CN105823509A - 一种蘑菇大棚环境监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蘑菇大棚环境监测系统，其特征在于：包括控制器（1）、环境信息采集系统（2）、总存储器（3）和信息传送系统，环境信息采集系统（2）、总存储器（3）与控制器（1）分别通过总线连接；环境信息采集系统（2）负责环境信息的采集；总存储器（3）负责环境信息的存储；信息传送系统负责将环境信息传送给相关人员。信息传送系统包括WIFI模块（4）或者短信发送模块（5）或者局域网（6）和云处理服务器（7）或者三者的组合；WIFI模块（4）、短信发送模块（5）与控制器（1）通过总线连接，控制器（1）、局域网（6）、云处理服务器（7）之间通过网线连接或无线网络连接。

Description

一种蘑菇大棚环境监测系统

技术领域

本发明属于农业工程技术领域，具体涉及一种蘑菇大棚环境监测系统。

背景技术

影响蘑菇生长的环境因素有：温度、水分（湿度，包括菌棒中的水分和生长环境中的水分）、光线、空气（O2和CO2浓度）、PH等。

蘑菇菌丝生长有一定的适宜温度范围，在最适温度下，蘑菇菌丝生长旺盛，色泽洁白而粗壮。同一品种，在适温范围内，温度较低时，子实体发育较慢，不易开伞，质量较好。当菌丝生理成熟时，突遇较短时间的外界低温刺激，菌丝生长速度将变慢，营养物质集中运输，积贮成聚点，使子实体发生多而整齐。在恒温条件下，多数蘑菇品种难以形成子实体。

蘑菇生长对水分的要求，一是培养基内的含水量；二是生长环境的空气相对湿度。在不同生长时期，蘑菇对培养基、生长环境水分的要求不同，不同品种要求也不一样。一般来讲，是干养菌，湿出菇。

蘑菇为喜氧性真菌，但在菌丝生长阶段，菇房不需要较大通风，子实体的形成与生长阶段需充足的氧气。当空气新鲜、氧气充足时，蘑菇进行有氧呼吸，释放大量能量，保证菌丝良好生长。若空气不流通、不新鲜，菌丝体的生长繁殖和子实体的发育将受抑制，甚至导致死亡。缺氧时，菌丝借酵解作用可暂时维持生命，但需消耗大量营养，菌丝易衰老死亡。

蘑菇为需光性真菌，光强度适合的漫散射光，是蘑菇完成正常生活史的必要环境条件。菌丝体和子实体的生长都不需要光线，在黑暗的条件下，子实体洁白而柔嫩。但在黑暗条件下，蘑菇只能进行营养生长，不能分化子实体，即使勉强长出子实体也是色泽不佳、肉薄柄长、畸形菇多。

不同的蘑菇，在不同的生长周期，有不同的酸碱度pH值范围，超出范围，菌丝生长、原基的分化和子实体的萌发，都要受到影响。

现有的蘑菇大棚培养中，对温度、水分、菌棒湿度、光线、O2和CO2浓度、棒料PH值等环境因子的检测，基本靠人工检测，有的大棚，甚至没有检测设备，完全凭感觉和经验。随着社会发展和城市化进程的进一步加快，从事农业劳动的人，将会越来越少，而农产品的市场需求，将会越来越大，所以完全靠手工操作的蘑菇大棚养殖，生长质量没有办法得到保证，同时也没有办法为后续的蘑菇大棚环境因子调控，提供依据，提高蘑菇大棚产量、质量。

若要生产高品质的蘑菇，农业工作人员就要及时监测大棚环境因子变化情况，但大部分农户都得在家庭、大棚、蘑菇采购站、菌棒生产企业等地来回奔走，如果距离比较远，或者需要排队等情况下，时间耽搁就比较久。农产品生长周期长，在此过程中，实际上并不能保证每个大棚都能够得到很好的照顾，特别是气候变化多端的季节，因此迫切需要一种能自动监测蘑菇大棚环境因子的系统，减轻农民来回奔波的烦恼，保证蘑菇大棚的产量、质量，同时为后续的蘑菇大棚环境因子调控，提供一定的基础数据依据。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明设计了一种蘑菇大棚环境监测系统。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种蘑菇大棚环境监测系统，其特征在于：包括控制器（1）、环境信息采集系统（2）、总存储器（3）和信息传送系统，环境信息采集系统（2）、总存储器（3）与控制器（1）分别通过总线连接；环境信息采集系统（2）负责环境信息的采集；总存储器（3）负责环境信息的存储；信息传送系统负责将环境信息传送给相关人员。

