書江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 2019，31( 12):105113Acta Agriculturae Jiangxihttp: / /wwwjxnyxbcomDOI:1019386/jcnkijxnyxb20191219基于物聯(lián)網(wǎng)的食用菌環(huán)境智能控制系統(tǒng)研究嚴(yán)志雁，丁建，陳桂鵬*，梁華收稿日期:20191014基金項(xiàng)目:江西現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科研協(xié)同創(chuàng)新專項(xiàng)( JXXTCX20180102);江西省科技計(jì)劃項(xiàng)目( 20144BBF60021);江西省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金( JXAS21農(nóng)機(jī)信息化應(yīng)用)。作者簡(jiǎn)介:嚴(yán)志雁( 1982)，助理研究員，碩士，研究方向:農(nóng)業(yè)信息技術(shù)。* 通信作者:陳桂鵬。(江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與信息研究所/江西省農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心，江西南昌 330200)摘 要:為實(shí)現(xiàn)食用菌優(yōu)質(zhì)高效的工廠化生產(chǎn)，研究了基于物聯(lián)網(wǎng)的食用菌環(huán)境智能控制系統(tǒng)，以提高食用菌工廠化生產(chǎn)效率。設(shè)計(jì)了 XML格式的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用無(wú)線感知終端采集環(huán)境數(shù)據(jù)并發(fā)送到服務(wù)器;采用 STCD016型 PLC開發(fā)了設(shè)備控制柜;依據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)，采用定時(shí)和定量策略設(shè)計(jì)了食用菌的環(huán)境自動(dòng)控制模型;開發(fā)了監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)接入的 Windows服務(wù)，采用 B/S結(jié)構(gòu)研發(fā)了 PC 端的管理系統(tǒng)，開發(fā)了 Android 系統(tǒng)下的移動(dòng)控制軟件。該系統(tǒng)環(huán)境感知信息數(shù)據(jù)傳輸平均丟包率為05%，系統(tǒng)既可采用設(shè)備控制柜手動(dòng)控制廠房?jī)?nèi)設(shè)備，也可采用模型控制方式智能控制廠房?jī)?nèi)設(shè)備。關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);食用菌;環(huán)境監(jiān)控;智能中圖分類號(hào):S646 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):10018581( 2019) 12010509esearch on Intelligent Environment Control SystemBased on Internet of Things for Edible FungiYAN Zhiyan，DING Jian，CHEN Guipeng*，LIANG Hua( Institute of Agricultural Economics and information，Jiangxi Academy of Agricultural Sciences /Jiangxi Engineering esearch Center of Information Technology in Agriculture，Nanchang 330200，China)Abstract: In order to achieve highquality and efficient industrial production of edible fungi，we studied the intelligent con-trol system of edible fungi environment based on the Internet of Things to improve the efficiency of industrial production of ediblefungi We designed the environmental monitoring data in XML format，collected the environmental data by wireless sensing termi-nal and sent it to the server The equipment control cabinet was developed by STCD016 PLC According to the experience ofexperts，we designed the environment automatic control model of edible fungi by timing and quantitative strategy The Windowsservice of monitoring equipment data access was developed The intelligent monitoring