CN213369067U - 基于物联网的菌类种植和管理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了基于物联网的菌类种植和管理系统，监控子系统中外部环境监测模块用于监测菌类生长的空间环境状态，还包括虫情监测模块，温度监测模块，湿度监测模块，空气流量流速监测模块，悬浮颗粒物监测模块，光照强度监测模块，安防模块，培养基监测模块用于监测菌类生长所在的培养基表面及其内部的状态，还包括杂菌检测模块，养分监测模块，培养基温度监测模块，培养基湿度监测模块，PH监测模块，种植子系统用于为菌类生长提供条件，还包括培养基基座，播种模块，加热装置，换气装置，水分补充模块，养分补充模块，药品供给模块，管理子系统包括系统平台，电力支持模块，网络支持模块，控制处理器，存储器，显示装置，告警提示模块。
Description
技术领域
本实用新型涉及物联网农业领域，具体是基于物联网的菌类种植和管理系统。
背景技术
食用菌产品是高蛋白、低脂肪、多药效、味道鲜美、营养丰富的健康食品，进入21世纪，随着人们消费观念的转变及膳食结构的改善，国际市场上食用菌及其加工品的交易日趋活跃，我国食用菌产品的出口量逐年上升。在国内，随着人们生活水平的提高，国内消费量每年以7%的速度持续上升，这个产业已成为继粮、油、果、蔬后的第五大农业种植业，其市场潜力巨大且显见。随着社会发展，农业和农村经济结构战略性调整不断向纵深迈进，传统的农业结构和种植模式受到严峻挑战，粮、棉、油等大宗产品受到不同程度的冲击，这为这种以资源密集型和劳动密集型为特点，及以科技含量高、资源利用率高、投入产出比高、商品率高、加工增值高、综合效益高为优势的食用菌产业腾出了更广阔的发展空间。近年来，随着科学技术的不断进步，生产经验的不断积累，在经济效益及市场需求的驱动下，传统的季节性生产模式已被打破，季节安排越来越灵活，各式栽培场所和栽培模式得到空前发展，如双孢菇生产目前可在废弃房屋、养殖场、地沟棚、蔬菜棚等场所进行地面或架式栽培，木耳栽培可由室内吊袋转移到室外畦式地栽，夏香菇、高温平菇、灵芝等中高温型品种的室外丰产林、桑园、果园、玉米等高秆作物、芸豆等高蔓作物的立体组装复合种植。同时食用菌行业内部也形成了科学的多层次间混套轮作种植体系，如在春栽香菇棚内吊袋木耳，金针菇、平菇废料种植草菇等菌—粮、菌—菜、菌—菌间作或轮作。在品种选育、栽培模式改进等方面也都有频繁的技术革新，使经济效益明显提高，提高了单位土地面积的利用率和经济效益。
与此同时，物联网农业如火如荼展开，传感器、监控器、计算机与集约化、工厂化的种植模式、现代化的管理模式相辅相成，逐渐涉及到蔬菜、果树等领域。菌类种植亦有不少可借鉴之处，但菌类种植也有其独特要求，其对生长环境要求高，对培养基成分敏感程度高，且部分菌类不喜光照，高强度光照下菌类机体会产生硬化，枯燥畸形等，对自动化的种植管理系统提出了不同要求。
现有状态下，培养基采用有机物、肥料及填充料混合拌制，制成后需种植人员根据经验判断培养基是否符合种植标准，添加或减少水分及其他养分用量，无法定时定量定位地分析培养基的状态。且菌类种植时受菇蚊、菇蝇等虫害及杂菌影响会造成菌类减产甚至死亡，目前只能依靠人工巡检，有针对性地进行灭蚊灭蝇及除菌工作。由于菌类在成熟期会释放数以亿计的孢子，孢子直径在0.5至40微米范围，人体吸入后容易引发哮喘、气管炎或其他过敏性疾病，种植管理人员在进入种植区时需要配备防护装备。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术中的不足，提供了基于物联网的菌类种植和管理系统，针对菌类种植管理特点，使用监测系统包括多种传感装置对空间环境与培养基状态进行监测，管理系统根据当前所监测到的状态通过调配种植系统进行调整，同时将生长状态信息保存在存储器并传给显示模块方便人员查看。