进一步，信息传送系统包括WIFI模块（4）或者短信发送模块（5）或者局域网（6）和云处理服务器（7）或者三者的组合；WIFI模块（4）、短信发送模块（5）与控制器（1）通过总线连接，控制器（1）、局域网（6）、云处理服务器（7）之间通过网线连接或无线网络连接。

进一步，环境信息采集系统（2）包括ZigBee总协调器（21）、温室内空气信息采集系统（22）、温室内土壤信息采集系统（23）、菌棒内部信息采集系统（24）和信息存储器（29），温室内空气信息采集系统（22）、温室内土壤信息采集系统（23）和菌棒内部信息采集系统（24）分别通过相对应的ZigBee终端和ZigBee总协调器（21）无线连接；ZigBee总协调器（21）和控制器（1）、信息存储器（29）总线连接。

进一步，温室内空气信息采集系统（22）包括两个或两个以上并列设置的温室内空气信息采集模块（221）；温室内空气信息采集模块（221）包括测量温室内空气信息的光强传感器、氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器以及多路开关和相对应的ZigBee终端，光强传感器、氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、温度传感器和湿度传感器并列设置且分别和该多路开关电路连接，该多路开关通过该相对应的ZigBee终端与ZigBee总协调器（21）连接。

进一步，温室内土壤信息采集系统（23）包括两个或两个以上并列设置的温室内土壤信息采集模块（231）；温室内土壤信息采集模块（231）包括测量温室内土壤温度和湿度的温度传感器和湿度传感器，温度传感器和湿度传感器通过该温室内土壤信息采集模块（231）对应的ZigBee终端与ZigBee总协调器（21）连接。

进一步，菌棒内部信息采集系统（24）包括多个并列设置的菌棒内部信息采集模块（241）；菌棒内部信息采集模块（241）包括测量菌棒内部温度、湿度和PH值的温度传感器、湿度传感器和PH值传感器，温度传感器、湿度传感器和PH值传感器通过该菌棒内部信息采集模块（241）对应的ZigBee终端与ZigBee总协调器（21）连接。

进一步，环境信息采集系统（2）还包括室外环境信息采集系统，室外环境信息采集系统包括温室外空气信息采集系统（25）和温室外土壤信息采集系统（26），温室外空气信息采集系统（25）和温室外土壤信息采集系统（26）分别与温室外环境信息传送模块（27）连接，温室外环境信息接收模块（28）接收到温室外环境信息传送模块（27）的信息后传送给ZigBee总协调器（21）。

进一步，温室外环境信息传送模块（27）包括ZigBee协调器Ⅰ（271）、存储器Ⅰ（272）和无线发射模块（273），ZigBee协调器Ⅰ（271）分别与存储器Ⅰ（272）和无线发射模块（273）电路连接；温室外环境信息接收模块（28）包括无线接收模块（281）、ZigBee终端Ⅰ（282）和存储器Ⅱ（283），ZigBee终端Ⅰ（282）分别与无线接收模块（281）和存储器Ⅱ（283）电路连接；无线发射模块（273）和无线接收模块（281）配合工作以接收温室外环境信息，温室外环境信息接收模块（28）通过ZigBee终端Ⅰ（282）与ZigBee总协调器（21）连接。

进一步，温室外空气信息采集系统（25）包括两个或两个以上并列设置的温室外空气信息采集模块（251）；温室外空气信息采集模块（251）包括测量温室外空气信息的光强传感器、氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器和风速风向传感器以及多路开关和相对应的ZigBee终端，光强传感器、氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器和风速风向传感器并列设置且分别和该多路开关电路连接，该多路开关通过该相对应的ZigBee终端与温室外环境信息传送模块（27）中的ZigBee协调器Ⅰ（271）连接。

进一步，温室外土壤信息采集系统（26）包括两个或两个以上并列设置的温室外土壤信息采集模块（261）；温室外土壤信息采集模块（261）包括测量室外土壤温度和湿度的温度传感器和湿度传感器，温度传感器和湿度传感器通过与该温室外土壤信息采集模块（261）相对应的ZigBee终端与温室外环境信息传送模块（27）中的ZigBee协调器Ⅰ（271）连接。

