CN117148902B - 智能化菌棒生长环境自适应控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于菌棒环境控制技术领域，本发明公开了智能化菌棒生长环境自适应控制系统及方法；采集同一时刻培育室内n个区域的二氧化碳浓度；对二氧化碳浓度进行分析，判断当前食用菌生长阶段是否处于菌丝生长阶段或是否生成初步子实体生长阶段切换指令，若生成初步子实体生长阶段切换指令，则将培育室光照调节为子实体生长阶段光照要求；根据初步子实体生长阶段切换指令，采集同一时刻培育室内n个区域的食用菌照片；对食用菌照片进行分析，判断当前食用菌生长阶段是否处于子实体生长阶段；控制环境调节设备使培育室的生长环境数据与食用菌不同生长阶段相适配；适宜不同生长阶段与种类的食用菌生长，提高食用菌的品质与产量。

Description

智能化菌棒生长环境自适应控制系统及方法

技术领域

本发明涉及菌棒环境控制技术领域，更具体地说，本发明涉及智能化菌棒生长环境自适应控制系统及方法。

背景技术

现有申请公开号为CN115735669A的中国专利提出一种基于人工智能的双向调节式食用菌分类液压栽培系统，包括食用菌种植温度监测模块，食用菌种植温度控制模块、装置连接模块、食用菌菌棒间距调整模块、风力监测模块、食用菌分类放置模块；分别用于监测实时温度、控制种植温度、装置与系统的链接、调整食用菌间距、定时洒水、监测实时风力以及根据食用菌大小进行分类；该发明针对食用菌的种植提出了一个完整的管理系统，对种植温度进行恒温控制，保证了食用菌生长过程不受异常温度影响，提高存活率以及口感。

食用菌生长过程可分为孢子萌发阶段、菌丝生长阶段以及子实体生长阶段，不同生长阶段的不同食用菌对于温度、湿度、光照和氧气的需求均不同；上述技术中，温度和湿度均为提前设定好，无法根据食用菌的生长阶段不同使得生长环境产生变化，并且只是监测风力的大小，并未对生长环境采取通风措施，同时未考虑光照因素，导致影响食用菌的品质与产量；

在现有技术中，生长环境的控制为人为调控，或者通过系统提前设定整个食用菌生长过程中所有的环境数据，缺乏一种能根据食用菌种类与生长阶段自动调整环境数据的系统；

鉴于此，本发明提出智能化菌棒生长环境自适应控制系统及方法以解决上述问题。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

智能化菌棒生长环境自适应控制方法，包括：

采集同一时刻培育室内n个区域的二氧化碳浓度，对培育室每个区域的二氧化碳浓度进行检测；

对同一时刻n个区域的二氧化碳浓度分析，判断当前食用菌生长阶段是否处于菌丝生长阶段；

对同一时刻n个区域的二氧化碳浓度进行分析，判定是否生成初步子实体生长阶段切换指令，若生成初步子实体生长阶段切换指令，则将培育室光照调节为子实体生长阶段光照要求，第二二氧化碳浓度阈值大于第一二氧化碳浓度阈值；

根据初步子实体生长阶段切换指令，采集同一时刻培育室内n个区域的食用菌照片；

对食用菌照片进行分析，判断当前食用菌生长阶段是否处于子实体生长阶段；

控制环境调节设备使培育室的生长环境数据与食用菌不同生长阶段相适配。

进一步地，判断当前食用菌生长阶段是否处于菌丝生长阶段的方法包括：

将同一时刻n个区域的二氧化碳浓度作为第一分析集合，计算第一分析集合内的二氧化碳浓度均值；

二氧化碳浓度均值计算如下：

；

式中，为二氧化碳浓度均值，/>为各个区域的二氧化碳浓度；

将二氧化碳浓度均值与预设的第一二氧化碳浓度阈值比对分析，判定是否生成初步生长阶段切换指令；

若二氧化碳浓度均值小于第一二氧化碳浓度阈值，则不生成初步生长阶段切换指令，若二氧化碳浓度均值大于等于第一二氧化碳浓度阈值，则生成初步生长阶段切换指令；

若生成初步生长阶段切换指令，计算第一分析集合内的标准差；

标准差计算方法如下：

;

式中，为标准差；

将标准差与预设标准差阈值比对分析，判定是否生成生长阶段切换指令，若生成生长阶段切换指令，判断当前食用菌生长阶段处于菌丝生长阶段；判定是否生成生长阶段切换指令方法包括：

