智能转色与催蕾一体化香菇菌棒培养架及其协同控制方法与流程

本发明涉及香菇菌棒培养架，更具体地说，涉及智能转色与催蕾一体化香菇菌棒培养架及其协同控制方法。

背景技术：

1、智能转色与催蕾一体化香菇菌棒培养架及其协同控制方法是一个集成了环境感知、智能决策与精准执行功能的立体化栽培设备。其核心创新在于协同控制方法，即通过一套算法，在同一培养架上，分阶段、自动化地模拟并调控出最适合香菇菌丝转色和原基（菇蕾）形成的两种截然不同的微环境。

2、现有香菇菌棒培养过程中，转色期和催蕾期是两个关键且环境需求差异显著的阶段。转色期要求温度18~22℃、湿度80~85%、弱光环境，以促进菌丝由白转褐；催蕾期则需温度10~15℃、湿度85~90%、散射光刺激，以诱导原基形成。然而，传统培养方式存在以下问题：

3、1.环境控制粗放：多数培养架采用单一环境参数调节，无法在同一培养空间内同时满足转色与催蕾的不同需求，导致菌棒转色不匀、催蕾延迟，影响产量和品质。

4、2.依赖人工判断：菌棒生长阶段的识别主要依靠人工目测，效率低、主观性强，难以实现精准的转色完成度判断，易错过最佳转运时机。

5、3.转运效率低：菌棒从转色区移至催蕾区需人工搬运，劳动强度大，且频繁开闭培养环境易造成温湿度波动，干扰菌棒正常发育。

6、4.缺乏闭环调控：现有设备无法实时监测环境参数并自动调整，环境波动后不能及时恢复，影响菌棒生长一致性。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在环境控制粗放、人工判断菌棒生长阶段易出错、转运效率低以及缺乏闭环调控的问题，本发明的目的在于提供智能转色与催蕾一体化香菇菌棒培养架及其协同控制方法。

2、为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案；

3、智能转色与催蕾一体化香菇菌棒培养架，包括箱体，所述箱体的内壁固定连接有隔板，所述箱体的左右两侧以及隔板上均开设有多组通孔，所述通孔的内壁设置有对通孔密封的封闭机构，相邻两个所述通孔之间均安装有用于输送菌棒的输送带，所述箱体的背面设置有两个用于控制隔板左右两侧区域环境的环境控制机构，所述输送带的上方设置有用于识别菌棒生长状态的状态识别机构。

4、作为上述技术方案的进一步描述：

5、所述状态识别机构包括导轨，所述导轨的两端均与箱体的内壁固定连接，所述导轨的内壁安装有电动滑块，所述电动滑块的底部固定连接有用于采集菌棒图像信息的相机，所述箱体的左侧设置有用于分析判断菌棒生长状态的状态识别模块。

6、作为上述技术方案的进一步描述：

7、所述状态识别模块包括控制器，所述电动滑块的输入端与控制器信号连接，所述控制器内部集成有图像特征提取模块、特征对比模块以及特征数据库，所述相机的输出端与图像特征提取模块信号连接，所述图像特征提取模块以及特征数据库的输出端均与特征对比模块信号连接，所述电动滑块的正面安装有定位模块，所述特征对比模块与定位模块的输出端均与控制器信号连接。

8、作为上述技术方案的进一步描述：

9、所述环境控制机构包括盒体，所述盒体的正面与箱体固定连接，所述盒体的内壁固定连接有电热板以及制冷片，所述制冷片的冷面位于盒体的内部，所述制冷片的热面贯穿并延伸至盒体的外侧，所述盒体的正面固定连接有与其相连通的进风管以及回风管，所述进风管的正面贯穿并延伸至箱体的内部，所述回风管的正面一端延伸至箱体的正面并与箱体相连通，所述回风管上安装有风机一以及加湿器，所述箱体上设置有通风机构，所述箱体的内部设置有环境数据采集机构，所述箱体的内壁固定连接有安装板，所述安装板的底部安装有等距离排列的led灯，所述控制器的内部集成有环境调节模块，所述环境调节模块的输出端分别与电热板、制冷片、风机一、加湿器以及led灯信号连接。

10、作为上述技术方案的进一步描述：

11、所述通风机构包括两个导管，两个所述导管的一端分别与箱体的顶部以及正面相连通，两个所述导管上均安装有电磁阀，正面所述导管上安装有风机二，所述电磁阀以及风机二的输入端均与环境调节模块信号连接。

