李 博

(黑龍江省科學(xué)院，哈爾濱 150001)

1 信息技術(shù)與食用菌工廠化生產(chǎn)

食用菌工廠化生產(chǎn)主要依靠工業(yè)化理念，來(lái)發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，是農(nóng)業(yè)生物工程與信息技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。就目前發(fā)展形勢(shì)來(lái)看，食用菌工廠化生產(chǎn)是最具有現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)特征的生產(chǎn)模式，涵蓋了生物、信息、機(jī)械化等多種高新科學(xué)技術(shù)，是跨學(xué)科領(lǐng)域的技術(shù)結(jié)晶。與傳統(tǒng)的食用菌栽培模式相比，食用菌工廠化生產(chǎn)更具有優(yōu)勢(shì)，將會(huì)成為未來(lái)食用菌生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。

農(nóng)業(yè)信息技術(shù)是以現(xiàn)代信息科學(xué)和系統(tǒng)科學(xué)為基礎(chǔ)理論，以通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)為重要依托的信息技術(shù)，是現(xiàn)代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，該技術(shù)的出現(xiàn)不僅可以加速農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，在一定程度上也加快了整個(gè)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)。而食用菌工廠化生產(chǎn)就是信息技術(shù)下工廠化農(nóng)業(yè)的一個(gè)典型模式，它完美地將現(xiàn)代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)技術(shù)相結(jié)合。作為生態(tài)農(nóng)業(yè)的典型代表，食用菌工廠化生產(chǎn)的出現(xiàn)加快了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的進(jìn)程，已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志。但該工廠化生產(chǎn)環(huán)境系統(tǒng)仍受自然規(guī)律的制約，需要以信息技術(shù)和數(shù)字技術(shù)作為技術(shù)支撐，不斷完善工廠化生產(chǎn)環(huán)境系統(tǒng)。

2 國(guó)內(nèi)外食用菌工廠化生產(chǎn)信息技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)，我國(guó)食用菌工廠化生產(chǎn)技術(shù)越來(lái)越完善，食用菌的信息化技術(shù)得到了質(zhì)的發(fā)展，與國(guó)外食用菌生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)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(jī)，在生境模擬、專用傳感器等信息技術(shù)方面也取得了不小的進(jìn)步，在一定程度上加快了食用菌工廠化技術(shù)和管理水平的提升。自20世紀(jì)末發(fā)展至今，全國(guó)范圍內(nèi)僅上海日產(chǎn)2t以上的企業(yè)已發(fā)展至7家，累計(jì)投資額已突破2.5億元。

2.2 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

作為世界上規(guī)模最大的農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)，美國(guó)的AGNET可提供200多個(gè)不同用途的與農(nóng)業(yè)相關(guān)的軟件。英國(guó)的AGRINET和日本的CAPTAIN都是廣為人知的農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家利用人工智能技術(shù)來(lái)創(chuàng)新食用菌工廠化領(lǐng)域發(fā)展，利用復(fù)雜的管理和相關(guān)決策，大大提高了食用菌工廠化生產(chǎn)的智能化和自動(dòng)化生產(chǎn)水平。整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程已基本實(shí)現(xiàn)全部自動(dòng)化的流水作業(yè)，通過(guò)傳感器，可以24 h對(duì)食用菌生產(chǎn)環(huán)境的溫度、濕度、二氧化碳濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量和監(jiān)控。在采摘環(huán)節(jié)和包裝環(huán)節(jié)也實(shí)現(xiàn)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(chǎn)信息技術(shù)的開(kāi)發(fā)

3.1 建立并完善生產(chǎn)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

綜合數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是個(gè)動(dòng)態(tài)收集和儲(chǔ)存信息。并能整合數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)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(shù)據(jù)較為零散，又因系統(tǒng)化理論比較落后，直接導(dǎo)致食用菌工廠化因缺乏有效地推廣和宣傳，而在數(shù)量和質(zhì)量上都無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)信息產(chǎn)業(yè)模式。應(yīng)大力挖掘和發(fā)現(xiàn)信息資源，不斷擴(kuò)大數(shù)據(jù)庫(kù)的容量，提高數(shù)據(jù)庫(kù)的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新，保證數(shù)據(jù)的即時(shí)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(kāi)發(fā)