若标准差小于等于预设标准差阈值，则生成生长阶段切换指令；若标准差大于预设标准差阈值，则不生成生长阶段切换指令。

进一步地，判定是否生成初步子实体生长阶段切换指令的方法包括：

将同一时刻的二氧化碳浓度作为第二分析集合，计算第二分析集合内的二氧化碳浓度均值；

若二氧化碳浓度均值小于第二二氧化碳浓度阈值，则不生成初步子实体生长阶段切换指令；

若二氧化碳浓度均值大于等于第二二氧化碳浓度阈值，则生成初步子实体生长阶段切换指令；

进一步地，对食用菌照片进行分析的方法包括：

使用训练好的子实体识别模型，依次对n个区域的食用菌照片进行识别输出识别结果，识别结果包括符合子实体特征与不符合子实体特征。

进一步地，判断当前食用菌生长阶段是否处于子实体生长阶段的方法包括：

统计n个区域的食用菌照片识别结果，将符合子实体特征的数量除以n，获得符合子实体特征占比；

将符合子实体特征占比与占比阈值比对，若占比小于占比阈值，则不生成子实体生长阶段切换指令，若占比大于等于占比阈值，则生成子实体生长阶段切换指令，说明此时培育室内的食用菌普遍处于子实体生长阶段，可以将生长环境数据切换为与子实体生长阶段相对应的生长环境数据；根据子实体生长阶段切换指令，判断当前食用菌生长阶段处于子实体生长阶段。

进一步地，生长环境数据包括温度、湿度、光照和氧气。

进一步地，环境调节设备包括恒温恒湿设备、光照控制器与通风设备，温度与湿度通过恒温恒湿设备控制变化；光照强度和光照时间通过光照控制器控制灯光的开关和亮度产生变化；氧气通过通风设备控制变化，根据氧气传感器和二氧化碳传感器实时检测培育室内空气中的氧气与二氧化碳浓度，控制通风设备的开关与速度。

进一步地，当不生成生长阶段切换指令时，判定是否生成第一迁移指令，生成第一迁移指令的方法包括：

依次计算n个区域二氧化碳浓度与第一二氧化碳浓度阈值的差值，得到n个差值，获取n个差值中大于差值阈值二氧化碳浓度对应的区域，对n个差值中大于差值阈值二氧化碳浓度对应的区域生成第一迁移指令；

进一步地，当不生成子实体生长阶段切换指令时，对识别结果为符合子实体特征对应区域内的食用菌生成第二迁移指令。

智能化菌棒生长环境自适应控制系统，实施所述智能化菌棒生长环境自适应控制方法，包括：

第一数据采集模块，采集同一时刻培育室内n个区域的二氧化碳浓度，对培育室每个区域的二氧化碳浓度进行检测；

第一数据分析模块，对同一时刻n个区域的二氧化碳浓度分析，判断当前食用菌生长阶段是否处于菌丝生长阶段；

第二数据分析模块，对同一时刻n个区域的二氧化碳浓度进行分析，判定是否生成初步子实体生长阶段切换指令，若生成初步子实体生长阶段切换指令，则将培育室光照调节为子实体生长阶段光照要求；

第二数据采集模块，根据初步子实体生长阶段切换指令，采集同一时刻培育室内n个区域的食用菌照片；

第三数据分析模块，对食用菌照片进行分析，判断当前食用菌生长阶段是否处于子实体生长阶段；

生长环境适配模块，控制环境调节设备使培育室的生长环境数据与食用菌不同生长阶段相适配。

一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述智能化菌棒生长环境自适应控制方法。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述智能化菌棒生长环境自适应控制方法。

本发明智能化菌棒生长环境自适应控制系统及方法的技术效果和优点：

1.根据当前培育室内培育的食用菌种类与食用菌生长阶段，能够自适应的将各种环境因素控制在适宜食用菌生长的范围内，无需人为进行调控，并且受到外界环境影响时，设备主动调整生长环境数据，有效的应对食用菌生长过程中遇到的问题，提供适宜的生长环境，使得食用菌茁壮生长，不仅省时省力，而且能提高食用菌的品质与产量。

2.及时发现生长速度过快的食用菌，通过将生长速度过快的食用菌进行迁移，以确保食用菌处于适宜当前生长阶段生长的培育室内，保证食用菌的品质与产量。

附图说明

图1为本发明实施例1的智能化菌棒生长环境自适应控制系统示意图；

图2为本发明实施例2的智能化菌棒生长环境自适应控制系统示意图；

图3为本发明实施例3的智能化菌棒生长环境自适应控制系统示意图；

图4为本发明实施例3的读卡器位置设置示意图；

图5为本发明实施例4的智能化菌棒生长环境自适应控制方法示意图；

图6为本发明实施例5的电子设备示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1所示，本实施例所述智能化菌棒生长环境自适应控制系统，包括第一数据采集模块、第一数据分析模块、第二数据采集模块、第二数据分析模块、第三数据分析模块、生长环境适配模块、故障分析模块以及报警模块，各个模块间通过有线和/或无线的方式连接。

第一数据采集模块，采集同一时刻培育室内n个区域的二氧化碳浓度，n为大于1的整数，依次在n个区域内安装一个二氧化碳传感器，对培育室每个区域的二氧化碳浓度进行检测，方便后续判定培育室内食用菌生长阶段，以及后续对培育室内各个区域食用菌进行针对性操作；