software of PC was developed by using B/Sstructure，and the mobile of Android system was developed The systems environmentaware information data transmission aver-age packet loss rate was 05% The system could use the control cabinet to manually control the equipment in the plant，or use themodel control method to intelligently control the equipment in the plantKey words: Internet of Things; Edible fungi; Environmental monitoring; Intelligence0 引言食用菌工廠化生產(chǎn)是模擬生態(tài)環(huán)境、智能化控制、自動(dòng)化機(jī)械作業(yè)于一體的生產(chǎn)方式。協(xié)同控制光照強(qiáng)度、空氣溫度、濕度和 CO2濃度等環(huán)境因子，使其適合食用菌生長(zhǎng)，對(duì)實(shí)現(xiàn)食用菌優(yōu)質(zhì)高效的工廠化生產(chǎn)，提高食用菌的出菇率和產(chǎn)量，降低子實(shí)體畸形率有著良好的作用1。國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者開展了食用菌環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的研究，如高百惠2對(duì)基于ZigBee技術(shù)的食用菌栽培環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì);張宇3開展了食用菌生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì); 李建軍等4利用臺(tái)達(dá)DX2001L1 網(wǎng)絡(luò)模塊構(gòu)建了基于 DIAView 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的木耳栽培溫室遠(yuǎn)程控制系統(tǒng); 馮麗鋒5利用ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)將終端節(jié)點(diǎn)采集的圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至協(xié)調(diào)器，采用 S3C2440 處理器構(gòu)建菇房網(wǎng)關(guān)，通過上位機(jī)食用菌生長(zhǎng)控制系統(tǒng)界面控制菇房環(huán)境。國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者也開展了物聯(lián)網(wǎng)在畜牧和家禽環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的研究610，水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)研究1113，溫室大棚環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)研究1417。目前，食用菌工廠化生產(chǎn)的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)研究大多數(shù)集中在數(shù)據(jù)采集端，以食用菌生產(chǎn)環(huán)境控制模型為核心的、集數(shù)據(jù)采集與設(shè)備控制一體化的解決方案目前鮮有報(bào)道。本文擬采用無(wú)線感知節(jié)點(diǎn)獲取食用菌環(huán)境參數(shù)，基于PLC研發(fā)設(shè)備控制柜，依據(jù)感知的環(huán)境參數(shù)設(shè)計(jì)環(huán)境設(shè)備控制模型，研發(fā) PC 端和手機(jī)APP 智能控制軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)食用菌工廠化生產(chǎn)主要環(huán)境參數(shù)的智能控制。1 需求分析與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)11 需求分析食用菌廠房環(huán)境具有以下特點(diǎn):( 1)在特定的生長(zhǎng)周期內(nèi)的環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定;( 2)在特定的生長(zhǎng)周期內(nèi)，室內(nèi)無(wú)光照或少量光照;( 3)有能通風(fēng)換氣、保溫、保濕的設(shè)備，環(huán)境控制設(shè)備較多，包括燈、風(fēng)機(jī)、加濕器、窗簾系統(tǒng)等。針對(duì)上述特點(diǎn)，在滿足廠房環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)條件下，環(huán)境控制系統(tǒng)需滿足以下條件:( 1) 需給原有機(jī)械設(shè)備增加電源控制單元，解決服務(wù)器遠(yuǎn)程智能控制問題;( 2)采用統(tǒng)一模型解決菌房多種設(shè)備統(tǒng)一控制的問題;( 3) 由于光線較暗，可取消視頻監(jiān)測(cè)。