该发明蘑菇大棚环境监测系统具有以下有益效果：

（1）本发明可以按时自动检测蘑菇大棚中的土壤温度、湿度，空气温度、湿度、O2和CO2浓度，蘑菇棒料中的温度、湿度，蘑菇大棚外的土壤温度、湿度，空气温度、湿度、O2和CO2浓度、风速风向等数据，为后续的环境因子调配，提供原始数据，帮助蘑菇大棚高质量高产，同时系统安装简单，维护、保养方便，能减轻农民的劳动强度。

（2）本发明蘑菇大棚环境监测系统，农户能在大棚附近通过WiFi查询大棚环境参数，离大棚比较远的地方，可以通过短信或云服务器，获得大棚环境参数，端减轻农民来回奔波的烦恼，保证蘑菇大棚的产量、质量。该系统效率比较高，维护保养简单、快捷，系统无线采集，适合应用于现有蘑菇大棚的测试改进。

附图说明

图1：本发明蘑菇大棚环境监测系统的整体结构框图；

图2：本发明中环境信息采集系统的整体结构框图；

图3：本发明中环境信息采集系统各个模块协调工作的结构框图；

图4：本发明中温室内空气信息检测模块结构示意框图；

图5：本发明中温室内土壤信息检测模块结构示意框图；

图6：本发明中菌棒信息检测模块结构示意框图；

图7：本发明中温室外空气信息检测模块结构示意框图；

图8：本发明中温室外土壤信息检测模块结构示意框图；

图9：本发明中温室外环境信息传送、接受模块的结构示意框图。

附图标记说明：

1—控制器；2—环境信息采集系统；21—ZigBee总协调器；22—温室内空气信息采集系统；221—温室内空气信息采集模块；23—温室内土壤信息采集系统；231—温室内土壤信息采集模块；24—菌棒内部信息采集系统；241—菌棒内部信息采集模块；25—温室外空气信息采集系统；251—温室外空气信息采集模块；26—温室外土壤信息采集系统；261—温室外土壤信息采集模块；27—温室外环境信息传送模块；271—ZigBee协调器Ⅰ；272—存储器Ⅰ；273—无线发射模块；28—温室外环境信息接收模块；281—无线接收模块；282—ZigBee终端Ⅰ；283—存储器Ⅱ；29—信息存储器；3—总存储器；4—WIFI模块；5—短信发送模块；6—局域网；7—云处理服务器。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明：

图1至图9示出了一种蘑菇大棚环境监测系统，包括控制器1、环境信息采集系统2、总存储器3、WIFI模块4、短信发送模块5、局域网6和云处理服务器7，环境信息采集系统2、总存储器3、WIFI模块4、短信发送模块5与控制器1均通过总线连接，控制器1、局域网6、云处理服务器7之间通过网线连接或无线网络连接，如图1所示。

如图2和图3所示，环境信息采集系统2包括ZigBee总协调器21、温室内空气信息采集系统22、温室内土壤信息采集系统23、菌棒内部信息采集系统24、温室外空气信息采集系统25、温室外土壤信息采集系统26、温室外环境信息传送模块27、温室外环境信息接收模块28和信息存储器29。温室内空气信息采集系统22、温室内土壤信息采集系统23、菌棒内部信息采集系统24和温室外环境信息接收模块28分别通过不同的ZigBee终端和ZigBee总协调器21无线连接；温室外空气信息采集系统25和温室外土壤信息采集系统26分别和温室外环境信息传送模块27连接，温室外环境信息接收模块28接收到温室外环境信息传送模块27的信息后传给ZigBee总协调器21；信息存储器29和ZigBee总协调器21总线连接；ZigBee总协调器21和控制器1通过总线连接。

如图3所示，温室内空气信息采集系统22包括两个或两个以上并列设置的温室内空气信息采集模块221。如图4所示，温室内空气信息采集模块221包括测量温室内空气信息的光强传感器、氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器以及多路开关和相对应的ZigBee终端，光强传感器、氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、温度传感器和湿度传感器并列设置且分别和该多路开关电连接，多路开关通过该相对应的ZigBee终端与ZigBee总协调器21无线连接。

如图3所示，温室内土壤信息采集系统23包括两个或两个以上并联设置的温室内土壤信息采集模块231。如图5所示，温室内土壤信息采集模块231包括测量温室内土壤温度和湿度的温度传感器和湿度传感器，温度传感器和湿度传感器通过该温室内土壤信息采集模块231对应的ZigBee终端与ZigBee总协调器（21）无线连接。