生长环境数据根据食用菌种类与食用菌生长阶段确定，食用菌种类由培育人员手动输入控制系统设定，食用菌生长阶段包括孢子萌发阶段、菌丝生长阶段、子实体生长阶段，孢子萌发阶段为第一阶段，无需识别，系统接收由培育人员输入的孢子萌发阶段开始指令，即表示培育人员此时已经将食用菌种下，并处于孢子萌发阶段；菌丝生长阶段通过对安装在培育室的二氧化碳传感器，获取二氧化碳浓度分析判断当前食用菌生长阶段是否处于菌丝生长阶段；因为孢子萌发阶段不存在呼吸作用，不会释放二氧化碳，而处于菌丝生长阶段时，菌丝会通过呼吸作用释放二氧化碳，此时培育室内的二氧化碳浓度会上升，通过分析二氧化碳浓度可以识别食用菌生长阶段；

第一数据分析模块，对同一时刻n个区域的二氧化碳浓度分析，判断当前食用菌生长阶段是否处于菌丝生长阶段；

判断当前食用菌生长阶段是否处于菌丝生长阶段的方法包括：

将同一时刻n个区域的二氧化碳浓度作为第一分析集合，计算第一分析集合内的二氧化碳浓度均值；

二氧化碳浓度均值计算如下：

；

式中，为二氧化碳浓度均值，/>为各个区域的二氧化碳浓度；

将二氧化碳浓度均值与预设的第一二氧化碳浓度阈值比对分析，判定是否生成初步生长阶段切换指令；判定是否生成初步生长阶段切换指令的方法包括：

若二氧化碳浓度均值小于第一二氧化碳浓度阈值，则不生成初步生长阶段切换指令；说明此时培育室内二氧化碳浓度普遍未达标，生产阶段还不满足切换至菌丝生长阶段，第一二氧化碳浓度阈值为培育人员在历史种植阶段观察，确定食用菌从孢子萌发阶段转变为菌丝生长阶段时，将那时刻培育室内的二氧化碳浓度均值作为第一二氧化碳浓度阈值；

若二氧化碳浓度均值大于等于第一二氧化碳浓度阈值，则生成初步生长阶段切换指令；说明此时培育室内二氧化碳浓度普遍达标,生产阶段满足切换至菌丝生长阶段；

若生成初步生长阶段切换指令，计算第一分析集合内的标准差；标准差计算方法如下：

;

式中，为标准差；

将标准差与预设标准差阈值比对分析，判定是否生成生长阶段切换指令，若生成生长阶段切换指令，则将当前食用菌生长阶段处于菌丝生长阶段；

判定是否生成生长阶段切换指令方法包括：

若标准差小于等于预设标准差阈值，则生成生长阶段切换指令；说明此时培育室内二氧化碳浓度普遍集中在二氧化碳浓度均值附近，生产阶段满足切换至菌丝生长阶段，标准差阈值为培育人员在历史种植阶段观察，确定食用菌从孢子萌发阶段转变为菌丝生长阶段时，将那时刻培育室内计算获得的标准差作为标准差阈值；

若标准差大于预设标准差阈值，则不生成生长阶段切换指令；说明此时培育室内二氧化碳浓度不集中在二氧化碳浓度均值附近，离散程度较大，生产阶段不满足切换至菌丝生长阶段；

第二数据分析模块，对同一时刻n个区域的二氧化碳浓度进行分析，判定是否生成初步子实体生长阶段切换指令，若生成初步子实体生长阶段切换指令，则将培育室光照调节为子实体生长阶段光照要求，便于后续采集食用菌照片；

当食用菌处于子实体生长阶段时，相比菌丝生长阶段，呼吸作用更加旺盛，此时环境中的二氧化碳浓度会相比于菌丝生长阶段再次上升，依然可通过二氧化碳传感器获取的二氧化碳浓度进行分析，判定是否生成初步子实体生长阶段切换指令；

判定是否生成初步子实体生长阶段切换指令的方法包括：

将同一时刻的二氧化碳浓度作为第二分析集合，计算第二分析集合内的二氧化碳浓度均值；

若二氧化碳浓度均值小于第二二氧化碳浓度阈值，则不生成初步子实体生长阶段切换指令，说明此时培育室内二氧化碳浓度未达标,生产阶段不满足切换至子实体生长阶段；第二二氧化碳浓度阈值大于第一二氧化碳浓度阈值；第二二氧化碳浓度阈值为培育人员在历史种植阶段观察，确定食用菌从菌丝生长阶段转变为子实体生长阶段时，将那时刻培育室内的二氧化碳浓度均值作为第二二氧化碳浓度阈值；

若二氧化碳浓度均值大于等于第二二氧化碳浓度阈值，则生成初步子实体生长阶段切换指令，说明此时培育室内二氧化碳浓度初步达标；

在实际场景中，二氧化碳浓度上升，也有因为环境调节设备的故障原因，环境调节设备包括恒温恒湿设备、光照控制器以及通风设备，这里具体为通风设备故障，需要通过摄像机检测当前食用菌的具体生长阶段，判断食用菌是否处于子实体生长阶段；