食用菌工廠化的生產(chǎn)步驟極其復(fù)雜，需要借助專業(yè)知識(shí)過(guò)硬且經(jīng)驗(yàn)豐富的專家來(lái)指導(dǎo)和監(jiān)督生產(chǎn)。專家系統(tǒng)和決策系統(tǒng)開(kāi)發(fā)后，將其集成到控制系統(tǒng)中，這無(wú)疑加快了信息技術(shù)的發(fā)展速度，也成為信息技術(shù)快速發(fā)展的重要研究領(lǐng)域。專家系統(tǒng)的設(shè)立，可將多領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)、經(jīng)驗(yàn)和成果集合在一起，能夠有效防止因一個(gè)領(lǐng)域?qū)＜抑R(shí)上的欠缺而造成無(wú)法挽回的決策失誤。充分利用知識(shí)獲取、知識(shí)表示、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等智能信息技術(shù)，將復(fù)雜的食用菌工廠化生產(chǎn)轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單、易懂的方式，針對(duì)食用菌生產(chǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問(wèn)題向用戶提供科學(xué)合理的解釋和說(shuō)明。

3.3 智能化環(huán)境監(jiān)控平臺(tái)的研究與開(kāi)發(fā)

食用菌工廠化軟件系統(tǒng)發(fā)展較為落后，嚴(yán)重缺乏通用性。目前的軟件普遍是監(jiān)控和管理為一體，對(duì)關(guān)鍵控制點(diǎn)還停留在手動(dòng)檢測(cè)、文本記錄的方式，很難完成自動(dòng)化控制，因此需要花費(fèi)時(shí)間和精力研究和開(kāi)發(fā)具有實(shí)時(shí)監(jiān)控功能的自動(dòng)化軟件系統(tǒng)，建立系統(tǒng)完善且穩(wěn)定的智能化平臺(tái)。危害分析與關(guān)鍵控制點(diǎn)技術(shù)體系(HAACCP)。目前只有荷蘭將其應(yīng)用至食用菌工業(yè)化生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制整個(gè)食用菌栽培基地，監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)關(guān)鍵點(diǎn)的智能化感應(yīng)獲取基地內(nèi)食用菌的各種參數(shù)數(shù)據(jù)，通過(guò)遠(yuǎn)程傳輸，工作人員無(wú)需親自進(jìn)入基地進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，只需在辦公室就可以對(duì)食用菌生產(chǎn)的各種參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并及時(shí)將異常情況進(jìn)行報(bào)警，這樣就可利用專家決策系統(tǒng)進(jìn)行分析，進(jìn)而對(duì)生長(zhǎng)異常的食用菌及時(shí)進(jìn)行修偏。

3.4 智能信息技術(shù)與設(shè)備的研究

A. 傳感設(shè)備。開(kāi)發(fā)工廠化農(nóng)業(yè)專用傳感器，可按其用途開(kāi)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(yīng)用至食用菌工廠化生產(chǎn)過(guò)程中。傳感器的研究應(yīng)朝著多樣化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展，并且最好具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性、系統(tǒng)兼容性等特點(diǎn)。傳感器的長(zhǎng)距離布點(diǎn)和傳感器的靈敏度一定要配合好。

B.計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)。信息化時(shí)代的基本特征包括WEB和無(wú)線遠(yuǎn)程控制。通過(guò)該技術(shù)，不僅能夠完全實(shí)現(xiàn)食用菌的全自動(dòng)化生產(chǎn)，還可以對(duì)食用菌的不同階段以及不同時(shí)期的生態(tài)因子實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化、智能化控制。計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)是能夠確保食用菌工廠化的關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)視覺(jué)技術(shù)的監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行糾正，確保整個(gè)工廠化系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

C.自動(dòng)化信息技術(shù)。人工采摘菌類效率極低，并且在采摘過(guò)程中沒(méi)有時(shí)間和精力對(duì)采摘菌類的質(zhì)量進(jìn)行分類，在一定程度上制約了生產(chǎn)效率，降低了經(jīng)濟(jì)效益。因此，農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家研制了具有計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)的菌類采摘機(jī)器人或機(jī)器手，以此來(lái)代替人工采摘，這樣既保證了菌類從生產(chǎn)到采摘的整個(gè)過(guò)程全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，還可提高采摘速度和質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

工業(yè)高度自動(dòng)化和智能化的成功典型就是食用菌工廠化生產(chǎn)模式，其中最關(guān)鍵的核心技術(shù)就是現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用。隨著我國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，農(nóng)業(yè)發(fā)展水平逐漸提高，因現(xiàn)代化設(shè)備而形成的工廠化模式將會(huì)逐步取代一些簡(jiǎn)易的、傳統(tǒng)的溫室設(shè)施，越來(lái)越多先進(jìn)的生物技術(shù)和智能化信息技術(shù)將會(huì)被廣泛應(yīng)用于食用菌的工廠化生產(chǎn)中，必將會(huì)給我國(guó)食用菌生產(chǎn)開(kāi)創(chuàng)出新模式。