一种食用菌种植环境智能监测预警系统的制作方法

本发明涉及监测预警，具体为一种食用菌种植环境智能监测预警系统。

背景技术：

1、食用菌种植环境检测预警是现代农业中至关重要的一环，食用菌种植业作为一项重要的农产品生产领域，受到了广泛的关注和发展，然而，食用菌的生长对环境条件非常敏感，包括温度、湿度、光照、施肥量和病虫害，为了促进高产量和优质的食用菌产出，农户和种植者需要监测和维护这些环境参数在最佳状态下，为了满足这一需求，智能监测预警系统应运而生，它整合了先进的传感技术和数据分析方法，旨在实现对食用菌种植环境的智能化监控和管理。

2、尽管食用菌种植环境智能监测预警系统代表了现代农业的一大进步，然而，传统的食用菌种植方法仍然存在一些问题和不足之处，在过去，农户通常依赖于经验和感觉来管理种植环境，这可能导致生长条件值的不稳定性和生产不确定性，其次，即使有传感器和监测系统，但在数据处理和分析方面仍然存在一定的局限性，因为这些系统可能缺乏先进的算法来准确地预测问题，此外，传统的系统可能没有提供远程监控和自动化控制的能力，这限制了农户在不同地点和时间的管理灵活性。因此，食用菌种植环境智能监测预警系统的发展对于解决这些现存问题至关重要，提供更高效、可持续和智能化的食用菌种植管理方法，以满足不断增长的市场需求。

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种植环境智能监测预警系统，解决了背景技术中提到的问题。

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：一种食用菌种植环境智能监测预警系统，包括传感器模块、数据采集处理模块、建模模块、实时预警模块、远程控制模块、数据可视化模块和自动化控制模块；

5、所述传感器模块用于通过传感器组收集环境参数数据，作为第一数据组；

6、所述数据采集处理模块用于将采集到的数据传输到所述建模模块，并进行实时的数据处理和分析，提取关键信息特征获取：不适宜值bsyz；

7、所述建模模块用于使用数据分析和机器学习算法处理传感器数据，识别异常模式、趋势和潜在问题，并对所述第一数据组和不适宜值bsyz进行结合计算，建立特征模型计算获取：环境安全指数hjaq；

8、所述环境安全指数hjaq通过以下公式获取：

9、hjaq＝(szxs*64％)*α+(sztj*β)*50％+(bsyz*χ)+f

10、式中，szxs表示生长系数，sztj表示生长条件值，bsyz表示不适宜值，α表示生长系数szxs的权重值，β表示生长条件值sztj的权重值，χ表示不适宜值bsyz的权重值，f表示修正常数；

11、其中，0.55≤α≤0.75，0.45≤β≤0.55，0.35≤χ≤0.55其中，α+β+χ≤1.5；

12、所述不适宜值bsyz通过所述第一数据组计算获得；

13、所述生长系数szxs通过所述第一数据组和所述不适宜值bsyz计算获取；

14、所述生长条件值sztj通过所述第一数据组和所述不适宜值bsyz计算获取；

15、所述实时预警模块用于一旦系统检测到潜在问题或不正常的环境条件，它能够发出实时警报，通知用户并提供建议或行动建议；

16、所述远程控制模块用于允许用户通过手机应用或网络界面远程监控和控制环境参数，以及实时调整环境条件；

17、所述数据可视化模块用于提供用户友好的数据可视化界面，以直观显示环境参数的实时状态和历史趋势，帮助用户更好地理解数据；

18、所述自动化控制模块用于根据数据分析的结果和用户指令，自动控制环境参数，自动调整灌溉、温度和光照控制系统。

19、优选的，所述传感器模块包括传感器监测单元；

20、所述传感器监测单元用于连接传感器组收集环境参数数据，包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器和光照传感器，获取温度值wdz、湿度值sdz、二氧化碳浓度值ndz、光照强度值gzqd、不同菌种的差值jzlx、病虫害率bchl和施肥频率sfpl；

