一种食用菌栽种植环境多点位实时监测系统的制作方法

本发明涉及食用菌监测，具体为一种食用菌栽种植环境多点位实时监测系统。

背景技术：

1、食用菌种植环境的监测是用来评估和确保食用菌种植过程中的生长环境是否符合食用菌生长的要求，从而保证食用菌的质量和安全，具体来说，食用菌种植环境的监测可以包括以下方面：温度监测、湿度监测、光照监测、co2浓度监测、空气质量监测、水质监测等等，以空气质量监测为例，种植环境中的空气质量对食用菌的生长也有影响，通过空气质量传感器等设备对空气中的温度、湿度、氧气含量和有害气体等进行监测，以确保空气质量符合食用菌的生长需求，以上是食用菌种植环境监测的一些具体内容，通过对这些指标的监测和调控，可以提高食用菌的产量和质量，确保食用菌的安全性和营养价值。

2、现有授权公告号为cn114967805b，名称为适用于食用菌种植房的智能控制系统的发明专利中指出的技术方案为包括区域划分模块、生长监测模块以及补给控制模块；所述区域划分模块用于基于食用菌的生长所需环境参数进行划分；所述生长监测模块用于对食用菌的生长过程中的环境参数进行获取；所述补给控制模块用于基于食用菌的生长状态以及生长过程的环境参数进行处理，并得到食用菌的补给参数；本发明通过对不同种类的食用菌进行生长习性参数的获取和处理，能够在一个空间内规划不同生长区域，从而满足不同种类的食用菌的生长；

3、另有申请公布号为cn104090610a的一种控制食用菌培育环境的方法，设定培育食用菌在生长过程中的多组阈值控制点数据和设定环境系统的参数，处理单元从数据库服务器中读取数据并对食用菌的培育环境进行数据处理和控制，从而实现对加温设备、加湿设备及通风设备的控制，解决不需人工实时监测食用菌的种植，实现自动化对食用菌生长环境干预，自动控制生长环境的湿度、温度和空气中co2的浓度，达到利于食用菌的最佳生长环境。

4、然而，针对上述专利结合现有技术，传统对于食用菌的种植多会使用到塑料大棚，在大棚内对不同种类的食用菌进行种植时，通常需要对大棚内的环境进行实时监测，以确保对应类型的食用菌保持在合适或是标准的范围内，继而实现对环境的实时监测处理，只是从单点进行环境测量，无法综合的判定环境对食用菌的影响，继而影响到对食用菌生长环境稳定性的判定准确度，若是大棚某个位置发生破损，只是影响对应分区内单个点位区域食用菌的生长，无法进行及时的判定，则会影响到整体食用菌的品质。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种食用菌栽种植环境多点位实时监测系统，利用判定预警单元完成对各个分区内的单个环境数据进行标准判定，以达到预处预警的作用，结合后续评估分析单元的使用，将各个环境数据进行综合判定，以形成一个具体的环境稳定评估值wphzi，继而进行二次判定，以准确、有效的判断出对应分区内环境是否稳定及其稳定程度，解决了背景技术中提出的关于传统对食用菌生长环境稳定程度无法准确、有效判定的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、一种食用菌栽种植环境多点位实时监测系统，包括：

6、数据采集单元，对食用菌种植大棚内分区检测，利用检测设备获取各个分区环境数据，检测设备配置于每个分区内，包括综合传感器组、监测摄像终端以及土壤传感器；

7、预处理单元，对获取到各个分区的环境数据进行预处理；

8、判定预警单元，将环境数据中的各个数据与对应分区预设的标准范围值进行对比，若是对应数据处于对应的标准范围值内，则不做响应动作，反之，则发出预警；

9、生长检测单元，提取从监测摄像终端采集的图像数据，对图像数据经过处理和计算，以获取对应分区食用菌的高度差及生长速度，对图像数据经过处理和计算的过程包括对食用菌的高度计算，高度计算时触发生长检测单元中的规则引擎，对高度差超过阈值的高度差的食用菌图像进行标记；

10、多点调度单元，在某个分区食用菌的高度差不超过阈值的条件下，将该分区的检测设备驱动至存在食用菌图像标记的分区内，用于再次获取存在食用菌图像标记的分区内的环境数据；

11、评估分析单元，计算获取两个检测设备获取的同一分区内环境数据的差值参数，依据差值参数搭建数据分析模型，以生成对应分区的环境稳定评估值wphzi，并将环境稳定评估值wphzi与预设的评估阈值进行对比，根据对比结果执行相应的策略。

