食用菌方舱环境监控系统解决方案

第一章项目概述

1.1 项目背景

食用菌方舱就是人工栽培食用菌(食用菇、耳类大型真菌)可人工控制温度、湿度、通风环境的出菇厂房。我国食用菌产业具有诸多鲜明的特点。一方面，它生产方式灵活、规模可大可小、效益高、生产模式可选择性强等，具有“点草成金”，“化腐朽为神奇”之称；另一方面，食用菌生产对于环境也有着较高的要求。

食用菌方舱主要用来为食用菌的生长创造适宜的环境条件。在建造食用菌方舱时，必须根据食用菌对环境条件的要求，慎重考虑，周密设计。总体来说，食用菌方舱的环境必须满足以下几点：

■ 要求通风换气良好。既能使菇房内的废气及时排出，又能使外界新鲜空气迅速进入;

■ 保温、保湿性能好。一方面要防止热气外流(如培养料后发酵)，另一方面则能阻止外面冷热空气侵入;

■ 密闭性好。室内不易受外界条件变化的影响，冬暖夏凉，风吹不到菌床上，有利于防治杂菌及病虫。菌菇房内要有适宜的温度、湿度、二氧化碳含量等。

■ 此外，还要考虑菌菇房的空间比例、屋顶斜度、单元面积、密闭性及安全性等。

近年来，随着经济和科技的发展，电子技术和信息技术的日趋成熟，也带来了温室控制方面的一场革命，计算机自动控制已逐渐成为现代农业发展的重要手段和措施。在此背景下，我司采用先进的微电脑技术、传感器技术、自动控制技术，自主研发了食用菌方舱环境监控系统,以先进的技术和现代化设施，利用覆盖面广的RS485或4G网络数据传输，人为控制食用菌生长的环境条件，使其生长少受外界环境的影响，做到常年工厂化，进行高效率，高产值和高效益的生产。

1.2 建设目标

食用菌方舱环境监控系统解决方案的总体目标是实现对食用菌方舱内的环境和设备的统一监测与控制，从而有效保障食用菌成长的温度、湿度、CO2浓度等环境条件，提高食用菌的产量和品质。

整个监控系统解决方案结合食用菌方舱的实际分布环境，在不同区域安装相应的设备，具体架构如下：

■ 两路温湿度记录仪和两路CO2温湿度变送器通过4G信号传输方式将实时监测到的食用菌方舱内的空气温度、湿度以及CO2浓度值上传至综合环境监控云平台；

■ 根据实时监测到的方舱内环境温度变化，学习型空调调温器代替空调遥控器对方舱内空调进行升温、降温调节控制；

■ 根据实时监测到的方舱内环境湿度变化，环境监控主机通过网络继电器控制加湿机进行加湿工作；

■ 通过对每个食用菌方舱环境的监测控制，逐步实现对食用菌生产的智能化、自动化、科学化管理，在提高食用菌产量的同时也实现食用菌品质的提升。

1.3 设计原则

根据食用菌方舱运营和管理的的实际需求，以及国内外技术发展的现状和方向，参考国内外食用菌方舱环境监控技术建设的先进项目，借鉴其建设经验，在方案中我们遵循以下几项具体原则：

■ 稳定可靠

只有稳定运行的系统，才能确保系统内各项设备的平稳运行，监控系统的作用和意义才能体现。整体方案从方案架构、产品设计等各个层面，都以稳定可靠作为设计的第一目标。

■ 架构合理具有可扩展性

采用平台级的理念来架构系统，使整个方案安全平稳地运行，并具备良好的扩展性。可扩展性保证当用户有更多的要求时，引入的新设备可以顺利地与本次配备的设备共同工作，进一步扩展与提高系统的性能和功能。

■ 尽可能简约的配置

整个方案尽可能采用简约的连接方式，去掉各种冗余配置，减少故障点，提高系统稳定性，降低系统造价。

■ 更好的系统效率

方案设计以尽可能提高系统整体的运行效率为重要依据，选择更合适的产品以及更合适技术方案实现。

■ 更高的性价比

方案一直以更高性价比为目标，不断升级和改进软硬件产品，针对各大环境监控系统都有对应的产品和方案。以“为客户提供最高性价比的方案”为设计目标来进行方案设计，综合客户需求以及扩展性要求，选择最合适的产品，降低系统造价，为客户节约项目成本。