为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：提供了一种基于物联网的菌类种植和管理系统，其特征在于：包括监控子系统，种植子系统，管理子系统，
所述的监控子系统包括外部环境监测模块和培养基监测模块，所述的外部环境监测模块用于监测菌类生长的空间环境状态，包括虫情监测模块，温度监测模块，湿度监测模块，空气流量流速监测模块，悬浮颗粒物监测模块，光照强度监测模块，安防模块，所述的培养基监测模块用于监测菌类生长所在的培养基表面及其内部的状态，包括杂菌检测模块，养分监测模块，培养基温度监测模块，培养基湿度监测模块，PH监测模块，所述的种植子系统用于为菌类生长提供条件，包括培养基基座，播种模块，加热装置，换气装置，水分补充模块，养分补充模块，药品供给模块，所述的管理子系统包括系统平台，电力支持模块，网络支持模块，控制处理器，存储器，显示装置，告警提示模块。
优选的，所述的虫情监测模块包括采样相机3，AI识别系统，远红外处理装置2，诱捕装置1，承接盘4，补光装置5，通过所述的诱捕装置1运行对昆虫进行诱捕采样，落入所述的承接盘4中，所述的远红外处理装置2对诱捕到的昆虫加热定型，所述的补光装置5为所述的采样相机3拍照补光，所述的采样相机3将昆虫拍摄成像，所述的AI识别系统对诱捕到的昆虫进行归纳分类并计数。
优选的，所述的悬浮颗粒物监测模块，用于监测空气中悬浮颗粒物包括灰尘及菌类孢子，当所述的悬浮颗粒物数量等于或超过每立方米75毫克时，所述的悬浮颗粒物检测模块将告警信息发送给所述的管理子系统。
优选的，所述的杂菌检测模块，包括相机，补光装置，视觉识别系统，通过对菌类所述的补光装置为相机补光，所述的相机对培养基进行拍摄，所述的视觉识别系统将拍摄到的培养基画面进行分析，分辨杂菌及其状态，并将信息发送给所述的管理子系统。
优选的，所述的安防模块包括门禁系统和若干红外传感器，安装在种植区域及设备管理区域，所述的红外传感器在监测到非门禁系统授权的人员及生物进入种植区域及设备管理区域的范围时，向所述的管理子系统发送告警信息。
优选的，所述的培养基基座拥有加热模块，滴灌模块和喷淋模块，所述的加热模块可将培养基加热提高温度，或将培养基多余水分烘干，所述的滴管模块包括滴灌管，所述的滴灌管一端与所述的培养基基座连接，另一端拥有开孔置入培养基内部，所述的喷淋模块包括喷头，转向机构和配套管路，用于提高空气湿度，消杀培养基杂菌，减少环境中的悬浮物，所述的转向机构包括电机和转向支撑架，所述的电机受所述的管理子系统控制将所述的调整转向支撑架位置及方向，所述的喷头固定于所述的支撑架，通过设定所述的支撑架方向进行定向雾化喷涂，所述的配套管路推送纯水或药液用以喷涂。
优选的，所述的网络支持模块包括交换机，无线传输模块，所述的监控子系统，所述的种植子系统，所述的管理子系统经交换机和无线传输模块组成局域网络。
优选的，所述的药品供给模块，包括储药装置，配药装置和送药装置，所述的储药装置分为药粉存储区和药液存储区，所述的配药装置根据所述的监控子系统采集到的场景信息依据所述的管理子系统的预案对药品进行配伍，所述的送药装置将配伍好的药液输送至所述的喷淋装置。
本实用新型的有益效果为：通过建设基于物联网的菌类种植和管理系统，使菌类种植的环境控制、养分输送、虫害、杂菌污染这些经验性问题得到定量定向的分析解决，监测系统、种植模块与管理模块基于物联网方式成体系连接，使种植过程更清晰透明，实现对种植区域的精准控制，减少菌种损耗，节约能耗，减少水肥及农药投入，提高了菌类产品的质量，保护了操作人员健康。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图进行论述，显然，在结合附图进行描述的技术方案仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。
图1是本实用新型系统框图。