12 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)功能包括環(huán)境數(shù)據(jù)信息的采集、存儲(chǔ)與查詢及遠(yuǎn)程設(shè)備控制，總體結(jié)構(gòu)見圖 1，主要由環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、設(shè)備控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)組成。環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一個(gè)集空氣溫濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器、CO2濃度傳感器的多參數(shù)無(wú)線感知節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)包含 WiFi 通訊模塊，采集、匯集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器。設(shè)備控制系統(tǒng):包括設(shè)備控制柜、窗簾系統(tǒng)、換氣設(shè)備、加濕設(shè)備、補(bǔ)光設(shè)備等。設(shè)備控制柜處于管理系統(tǒng)和傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備之間，將如卷簾、風(fēng)機(jī)、燈等傳統(tǒng)設(shè)備納入物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，達(dá)到遠(yuǎn)程智能控制廠區(qū)內(nèi)傳統(tǒng)設(shè)備的目的。管理系統(tǒng):包括監(jiān)控服務(wù)器、PC 端管理軟件、移動(dòng)端管理軟件。主要功能有:( 1)負(fù)責(zé)接收遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)，包括實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)解包、數(shù)據(jù)入庫(kù)、數(shù)據(jù)可視化;( 2)負(fù)責(zé)設(shè)置環(huán)境控制模型，實(shí)現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)智能決策、發(fā)送設(shè)備工作指令等。圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)21 環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由無(wú)線感知終端和無(wú)線網(wǎng)關(guān)組成，采用的無(wú)線感知終端是由江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與信息研究所研制18，由供電系統(tǒng)、微控制器( STM32F103VE)、WiFi 模塊、空氣溫濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器( TSL2561t)、CO2濃度傳感器、JTAG 調(diào)試接口組成，該感知節(jié)點(diǎn)主控板如圖2 所示，調(diào)試與安裝圖如圖3 所示。該終端讀601 江 西 農(nóng) 業(yè) 學(xué) 報(bào) 31卷取光照、空氣溫濕度、二氧化碳濃度等傳感器數(shù)據(jù)，然后將這些環(huán)境數(shù)據(jù)封裝成 XML 格式的“數(shù)據(jù)幀”，驅(qū)動(dòng) WiFi 模塊發(fā)送“數(shù)據(jù)幀”到網(wǎng)關(guān)。數(shù)據(jù)采集過程如圖4 所示。圖2 無(wú)線感知終端主控板實(shí)物圖3 無(wú)線感知終端安裝感知數(shù)據(jù)發(fā)送:串口 1 通過 WiFi 模塊采取TCP /IP 協(xié)議發(fā)送至已知的服務(wù)器端口，數(shù)據(jù)格式為 XML格式19，具體代碼如下:notenum1/numtemperature23/temperaturehumidity823/humidityco2420/co2lightIntensity14280/lightIntensitytime20190213 12:00:04/time/note其中，num 為設(shè)備編號(hào)，temperature 為空氣溫度，humidity 為空氣濕度，co2 為二氧化碳濃度，lightIntensity為光照強(qiáng)度，time為數(shù)據(jù)采集時(shí)間。圖4 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)程序流程22 設(shè)備控制系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中，食用菌廠房?jī)?nèi)需進(jìn)行智能控制的設(shè)備有窗簾系統(tǒng)、換風(fēng)機(jī)、加濕器、空調(diào)和補(bǔ)光燈，本文中設(shè)備具體型號(hào)是: 窗簾系統(tǒng)為CL201701、換風(fēng)機(jī)型號(hào)為FS201741、加濕器型號(hào)為JSQ201801、補(bǔ)光燈型號(hào)為 HCXSYJ?？