食用菌工廠化生產信息技術應用
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1信息技術與食用菌工廠化生產
食用菌工廠化生產主要依靠工業(yè)化理念，來發(fā)展現代農業(yè)，是農業(yè)生物工程與信息技術相結合的產物。就目前發(fā)展形勢來看，食用菌工廠化生產是最具有現代化農業(yè)特征的生產模式，涵蓋了生物、信息、機械化等多種高新科學技術，是跨學科領域的技術結晶。與傳統(tǒng)的食用菌栽培模式相比，食用菌工廠化生產更具有優(yōu)勢，將會成為未來食用菌生產的發(fā)展趨勢。農業(yè)信息技術是以現代信息科學和系統(tǒng)科學為基礎理論，以通信技術、計算機技術為重要依托的信息技術，是現代信息技術與農業(yè)技術相結合的產物，該技術的出現不僅可以加速農業(yè)技術的發(fā)展，在一定程度上也加快了整個農業(yè)產業(yè)的升級。而食用菌工廠化生產就是信息技術下工廠化農業(yè)的一個典型模式，它完美地將現代信息技術與農業(yè)技術相結合。作為生態(tài)農業(yè)的典型代表，食用菌工廠化生產的出現加快了農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的進程，已成為現代農業(yè)發(fā)展的一個重要標志。但該工廠化生產環(huán)境系統(tǒng)仍受自然規(guī)律的制約，需要以信息技術和數字技術作為技術支撐，不斷完善工廠化生產環(huán)境系統(tǒng)。
2國內外食用菌工廠化生產信息技術的發(fā)展現狀
2．1國內發(fā)展現狀
近年來，我國食用菌工廠化生產技術越來越完善，食用菌的信息化技術得到了質的發(fā)展，與國外食用菌生產強國之間的差距正在逐步縮小，不僅在環(huán)境控制和信息采集等方面取得了顯著成績，在生境模擬、專用傳感器等信息技術方面也取得了不小的進步，在一定程度上加快了食用菌工廠化技術和管理水平的提升。自20世紀末發(fā)展至今，全國范圍內僅上海日產2t以上的企業(yè)已發(fā)展至7家，累計投資額已突破2．5億元。
2．2國外發(fā)展現狀
作為世界上規(guī)模最大的農業(yè)信息系統(tǒng)，美國的AGNET可提供200多個不同用途的與農業(yè)相關的軟件。英國的AGRINET和日本的CAPTAIN都是廣為人知的農業(yè)信息網絡。目前，發(fā)達國家利用人工智能技術來創(chuàng)新食用菌工廠化領域發(fā)展，利用復雜的管理和相關決策，大大提高了食用菌工廠化生產的智能化和自動化生產水平。整個生產過程已基本實現全部自動化的流水作業(yè)，通過傳感器，可以24h對食用菌生產環(huán)境的溫度、濕度、二氧化碳濃度進行實時測量和監(jiān)控。在采摘環(huán)節(jié)和包裝環(huán)節(jié)也實現了智能化管理，在圖像分析采集等方面也取得了突破式發(fā)展。
3食用菌工廠化生產信息技術的開發(fā)
3．1建立并完善生產綜合數據庫系統(tǒng)
綜合數據庫系統(tǒng)是個動態(tài)收集和儲存信息。并能整合數據的計算機系統(tǒng)。目前雖然食用菌工廠化的科研成果有很多，也初步建立了許多基本模型，但數據較為零散，又因系統(tǒng)化理論比較落后，直接導致食用菌工廠化因缺乏有效地推廣和宣傳，而在數量和質量上都無法真正實現信息產業(yè)模式。應大力挖掘和發(fā)現信息資源，不斷擴大數據庫的容量，提高數據庫的質量，實現數據實時更新，保證數據的即時性和有效性。
3．2食用菌專家系統(tǒng)和決策系統(tǒng)的研究與開發(fā)