21、所述第一数据组包括温度值wdz、湿度值sdz、二氧化碳浓度值ndz、光照强度值gzqd、不同菌种的差值jzlx、病虫害率bchl和施肥频率sfpl。

22、优选的，所述数据采集处理模块包括实时数据处理单元；

23、所述实时数据处理单元用于对所述第一数据组采集的病虫害率bchl和施肥频率sfpl进行计算，获取：不适宜值bsyz；

24、所述不适宜值bsyz用以下公式计算获取：

25、

26、式中，bchl表示病虫害率，sfpl表示施肥频率，a1表示病虫害率bchl的权重值，a2表示施肥频率sfpl的权重值；

27、其中，0.55≤a1≤0.85，0.45≤a2≤0.75，其中，a1+a2≤1.0。

28、优选的，所述建模模块包括参数计算单元；

29、所述参数计算单元用于根据所述第一数据组和所述不适宜值bsyz信息，进行建立模型，进行分析和训练，以获取：生长系数szxs和生长条件值sztj。

30、优选的，所述生长系数szxs根据以下公式计算获取：

31、

32、式中，sjsd表示实际生长速度，zjsd表示最佳生长速度，jzlx表示不同菌种的差值，δ表示周期时间，x1和x2分别表示实际生长速度sjsd和最佳生长速度zjsd的权重值；

33、其中，0.45≤x1≤0.65，0.55≤x2≤0.65，其中，x1+x2≥1.5，h表示修正常数。

34、优选的，所述生长条件值sztj根据以下公式计算获取：

35、

36、式中，wdz表示温度值，sdz表示湿度值、ndz表示二氧化碳浓度值、gzqd表示光照强度值，w1表示温度值wdz的权重值，w2表示湿度值sdz的权重值，w3表示二氧化碳浓度值ndz的权重值，w4表示光照强度值gzqd的权重值；其中，0.35≤w1≤0.55，0.45≤w2≤0.65，0.35≤w3≤0.55，0.35≤w4≤0.55，其中，w1+w2+w3+w4≥2，k表示修正常数。

37、优选的，所述实时预警模块包括异常检测单元和警报通知单元；

38、所述异常检测单元通过环境安全指数hjaq与预设阈值进行对比，获取等级预警策略方案：

39、hjaq≤20，获取一级预警评价，环境安全指数远高于阈值标准，保持高产量和高质量，维持生产稳定性；

40、21≤hjaq≤40，获取二级预警评价，环境安全指数高于阈值标准，处于良好状态，保持稳定的产量和质量，有待改进以提高生产效率；

41、41≤hjaq≤60，获取三级预警评价，环境安全指数接近阈值标准，稳定生产，最小化风险，确保不下降到不安全的水平，建议采取预警措施；

42、61≤hjaq≤80，获取四级预警评价，环境安全指数低于阈值标准，快速改善环境，确保不会进一步下降到不安全的水平，需要采取紧急预警措施；

43、81≤hjaq≤99，获取五级预警评价，环境安全指数严重低于阈值标准，存在严重问题，立即采取紧急预警措施，保障环境安全性，最小化产量和质量的损失，然后逐步改进，可能需要暂停食用菌种植活动；

44、所述警报通知单元用于监测到食用菌种植环境中存在潜在问题或突发事件时，通过多种通知方式传达信息，包括短信、电子邮件、手机应用程序通知和声音警报，向相关人员发送警报通知，确保信息及时传达给负责人员，以便他们采取适当的措施来应对问题。

45、优选的，所述远程控制模块包括远程监控单元和远程控制单元；

46、所述远程监控单元负责远程监测食用菌种植环境的状态和参数，包括实时监测温度值wdz、湿度值sdz、二氧化碳浓度值ndz、光照强度值gzqd、不同菌种的差值jzlx、病虫害率bchl和施肥频率sfpl，监测数据会定期传输到远程服务器或云平台，以供远程访问和分析；