刂乒耖_發(fā)選用的是 STCD016型 PLC，它集成了16 路開關(guān)量輸入和16 路繼電器輸出，具有 1 個(gè) S485 通信接口，支持 MODBUS TU 協(xié)議，系統(tǒng)使用 PLC的S485 通信口與模塊( 485 轉(zhuǎn) J45) 的對(duì)接，完成控制器與遠(yuǎn)程的通信?，F(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備與 PLC 接線圖如圖5 所示，KM 為交流接觸器，SB 為按鈕開關(guān)，SB與KM的常開主觸點(diǎn)相連。其工作原理為:通過KM選擇手動(dòng)控制還是智能控制方式，開關(guān)合下，表示手動(dòng)控制，負(fù)載設(shè)備通電并工作; SB 不閉合，表示智能控制，當(dāng)收到遠(yuǎn)程開啟指令時(shí)，PLC輸出端繼電器接通，KM 輔助觸點(diǎn)的閉合，負(fù)載設(shè)70112期 嚴(yán)志雁等:基于物聯(lián)網(wǎng)的食用菌環(huán)境智能控制系統(tǒng)研究備通電并工作。圖5 設(shè)備與PLC接線圖控制器使用S485 串口( S485 轉(zhuǎn)J45)與服務(wù)器端進(jìn)行通訊，完成控制器與遠(yuǎn)程的通信。輸出端D01 D06 控制窗簾開啟、關(guān)閉和停止;輸出端D07D08 控制補(bǔ)光燈開啟、關(guān)閉;輸出端 D09D010 控制通風(fēng)機(jī)開啟、關(guān)閉，用于與室外通風(fēng);輸出端D011 D012 控制地面風(fēng)扇開啟、關(guān)閉，用于室內(nèi)空氣流通;輸出端 D015 D016 控制加濕器開啟、關(guān)閉。具體PLC輸出端具體功能如表1 所示。表1 PLC輸出功能表輸出端序號(hào) 控制內(nèi)容 輸出端序號(hào) 控制內(nèi)容D01 窗簾1開啟 D09 通風(fēng)機(jī)1開啟D02 窗簾1關(guān)閉 D010 通風(fēng)機(jī)1關(guān)閉D03 窗簾1停止 D011 地面風(fēng)扇開啟D04 窗簾2停止 D012 地面風(fēng)扇關(guān)閉D05 窗簾2停止 D013 空調(diào)開啟(未使用)D06 窗簾2停止 D014 空調(diào)關(guān)閉(未使用)D07 補(bǔ)光燈開啟 D015 加濕器開啟D08 補(bǔ)光燈關(guān)閉 D016 加濕器關(guān)閉23 管理系統(tǒng)231 智能控制模型 通過對(duì)多位專家的調(diào)研及反饋，本文采用定時(shí)策略和定量策略開展對(duì)設(shè)備的自動(dòng)控制。定時(shí)策略是指在指定時(shí)間自動(dòng)操作設(shè)備;定量策略即在感知數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)定的數(shù)值時(shí)自動(dòng)操作設(shè)備。換氣操作優(yōu)先于增濕操作，增濕操作優(yōu)先于增光或遮光操作，定時(shí)策略優(yōu)先于定量策略，即定時(shí)策略執(zhí)行時(shí)不執(zhí)行定量策略。( 1)空氣流通自動(dòng)控制:食用菌生長(zhǎng)對(duì)空氣條件有強(qiáng)烈的需求(如旺長(zhǎng)期對(duì)氧氣的需求)20，需要通過窗簾、地面風(fēng)扇、換風(fēng)機(jī)等設(shè)備來(lái)通風(fēng)。智能控制通風(fēng)設(shè)備需要精確和量化的環(huán)境參數(shù)指標(biāo)，目前沒有明確、量化的環(huán)境參數(shù)研究作為參考，本文依據(jù)食用菌專家的種植經(jīng)驗(yàn)，采用定時(shí)策略來(lái)進(jìn)行菌房的通風(fēng)。每天定時(shí)在9:00 和16:00晚上開啟窗簾、地面風(fēng)扇、風(fēng)機(jī)，快速通風(fēng)30 min。( 2)空氣濕度自動(dòng)控制:為滿足食用菌對(duì)空氣中水分的需求21，需要綜合使用加濕器(或水管)、地面風(fēng)扇、風(fēng)機(jī)來(lái)增加空氣濕度。本文采用定量策略來(lái)對(duì)廠房加濕，使廠房?jī)?nèi)空氣濕度維持在75% 95%2223。當(dāng)濕度低于 75%時(shí)，開啟加濕器(或水管) 及地面風(fēng)扇，高于 95%時(shí)關(guān)閉加濕器(或水管)及地面風(fēng)扇。( 3)光照自動(dòng)控制:為使食用菌廠房?jī)?nèi)有少量的散射光線，需要綜合使用窗簾、補(bǔ)光燈將光照強(qiáng)度控制在 500 1000 lx2425。本文采用定時(shí)定量結(jié)合策略控制光照。當(dāng)白天時(shí)，自動(dòng)開啟或關(guān)閉窗簾系統(tǒng)，調(diào)整窗簾使透入廠房?jī)?nèi)的光恰好為1000 lx時(shí)。夜晚開啟補(bǔ)光燈，關(guān)閉窗簾，使光照強(qiáng)度控制在500 lx?？諝鉁貪穸群凸庹盏闹悄芸刂茢?shù)據(jù)指標(biāo)如表2 所示。232 管理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 管理系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心組成部分，包括環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接入的Windows服務(wù)、PC 端智能控制系統(tǒng)和移動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，總體架構(gòu)如圖6 所示。