图2是本实用新型虫情监测模块示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中所述的实施例，本领域普通技术人员在不需要创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都在本实用新型所保护的范围内。
本实用新型的实施例提供了一种基于物联网的菌类种植和管理系统。如图1至图2所示，本系统分为监测子系统、种植子系统、管理子系统三个子系统。具体实施方式为：
种植子系统的播种模块将选育合格的孢子通过播撒装置定向定量播撒至培养基基座的培养基上。
监测系统包括外部环境检测模块和培养基检测模块，其中外部环境模块负责监控菌类生长空间中的环境状态。温度监测模块，湿度监测模块，监测种植区域内空气温度和湿度。空气流量流速监测模块监测种植区域内空气流动情况，悬浮颗粒物检测模块安置在种植区为种植区内空气的清洁程度提供采样数据，配合换气装置、喷淋装置为系统区域内的空气清洁进行调节，具体实施方法为：当空气环境中可悬浮颗粒物达到75毫克每立方米时，唤醒喷淋装置进行雾化除尘，打开换气装置通过滤网筛积可悬浮颗粒物。为菌类生长提供良好环境，并为进入其中的人员提供健康防护。光照强度检测模块用以监测种植区域内的光照情况，根据不同种类菌类种植适宜的环境光强范围为系统平台传输监测区域内的光照强度信息。
虫情监测模块上装有诱捕器，具体实施方法为：利用菇蝇菇蚊的趋光性，使诱捕器1发光吸引成虫，通过设置的远红外加热器2将诱捕到的成虫进行烘干定型，烘干后的虫体掉落至承接盘4，承接盘4上方设置有采样相机3，补光装置5为拍摄时补光，采样相机3拍摄的信息，传输给AI识别系统，根据虫体外形特性对其进行分类、计数，将测得的数据经无线网络传输至系统平台。
杂菌检测模块包括相机，补光装置，视觉识别系统，具体实施方法为：通过补光装置为相机补光，相机对培养基进行拍摄，视觉识别系统将拍摄到的培养基画面进行分析，分辨培养基表面杂菌及其状态，并将信息通过无线网络发送给管理子系统的系统平台。
菌类培养基为有机物基底掺入所需水分和营养物质，水分含量、盐浓度和有机物含量是培养基的核心指标，培养基基座安装有水盐监测模块，湿度监测模块，加热器，PH值检测模块。
安防模块，由门禁系统、红外传感器和视频监控器，用于监控闯入的非授权人员及其他生物，保护内部设施。其中视频监控信号由局域网传输至管理子系统的显示屏上，为管理人员提供现场图像。
管理子系统，拥有电力支持模块包括与市电电网连接和备用的蓄电池以应对断电场景下的用电需求，还包括太阳能电池板、沼气风力发电设施，为系统供电，多余电力储存在蓄电池内。还拥有网络支持模块，通过交换机、蓝牙模块及无线路由器搭建系统内部局域网，各传感器终端通过蓝牙和无线路由器加入局域网络，并通过管理子系统的外部交换机与外部互联网连接。显示模块将采集到的信息及处理信息显示到显示器及其他显示设备上，便于操作管理人员交互。存储器将采集信息及操作信息进行记录或调取。控制处理器用于处理系统信息输入输出。告警提示模块将获得信息超过预先设定范围值时进行显示提醒。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。本实用新型的范围由所附权利要求进行限定，而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.基于物联网的菌类种植和管理系统，其特征在于：包括监控子系统，种植子系统，管理子系统，所述的监控子系统包括外部环境监测模块和培养基监测模块，所述的外部环境监测模块用于监测菌类生长的空间环境状态，包括虫情监测模块，温度监测模块，湿度监测模块，空气流量流速监测模块，悬浮颗粒物监测模块，光照强度监测模块，安防模块，所述的培养基监测模块用于监测菌类生长所在的培养基表面及其内部的状态，包括杂菌检测模块，养分监测模块，培养基温度监测模块，培养基湿度监测模块，PH监测模块，所述的种植子系统用于为菌类生长提供条件，包括培养基基座，播种模块，加热装置，换气装置，水分补充模块，养分补充模块，药品供给模块，所述的管理子系统包括系统平台，电力支持模块，网络支持模块，控制处理器，存储器，显示装置，告警提示模块。