如图3所示，菌棒内部信息采集系统24包括多个并列设置的菌棒内部信息采集模块241。如图6所示，菌棒内部信息采集模块241包括测量菌棒内部温度、湿度和PH值的温度传感器、湿度传感器和PH值传感器，温度传感器、湿度传感器和PH值传感器通过该菌棒内部信息采集模块241相对应的ZigBee终端与ZigBee总协调器21无线连接。

如图3和图9所示，温室外环境信息传送模块27包括ZigBee协调器Ⅰ271、存储器Ⅰ272和无线发射模块273，ZigBee协调器Ⅰ271分别与存储器Ⅰ272、无线发射模块273连接。温室外环境信息接收模块28包括无线接收模块281、ZigBee终端Ⅰ282和存储器Ⅱ283，ZigBee终端Ⅰ282分别与无线接收模块281、存储器Ⅱ283电路连接；无线发射模块273和无线接收模块281配合工作，温室外环境信息接收模块28通过ZigBee终端Ⅰ282与ZigBee总协调器21无线连接。

如图3和图7所示，温室外空气信息采集系统25包括两个或两个以上并列设置的温室外空气信息采集模块251。温室外空气信息采集模块251包括测量温室外空气信息的光强传感器、氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、风速风向传感器以及多路开关和相对应的ZigBee终端，光强传感器、氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器和风速风向传感器并列设置且分别和该多路开关电路连接，该多路开关通过该相对应的ZigBee终端与温室外环境信息传送模块27中的ZigBee协调器Ⅰ271无线连接。

如图3和图8所示，温室外土壤信息采集系统26包括两个或两个以上并列设置的温室外土壤信息采集模块261。温室外土壤信息采集模块261包括测量室外土壤温度和湿度的温度传感器和湿度传感器，温度传感器和湿度传感器通过该温室外土壤信息采集模块261相对应的ZigBee终端与温室外环境信息传送模块27中的ZigBee协调器Ⅰ271无线连接。

如图4、图5、图6、图7、图8中所示的各个数据采集模块独立进行数据采集，并通过各个模块对应的ZigBee终端，将数据上传。

参见图1、图2、图3、图9，系统整体的数据采集流程为：各个数据采集模块，分别采集温室内的空气参数信息、温室内的土壤参数信息、菌棒内部参数信息、温室外空气参数信息、温室外土壤参数信息。温室外的空气、土壤参数信息，通过各个采集模块的ZigBee终端，传送到ZigBee协调器Ⅰ271，储存在存储器Ⅰ272中，再通过无线发射模块273传送到无线接收模块281中，最后通过ZigBee终端Ⅰ282和温室内的空气参数信息、温室内的土壤参数信息、菌棒内部参数信息一起被ZigBee总协调器21和信息存储器29收集，然后发送到控制器1和总存储器3中。

WiFi模块4发送的信号，可使农民在大棚附近，获取蘑菇大棚环境因子参数的具体情况；短信模块5，可以使农民在有手机信号的地方，以固定的时间间隔，接收记录蘑菇大棚环境因子参数的短信；局域网6和云处理服务器7，可以使农民、农业部门工作人员、科研人员，以及公司化运营的蘑菇养殖企业工作人员，查看蘑菇大棚环境因子参数的所有历史记录，为蘑菇养殖专家系统的构建，农业部门的数据调研，养殖环境因子系统调控模型建立，农产品溯源与质保依据，提供数据来源。

本发明蘑菇大棚环境监测系统，结构简单，各个模块之间基本是无线连接，使用方便灵活，可应用于现有蘑菇温室大棚，成本低廉，维护保养简单、快捷。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种蘑菇大棚环境监测系统，其特征在于：包括控制器（1）、环境信息采集系统（2）、总存储器（3）和信息传送系统，环境信息采集系统（2）、总存储器（3）与控制器（1）分别通过总线连接；环境信息采集系统（2）负责环境信息的采集；总存储器（3）负责环境信息的存储；信息传送系统负责将环境信息传送给相关人员。

2.根据权利要求1所述的蘑菇大棚环境监测系统，其特征在于：信息传送系统包括WIFI模块（4）或者短信发送模块（5）或者局域网（6）和云处理服务器（7）或者三者的组合；WIFI模块（4）、短信发送模块（5）与控制器（1）通过总线连接，控制器（1）、局域网（6）、云处理服务器（7）之间通过网线连接或无线网络连接。

