[发明专利]一种食用菌生长参数寻优的系统和方法

说明书

本发明涉及一种食用菌生产参数寻优的系统和方法，属于食用菌栽培技术领域。该系统包括计算机、与计算机相连的显示器、基于Modbus的传感器和摄像头；基于Modbus的传感器为环境传感器，摄像头用于监测食用菌的生长情况，基于Modbus的传感器和摄像头均通过以太网与计算机连接；计算机中安装具有图像处理和机器学习功能的食用菌生长模型分析系统，该系统可采集传感器实验记录，并通过摄像头观察食用菌长势，生成食用菌生长模型，利用精细分段算法在模型中寻找最优食用菌面积及生长环境参数。本发明分析粒度更精细，结果数据更详细，采集误差小，提高实验分析结果准确性，节省人力，降低成本。

技术领域

本发明涉及一种食用菌生长参数寻优的系统和方法，属于食用菌栽培技术领域。

背景技术

我国是食用菌生产大国，每年生产600多万吨各种食用菌，这极大地丰富了人民的物质生活，近年来，随着人们收入水平的迅速提高，消费能力迅速增强，人们对食用菌的需求不断增加，但由于生产能力不足，价格仍居高不下。目前我国人均年占有量仅5公斤，不及发达国家的四分之一。因此在基于工厂化培植的基础上，利用何种方法能找到最佳培养环境和最优基质将可以实现提高单瓶食用菌的产量，从而提高食用菌的总产量，更好的满足市场的需求。

同种食用菌的培养环境和基质选材直接影响食用菌成熟后的产量和质量，因此食用菌怎么才能单瓶产量最高主要集中在食用菌生长环境和基质选材上，如何根据生长环境和基质选材找到更优的环境配置和基质选择进行实验分析尤显重要。食用菌生长环境参数最少十几项，一个食用菌完整实验的CO₂、温度、湿度、EC、色泽、面积等数据采集动辄有上千甚至上万条，收集数据十分庞大，分析起来比较困难，往往根据单一环境参数项可以找到另一个环境参数项的相关性，而综合所有项，在食用菌生长过程中的综合相关性就很难计算和分析出来，靠人工在大量采集数据中发现细微区别并调优更是难上加难。

食用菌生长实验寻优过程中，实验人员通常在之前布置环境传感器，一般一个实验设置十几个环境参数包括食用菌基质类型，采集多条记录，通常需要手动抄写；测量菌株直径或高度，估算面积；食用菌生长完毕后，重复上述步骤进行若干次实验；当有多个完毕实验后，通常为人为对比结果，确定实验中的比较好的生长环境参数，流程如图1所示。

对于上述传统的做法容易引起以下问题：

1、人工记录费时费力效率低下。传感器数据手动抄写，食用菌面积手动测量，需要来回反复，需要消耗很多人力和时间。

2、采集误差大。人工采集的采集时间间隔较大，同一次采集，不同环境参数间隔可能数分钟，不同批次采集不能时间间隔太短，比如几分钟采集一次全部环境参数就很难做到。

3、分析粒度粗糙。在经过一段时间实验后，只能得出整个实验过程中各种环境参数大概量级，无法精确到在哪个时间段的量级，特别是以分钟为粒度的量级。

4、分析结果不准确。结束多个实验后，通过人工估算比对实验结果无法度量各种环境参数相关性，导致无法找到最优的分析结果。

发明内容

本发明针对在寻找基于食用菌最大产量为前提条件下的最佳培养环境和最优基质过程中，人工对比差异困难，工作量巨大，对比效率低下，统计结果粗略，优化实验困难，寻优结果不准确等问题，提供了一种食用菌生产参数寻优的系统和方法，借助该系统和方法可自动采集环境参数项，自动识别食用菌的生长状态，并根据完成的实验利用机器学习算法、精细分段算法自动计算分析出最佳生长环境参数曲线，并能预测食用菌最大生长面积，然后根据此预测结果，安排新实验进行验证。

通过本发明提供的系统和方法，提高了食用菌寻优生长模型分析的自动化率，生成最优报告，省去了繁杂的手工操作，提高分析结果的准确性，有效地减少误差，降低实验寻优成本，从而提高了食用菌产量和质量。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：