12、作为上述技术方案的进一步描述：

13、所述环境数据采集机构包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器以及光照传感器，所述温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器以及光照传感器的一侧均与电动滑块固定连接，所述温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器以及光照传感器的输出端均与环境调节模块信号连接。

14、作为上述技术方案的进一步描述：

15、所述相机的底部电镀有疏水层，所述箱体的背面开设有数个维护口，所述维护口的内壁螺纹连接有维护窗。

16、本发明还提供智能转色与催蕾一体化香菇菌棒培养架的协同控制方法，包括以下步骤；

17、s1、通过状态识别机构中的电动滑块沿导轨移动，带动相机依次扫描各输送带上的菌棒，采集菌棒表面图像信息；

18、s2、相机将图像信号传输至状态识别模块内的图像特征提取模块，提取菌棒颜色、菌丝覆盖率、转色斑块比例等特征参数；

19、s3、特征对比模块将提取的特征与特征数据库中预存的转色期标准特征（菌丝由白转褐、表面出现褐色斑块）和催蕾期标准特征（褐色菌皮表面出现白色原基凸起）进行比对，判断每根菌棒当前所处的生长阶段（转色期或催蕾期）及转色完成度；

20、s4、定位模块记录该菌棒在输送带上的具体位置，并将判断结果与位置信息一并发送至控制器；

21、s5、控制器根据s3和s4的结果，通过内部集成的环境调节模块分别对隔板左右两侧区域的环境控制机构下达分区环境参数指令；

22、s6、对于隔板左侧的转色期菌棒所在区域，环境调节模块控制电热板或制冷片将转色期区域调节温度至转色期菌棒所需温度；环境调节模块控制加湿器和风机一将转色期区域湿度调节至转色期菌棒所需湿度；环境调节模块通过关闭或调暗led灯将转色期区域光照强度调节至转色期菌棒所需光照强度；环境调节模块控制通风机构中的电磁阀和风机二将转色期区域二氧化碳浓度调至转色期菌棒所需二氧化碳浓度；

23、s7、同理，对于隔板右侧催蕾期菌棒所在区域，环境调节模块可以将隔板右侧催蕾期菌棒所在区域，温度、湿度、光照强度以及二氧化碳浓度调节至催蕾期菌棒所需值；

24、s8、环境数据采集机构中的温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、光照传感器实时监测各区域环境参数，并将数据反馈至环境调节模块，动态调整电热板、制冷片、风机一、加湿器、led灯、电磁阀、风机二等执行元件，形成闭环控制；

25、s9、控制器判断某菌棒已完成转色（特征对比达到转色完成阈值），则控制该菌棒所在输送带对应的封闭机构中的电动推杆动作，带动封板沿通孔滑动打开通孔，使输送带启动，将菌棒从转色区输送至催蕾区；

26、s10、菌棒到达催蕾区后，控制器控制对应封闭机构的电动推杆关闭通孔，保持隔板左右两侧区域隔离，同时更新该菌棒的状态信息至特征数据库，并重复s1~s9步骤，实现全自动循环协同控制。

27、相比于现有技术，本发明的优点在于：

28、分区精准调控：通过隔板将箱体分为独立环境区域，结合环境控制机构分别调节温度、湿度、光照和二氧化碳浓度，同时满足转色期与催蕾期的差异化需求，避免环境干扰，提高菌棒生长一致性。

29、智能识别与自动转运：利用相机、图像特征提取与对比模块，自动识别菌棒生长阶段及转色完成度，结合定位模块和输送带，实现菌棒从转色区到催蕾区的自动转运，无需人工干预，大幅提升效率。

30、闭环环境控制：通过温度、湿度、二氧化碳、光照传感器实时采集数据，反馈至环境调节模块动态调整执行元件，确保环境参数稳定在设定范围内，减少波动对菌棒发育的影响。

31、区域隔离与节能：封闭机构可精确控制通孔开闭，转运时短暂开启，转运后立即关闭，有效维持各区环境独立，减少能耗和交叉干扰。

32、按需转运：同批次菌棒生长速度不同，可以选择将达到催蕾期菌棒输入到催蕾期区域中，解决传统在同批次催蕾期菌棒多数到达催蕾期后，直接将同批次所有菌棒直接转入催蕾期区域，其中会有未达到催蕾期的菌棒，这会导致该菌棒出现问题，影响香菇的品质。

33、全自动化运行：从图像采集、阶段判断、环境调控到菌棒转运，全流程由控制器自动完成，降低人工成本，提高培养过程的标准化和智能化水平。