第二数据采集模块，根据初步子实体生长阶段切换指令，采集同一时刻培育室内n个区域的食用菌照片，食用菌照片通过设置在n个区域的摄像机获取；

需要说明的是，采用摄像机和二氧化碳传感器共同获取子实体生长阶段的原因在于，食用菌在孢子萌发阶段与菌丝生长阶段时，均仅需少量的光照，光的亮度较低，因此摄像机无法准确地获取食用菌的图样数据，无法得知食用菌是否形成子实体，此时应采用二氧化碳传感器进行初步判断，再结合摄像机检测判断，提升判断的准确性；食用菌处于子实体生长阶段时，需要较高的光照强度，光的亮度较高，使得摄像机能对食用菌进行图像采集；

第三数据分析模块，对食用菌照片进行分析，判断当前食用菌生长阶段是否处于子实体生长阶段；

对食用菌照片进行分析的方法包括：

使用训练好的子实体识别模型，依次对n个区域的食用菌照片进行识别输出识别结果，识别结果包括符合子实体特征与不符合子实体特征；

子实体识别模型的训练方法包括：

收集食用菌菌丝生长阶段初步转入子实体生长阶段的图片，标记为训练图片，对每张训练图片进行标注，标注包括符合子实体特征与不符合子实体特征，将符合子实体特征与不符合子实体特征分别转换为数字标注，示例性的：将符合子实体特征转换为1，将不符合子实体特征转换为0；对标注后的训练图片分为训练集和测试集，使用训练集对子实体识别模型进行训练，使用测试集对子实体模型进行测试，输出满足预设准确度的子实体识别模型，其中，预测准确度的计算公式为，其中/>为预测准确度，/>为训练图片的编号，/>为第/>组训练图片对应的预测标注，/>为第/>组训练图片对应的实际标注；上述子实体识别模型具体为逻辑回归模型、朴素贝叶斯模型或支持向量机模型的其中一种；

判断当前食用菌生长阶段是否处于子实体生长阶段的方法包括：

统计n个区域的食用菌照片识别结果，将符合子实体特征的数量除以n，获得符合子实体特征占比；

将符合子实体特征占比与占比阈值比对，若占比小于占比阈值，则不生成子实体生长阶段切换指令，若占比大于等于占比阈值，则生成子实体生长阶段切换指令，说明此时培育室内的食用菌普遍处于子实体生长阶段，可以将生长环境数据切换为与子实体生长阶段相对应的生长环境数据；占比阈值为上述确定第二二氧化碳浓度阈值时，将那时刻计算的符合子实体特征占比作为占比阈值；

根据子实体生长阶段切换指令，判断此时食用菌处于子实体生长阶段；

生长环境适配模块，控制环境调节设备使培育室的生长环境数据与食用菌不同生长阶段相适配；

食用菌不同生长阶段所需要的温度、湿度、光照和氧气均不相同，选择合适的温度、湿度、光照和氧气能提高食用菌的品质，并且使得食用菌不易发生腐烂甚至死亡，提高食用菌产量；

生长环境数据包括温度、湿度、光照和氧气；温度为培育室内的温度，由安装在培育室内的温度传感器获取；温度会影响食用菌的生长速度和品质，低温下菌丝和子实体虽然生长较慢，但菌丝粗壮有力、菌肉肥厚并且香味浓郁，食用菌的品质高，子实体即为果实体；而高温会使得培育过程中发生“烧菌”现象，导致菌丝受到损伤，严重会导致食用菌死亡；“烧菌”即为发菌培育期间气温较高，菌丝体自身代谢引起菌温上升，加上排袋叠堆过密，袋温增高，致使菌丝受到烧伤；

湿度为培育室内的湿度，由安装在培育室内的湿度传感器获取；食用菌的菌丝生长阶段与子实体生长阶段要求的空气相对湿度不同，需要进行实时调节，湿度偏低会导致食用菌不再生长甚至死亡，湿度偏高易招致病菌滋生；

光照包括光照强度和光照时间，光照强度由安装在培育室内的光照传感器获取，光照时间由安装在培育室内的时间传感器获取；散射光线是子实体形成的必要条件；光照强度会影响食用菌的生长发育，光照时长会影响食用菌原基形成和原基分化，原基由菌丝成熟后，菌丝体扭结形成；适宜的光照因素才能保证食用菌的正常生长以及提高品质和产量；

氧气为培育室内的氧气浓度，由安装在培育室内的氧气传感器获取，食用菌多数是好氧性的，在菌丝生长阶段和子实体生长阶段食用菌具有呼吸作用，呼吸作用时需要吸收氧气，排出二氧化碳；氧气会影响食用菌的生长速度以及产量，当氧气不足时，食用菌的菌丝生长速度缓慢，子实体难以形成，若子实体形成后，则会造成食用菌变黄死亡；

在实验环境下，将生长阶段不一样的食用菌，依次按照预设的多种生长环境数据进行培育，依次记录食用菌的生长情况，将食用菌能够茁壮生长的生长环境，作为该生长阶段食用菌对应的生长环境数据；

具体的，温度与湿度通过恒温恒湿设备控制变化；光照强度和光照时间通过光照控制器控制灯光的开关和亮度产生变化；氧气通过通风设备控制变化，根据氧气传感器和二氧化碳传感器实时检测培育室内空气中的氧气与二氧化碳浓度，控制通风设备的开关与速度，生长环境数据为适宜当前种类与生长阶段的食用菌的生长环境；