47、所述远程控制单元用于种植者远程控制食用菌种植环境的参数，包括远程调整温度、湿度和光照条件，以满足不同生长阶段和种类的需求，远程控制通常通过互联网连接，通过计算机、智能手机或其他设备进行操作。

48、优选的，所述数据可视化模块包括可视化单元和用户界面与报告单元；

49、所述可视化单元用于收集到的数据，使用图表、图形和可视化工具来呈现数据，生成实时的环境参数趋势图、历史记录和警报记录，帮助用户了解食用菌种植环境的当前状态和变化趋势使用户更深入地理解数据；

50、所述用户界面与报告单元用于提供用户友好的界面，使用户能够轻松访问和交互与数据可视化有关的信息，包括web界面、移动应用程序和桌面应用程序，用户通过这些界面查看实时数据、历史记录、警报信息和可视化图表，用户界面生成自定义报告，使用户能够导出和分享数据。

51、优选的，所述自动化控制模块包括执行单元、控制算法单元和用户自定义设置单元；

52、所述执行单元用于监测环境参数并执行相应的控制操作，执行单元与传感器模块紧密相关，根据传感器数据的反馈，自动控制环境条件，包括温度、湿度和光照，使用自动控制加热系统、通风系统、灯光系统，维持稳定的生长条件；

53、所述控制算法单元用于负责开发、实施和优化控制算法，以确保环境参数在设定的范围内，控制算法单元基于传感器数据、预设的环境条件和用户输入来制定控制策略，来实现自动调节；

54、所述自定义设置单元用于提供用户友好的自定义设置，允许用户设定所需的环境参数和控制策略，用户通过这个单元来自定义调整温度、湿度、光照和其他控制参数，以满足不同阶段和种类的需求。

55、(三)有益效果

56、本发明提供了一种食用菌种植环境智能监测预警系统，具备以下有益效果：

57、(1)系统运行时，通过传感器组收集环境参数数据，通过传输和实时处理数据，提取关键信息，获取：不适宜值bsyz，根据计算出的数据信息建立模型，以获取：生长系数szxs和生长条件值sztj，通过环境安全指数hjaq与预设阈值进行对比，以检测食用菌种植环境是否存在异常情况，一旦识别到异常情况，系统生成相应的警报和预警通知，通过实时预警可发出警报和提供建议，允许用户远程监控和调整环境参数，实时调整环境条件，包括灌溉、温度和光照控制系统，并提供用户友好的界面显示数据，直观显示环境参数的实时状态和历史趋势，以帮助用户更好地理解数据，根据分析结果和用户指令自动控制环境条件。

58、(2)通过实时监测和自动化控制环境参数，本系统能够显著优化食用菌的生长条件，从而提高产量，种植者可以在更短的时间内获得更多的食用菌产品，实现更高的农业产出，不再受限于地理位置或时间，系统允许用户通过手机应用或网络界面远程监控和控制种植环境，这种便捷性和灵活性让种植者能够随时随地管理其农业操作。

59、(3)为了帮助用户更好地理解环境参数，本系统提供了直观的界面，其中包括图表、图形和可视化工具，不仅展示了实时环境参数的状态，还呈现了历史趋势，使用户能够深入分析数据，这种数据可视化有助于用户更明智地制定管理策略和决策，以确保最佳的生产条件和最大化的产出，这个系统不仅提高了农业生产效率和产量，还为种植者提供了更多的管理和决策支持，使他们能够更加成功地经营食用菌种植业。

60、(4)根据不同等级的策略，种植者可以根据环境安全指数的实际情况优化生产流程，减少资源浪费，并及时应对问题，以提高生产效率，在优秀或良好等级下，可以维持高效的生产，而在中等或一般等级下，可以改进条件以提高效率，灵活地选择和实施适当的策略有助于提高生产的稳定性、效率和质量，同时减少了潜在的生产风险。