3.根据权利要求1或2所述的蘑菇大棚环境监测系统，其特征在于：环境信息采集系统（2）包括ZigBee总协调器（21）、温室内空气信息采集系统（22）、温室内土壤信息采集系统（23）、菌棒内部信息采集系统（24）和信息存储器（29），温室内空气信息采集系统（22）、温室内土壤信息采集系统（23）和菌棒内部信息采集系统（24）分别通过相对应的ZigBee终端和ZigBee总协调器（21）无线连接；ZigBee总协调器（21）和控制器（1）、信息存储器（29）总线连接。

4.根据权利要求3所述的蘑菇大棚环境监测系统，其特征在于：温室内空气信息采集系统（22）包括两个或两个以上并列设置的温室内空气信息采集模块（221）；温室内空气信息采集模块（221）包括测量温室内空气信息的光强传感器、氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器以及多路开关和相对应的ZigBee终端，光强传感器、氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、温度传感器和湿度传感器并列设置且分别和该多路开关电路连接，该多路开关通过该相对应的ZigBee终端与ZigBee总协调器（21）连接。

5.根据权利要求3所述的蘑菇大棚环境监测系统，其特征在于：温室内土壤信息采集系统（23）包括两个或两个以上并列设置的温室内土壤信息采集模块（231）；温室内土壤信息采集模块（231）包括测量温室内土壤温度和湿度的温度传感器和湿度传感器，温度传感器和湿度传感器通过该温室内土壤信息采集模块（231）对应的ZigBee终端与ZigBee总协调器（21）连接。

6.根据权利要求3所述的蘑菇大棚环境监测系统，其特征在于：菌棒内部信息采集系统（24）包括多个并列设置的菌棒内部信息采集模块（241）；菌棒内部信息采集模块（241）包括测量菌棒内部温度、湿度和PH值的温度传感器、湿度传感器和PH值传感器，温度传感器、湿度传感器和PH值传感器通过该菌棒内部信息采集模块（241）对应的ZigBee终端与ZigBee总协调器（21）连接。

7.根据权利要求3至6任一所述的蘑菇大棚环境监测系统，其特征在于：环境信息采集系统（2）还包括室外环境信息采集系统，室外环境信息采集系统包括温室外空气信息采集系统（25）和温室外土壤信息采集系统（26），温室外空气信息采集系统（25）和温室外土壤信息采集系统（26）分别与温室外环境信息传送模块（27）连接，温室外环境信息接收模块（28）接收到温室外环境信息传送模块（27）的信息后传送给ZigBee总协调器（21）。

8.根据权利要求7所述的蘑菇大棚环境监测系统，其特征在于：温室外环境信息传送模块（27）包括ZigBee协调器Ⅰ（271）、存储器Ⅰ（272）和无线发射模块（273），ZigBee协调器Ⅰ（271）分别与存储器Ⅰ（272）和无线发射模块（273）电路连接；温室外环境信息接收模块（28）包括无线接收模块（281）、ZigBee终端Ⅰ（282）和存储器Ⅱ（283），ZigBee终端Ⅰ（282）分别与无线接收模块（281）和存储器Ⅱ（283）电路连接；无线发射模块（273）和无线接收模块（281）配合工作，温室外环境信息接收模块（28）通过ZigBee终端Ⅰ（282）与ZigBee总协调器（21）连接。

9.根据权利要求8所述的蘑菇大棚环境监测系统，其特征在于：温室外空气信息采集系统（25）包括两个或两个以上并列设置的温室外空气信息采集模块（251）；温室外空气信息采集模块（251）包括测量温室外空气信息的光强传感器、氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器和风速风向传感器以及多路开关和相对应的ZigBee终端，光强传感器、氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器和风速风向传感器并列设置且分别和该多路开关电路连接，该多路开关通过该相对应的ZigBee终端与温室外环境信息传送模块（27）中的ZigBee协调器Ⅰ（271）连接。

10.根据权利要求8或9所述的蘑菇大棚环境监测系统，其特征在于：温室外土壤信息采集系统（26）包括两个或两个以上并列设置的温室外土壤信息采集模块（261）；温室外土壤信息采集模块（261）包括测量室外土壤温度和湿度的温度传感器和湿度传感器，温度传感器和湿度传感器通过与该温室外土壤信息采集模块（261）相对应的ZigBee终端与温室外环境信息传送模块（27）中的ZigBee协调器Ⅰ（271）连接。