即将培育室内的温度、湿度、光照和氧气控制在适宜食用菌本阶段生长的范围内；在食用菌培育过程中，培育室内的环境会随着室外气候的变化而发生变化，例如：高温天气会提升培育室内的温度以及暴雨天气会提升培育室内的湿度等，此时环境调节设备应实时调整培育室内的生长环境数据以达到实际生长环境数据，保证食用菌的生长环境适宜当前阶段的食用菌生长，设备即为上述恒温恒湿设备、光照控制器以及通风设备；

故障分析模块，设置Q个分析时间，分析环境调节设备是否发生故障并发出报警信号；在食用菌培育期间，设备发生故障将无法改变食用菌的生长环境，导致食用菌无法正常生长，甚至于死亡，因此需要对设备进行故障分析，以保证生长环境适宜食用菌生长；在食用菌生长阶段改变、生长环境受到外界因素影响以及维持当前生长环境时，均需要设备对生长环境数据进行调整，在当前环境数据调整为实际生长环境数据过程中，需要一定的调整时间，而当设备发生故障时，调整时间则无限放大；设置Q个分析时间，Q为设备数量，Q个分析时间与设备一一对应，将各个设备的调整时间与分析时间进行对比分析，若调整时间小于分析时间，则不生成报警信号，若调整时间大于或等于分析时间，则生成报警信号，并将生成的一个或多个报警信号发送至报警模块；

分析时间的获取方式为：在实验环境下，将环境调节设备，依次按照预设的多个分析时间将生长环境数据调整为预设生长环境数据，依次记录设备的调整情况，将调整后生长环境数据达到预设生长环境数据的设备的时间，作为该设备生长环境数据调整为预设生长环境数据对应的分析时间；

报警模块，根据报警信号进行报警，提示培育人员发生故障的具体设备；报警模块接收到来自故障分析模块的一个或多个报警信号，生成一个或多个报警指令；根据报警指令进行对应故障设备报警，此时对应故障设备旁的蜂鸣器发出声音提示培育人员需对该设备进行维修或更换，避免食用菌生长受到影响；

本实施例根据当前培育室内培育的食用菌种类与食用菌生长阶段，能够自适应的将各种环境因素控制在适宜食用菌生长的范围内，无需人为进行调控，并且受到外界环境影响时，设备主动调整生长环境数据，有效的应对食用菌生长过程中遇到的问题，对于设备故障进行自检，及时提醒培育人员进行设备的维修和更换，提供适宜的生长环境，使得食用菌茁壮生长，不仅省时省力，而且能提高食用菌的品质与产量。

实施例2

请参阅图2所示，本实施例提供的智能化菌棒生长环境自适应控制系统，与实施例1不同的是还包括迁移模块，当不生成生长阶段切换指令时，判定是否生成第一迁移指令，生成第一迁移指令的方法包括：

依次计算n个区域二氧化碳浓度与第一二氧化碳浓度阈值的差值，得到n个差值，获取n个差值中大于差值阈值二氧化碳浓度对应的区域，对n个差值中大于差值阈值二氧化碳浓度对应的区域生成第一迁移指令；差值阈值为第二二氧化碳浓度阈值减去第一二氧化碳浓度阈值；

通过获取n个差值中大于差值阈值二氧化碳浓度对应的区域可以及时发现生长速度过快区域的食用菌，避免培育室内的生长环境无法匹配生长速度过快的区域，将生长速度过快的区域迁移至其它生长环境适宜其生长的培育室内，保证食用菌的品质与产量；

当不生成子实体生长阶段切换指令时，对识别结果为符合子实体特征对应区域内的食用菌生成第二迁移指令，培育人员根据系统提示将对应区域内的食用菌迁移至其它生长环境适宜其生长的培育室内，保证食用菌的品质与产量；

本实施例通过将生长速度过快的食用菌进行迁移，以确保食用菌处于适宜当前生长阶段生长的培育室内，保证食用菌的品质与产量。

实施例3

请参阅图3所示，本实施例在实施例2的基础上进一步改进设计，因为在培育过程中，食用菌会遭受杂菌污染和害虫危害，需要对杂菌污染和害虫危害展开防治措施；因此本实施例提供了智能化菌棒生长环境自适应控制系统，还包括第三数据采集模块，第一模型训练模块、第二模型训练模块以及杂菌虫害防治模块，防治食用菌生长过程中遇到的杂菌污染和害虫危害现象；

第三数据采集模块，采集培育人员进出培育室时，培育室内n个区域的环境图像；环境图像由培育室内n个区域的摄像机获取，环境图像获取方式为：

在培育室门口安装两个读卡器，两个/>读卡器并排安装于门框的同一侧，一前一后，并在培育人员的防护服上放置/>标签，当培育人员进入培育室时，读卡器会读取/>标签，当前一个/>读卡器先读取到/>标签时，则生成进入指令，说明此时培育人员进入培育室，当后一个/>读卡器先读取到/>标签时，则生成离开指令，说明此时培育人员离开培育室，当系统依次接收到进入指令和离开指令时，控制培育室内n个区域摄像机进行环境图像采集，并将采集到的一个区域内的两个环境图像作为一组环境图像集合；具体的，请参阅图4所示，前表示门框靠外一侧，后表示门框靠内一侧；