( 1)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接入的 Windows 服務(wù)。該服務(wù)用于獲取和解析終端發(fā)來(lái)的環(huán)境數(shù)據(jù)和設(shè)801 江 西 農(nóng) 業(yè) 學(xué) 報(bào) 31卷備工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。該服務(wù)在服務(wù)器端監(jiān)聽服務(wù)器通訊TCP 端口，接受和解析環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以XML格式數(shù)據(jù)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，并存入服務(wù)器上MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)中。該 Windows 服務(wù)開發(fā)環(huán)境為Visual Studio 2017，開發(fā)語(yǔ)言為 C#，采用 Socket 來(lái)監(jiān)聽和接口端口數(shù)據(jù)。表2 智能控制參數(shù)參數(shù) 優(yōu)先級(jí) 控制策略 參數(shù)范圍及控制時(shí)間 控制機(jī)器空氣換氣 0 定時(shí) 時(shí)間:9:009:30 窗簾、風(fēng)機(jī)、換風(fēng)機(jī)時(shí)間:16:0016:30空氣濕度 1 定量 空氣濕度:75%95% 加濕器、地面風(fēng)扇光照 2 定時(shí)+定量 時(shí)間:6:0017:00;光照5001000 lx 窗簾、補(bǔ)光燈時(shí)間:0:006:00、17:0024:00;光照5001000 lx( 2) PC端智能控制系統(tǒng)。系統(tǒng)頁(yè)面主要使用C#、html、JavaScript 開發(fā)，開發(fā)工具為 Visual Studio2017，提供給用戶對(duì)于環(huán)境監(jiān)測(cè)信息的查看，設(shè)備的增刪改查、設(shè)備控制模型的設(shè)置(圖 7) 等功能，功能模塊如圖8 所示。在主程序中，智能控制模型中定時(shí)和定量策略采用定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體的代碼如下:SystemTimersTimer timer= new SystemTimersTimer();timerEnabled = true; / /設(shè)置是否執(zhí)行 Elapsed事件timerStart();timerInterval=900; / /設(shè)置時(shí)間間隔09 秒timerElapsed+ = new ElapsedEventHandler( Op-erateEquipment); / /綁定設(shè)備操作事件定時(shí)策略中設(shè)備操作函數(shù) OperateEquipment()的時(shí)間判斷如下:if ( DateTime Now Hour = = 7 DateTimeNowMinute = = 00) / /如果當(dāng)前時(shí)間是7 點(diǎn)00 分InitializeEquipment(); / /啟動(dòng)設(shè)備if ( DateTime Now Hour = = 7 DateTimeNowMinute = = 30) / /如果當(dāng)前時(shí)間是7 點(diǎn)30 分CloseEquipment(); / /關(guān)閉設(shè)備定量策略中設(shè)備操作函數(shù) OperateEquipment()的參數(shù)條件判斷如下(以空氣濕度為例):if ( ParameterEnum airHu midity75) Initial-izeEquipment(); / /當(dāng)濕度小于75%啟動(dòng)設(shè)備if ( ParameterEnum airHumidity 95 )CloseEquipment(); / /當(dāng)濕度大于95%關(guān)閉設(shè)備圖6 管理系統(tǒng)應(yīng)用框架( 3)移動(dòng)監(jiān)控軟件。本文研發(fā)了 Android 系統(tǒng)下的移動(dòng)監(jiān)控 APP，提供智能手機(jī)環(huán)境下查看環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)情況和遠(yuǎn)程控制智能設(shè)備的功能。開發(fā)工具為Android studio 20，開發(fā)語(yǔ)言為Java，APP軟件的模塊設(shè)置見圖9。用戶管理模塊。用戶賬號(hào)要有具備操作廠房設(shè)備權(quán)限才能進(jìn)入系統(tǒng)，進(jìn)行查看和操作。An-droid 自帶的內(nèi)存僅存儲(chǔ)日志數(shù)據(jù)，系統(tǒng)的用戶數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)信息、設(shè)備的設(shè)置數(shù)據(jù)都要存在遠(yuǎn)程服務(wù)器的MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)中。通信模塊。通過封裝 Java 的 JDK 文件中自帶的TCP 網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，實(shí)現(xiàn)手機(jī)和服務(wù)器的數(shù)據(jù)通信。