12、进一步的，综合传感器组由环境温湿度传感器、光照强度传感器、二氧化碳浓度传感器组成，且综合传感器组为整体式结构，设置于大棚上方的电控轨道上，综合传感器组用于采集环境数据中对应分区内空气的温度wdi、湿度sdi、光照强度eqi以及二氧化碳浓度cei，检测设备所获取的分区环境数据中的i表示分区编号，且分区编号按照逆时针的顺序进行标记，i＝1、2、…、n，其中n为正整数。

13、进一步的，监测摄像终端设置于大棚侧壁配置的电控轨道上，从水平方向上对对应分区内食用菌生长速度的监测；土壤传感器配套的不锈钢探头端始终插入对应分区的土壤沟渠内，并与外围配置的电控轨道之间通过设置倒u形的金属杆连接，土壤传感器用于采集环境数据中对应分区内的土壤温度twi和土壤湿度tsi。

14、进一步的，对获取到各个分区的环境数据进行预处理的步骤如下：

15、s101、对环境数据进行清洗，去除噪音数据、异常数据和缺失数据；

16、s102、将处于同一分区的环境数据汇总，形成对应分区的环境数据集。

17、进一步的，对图像数据进行处理和计算的步骤如下：

18、s201、特征提取：从图像数据中提取出表示食用菌生长高度的特征；

19、s202、特征跟踪：使用跟踪算法来追踪食用菌的边界随时间的变化；

20、s203、高度计算：根据食用菌边界的位置信息，计算出其高度随时间的变化，在相同时间间隔内对比图像数据中食用菌的高度值，得到高度差，在进行高度计算时触发生长检测单元中的规则引擎；

21、s204、生长速度估算：通过计算相邻时间点之间的高度差，除以时间间隔来得到食用菌的生长速度。

22、进一步的，计算获取两个检测设备获取的同一分区内环境数据的差值参数，其中的差值参数包括温度差cwd、湿度差csd、光照强差ceq、二氧化碳浓度差cce、土壤温度差ctw以及土壤湿度差cts，其中，温度差cwd＝∣本区内检测设备获取的温度wdi-调度的检测设备获取的温度wd∣，对于差值参数中的其他差值也采用如温度差cwd同样的方式计算获取。

23、进一步的，生成对应分区的环境稳定评估值wphzi的步骤如下：

24、s301、对差值参数中的温度差cwd、湿度差csd、光照强差ceq、二氧化碳浓度差cce、土壤温度差ctw以及土壤湿度差cts进行无量纲化处理；

25、s302、搭建数据分析模型，生成对应分区的环境稳定评估值wphzi，所依据的公式如下：

26、

27、式中，a1、a2、a3、a4、a5、a6分别为温度差cwd、湿度差csd、光照强差ceq、二氧化碳浓度差cce、土壤温度差ctw以及土壤湿度差cts的比例系数，且a5>a6>a4>a3>a1>a2>0，g为常数修正系数。

28、进一步的，将环境稳定评估值wphzi与预设的评估阈值进行对比的结果如下：

29、若是环境稳定评估值wphzi超过评估阈值，则不做响应动作，若是环境稳定评估值wphzi未超过评估阈值，则进行报警处理，并执行维护策略，其中的报警处理是通过设置报警器进行声光报警，用于提示工作人员执行维护策略，该维护策略为对对应分区的大棚内外壁进行检测和修复，并在对应分区内的土壤中增加肥料。

30、(三)有益效果

31、本发明提供了一种食用菌栽种植环境多点位实时监测系统，具备以下有益效果：

32、1、通过对大棚内的种植地域根据食用菌品种进行分区，利用判定预警单元完成对各个分区内的单个环境数据进行标准判定，以达到预处预警的作用，结合后续评估分析单元的使用，将各个环境数据进行综合判定，以形成一个具体的环境稳定评估值wphzi，继而进行二次判定，以准确、有效的判断出对应分区内环境是否稳定及其稳定程度，体现了整体检测系统的实用性和高效性；

33、2、在对大棚内的食用菌品种进行分区后，增加了多点调度单元，在生长检测单元检测到某个分区食用菌的高度差不超过阈值的条件下，将该分区的检测设备驱动至存在食用菌图像标记的分区内，以获取生成环境稳定评估值wphzi所需的参数，保证检测时刻一致的情况下，使得两组检测设备在同一分区内不同检测点完成环境数据的采集，使得监测系统能够充分完成对检测设备的利用，并实现对食用菌的实时监测；

34、3、在对大棚内对应类型的食用菌利用生长检测单元完成检测时，对同一分区内的食用菌生长进行高度计算，对于高度差超过阈值的高度差的食用菌图像进行标记，实现对不同生长速度的食用菌进行有效区分，对于高度差不超过阈值的食用菌所处分区内的检测设备进行外调，实现对标记的食用菌图像的区域进行检测，体现了整体监测系统的智能化设计，对食用菌的生长速度方面进行针对性的监测和判定。