若培育人员未穿防护服，则读卡器读取不到标签信息，将会发出警报，提醒培育人员穿上防护服，防止培育人员将外界杂菌和害虫带入培育室；

第一模型训练模块，训练出识别食用菌是否存在的第一神经网络模型；训练识别食用菌是否存在的第一神经网络模型的方式为：

预先收集食用菌训练图片集合，所述食用菌训练图片集合中包括存在食用菌图片和未存在食用菌图片，将存在食用菌图片和未存在食用菌图片的标签分别人工标注为不同的数值；例如，存在食用菌图片标签标记为1，未存在食用菌图片标签标记为0；

将食用菌训练图片集合输入第一神经网络模型，所述第一神经网络模型以每张食用菌训练图片的预测的标签作为输出，以每张食用菌训练图片对应的实际标签为预测目标；以最小化所有食用菌训练图片的预测误差之和作为训练目标；其中，预测误差的计算公式为，其中/>为预测误差，/>为食用菌训练图片的编号，/>为第/>张食用菌训练图片对应的预测的标签，/>为第/>张食用菌训练图片对应的实际标签；对第一神经网络模型进行训练，直至预测误差之和达到收敛时停止训练；上述第一神经网络模型为CNN神经网络模型或ResNet网络模型；

第二模型训练模块，训练出预测消毒液种类标签的第二神经网络模型；

训练预测消毒液种类标签的第二神经网络模型的方式为：

预先收集杂菌虫害训练图片集合，杂菌虫害训练图片集合包括食用菌遭受不同种类的杂菌污染和害虫危害的图片，将消毒液种类人工标注标签；

将杂菌虫害训练图片集合输入第二神经网络模型，所述第二神经网络模型以每张杂菌虫害训练图片的预测的消毒液种类标签作为输出，以每张杂菌虫害训练图片对应的消毒液种类人工标注的标签为预测目标；以最小化所有杂菌虫害训练图片的预测误差之和作为训练目标；其中，预测误差的计算公式为，其中/>为预测误差，/>为杂菌虫害训练图片的编号，/>为第/>张杂菌虫害训练图片对应的预测的消毒液种类标签，为第/>张杂菌虫害训练图片对应的消毒液种类人工标注的标签；对第二神经网络模型进行训练，直至预测误差之和达到收敛时停止训练；上述第二神经网络模型为CNN神经网络模型或ResNet网络模型；

杂菌虫害防治模块，根据消杀指令和消毒液种类标签对培育室进行全方位消毒，清除隐藏在角落里的细菌与害虫；将采集到的一组实际环境图像集合输入第一神经网络模型，第一神经网络模型输出一组标签，一组标签中包含两个标签，两个标签依次对应输入的两张实际环境图像；若第一神经网络模型输出的两个标签相同，则不生成消杀指令，若第一神经网络模型输出的两个标签不同，说明此时培育室内的食用菌被培育人员采摘，则生成消杀指令；将采集到的一组实际环境图像集合输入第二神经网络模型，输出实际消毒液种类标签；

需要说明的是，按照系统依次接收到进入指令和离开指令的顺序进行环境图像采集的原因在于：

对培育室进行环境消杀仅在培育人员和食用菌均不存在培育室的情况下进行，若采集环境图像顺序按照系统依次接收到离开指令和进入指令，输入第一神经网络模型，食用菌在培育期间，系统接收到离开指令时培育人员刚种下食用菌，即不存在食用菌，系统接收到进入指令时食用菌培育完毕，培育人员进入培育室，即存在食用菌，则第一神经网络模型会输出不同的标签，生成消杀指令，喷头喷洒出消毒液，将会对培育室内的培育人员与食用菌均产生伤害；

根据实际消杀指令以及实际消毒液种类标签，控制培育室内n个区域的喷头喷洒消毒液种类标签对应的消毒液，并且驱动培育室内放置的扫拖一体机器人对喷头喷洒不到的角落进行清洁，有效针对不同种类的杂菌和害虫进行全面清除，给食用菌提供一个安全的生长环境；