食用菌工廠化的生產步驟極其復雜，需要借助專業(yè)知識過硬且經驗豐富的專家來指導和監(jiān)督生產。專家系統(tǒng)和決策系統(tǒng)開發(fā)后，將其集成到控制系統(tǒng)中，這無疑加快了信息技術的發(fā)展速度，也成為信息技術快速發(fā)展的重要研究領域。專家系統(tǒng)的設立，可將多領域專家的知識、經驗和成果集合在一起，能夠有效防止因一個領域專家知識上的欠缺而造成無法挽回的決策失誤。充分利用知識獲取、知識表示、數據庫技術等智能信息技術，將復雜的食用菌工廠化生產轉化為簡單、易懂的方式，針對食用菌生產關鍵環(huán)節(jié)出現的問題向用戶提供科學合理的解釋和說明。
3．3智能化環(huán)境監(jiān)控平臺的研究與開發(fā)
食用菌工廠化軟件系統(tǒng)發(fā)展較為落后，嚴重缺乏通用性。目前的軟件普遍是監(jiān)控和管理為一體，對關鍵控制點還停留在手動檢測、文本記錄的方式，很難完成自動化控制，因此需要花費時間和精力研究和開發(fā)具有實時監(jiān)控功能的自動化軟件系統(tǒng)，建立系統(tǒng)完善且穩(wěn)定的智能化平臺。危害分析與關鍵控制點技術體系(HAACCP)。目前只有荷蘭將其應用至食用菌工業(yè)化生產中，實現了一臺計算機控制整個食用菌栽培基地，監(jiān)控系統(tǒng)通過關鍵點的智能化感應獲取基地內食用菌的各種參數數據，通過遠程傳輸，工作人員無需親自進入基地進行實地測量，只需在辦公室就可以對食用菌生產的各種參數進行實時監(jiān)控，并及時將異常情況進行報警，這樣就可利用專家決策系統(tǒng)進行分析，進而對生長異常的食用菌及時進行修偏。
3．4智能信息技術與設備的研究
A．傳感設備。開發(fā)工廠化農業(yè)專用傳感器，可按其用途開發(fā)溫度傳感器、濕度傳感器、二氧化碳傳感器、圖像傳感器、位置傳感器等，這些都可以應用至食用菌工廠化生產過程中。傳感器的研究應朝著多樣化、數字化、網絡化、智能化方向發(fā)展，并且最好具有長期穩(wěn)定性、系統(tǒng)兼容性等特點。傳感器的長距離布點和傳感器的靈敏度一定要配合好。B．計算機視覺技術。信息化時代的基本特征包括WEB和無線遠程控制。通過該技術，不僅能夠完全實現食用菌的全自動化生產，還可以對食用菌的不同階段以及不同時期的生態(tài)因子實現全自動化、智能化控制。計算機視覺技術是能夠確保食用菌工廠化的關鍵技術，通過視覺技術的監(jiān)控，及時發(fā)現問題進行糾正，確保整個工廠化系統(tǒng)平穩(wěn)運轉。C．自動化信息技術。人工采摘菌類效率極低，并且在采摘過程中沒有時間和精力對采摘菌類的質量進行分類，在一定程度上制約了生產效率，降低了經濟效益。因此，農業(yè)發(fā)達的國家研制了具有計算機視覺系統(tǒng)的菌類采摘機器人或機器手，以此來代替人工采摘，這樣既保證了菌類從生產到采摘的整個過程全部實現自動化管理，還可提高采摘速度和質量。
4結語
工業(yè)高度自動化和智能化的成功典型就是食用菌工廠化生產模式，其中最關鍵的核心技術就是現代信息技術的應用。隨著我國生態(tài)農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，農業(yè)發(fā)展水平逐漸提高，因現代化設備而形成的工廠化模式將會逐步取代一些簡易的、傳統(tǒng)的溫室設施，越來越多先進的生物技術和智能化信息技術將會被廣泛應用于食用菌的工廠化生產中，必將會給我國食用菌生產開創(chuàng)出新模式。
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作者：李博 單位：黑龍江省科學院
