CN109240386A - 一种食用菌栽培控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于食用菌栽培控制技术领域，公开了一种食用菌栽培控制装置，所述食用菌栽培控制装置包括：温度检测模块、湿度检测模块、光照检测模块、CO₂浓度检测模块、中央控制模块、参数设置模块、参数模型构建模块、调控模块、数据存储模块、显示模块。本发明通过参数模型构建模块提供了一种以温度、湿度、CO₂和光照度四个因素为基础的中央整体控制调整，且可随实际需求进行模型与控制修正的控制，为食用菌大棚的环境调控提供多方位指向；同时，通过调控模块根据设置的不同控制模式适配不同生长时期所需的环境，并在设置相应调控机构时，实现高效节能以及资源的最大化利用。

Description

一种食用菌栽培控制装置

技术领域

本发明属于食用菌栽培控制技术领域，尤其涉及一种食用菌栽培控制装置。

背景技术

食用菌是指子实体硕大、可供食用的蕈菌(大型真菌)，通称为蘑菇。中国已知的食用菌有350多种，其中多属担子菌亚门。常见的食用菌有：香菇、草菇、蘑菇、木耳、银耳、猴头、竹荪、松口蘑(松茸)、口蘑、红菇、灵芝、虫草、松露、白灵菇和牛肝菌等；少数属于子囊菌亚门，其中有：羊肚菌、马鞍菌、块菌等。上述真菌分别生长在不同的地区、不同的生态环境中。然而，现有食用菌栽培控制装置控制因素单一，栽培效果差；同时，现有环境因素控制不佳，不能提供栽培最佳环境，资源利用率低。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有食用菌栽培控制装置控制因素单一，栽培效果差；同时，现有环境因素控制不佳，不能提供栽培最佳环境，资源利用率低。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种食用菌栽培控制装置。

本发明是这样实现的，一种食用菌栽培控制装置包括：

温度检测模块、湿度检测模块、光照检测模块、CO₂浓度检测模块、中央控制模块、参数设置模块、参数模型构建模块、调控模块、数据存储模块、显示模块；

温度检测模块，与中央控制模块连接，用于通过温度传感器检测栽培大棚温度数据信息；

湿度检测模块，与中央控制模块连接，用于通过湿度传感器检测栽培大棚湿度数据信息；

光照检测模块，与中央控制模块连接，用于通过光照强度传感器检测栽培大棚光照强度数据信息；

CO₂浓度检测模块，与中央控制模块连接，用于通过二氧化碳传感器检测栽培大棚二氧化碳浓度数据信息；

中央控制模块，与温度检测模块、湿度检测模块、光照检测模块、CO₂浓度检测模块、参数设置模块、参数模型构建模块、调控模块、数据存储模块、显示模块连接，用于通过单片机控制各个模块正常工作；

参数设置模块，与中央控制模块连接，用于通过控制程序设置检测的大棚环境参数的正常数据范围；

参数模型构建模块，与中央控制模块连接，用于通过数据处理程序根据检测的参数构建环境调控参数数学模型；

调控模块，与中央控制模块连接，用于通过调控数学模型程序根据检测的环境参数与设置的参数进行对比，调控适合栽培的环境因素；

数据存储模块，与中央控制模块连接，用于通过存储器存储检测的环境参数数据；

显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器显示检测到的栽培大棚温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度等数据信息。

进一步，所述参数模型构建模块构建方法如下：

(1)建立基于温度、湿度、二氧化碳浓度及光照度四因素的目标函数模型与实时函数模型，根据目标函数模型与实时函数模型的偏差因子及偏差度，启用动作执行机构的相应控制模式，完成对食用菌大棚环境的实时调控，

(2)调控模块设有：一级数据处理端及二级数据处理端；将目标函数模型与实时函数模型录入二级数据处理端；将基于温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器及光度传感器检测的实时数据传输至一级数据处理端；

(3)一级数据处理端将接收的实时数据传输至二级数据处理端的实时函数模型，由实时函数模型根据当前实时数据完成实时函数计算，并将计算结果与目标函数模型中的各因素进行偏差因子的定性确定以及相应偏差因子偏差度的定量确定；