本实施例通过采取防治措施，根据杂菌和害虫的种类，喷洒对应的消毒液，从源头上消灭杂菌和害虫，减少杂菌和害虫的数量，保护食用菌茁壮生长，提高存活率。

实施例4

请参阅图5所示，本实施例未详细叙述部分见实施例1和2描述内容，提供智能化菌棒生长环境自适应控制方法，包括：

采集同一时刻培育室内n个区域的二氧化碳浓度，对培育室每个区域的二氧化碳浓度进行检测；

对同一时刻n个区域的二氧化碳浓度分析，判断当前食用菌生长阶段是否处于菌丝生长阶段；

对同一时刻n个区域的二氧化碳浓度进行分析，判定是否生成初步子实体生长阶段切换指令，若生成初步子实体生长阶段切换指令，则将培育室光照调节为子实体生长阶段光照要求；

根据初步子实体生长阶段切换指令，采集同一时刻培育室内n个区域的食用菌照片；

对食用菌照片进行分析，判断当前食用菌生长阶段是否处于子实体生长阶段；

控制环境调节设备使培育室的生长环境数据与食用菌不同生长阶段相适配。

进一步地，判断当前食用菌生长阶段是否处于菌丝生长阶段的方法包括：

将同一时刻n个区域的二氧化碳浓度作为第一分析集合，计算第一分析集合内的二氧化碳浓度均值；

二氧化碳浓度均值计算如下：

；

式中，为二氧化碳浓度均值，/>为各个区域的二氧化碳浓度；

将二氧化碳浓度均值与预设的第一二氧化碳浓度阈值比对分析，判定是否生成初步生长阶段切换指令；

若二氧化碳浓度均值小于第一二氧化碳浓度阈值，则不生成初步生长阶段切换指令，若二氧化碳浓度均值大于等于第一二氧化碳浓度阈值，则生成初步生长阶段切换指令；

若生成初步生长阶段切换指令，计算第一分析集合内的标准差；

标准差计算方法如下：

;

式中，为标准差；

将标准差与预设标准差阈值比对分析，判定是否生成生长阶段切换指令，若生成生长阶段切换指令，判断当前食用菌生长阶段处于菌丝生长阶段；判定是否生成生长阶段切换指令方法包括：

若标准差小于等于预设标准差阈值，则生成生长阶段切换指令；若标准差大于预设标准差阈值，则不生成生长阶段切换指令。

进一步地，判定是否生成初步子实体生长阶段切换指令的方法包括：

将同一时刻的二氧化碳浓度作为第二分析集合，计算第二分析集合内的二氧化碳浓度均值；

若二氧化碳浓度均值小于第二二氧化碳浓度阈值，则不生成初步子实体生长阶段切换指令；

若二氧化碳浓度均值大于等于第二二氧化碳浓度阈值，则生成初步子实体生长阶段切换指令；

进一步地，对食用菌照片进行分析的方法包括：

使用训练好的子实体识别模型，依次对n个区域的食用菌照片进行识别输出识别结果，识别结果包括符合子实体特征与不符合子实体特征。

进一步地，判断当前食用菌生长阶段是否处于子实体生长阶段的方法包括：

统计n个区域的食用菌照片识别结果，将符合子实体特征的数量除以n，获得符合子实体特征占比；

将符合子实体特征占比与占比阈值比对，若占比小于占比阈值，则不生成子实体生长阶段切换指令，若占比大于等于占比阈值，则生成子实体生长阶段切换指令，说明此时培育室内的食用菌普遍处于子实体生长阶段，可以将生长环境数据切换为与子实体生长阶段相对应的生长环境数据；根据子实体生长阶段切换指令，判断当前食用菌生长阶段处于子实体生长阶段。

进一步地，生长环境数据包括温度、湿度、光照和氧气。

进一步地，温度与湿度通过恒温恒湿设备控制变化；光照强度和光照时间通过光照控制器控制灯光的开关和亮度产生变化；氧气通过通风设备控制变化，根据氧气传感器和二氧化碳传感器实时检测培育室内空气中的氧气与二氧化碳浓度，控制通风设备的开关与速度。

进一步地，当不生成生长阶段切换指令时，判定是否生成第一迁移指令，生成第一迁移指令的方法包括：

依次计算n个区域二氧化碳浓度与第一二氧化碳浓度阈值的差值，得到n个差值，获取n个差值中大于差值阈值二氧化碳浓度对应的区域，对n个差值中大于差值阈值二氧化碳浓度对应的区域生成第一迁移指令；

进一步地，当不生成子实体生长阶段切换指令时，对识别结果为符合子实体特征对应区域内的食用菌生成第二迁移指令。

实施例5

请参阅图6所示，本实施例公开提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各方法所提供的任一项所述智能化菌棒生长环境自适应控制方法。

由于本实施例所介绍的电子设备为实施本申请实施例中智能化菌棒生长环境自适应控制方法所采用的电子设备，故而基于本申请实施例中所介绍的智能化菌棒生长环境自适应控制方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该电子设备如何实现本申请实施例中的方法不再详细介绍。只要本领域所属技术人员实施本申请实施例中智能化菌棒生长环境自适应控制方法所采用的电子设备，都属于本申请所欲保护的范围。

实施例6

本实施例公开提供了一种计算机可读存储介质，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各方法所提供的任一项所述智能化菌棒生长环境自适应控制方法。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.智能化菌棒生长环境自适应控制方法，其特征在于，包括：

采集同一时刻培育室内n个区域的二氧化碳浓度，对培育室每个区域的二氧化碳浓度进行检测；

对同一时刻n个区域的二氧化碳浓度分析，判断当前食用菌生长阶段是否处于菌丝生长阶段；判断当前食用菌生长阶段是否处于菌丝生长阶段的方法包括：将同一时刻n个区域的二氧化碳浓度作为第一分析集合，计算第一分析集合内的二氧化碳浓度均值；二氧化碳浓度均值计算如下：