■ 系统更易于使用和维护

方案设计根据项目建设规则等选择合适的监控产品和技术方案实现，力争使系统更容易使用和维护，降低客户使用监控系统的管理和维护成本。

1.4 设计依据

■《农产品基本信息描述食用菌类》 GB/T 37109-2018

■《食用菌产业项目运营管理规范》 GB/Z 35041-2018

■《食品安全国家标准食用菌及其制品》 GB 7096-2014

■《食用菌生产技术规范》 NY/T 2375-2013

■《秸秆栽培食用菌霉菌污染综合防控技术规范》 NY/T 2064-2011

■《食用菌栽培基质质量安全要求》 NY/T 1935-2010

■《食用菌菌种生产技术规程》 NY/T 528-2010

■《农作物品种审定规范食用菌》 NY/T 1844-2010

第二章项目介绍

2.1 食用菌方舱环境监控系统介绍

食用菌方舱环境监控系统解决方案是集食用菌方舱内环境监测（包括对方舱内空气温度、湿度以及二氧化碳浓度的监测），设备联动控制（空调、加湿机），环境监控主机以及综合环境监控云平台于一体的智能食用菌方舱环境监测控制管理体系。

该系统通过若干车载温湿度记录仪以及二氧化碳温湿度变送器，对方舱内的各种环境监测数据进行分析，实时反映现场设备运行的环境情况、设备本身运行情况；并通过联动控制空调、加湿机等现场设备，自动调节食用菌方舱内的空气温度、湿度以及CO2含量。有助于实现保障方舱内食用菌的正常生长，防止因环境改变、设备状态变化而造成的损失，满足方舱远程运维的可靠管控要求，为新型现代化食用菌方舱的智能化、可视化、自动化、互动化发展做有效支撑。

本监测系统施工部署简单方便，细节考虑周到，扩容方便；监控管理平台也非常人性化，界面友好、操作简单、功能全面，监控设备的管理采用即插即用，监控平台能够自动搜索新增的设备，无需手动添加，维护非常方便。实现了即插即用系统集成扩容的平滑过渡，这样需求方可以很方便地根据自身的需求和投资预算进行项目的投资，不会造成重复投资浪费。

2.2 食用菌方舱环境监控系统优势

■ 专注所以专业

我司多年来一直专注于环境监测这个行业，力争为客户提供最好的、最高性价比的环境监测产品和解决方案，是环境监测行业的知名厂商。具有完备的产品和解决方案，供应地区300+、服务全球110k+客户。

■ 系统级整体性及平台化

借助自身多年来的行业经验，结合客户需求的方方面面，给出系统级、整体性的解决方案，具备更好分工以及协同效率，设计将具备良好的系统扩展性。本方案覆盖食用菌方舱内的空气温度、湿度以及CO2浓度等各项环境参数的监控，具备高整合度；集测、管、控一体化的整体考虑，提升方舱环境监测系统的平台级管理功能。

■ 基于标准的IP网络，组网方便

食用菌方舱环境监控系统解决方案的组网结构完全基于TCP/IP网络通信协议，对监控节点分布广、数量大的多站点集中智能监控提供了最有效的监控手段，使用基于IP网络的监控系统为网络运营维护的统一管理提供了便利。

■ 使用标准协议，扩展方便

使用标准的、开放的协议便于集成以及系统扩容。由于搭建了基于IP的监控平台，现场数据采集也使用标准的MODBUS协议，使得增添监控节点或是增加监控信息非常方便，更实现了即插即用系统集成扩容的平滑过渡，这样需求方可以很方便地根据自身的需求和投资预算进行项目的投资。

■ 优化的数据交互功能

食用菌方舱环境监控系统报警事件采用先进的实时报警方式，除了监控中心可以通知管理人员告警信息，环境监控主机也支持实时报警功能，它具有强大的脱机短信报警功能，还可以通过4G/RS485等方式主动上传监控数据及报警信息。系统可将管理软件数据处理的工作分摊到下面的监控主机上，这样可灵活设置报告数据的间隔，减少系统正常时发送的普通数据，而在异常发生时可以及时将报警事件通知到监控中心。从而保证了监控系统报警的实时性和可靠性。