(4)动作执行机构根据偏差因子的定性确定、启动相应的调控系统；并根据偏差因子偏差度的定量确定、确定启动的相应调控系统的具体调控量，完成大棚环境的实时调控。

进一步，所述目标函数具体为：

y₀＝a₀+a₁+a₂+a₃+a₄+a₅+a₆+a₇+a₈＝1；

式中，y₀表示：食用菌的最优环境系数，规定此值为1；

a₀——a₂表示：食用菌对应模型系数。

进一步，所述实时函数具体为：

式中，

y表示：某种菌类在某阶段的的实时环境系数；

T₁表示：某食用菌在某生长阶段最佳环境温度，单位：K；

表示：实时大棚环境相对温度；

表示：某食用菌在某生长阶段最佳环境相对湿度；

ω₁表示：实时大棚环境CO₂浓度，单位：ppm；

ω₀表示：某食用菌在某生长阶段最佳环境CO₂浓度，单位：ppm；

Lx₁表示：实时大棚环境光照亮度，单位：lm；

Lx₀表示：某食用菌在某生长阶段最佳环境光照亮度，单位：lm。

进一步，所述调控模块调控方法如下：

(1)将适于大棚内的湿度阈值录入湿度计算模型，将适于大棚内的温度范围值录入温度计算模型的第三温度计算模块，将外界温度按需划分五段设定，分别录入温度计算模型的第一温度计算模块、第二温度计算模块、第三温度计算模块、第四温度计算模块及第五温度计算模块；

(2)湿度传感器实时检测当前棚内湿度，并将检测值实时传输至数据处理端；第一温度传感器实时检测当前棚内温度，并将检测值实时传输至数据处理端；第二温度传感器实时检测当前外界环境温度，并将检测值实时传输至数据处理端；

(3)数据处理端根据接收的实时湿度检测值，调用相应湿度计算模型完成当前湿度比较；当湿度检测值小于湿度阈值时，启动加湿器；当湿度检测值大于等于湿度阈值时，不启动加湿器；

(4)数据处理端根据接收的实时外界环境温度检测值，调用相应温度计算模型完成当前温度比较；并根据比较后的结果下发启动相应温度调控模式的指令；

(5)数据处理端实时接收当前大棚内温度值，并根据当前大棚内温度值及温度值持续时间，下发相应温度调控的启动或停止指令。

本发明的优点及积极效果为：本发明通过参数模型构建模块提供了一种以温度、湿度、CO₂和光照度四个因素为基础的中央整体控制调整，且可随实际需求进行模型与控制修正的控制，为食用菌大棚的环境调控提供多方位指向；同时，通过调控模块根据设置的不同控制模式适配不同生长时期所需的环境，并在设置相应调控机构时，实现高效节能以及资源的最大化利用。

附图说明

图1是本发明实施例提供的食用菌栽培控制装置结构框图。

图中：1、温度检测模块；2、湿度检测模块；3、光照检测模块；4、CO₂浓度检测模块；5、中央控制模块；6、参数设置模块；7、参数模型构建模块；8、调控模块；9、数据存储模块；10、显示模块。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1所示，本发明提供的食用菌栽培控制装置包括：温度检测模块1、湿度检测模块2、光照检测模块3、CO₂浓度检测模块4、中央控制模块5、参数设置模块6、参数模型构建模块7、调控模块8、数据存储模块9、显示模块10。

温度检测模块1，与中央控制模块5连接，用于通过温度传感器检测栽培大棚温度数据信息；

湿度检测模块2，与中央控制模块5连接，用于通过湿度传感器检测栽培大棚湿度数据信息；

光照检测模块3，与中央控制模块5连接，用于通过光照强度传感器检测栽培大棚光照强度数据信息；

CO₂浓度检测模块4，与中央控制模块5连接，用于通过二氧化碳传感器检测栽培大棚二氧化碳浓度数据信息；

中央控制模块5，与温度检测模块1、湿度检测模块2、光照检测模块3、CO₂浓度检测模块4、参数设置模块6、参数模型构建模块7、调控模块8、数据存储模块9、显示模块10连接，用于通过单片机控制各个模块正常工作；

参数设置模块6，与中央控制模块5连接，用于通过控制程序设置检测的大棚环境参数的正常数据范围；

参数模型构建模块7，与中央控制模块5连接，用于通过数据处理程序根据检测的参数构建环境调控参数数学模型；

调控模块8，与中央控制模块5连接，用于通过调控数学模型程序根据检测的环境参数与设置的参数进行对比，调控适合栽培的环境因素；

数据存储模块9，与中央控制模块5连接，用于通过存储器存储检测的环境参数数据；

显示模块10，与中央控制模块5连接，用于通过显示器显示检测到的栽培大棚温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度等数据信息。