環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊。環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊從服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取該用戶關(guān)聯(lián)廠房的傳感器設(shè)備列表，并為每個(gè)傳感器建立數(shù)據(jù)列表，從服務(wù)器的MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取該傳感器的感知數(shù)據(jù)，并在主界面上顯示。設(shè)備控制模塊。APP 中感知數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)查詢操作直接向服務(wù)器中對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)表查詢;90112期 嚴(yán)志雁等:基于物聯(lián)網(wǎng)的食用菌環(huán)境智能控制系統(tǒng)研究APP 中設(shè)備操作命令發(fā)送并存儲(chǔ)至服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)，由服務(wù)器上管理程序從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取命令，并向設(shè)備控制柜發(fā)送命令來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制。APP 在執(zhí)行設(shè)備的開關(guān)動(dòng)作后，設(shè)備狀態(tài)從服務(wù)器返回給APP，當(dāng)APP 接收到這些信息后，在界面上更新設(shè)備狀態(tài)。圖7 環(huán)境控制方案配置圖8 管理系統(tǒng)模塊3 結(jié)果與分析31 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)及實(shí)時(shí)顯示環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)每隔10 s 向服務(wù)器上傳1 條數(shù)據(jù)，選取2018 年12 月1218 日、2019 年3 月2329 日、2019 年 4 月 21 25 日共 19 d 的數(shù)據(jù)為樣本，測(cè)試系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，測(cè)試結(jié)果見表3。測(cè)試結(jié)果表明，環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信丟包率為05%，平均成功率在995%以上，具有良好穩(wěn)定性。環(huán)境數(shù)據(jù)采集在服 PC 端管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)展示見圖10、圖11。圖9 APP軟件模塊表3 系統(tǒng)穩(wěn)定性測(cè)試數(shù)據(jù)采集時(shí)間/(年/月/日) 應(yīng)采集量/條 實(shí)際接收量/條 接收率/% 丟失率/%2018/12/122018/12/18 60480 60246 996 042019/3/232019/3/29 60480 60245 996 042019/5/162019/5/19 43200 42911 993 0732 設(shè)備控制321 移動(dòng)端APP 設(shè)備控制 系統(tǒng)開發(fā)了安卓手機(jī)端APP 應(yīng)用，主要功能包括:( 1)環(huán)境監(jiān)測(cè):實(shí)時(shí)顯示菌房的溫度、濕度、光照等信息(圖12)。( 2)設(shè)備控制:可通過設(shè)備控制功能界面(圖13)控制窗簾、地面風(fēng)扇、換風(fēng)機(jī)、補(bǔ)光燈等的工作狀態(tài)，也可依據(jù)231 中的模型進(jìn)行自動(dòng)控制。322 手動(dòng)控制 工作人員在現(xiàn)場(chǎng)開展生產(chǎn)活動(dòng)需要操控設(shè)備時(shí)，可通過按壓控制柜(圖 14) 上的開關(guān)，進(jìn)行設(shè)備控制(圖15、圖16)，如開啟或關(guān)閉窗簾系統(tǒng)、開啟或關(guān)閉換風(fēng)機(jī)、開啟或關(guān)閉加濕器、開啟或關(guān)閉燈、開啟或關(guān)閉地面風(fēng)扇。4 討論與結(jié)論在食用菌物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)的研究上，針對(duì)缺少能夠開展環(huán)境控制設(shè)備的問題，本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一套基于物聯(lián)網(wǎng)的食用菌環(huán)境智能控制系統(tǒng)，011 江 西 農(nóng) 業(yè) 學(xué) 報(bào) 31卷包括環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和設(shè)備控制系統(tǒng)。