；

式中，为二氧化碳浓度均值，/>为各个区域的二氧化碳浓度；

将二氧化碳浓度均值与预设的第一二氧化碳浓度阈值比对分析，判定是否生成初步生长阶段切换指令；若二氧化碳浓度均值小于第一二氧化碳浓度阈值，则不生成初步生长阶段切换指令，若二氧化碳浓度均值大于等于第一二氧化碳浓度阈值，则生成初步生长阶段切换指令；若生成初步生长阶段切换指令，计算第一分析集合内的标准差；标准差计算方法如下：

;

式中，为标准差；

将标准差与预设标准差阈值比对分析，判定是否生成生长阶段切换指令，若生成生长阶段切换指令，判断当前食用菌生长阶段处于菌丝生长阶段；若标准差小于等于预设标准差阈值，则生成生长阶段切换指令；若标准差大于预设标准差阈值，则不生成生长阶段切换指令；

对同一时刻n个区域的二氧化碳浓度进行分析，判定是否生成初步子实体生长阶段切换指令，若生成初步子实体生长阶段切换指令，则将培育室光照调节为子实体生长阶段光照要求；判定是否生成初步子实体生长阶段切换指令的方法包括：将同一时刻的二氧化碳浓度作为第二分析集合，计算第二分析集合内的二氧化碳浓度均值；若二氧化碳浓度均值小于第二二氧化碳浓度阈值，则不生成初步子实体生长阶段切换指令；若二氧化碳浓度均值大于等于第二二氧化碳浓度阈值，则生成初步子实体生长阶段切换指令；第二二氧化碳浓度阈值大于第一二氧化碳浓度阈值；

根据初步子实体生长阶段切换指令，采集同一时刻培育室内n个区域的食用菌照片；

对食用菌照片进行分析，判断当前食用菌生长阶段是否处于子实体生长阶段；对食用菌照片进行分析的方法包括：使用训练好的子实体识别模型，依次对n个区域的食用菌照片进行识别输出识别结果，识别结果包括符合子实体特征与不符合子实体特征；

判断当前食用菌生长阶段是否处于子实体生长阶段的方法包括：统计n个区域的食用菌照片识别结果，将符合子实体特征的数量除以n，获得符合子实体特征占比；将符合子实体特征占比与占比阈值比对，若占比小于占比阈值，则不生成子实体生长阶段切换指令，若占比大于等于占比阈值，则生成子实体生长阶段切换指令；根据子实体生长阶段切换指令，判断当前食用菌生长阶段处于子实体生长阶段；

当不生成生长阶段切换指令时，判定是否生成第一迁移指令，生成第一迁移指令的方法包括：依次计算n个区域二氧化碳浓度与第一二氧化碳浓度阈值的差值，得到n个差值，获取n个差值中大于差值阈值二氧化碳浓度对应的区域，对n个差值中大于差值阈值二氧化碳浓度对应的区域生成第一迁移指令；

当不生成子实体生长阶段切换指令时，对识别结果为符合子实体特征对应区域内的食用菌生成第二迁移指令；

控制环境调节设备使培育室的生长环境数据与食用菌不同生长阶段相适配。

2.根据权利要求1所述的智能化菌棒生长环境自适应控制方法，其特征在于，生长环境数据包括温度、湿度、光照和氧气。

3.根据权利要求2所述的智能化菌棒生长环境自适应控制方法，其特征在于，环境调节设备包括恒温恒湿设备、光照控制器与通风设备，温度与湿度通过恒温恒湿设备控制变化；光照强度和光照时间通过光照控制器控制灯光的开关和亮度产生变化；氧气通过通风设备控制变化，根据氧气传感器和二氧化碳传感器实时检测培育室内空气中的氧气与二氧化碳浓度，控制通风设备的开关与速度。

4.智能化菌棒生长环境自适应控制系统，实施权利要求1-3任一项所述智能化菌棒生长环境自适应控制方法，其特征在于，包括：

第一数据采集模块，采集同一时刻培育室内n个区域的二氧化碳浓度，对培育室每个区域的二氧化碳浓度进行检测；

第一数据分析模块，对同一时刻n个区域的二氧化碳浓度分析，判断当前食用菌生长阶段是否处于菌丝生长阶段；

第二数据分析模块，对同一时刻n个区域的二氧化碳浓度进行分析，判定是否生成初步子实体生长阶段切换指令，若生成初步子实体生长阶段切换指令，则将培育室光照调节为子实体生长阶段光照要求；

第二数据采集模块，根据初步子实体生长阶段切换指令，采集同一时刻培育室内n个区域的食用菌照片；

第三数据分析模块，对食用菌照片进行分析，判断当前食用菌生长阶段是否处于子实体生长阶段；

生长环境适配模块，控制环境调节设备使培育室的生长环境数据与食用菌不同生长阶段相适配。

5.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至3任一项所述智能化菌棒生长环境自适应控制方法。

6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至3任一项所述智能化菌棒生长环境自适应控制方法。