■ 软硬件产品集成度高

食用菌方舱环境监控系统软硬件产品根据行业发展的需要，与时俱进，不断更新换代对应的产品，剔除过时及冗余的功能，不断集成有效地新功能，使产品具备越来越高的集成度，给客户提供更高性价比的产品。

■ 系统具有完善的网络脱机管理功能

当监控主机通讯链路中断之后，监控主机的告警信息以及实时数据会存在本地，当通讯链路恢复之后，脱机数据重新上传到监控中心，保证监控数据的完整性。监控中心具有完善的中断监测机制，设备通讯中断后，及时发出告警。

■ 食用菌方舱环境监测系统施工部署简单、方便

监控管理平台有多种部署方式，针对简单需求可以实现傻瓜式安装，非常人性化，界面友好、操作简单、功能全面，轻松实现监控功能及报警的配置。

■ 切合客户需求的独有功能

食用菌方舱环境监控系统结合客户需求，集成了很多比较实用的功能，也可根据客户需求，支持定制。从客户使用的角度出发，使应用和维护尽可能方便省心。

■ 多平台远程管理，功能强大

食用菌方舱环境监控系统支持电脑PC端、APP移动端、微信公众号等多种方式远程查看、管理数据。

第三章项目方案设计

3.1 食用菌方舱环境监控系统方案设计

食用菌方舱环境监控系统要由三个工作模块组成，第一部分：环境监测（包括对方舱内空气温度、湿度以及二氧化碳浓度的监测）；第二部分：设备联动控制（空调控制、加湿机控制）；第三部分：智能环境监控主机与平台软件通信。

该系统通过在食用菌方舱内配置相应的温湿度记录仪、二氧化碳变送器等设备，对每个方舱的空气温度、湿度以及CO2浓度进行连续采集，并将采集到的环境数据用4G信号上传至综合环境监控云平台，如出现异常，系统会自动发出声光、短信、语音、邮件告警及时通知相关管理人员，通过环境监控主机控制空调、加湿机等设备进行运作，使方舱内部始终保持恒温恒湿的状态，将可能出现的险情消灭在萌芽状态，避免造成大的经济损失及影响食用菌的正常生产。

3.2 食用菌方舱环境监控系统拓扑图

3.3 食用菌方舱环境监控系统子系统方案设计

3.3.1 环境监测系统

3.3.1.1 温湿度监测

监测对象：对方舱内不同区域的温度、湿度进行实时监测。

监测内容：实时监测食用菌方舱内的温湿度数据，防止仓内温湿度过高或者过低而造成设备损坏故障或者食用菌毁坏。

监测效果：本地液晶屏显示，实时显示温湿度记录仪所在位置的温度、湿度变化情况，一旦温湿度超出范围，即刻启动报警，提醒管理人员及时调整空调的工作设置值或调整方舱内的设备分布情况。

设备

技术参数

双路温湿度记录仪
型号：RS-YS-GPRS-Y

直流电源（默认）：10-30V DC
最大功耗：0.5W
通信接口：GPRS/GSM；4G（选配）
数据上传：GPRS进行数据上传，数据上传间隔5S-10000S可设
参数设置：短信参数设置，支持中英文混合短信
报警功能：温湿度越限短信报警、振铃语音报警、市电断电来电短短信报警、振铃语音报警；就地声光报警；开关量报警
内部存储：记录周期1分-24小时可设置，记录容量：65000组
A准精度（温度）：±0.4℃（25℃）
湿度：±2%RH(60%RH,25℃)
B准精度（温度）：±0.5℃（25℃）
湿度：±3%RH(60%RH,25℃)
变送器电路工作温湿度：-20℃~+60℃，0%RH~95%RH 非结露
探头工作温度：-40℃~+120℃，默认-40℃~+80℃
探头工作湿度：0%RH-100%RH
长期稳定性（湿度）：≤1%RH/y
长期稳定性（温度）：≤0.1℃/y
响应时间（湿度）：≤8s(1m/s风速)
响应时间（温度）：≤25s(1m/s风速)
探头个数：2~4路（默认4路）
开关量输入信号：1~2路（默认2路）
温度显示分辨率：0.1℃
湿度显示分辨率：0.1%RH
温湿度刷新时间：1s

