《食用菌工厂智慧化关键技术》针对食用菌工厂化生产场景，对食用菌工厂智慧化关键技术进行了介绍，《食用菌工厂智慧化关键技术》共分六章。第一章为绪论，对我国食用菌产业概况、食用菌工厂化情况、我国食用菌产业未来展望和食用菌工厂智慧化生产进行了介绍。第二章为食用菌工厂化生产精准感知技术，主要包括生产环境信息感知、食用菌基质信息感知、设备状态信息感知、食用菌生理状态信息感知和市场信息采集。第三章为食用菌工厂化生产信息传输关键技术，主要包括RS485、USB、RS232等有线传输方式和Zig－Bee、蓝牙、NFC、LoRa、5G和GPRS等无线传输方式。第四章为食用菌工厂化生产分析决策关键技术，主要包括农业大数据、传统数据分析和大数据分析。第五章为食用菌工厂化生产智能控制关键技术，主要包括数字PID控制、模糊逻辑控制、神经网络控制和可编程逻辑控制。第六章为食用菌工厂智慧化系统案例。

　　第一章 绪论
　　食用菌工厂化生产是提供适宜食用菌生长环境、分阶段处理流程工艺、定时定量的生产过程，集智能化、自动化、机械化、规模化于一体的不受季节影响的连续栽培方式。食用菌工厂化生产真正实现了农业产品的工业化，能够像生产工业标准件一样，定时定量收获不受自然条件约束的食用菌品种。本章在介绍工厂化生产智慧化关键技术之前，先简要介绍一下我国食用菌产业概况、食用菌工厂化情况、我国食用菌产业未来展望和食用菌工厂智慧化生产情况，以期对产业概况及其智慧化需求有个大体了解。
　　第一节 我国食用菌产业概况
　　食用菌是指子实体硕大、可供食用的蕈菌。蕈菌，是指能形成大型的肉质（或胶质）子实体或菌核类组织并能供人们食用或药用的一类大型真菌，通称为蘑菇。中国食用菌资源十分丰富，据卯晓岚（1988）统计，中国国产野生食用菌625种（包括部分栽培种），它们分属于127个属、41个科，其中担子菌593种、114属、33科，占总种数95%；子囊菌32种、13属、8科，仅占5%。另外约有30种含微毒，须加工处理方可食用，称之“条件食用菌”。2000年统计中国的食用菌达938种，人工栽培的50余种，其中多属担子菌亚门。常见的食用菌有：香菇、草菇、木耳、银耳、猴头菇、竹荪、松口蘑（松茸）、口蘑、红菇、灵芝、虫草、松露、白灵菇和牛肝菌等；少数属于子囊菌亚门，其中有：羊肚菌、马鞍菌、块菌等。
　　在国家一系列方针政策的指引下，食用菌产业迎来了前所未有的良好机遇。全国已建立有数千个食用菌种植村、数百个食用菌种植基地县，工厂化生产食用菌也逐步成熟。生产及加工技术的进步，带动食用菌消费量的增长，专业化的食用菌交易市场应运而生，完善了食用菌流通环节，促进了国内乃至国际贸易量的提升。
　　一、生产情况
　　食用菌味道极其鲜美，素有“山中之珍”的美称。中国是认识和栽培食用菌最早、栽培种类最多的国家。近年来，随着人们生活水平的不断提高和食物结构的变化，心血管、高血压、糖尿病等慢性疾病的患病率大大增加，因而使对人体有着独特保健功能的菌类食品越来越受到人们的青睐。食用菌不仅成为中国人餐桌上的新宠，国际市场对食用菌的需求也在不断上升。
　　2012—2020年，中国食用菌产业产值占农业总产值比例维持在4.0%以上，根据国家统计局数据，2012年中国农业总产值为4.48万亿元，其中食用菌产业占比4.0%；2020年中国农业总产值为7.17万亿元，其中食用菌产业占比4.8%。
　　中国是食用菌生产第一大国，近年来，中国食用菌产业获得了较快的发展，产量及产值均不断增长，2010－2019年，食用菌产量由2201.2万t增加至3933.9万t，产值由1413.2亿元增加至3126.7亿元。食用菌产业是非耕地生产、农业生产废弃物循环利用、经济效益高、市场潜力大、建设资源节约型和环境友好型产业，具有不与人争粮、不与粮争地、不与地争肥、不与农争时、不与其他产业争资源的“五不争”特点。
　　根据北京智研科信咨询有限公司分析报告，香菇、黑木耳、平菇仍是中国最主要的食用菌种植品类，2020年产量合计占全国食用菌总量的63.5%，其中香菇产量为1188.21万t，较2019年增长6.5%；黑木耳产量为706.43万t，较2019年增长0.7%；平菇产量为682.96万t，较2019年下降0.5%。其次金针菇、双孢蘑菇、杏鲍菇、毛木耳产量均100万t以上。
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第一章 绪论 1
第一节 我国食用菌产业概况 1
一、生产情况 2
二、出口加工情况 4
三、产业化情况 6
第二节 食用菌工厂化情况 7
一、工厂化企业格局 7
二、工厂化生产硬件不断创新 9
三、工厂化生产管理体系逐渐形成 9
四、工厂化生产人才队伍逐渐建立 10
第三节 我国食用菌产业未来展望 10
一、菌种优化及品种多元化 10
二、工厂化生产智能化 11
三、延长深加工产业链 12
四、工厂化供应链物流网络化 12
第四节 食用菌工厂智慧化生产 13