本发明提供的参数模型构建模块7构建方法如下：

(1)建立基于温度、湿度、二氧化碳浓度及光照度四因素的目标函数模型与实时函数模型，根据目标函数模型与实时函数模型的偏差因子及偏差度，启用动作执行机构的相应控制模式，完成对食用菌大棚环境的实时调控，

(2)调控模块设有：一级数据处理端及二级数据处理端；将目标函数模型与实时函数模型录入二级数据处理端；将基于温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器及光度传感器检测的实时数据传输至一级数据处理端；

(3)一级数据处理端将接收的实时数据传输至二级数据处理端的实时函数模型，由实时函数模型根据当前实时数据完成实时函数计算，并将计算结果与目标函数模型中的各因素进行偏差因子的定性确定以及相应偏差因子偏差度的定量确定；

(4)动作执行机构根据偏差因子的定性确定、启动相应的调控系统；并根据偏差因子偏差度的定量确定、确定启动的相应调控系统的具体调控量，完成大棚环境的实时调控。

本发明提供的目标函数具体为：

y₀＝a₀+a₁+a₂+a₃+a₄+a₅+a₆+a₇+a₈＝1；

式中，y₀表示：食用菌的最优环境系数，规定此值为1；

a₀——a₂表示：食用菌对应模型系数。

本发明提供的实时函数具体为：

式中，

y表示：某种菌类在某阶段的的实时环境系数；

T₁表示：某食用菌在某生长阶段最佳环境温度，单位：K；

表示：实时大棚环境相对温度；

表示：某食用菌在某生长阶段最佳环境相对湿度；

ω₁表示：实时大棚环境CO₂浓度，单位：ppm；

ω₀表示：某食用菌在某生长阶段最佳环境CO₂浓度，单位：ppm；

Lx₁表示：实时大棚环境光照亮度，单位：lm；

Lx₀表示：某食用菌在某生长阶段最佳环境光照亮度，单位：lm。

本发明提供的调控模块8调控方法如下：

(1)将适于大棚内的湿度阈值录入湿度计算模型，将适于大棚内的温度范围值录入温度计算模型的第三温度计算模块，将外界温度按需划分五段设定，分别录入温度计算模型的第一温度计算模块、第二温度计算模块、第三温度计算模块、第四温度计算模块及第五温度计算模块；

(2)湿度传感器实时检测当前棚内湿度，并将检测值实时传输至数据处理端；第一温度传感器实时检测当前棚内温度，并将检测值实时传输至数据处理端；第二温度传感器实时检测当前外界环境温度，并将检测值实时传输至数据处理端；

(3)数据处理端根据接收的实时湿度检测值，调用相应湿度计算模型完成当前湿度比较；当湿度检测值小于湿度阈值时，启动加湿器；当湿度检测值大于等于湿度阈值时，不启动加湿器；

(4)数据处理端根据接收的实时外界环境温度检测值，调用相应温度计算模型完成当前温度比较；并根据比较后的结果下发启动相应温度调控模式的指令；

(5)数据处理端实时接收当前大棚内温度值，并根据当前大棚内温度值及温度值持续时间，下发相应温度调控的启动或停止指令。

本发明工作时，通过温度检测模块1利用温度传感器检测栽培大棚温度数据信息；通过湿度检测模块2利用湿度传感器检测栽培大棚湿度数据信息；通过光照检测模块3利用光照强度传感器检测栽培大棚光照强度数据信息；通过CO2浓度检测模块4利用二氧化碳传感器检测栽培大棚二氧化碳浓度数据信息；中央控制模块5通过参数设置模块6利用控制程序设置检测的大棚环境参数的正常数据范围；通过参数模型构建模块7利用数据处理程序根据检测的参数构建环境调控参数数学模型；通过调控模块8利用调控数学模型程序根据检测的环境参数与设置的参数进行对比，调控适合栽培的环境因素；通过数据存储模块9利用存储器存储检测的环境参数数据；通过显示模块10利用显示器显示检测到的栽培大棚温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度等数据信息。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种食用菌栽培控制装置，其特征在于，所述食用菌栽培控制装置包括：