备用电池工作时间;≥48h

【设备配置】

功能特点：

■ 瑞士原装温湿度测量单元，探头线最长可达30米；

■ 采用GRPS传输方式，无需现场布线，无距离限制；

■ 可实现断电告警、来电告警；

■ 内置存储，通信恢复后，自动续传已存数据；

■ 设备参数全部通过短信配置与查询，简单方便；

■ 温湿度采集频率 2S/次，数据上传频率5S~10000 S/次可设；

■ 内置报警功能，可进行报警的上下限值及回差值设置；

■ 具有2 路开关量信号输入（选配），可接入2路门磁等开关量信号；

■ 内置一路蜂鸣器，外延一路声光报警器（选配），可实现超限声光报警；

■ 可实现超限短信告警、振铃语音告警；

■ 可接免费的RS-RJ-K软件平台、环境监控云平台或物联云平台；

■ 适应DC10~30V宽电压供电或内置备用电池供电。

3.3.1.2 二氧化碳浓度监测

监测对象：对分布在各个区域的食用菌方舱环境的CO2浓度进行监测。

监测内容：实时检测并记录各个区域的CO2浓度值情况，数值超限实时报警，减少意外状况的发生。

监测效果：在方舱的不同区域安装二氧化碳变送器，实时监测各区域模块的CO2浓度值情况，当其中任一参数超过设定值时监控主机触发报警，平台启动短信、声光报警，及时通知管理人员紧急处理。

设备

技术参数

CO2温湿度变送器
（4G型）
型号：RS-CO2WS-4G-2

供电：DC10-30V
功耗：0.3W
测量范围：0~5000ppm（默认）可选：0~2000ppm 0~10000ppm
精度：
0 ~ 5000 ppm : ±(50ppm +3% F•S)（25℃）
0 ~10000 ppm : ±(50ppm +5% F•S)（25℃）
高精度：
0 ~ 5000 ppm : ±(45ppm +3% F•S)（25℃）
0 ~10000 ppm : ±(45ppm +5% F•S)（25℃）
系统预热时间：
2min(可用)、10min(最大精度)
响应时间：
90%阶跃变化时一般小于90S
稳定性：<2%F·S
非线性：<1%F·S
分辨率：1 ppm
工作环境：-10℃~+50℃，0%RH~95%RH 非结露
数据上传时间：默认 30S/次，1S~65535S 可设
数据采集时间：2S/次

【设备配置】

功能特点：

■ 新型红外检定技术进行CO2浓度测量，准确度高，漂移小，寿命长；

■ 测量范围宽，默认0-5000ppm（默认），自带温度补偿，受温度影响小；

■ 通过4G方式上传数据，可将数据实时上传至我司提供的免费云平台或者客户自己的服务器，可通过网页端，本地端、微信公众号、手机APP进行查看数据；

■ 数据采集频率 2S/次，数据上传频率 1S~ 65535 S/次可设；

■ 可接免费的本地监控软件平台及环境监控云平台（www.0531yun.com）；

■ 产品采用壁挂式防水壳，安装方便，防护等级高。

3.3.2 设备联动控制系统

3.3.2.1 空调控制

工作内容：根据方舱内的实际温湿度智能调节空调的运行状态，使方舱内始终保持恒温恒湿的状态，避免环境温湿度过高过低导致监测设备老化受损以及食用菌受损，降低生产成本。

工作效果：在方舱内安装学习型空调调温器，实时采集环境中的温湿度，当监测到温度、湿度等任一数值超限时，代替空调遥控器自动完成空调的升温降温调节功能。

设备	技术参数
学习型空调调温器型号：RS-KTC-N01	供电：DC 10~30V 功耗：0.3W 工作环境： -20℃~+60℃，0%RH~95%RH 非结露通信接口： RS485；标准MODBUS-RTU协议；通信波特率：2400、4800、9600可设红外口：可学习99%遥控器，并成功对空调进行控制

