 環(huán)境參數(shù)” 關聯(lián)報表(如 “溫度 12-15℃時，日產菇量達 1.2kg/㎡，高于 15℃時的 0.9kg/㎡”)，為種植優(yōu)化提供依據(jù)。

4.應用層：多終端聯(lián)動，滿足不同角色需求

應用層針對 “種植戶 - 技術員 - 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 APP)：功能聚焦 查看 - 控制 - 報警，如實時查看棚內溫濕度、二氧化碳濃度，一鍵啟動加濕器 / 通風扇，接收 溫度超標、霉菌預警 等推送(短信 + APP 彈窗)，適配田間移動管理;

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

合作社終端(監(jiān)控大屏)：安裝于合作社管理中心，實時顯示所有大棚的運行狀態(tài)(綠色正常、黃色預警、紅色故障)，統(tǒng)計 “各大棚產量排名”“病害發(fā)生率”，便于統(tǒng)一管理與技術指導。

二、核心功能

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

1.生長階段化自動調控，保障環(huán)境穩(wěn)定

傳統(tǒng)人工調控易導致參數(shù)波動大(如溫度 ±3℃)，系統(tǒng)通過 “階段化閾值 + 設備聯(lián)動”，將參數(shù)波動控制在 ±1℃內：

溫度自動調控：子實體階段溫度升至 16℃時，平臺自動開啟頂通風扇與濕簾(降溫效率達 5℃/ 小時);溫度降至 9℃時，啟動電熱風機(升溫速率 2℃/ 小時)，確保溫度穩(wěn)定在 10-15℃;

濕度精準控制：空氣濕度低于 90% 時，聯(lián)動超聲波加濕器(霧化量 5L/h)，同時關閉通風扇;培養(yǎng)料濕度低于 60% 時，啟動滴灌系統(tǒng)(針對培養(yǎng)料的專用滴頭，避免沖散料體)，補水至 65% 后自動停止;

二氧化碳與通風協(xié)同：二氧化碳濃度超 1000ppm 時，先開啟側通風扇(換氣量 200m3/ 小時)，若濃度仍高，啟動補氧機(增氧速率 50L/min);原基形成階段需精準控碳，平臺按 “通風 10 分鐘 - 關閉 20 分鐘” 循環(huán)模式，將濃度穩(wěn)定在 500-800ppm。

2.病害智能報警與快速處置，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)，此時已擴散至 5%-10% 的培養(yǎng)料，系統(tǒng)通過 圖像識別 + 參數(shù)預警 實現(xiàn)早期防控：

霉菌 AI 識別：圖像傳感器每天定時拍攝培養(yǎng)料表面，AI 算法識別霉菌早期特征(如直徑 0.5cm 的綠色斑點)，識別準確率高，發(fā)現(xiàn)后立即推送 霉菌預警，標注感染位置;

聯(lián)動處置措施：預警后自動啟動局部除濕(開啟感染區(qū)域的小型排風扇)與殺菌劑噴霧(針對局部的精準噴霧，避免全棚用藥污染)，同時推送人工處置指南，將病害控制在 0.5% 以內;

氨氣與 pH 值預警：氨氣濃度超 5ppm 時，自動開啟全棚通風，同時推送 “培養(yǎng)料發(fā)酵過度” 提醒，建議翻料散熱;pH 值低于 6.5 時，添加石灰調節(jié)，避免爛柄。

3.培養(yǎng)料精準管理，提升出菇率

培養(yǎng)料是平菇生長的 “養(yǎng)分來源”，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，出菇率僅 60%-70%)，系統(tǒng)通過專屬監(jiān)測與調控，將出菇率提升至 85% 以上：

培養(yǎng)料濕度動態(tài)監(jiān)測：傳感器每 N 分鐘采集 1 次濕度，繪制 “濕度變化曲線”，若濕度下降過快(如 1 天降 5%)，分析是否因棚內通風過強，自動調整通風時長;

發(fā)酵過程監(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)測發(fā)酵溫度，溫度過高時推送 “翻堆提醒”，確保發(fā)酵充分;

養(yǎng)分消耗分析：結合出菇量與培養(yǎng)料濕度變化，分析養(yǎng)分消耗速度，預測剩余出菇量，提前準備新料，避免斷茬。

4.能耗優(yōu)化與錯峰運行，降低成本

平菇大棚調控設備(如電熱風機、加濕器)能耗占種植成本的 15%-20%，系統(tǒng)通過 “峰谷電價 + 設備聯(lián)動” 實現(xiàn)節(jié)能：

峰谷用電調控：結合電力公司峰谷電價，將高能耗設備(如電熱風機、補碳機)調整至谷時運行，如谷時(22:00-6:00)啟動電熱風機，將溫度升至 15℃，峰時通過保溫措施(關閉部分通風)維持溫度，節(jié)省電費;

設備聯(lián)動節(jié)能：濕度不足時，優(yōu)先開啟濕簾(能耗 0.5kW/h)而非加濕器(能耗 1.2kW/h)，濕簾無法滿足時再啟動加濕器;通風時優(yōu)先利用自然風(開啟側窗)，自然風不足時再啟動通風扇，能耗降低。

5.產量預測與溯源，提升產品競爭力

系統(tǒng)通過 “環(huán)境參數(shù) - 出菇量” 關聯(lián)分析，實現(xiàn)產量預測與品質溯源，助力平菇銷售：

產量預測：基于歷史數(shù)與當前環(huán)境參數(shù)，預測未來 7 天的出菇量(誤差<10%)，幫助種植戶提前對接收購商，避免滯銷;

品質溯源：自動記錄每批次平菇的生長環(huán)境數(shù)據(jù)，生成溯源二維碼，消費者掃碼可查看生長過程，提升產品溢價。

三、方案優(yōu)勢

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

1.精準控溫濕，提升平菇品質與產量

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

產量增加：出菇率從 65% 提升至 85%，畝均產量從 5000kg 增至 6500kg，按平菇市場價 4 元 /kg 計算，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 萬元;

操作簡單：手機 APP 一鍵啟停設備，無需專業(yè)技術，老年種植戶經 1 小時培訓即可操作，解決 “招工難” 問題。

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(按病害導致 30% 減產計算);

用藥減少：精準局部用藥替代全棚噴霧，殺菌劑使用量減少 60%，降低農藥殘留風險，符合綠色農業(yè)要求。

4.易部署易運維，適配農村場景

部署快速：傳感器采用 “即插即用” 設計，1 畝大棚 1 天內可完成安裝，無需改造原有大棚結構;

運維便捷：平臺遠程監(jiān)控設備狀態(tài)，推送維護提醒，無需定期巡檢，故障率<2%。

平菇大棚智能控制系統(tǒng)的核心價值，在于將平菇生長的隱性需求轉化為顯性數(shù)據(jù)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)按需調控，徹底改變傳統(tǒng)種植靠天吃飯的局面。無論是中小種植戶的單棚管理，還是合作社的規(guī)?；\營，這套系統(tǒng)都能通過降本、提質、增產，為平菇產業(yè)注入新動能，進一步提升智能化水平，助力鄉(xiāng)村振興與食用菌產業(yè)高質量發(fā)展。

審核編輯 黃宇