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的菌类种植和管理系统，其特征在于：所述的虫情监测模块包括采样相机（3），AI识别系统，远红外处理装置（2），诱捕装置（1），承接盘（4），补光装置（5），通过所述的诱捕装置（1）运行对昆虫进行诱捕采样，落入所述的承接盘（4）中，所述的远红外处理装置（2）对诱捕到的昆虫加热定型，所述的补光装置（5）为所述的采样相机（3）拍照补光，所述的采样相机（3）将昆虫拍摄成像，所述的AI识别系统对诱捕到的昆虫进行归纳分类并计数。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的菌类种植和管理系统，其特征在于：所述的悬浮颗粒物监测模块，用于监测空气中悬浮颗粒物包括灰尘及菌类孢子，当所述的悬浮颗粒物数量等于或超过每立方米75毫克时，所述的悬浮颗粒物监测模块将告警信息发送给所述的管理子系统。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的菌类种植和管理系统，其特征在于：所述的杂菌检测模块，包括相机，补光装置，视觉识别系统，通过对菌类所述的补光装置为相机补光，所述的相机对培养基进行拍摄，所述的视觉识别系统将拍摄到的培养基画面进行分析，分辨杂菌及其状态，并将信息发送给所述的管理子系统。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的菌类种植和管理系统，其特征在于：所述的安防模块包括门禁系统和若干红外传感器，安装在种植区域及设备管理区域，所述的红外传感器在监测到非门禁系统授权的人员及生物进入种植区域及设备管理区域的范围时，向所述的管理子系统发送告警信息。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的菌类种植和管理系统，其特征在于：所述的培养基基座拥有加热模块，滴灌模块和喷淋模块，所述的加热模块可将培养基加热提高温度，或将培养基多余水分烘干，所述的滴灌模块包括滴灌管，所述的滴灌管一端与所述的培养基基座连接，另一端拥有开孔置入培养基内部，所述的喷淋模块包括喷头，转向机构和配套管路，所述的转向机构包括电机和转向支撑架，所述的电机受所述的管理子系统控制将所述的转向支撑架调整位置及方向，所述的喷头固定于所述的支撑架，通过设定所述的支撑架方向进行定向雾化喷涂，所述的配套管路推送纯水或药液用以喷涂。
7.根据权利要求1所述的基于物联网的菌类种植和管理系统，其特征在于：所述的网络支持模块包括交换机，无线传输模块，所述的监控子系统，所述的种植子系统，所述的管理子系统经交换机和无线传输模块组成局域网络。
8.根据权利要求1所述的基于物联网的菌类种植和管理系统，其特征在于：所述的药品供给模块，包括储药装置，配药装置和送药装置，所述的储药装置分为药粉存储区和药液存储区，所述的配药装置根据所述的监控子系统采集到的场景信息依据所述的管理子系统的预案对药品进行配伍，所述的送药装置将配伍好的药液输送至喷淋装置。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115250827A (zh) * | 2022-08-24 | 2022-11-01 | 江苏菇本堂生物科技股份有限公司 | 一种鹿茸菇工厂化生产污染综合防治方法 |
| US11877571B1 (en) | 2023-03-29 | 2024-01-23 | Prince Mohammad Bin Fahd University | Systems and methods for insect detection |
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