第二章 食用菌工厂化生产精准感知技术 15
第一节 生产环境信息感知 15
一、空气温度信息感知 15
二、空气湿度信息感知 18
三、二氧化碳浓度信息感知 20
四、氧气浓度信息感知 24
五、光照信息感知 24
第二节 食用菌基质信息感知 26
一、基质温度感知 26
二、基质水分感知 28
三、基质电导率感知 32
四、基质pH感知 35
第三节 设备状态信息感知 37
一、称重传感器 37
二、压力传感器 40
第四节 食用菌生理状态信息感知 43
一、可见光成像感知 43
二、高光谱成像感知 43
三、CT成像感知 46
第五节 市场信息采集 48
一、利用间接资料 48
二、专项市场调研 48
三、终端信息采集 48
四、数据挖掘 48

第三章 食用菌工厂化生产信息传输关键技术 49
第一节 有线传输方式 49
一、RS485接口 49
二、USB接口 51
三、RS232接口 55
四、RJ45接口 59
第二节 无线传输方式 63
一、无线通信原理 63
二、无线通信传输方式及技术原理 66
三、各种主流无线通信技术之间的比较 102

第四章 食用菌工厂化生产分析决策关键技术 104
第一节 农业大数据 104
一、大数据 104
二、农业大数据 105
第二节 传统数据分析 107
一、描述性统计分析 107
二、推断性统计分析 113
三、相关性分析 115
四、时间序列分析 115
五、主成分分析 117
六、聚类分析 119
七、因子分析 121
第三节 大数据分析 124
一、大数据分析的核心步骤 124
二、大数据分析技术与工具 133
三、大数据分析的应用场景 134
四、持续挑战与发展趋势 134

第五章 食用菌工厂化生产智能控制关键技术 136
第一节 数字PID控制 136
一、控制原理及实现算法 136
二、PID控制器的组成 137
三、数字PID控制的分类 138
四、采样周期的选取 140
五、数字PID控制参数的整定 141
第二节 模糊逻辑控制 142
一、模糊集合 142
二、隶属函数 146
三、特点 150
四、模糊控制器组成 151
五、模糊控制规则获得方式 151
第三节 神经网络控制 152
一、神经网络控制作用 152
二、神经网络控制结构和方法 152
三、神经网络控制特点 157
第四节 可编程逻辑控制 158
一、简介 158
二、基本组成 158
三、工作原理 162
四、功能 162
五、图形化语言 165
六、分类 167
七、控制器类型 168
八、输入输出类型 168
九、功能特点 168

第六章 食用菌工厂智慧化系统案例 170
第一节 食用菌表型感知实例 170
一、食用菌主要表型 170
二、表型感知实例 172
第二节 食用菌智能化生产监控系统实例 173
一、食用菌生产环境信息采集系统 174
二、食用菌生产环境信息可靠传输系统 180
三、食用菌生产环境信息智能控制策略 190
四、食用菌工厂化生产智能化监控系统 195
第三节 食用菌子实体智能识别平台 207
一、食用菌图像采集系统 207
二、食用菌图像处理算法 215
三、食用菌生产分级标准，及其图像特征库 226
四、食用菌图像智能化识别平台 228

参考文献 236