温度检测模块、湿度检测模块、光照检测模块、CO₂浓度检测模块、中央控制模块、参数设置模块、参数模型构建模块、调控模块、数据存储模块、显示模块；

温度检测模块，与中央控制模块连接，用于通过温度传感器检测栽培大棚温度数据信息；

湿度检测模块，与中央控制模块连接，用于通过湿度传感器检测栽培大棚湿度数据信息；

光照检测模块，与中央控制模块连接，用于通过光照强度传感器检测栽培大棚光照强度数据信息；

CO₂浓度检测模块，与中央控制模块连接，用于通过二氧化碳传感器检测栽培大棚二氧化碳浓度数据信息；

中央控制模块，与温度检测模块、湿度检测模块、光照检测模块、CO₂浓度检测模块、参数设置模块、参数模型构建模块、调控模块、数据存储模块、显示模块连接，用于通过单片机控制各个模块正常工作；

参数设置模块，与中央控制模块连接，用于通过控制程序设置检测的大棚环境参数的正常数据范围；

参数模型构建模块，与中央控制模块连接，用于通过数据处理程序根据检测的参数构建环境调控参数数学模型；

调控模块，与中央控制模块连接，用于通过调控数学模型程序根据检测的环境参数与设置的参数进行对比，调控适合栽培的环境因素；

数据存储模块，与中央控制模块连接，用于通过存储器存储检测的环境参数数据；

显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器显示检测到的栽培大棚温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度等数据信息。

2.如权利要求1所述食用菌栽培控制装置，其特征在于，所述参数模型构建模块构建方法如下：

(1)建立基于温度、湿度、二氧化碳浓度及光照度四因素的目标函数模型与实时函数模型，根据目标函数模型与实时函数模型的偏差因子及偏差度，启用动作执行机构的相应控制模式，完成对食用菌大棚环境的实时调控，

(2)调控模块设有：一级数据处理端及二级数据处理端；将目标函数模型与实时函数模型录入二级数据处理端；将基于温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器及光度传感器检测的实时数据传输至一级数据处理端；

(3)一级数据处理端将接收的实时数据传输至二级数据处理端的实时函数模型，由实时函数模型根据当前实时数据完成实时函数计算，并将计算结果与目标函数模型中的各因素进行偏差因子的定性确定以及相应偏差因子偏差度的定量确定；

(4)动作执行机构根据偏差因子的定性确定、启动相应的调控系统；并根据偏差因子偏差度的定量确定、确定启动的相应调控系统的具体调控量，完成大棚环境的实时调控。

3.如权利要求2所述食用菌栽培控制装置，其特征在于，所述目标函数具体为：

y₀＝a₀+a₁+a₂+a₃+a₄+a₅+a₆+a₇+a₈＝1；

式中，y₀表示：食用菌的最优环境系数，规定此值为1；

a₀——a₂表示：食用菌对应模型系数。

4.如权利要求2所述食用菌栽培控制装置，其特征在于，所述实时函数具体为：

式中，

y表示：某种菌类在某阶段的的实时环境系数；

T₁表示：某食用菌在某生长阶段最佳环境温度，单位：K；

表示：实时大棚环境相对温度；

表示：某食用菌在某生长阶段最佳环境相对湿度；

ω₁表示：实时大棚环境CO₂浓度，单位：ppm；

ω₀表示：某食用菌在某生长阶段最佳环境CO₂浓度，单位：ppm；

Lx₁表示：实时大棚环境光照亮度，单位：lm；

Lx₀表示：某食用菌在某生长阶段最佳环境光照亮度，单位：lm。

5.如权利要求1所述食用菌栽培控制装置，其特征在于，所述调控模块调控方法如下：

(1)将适于大棚内的湿度阈值录入湿度计算模型，将适于大棚内的温度范围值录入温度计算模型的第三温度计算模块，将外界温度按需划分五段设定，分别录入温度计算模型的第一温度计算模块、第二温度计算模块、第三温度计算模块、第四温度计算模块及第五温度计算模块；

(2)湿度传感器实时检测当前棚内湿度，并将检测值实时传输至数据处理端；第一温度传感器实时检测当前棚内温度，并将检测值实时传输至数据处理端；第二温度传感器实时检测当前外界环境温度，并将检测值实时传输至数据处理端；

(3)数据处理端根据接收的实时湿度检测值，调用相应湿度计算模型完成当前湿度比较；当湿度检测值小于湿度阈值时，启动加湿器；当湿度检测值大于等于湿度阈值时，不启动加湿器；

(4)数据处理端根据接收的实时外界环境温度检测值，调用相应温度计算模型完成当前温度比较；并根据比较后的结果下发启动相应温度调控模式的指令；

(5)数据处理端实时接收当前大棚内温度值，并根据当前大棚内温度值及温度值持续时间，下发相应温度调控的启动或停止指令。