【设备配置】

功能特点：

■ 通过我司配套软件可以学习99.9%的空调遥控器；

■ 可学习23组按键功能；

■ 带有485接口，可通过MODBUS-RTU协议代替遥控器对空调进行控制；

■ 批量召测下载学习码；

■ ModBus通信地址可设置，波特率可修改；

■ RS-KTC-N01设备采用宽电压供电直流10~30V均可；

■ 485通信线通信距离最远可达2000米；

■ 在一台主机上远程控制两路空调；

■ 远程采集空调控制器所在地的温度；

■ 远程定时开关空调；

■ 根据设定的温度下限值、上限值自动开关空调；

■ 控制失败报警（选配继电器输出）；

■ 超温、低温报警（选配继电器输出）；

■ 设备配置有掉电保护功能，掉电保存设置的参数；

■ 配置空调来电自启功能，空调控制器断电重新来电，自动发送“自定义通道20”指令；

■ 支持外挂红外探头，红外发射延长线可达5米；

■ 支持检测空调运行状态。

3.3.2.2 加湿机控制

工作内容：及时根据方舱内的温湿度等数值信息进行加湿运作。

工作效果：环境监控主机主动接收所有采集设备上传的监测数据，当任一数值超限告警时，自动发送联动命令，通过网络继电器控制加湿机进行运作，使舱内始终保持在恒温恒湿的状态。

设备	技术参数
网络继电器 *型号：RS-YK--R08**	供电电压：DC10~30V宽直流供电通信方式：RS485/4G/RJ45网口（以太网通信）功耗（4G/以太网型）：5.5W(12V) 功耗（RS485型）：0.8W(12V) 工作温度： -10℃～+50℃ 工作湿度：≤85%RH 设备尺寸：1459040 可控继电器数量：8个开关量工作功率：10A-255VAC/30VDC

【设备配置】

功能特点：

■ 8个输出点可通过指令整体同步控制或独立单点控制；

■ 设备适应 DC10~30V 宽电压供电；

■ 断电后自动断开继电器；

■ 标准RS485接口，Modbus-RTU协议，方便二次开发。

3.3.3 智能环境监控主机与平台软件通信

工作对象：对整个系统进行实时监控。

工作效果：自动收集智能环境监控主机上传的数据，当其中任一参数超过设定值时报警主机触发报警，启动短信、声光报警，及时通知管理人员紧急处理。

工作内容：数据24小时不间断监测、设备运行状态监测、超限告警、继电器控制。

设备

技术参数

环境监控主机
型号：RS-XZJ-100-Y-*

通信接口：RJ45网口/4G/RS485从站接口/LED屏显示接口
1路直流电压采集：采集量程0-100V
1路水浸检测信号：可进行漏水检测，标配漏水电极，用户也可选漏水绳，最长可达30米
4路开关量信号输入：可检测干接点通断状态，外接无源干接点，响应时间≤0.2S
2路继电器输出：继电器干接点输出，继电器容量为250VAC/30VDC 3A
1路翻斗式雨量计脉冲信号输入：采集磁开关脉冲信号进行雨量计量，默认脉冲当量：0.2mm
数据上传间隔：1S~10000S
内置存储容量：52万条
主从RS485接口通信距离：≥2000米
供电范围：DC 10~30V

【设备配置】

功能特点：

■ 具有 1 路 ModBus-RTU 主站接口可接入我司所有类型的 485 变送器；

■ 1 路 RJ45 网口，可将监测数据上传至远端监控软件平台；

■ 1 路多功能 4G 通信接口，只需插入一张手机卡便可将数据上传至远端监控软件平台；

■ 强大的脱机短信报警功能，报警内容可自定义(功能选配)；

■ 具有 1 路 ModBus-RTU 从站接口，可外接用户自己的监控主机、PLC、组态屏或组态软件；

■ 大屏中文液晶显示，界面简洁友好；

■ 内置数据存储，可存储 52万条记录；

■ 带有 1 路浸水检测功能可外接漏水电极也可外接漏水绳，最长 30 米；

■ 带有 1 路 0~220V 交流电压输入检测，可用于市电断电报警；

■ 带有 1 路 0~100V 直流电压输入检测，可用于检测蓄电池电压；