系統(tǒng)底層采用嵌入式單片機(jī)與 PLC 相結(jié)合的方式，通過WiFi無(wú)線模塊進(jìn)行組網(wǎng)，并設(shè)計(jì)開發(fā)了手機(jī) APP和PC端控制臺(tái)，使系統(tǒng)具備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制功能，環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通信成功率為99%以上。圖10 軟件首頁(yè)界面圖11 服務(wù)器端環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)圖12 廠房環(huán)境監(jiān)測(cè)針對(duì)智能控制環(huán)境的問題，依據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)，本文通過單獨(dú)或組合使用定時(shí)策略和定量策略構(gòu)建了廠房?jī)?nèi)設(shè)備的自動(dòng)控制模型。目前仍然只能依靠專家的經(jīng)驗(yàn)值確定光、溫、水、氣等環(huán)境控制參數(shù)的精確數(shù)值，這是在沒有大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明的最優(yōu)環(huán)境數(shù)值控制模型的替代方案，是一種系統(tǒng)的冷啟動(dòng)問題。在后期研究中，應(yīng)研究定量的光、溫、水、氣條件下特定食用菌品種最優(yōu)生產(chǎn)環(huán)境條件，完善自動(dòng)控制模型的參數(shù)值。該系統(tǒng)在江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)微生物應(yīng)用研究所進(jìn)行測(cè)試，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可控設(shè)備多，節(jié)約人力和用電。作為現(xiàn)代化食用菌種植的11112期 嚴(yán)志雁等:基于物聯(lián)網(wǎng)的食用菌環(huán)境智能控制系統(tǒng)研究示范，該系統(tǒng)可為種植戶的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供數(shù)據(jù)支撐，在工廠化菌種培養(yǎng)、商品生產(chǎn)、食用菌研究等領(lǐng)域的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用中，為建設(shè)全產(chǎn)業(yè)鏈大數(shù)據(jù)平臺(tái)提供數(shù)據(jù)支撐和服務(wù)。圖13 遠(yuǎn)程設(shè)備控制圖14 設(shè)備控制柜圖15 窗簾控制、加濕器與空調(diào)圖16 感知終端、補(bǔ)光燈與風(fēng)扇基于物聯(lián)網(wǎng)的食用菌環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)時(shí)采集食用菌生產(chǎn)的主要環(huán)境參數(shù)，智能控制相關(guān)調(diào)控設(shè)備，可用于食用菌工廠化生產(chǎn)。參考文獻(xiàn):1韋會(huì)平，趙牧，周建平，等干熱河谷地區(qū)猴頭出菇環(huán)境控制技術(shù)研究J南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2013，44( 1): 1351392高百惠基于 ZigBee 技術(shù)的食用菌栽培環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的研究D哈爾濱:東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，20143張宇食用菌生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用D長(zhǎng)春:吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，20184李建軍，姜永成，孟慶祥，等基于物聯(lián)網(wǎng)木耳栽培控制系統(tǒng)J中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2018，39( 8):92965馮麗鋒基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)代化食用菌生長(zhǎng)控制系統(tǒng)研究D鄭州:華北水利水電大學(xué)，20186張偉，何勇，劉飛，等基于物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)J農(nóng)機(jī)化研究，2015，37( 2):2452487朱偉興，戴陳云，黃鵬基于物聯(lián)網(wǎng)的保育豬舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)J農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28( 11):1771828劉燁虹，劉修林，侯若羿，等基于 WSN 的蛋雞活動(dòng)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)J南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2018，49( 7): 145314599Juan I H，Carlos M，Héctor Y，et al 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