香菇工厂化栽培的电气自动化方案研究与应用*

孙宇轩

（绥化学院电气工程学院，黑龙江 绥化 152061）

电气自动化已经不是一个老生常谈的概念，在改革开放已经跨越40余年的背景下，自动化和智能化技术更加普及和先进，渗入到人们生产、生活的各个领域中；为提高生产效率、节约能源与保护环境起到了重要的作用。目前国内香菇销售价格还在攀升，因此要有效解决香菇的供需，就需先从栽培工艺及其效率的提高上下手。电气自动化能够充分地应用到其生产中的各个领域，对节约电能、水能，提高生产效率，有着突出的作用。本文主要借鉴日本香菇工厂化栽培中电气化运用方案，对国内香菇工厂化栽培电气自动化提供解决方法，希望有助于推动我国香菇乃至食用菌栽培的电气自动化发展。

1 香菇工产化生产环境分析

1.1 香菇的生长特性

食用菌在我国有着悠久的栽培历史。随着食用菌产业集群的兴起，金针菇、香菇、杏鲍菇等食用菌的产销情况十分可喜，具有较广阔的发展前景。香菇（Lentinus edodes）的自然生长，对温度的要求较高。要求周围环境温度需保持在14℃～18℃的范围之间，要求在一个中低温的环境下生长。当栽培环节从营养生长转向了生殖生长阶段，还需要维持小幅度的昼夜温差，使得香菇菇蕾更加优质。在一些香菇栽培的书籍记载中，都认为在一些山洞里的香菇生长较好，其实主要是由于山洞内的温度和湿度都符合香菇生长的需要。通过对香菇生长过程的观察，香菇的出菇需要温差刺激，同时菇蕾如果再生长过程中，没有获取到水分，就会因为干瘪而致减产。确定香菇的生长环境温度、是否需要变温、菇蕾对水分的需要，都关系到香菇栽培的产量。香菇的栽培从细化上可以做出分类，判断的依据也特别简单，是从菇盖的颜色深浅、单薄程度和菇柄粗细等判断。在有温差的情况下，香菇的温度保持在16℃左右时，温差范围为3℃～5℃之间，香菇的品质最优良。因此将电气自动化引入栽培室设置，根据相应的要求配置制热、制冷量；对能耗进行控制；设置湿度或水分；来达到平衡香菇栽培的品质、质量、畸形率低之间的矛盾。

1.2 现阶段我过香菇工厂化栽培的现状

我国目前进入了脱贫的攻坚期，在一些地区国家加大力度支持了农村食用菌的产业集群。在改革再出发的全新背景下，我国的经济环境也是利于香菇的工厂化栽培的。但是结合上文对香菇生长特性的描述，笔者认为，香菇的工厂化培植也不能完全依靠于电气自动化。也需要在温度、湿度等条件适宜的地区开设工厂化生产区，再辅之以食用菌工厂化栽培的电气自动化设备和技术。在自然季节生长的香菇的低迷时期，加大工厂化生产力度，以保证在香菇自然生长的淡季也能够满足市场的需要。现阶段，我国香菇工厂栽培的电气自动化应用还需要不断研究摸索。要对香菇生长的基础数据做进一步收集；根据香菇品种的不同划定工厂化培植的分区，寻找最适合的电气自动化的设计方案；简化香菇生产的栽培模式，节约能源，提高效率。

2 日本在香菇工厂化栽培中运用电气自动化的经验

2.1 日本香菇栽培的发展概况

日本作为一个食用菌强国，在最初栽种香菇时，也是靠偶然从烧木炭的原木中发现有香菇长出，后来就被广泛使用，被日本命名为“铊目法”。用柴刀在原木上砍出刀口，然后等孢子自然附着上去，任其自然接种生长。这种栽种方法完全依赖于自然环境，出菇的稳定性非常差。直到1942年日本的森喜发明了纯粹培养香菇的“种驹法”，使日本的香菇产业获得了飞跃性的发展。主要依靠于原木栽培的香菇，经历了20年的发展后，面临着设备的老化、从业人员的流失等问题，导致生产量急剧下滑。因此，日本将香菇的工厂化栽培提上了日程。1978年日本研发了“种苗法”，对香菇品种进行改良，使其更加适应香菇工厂化栽培的趋势，到了1985年进行了香菇工厂化的实用化规模试验栽培。在1987年日本首次记载于统计资料上的菌块香菇生产量就为4千t。因此香菇的生产开始以工厂化为主要方向，其节省了大量人力成本；并且在自动设备的控制下有效实现了稳定出菇，得到了好评，也为电气自动化香菇生产打下了良好的基础。电气自动化在二十一世纪新科技背景下取得了极大的技术突破和技术成就。电气自动化的技术被广泛地应用到日本的工业、农业生产之中。电气自动化最主要的优势就是能够实现无人的自动化管理。在计算机技术的支持下，电气自动化设备能够实现数据的运算和基本控制；通过整合相关技术，电气自动化已经能够根据香菇工厂化栽培的实际需求来转移部分技术，使其能够因地制宜地满足香菇工厂化生产的需要。

2.2 日本工厂化香菇品种的选育及生产工艺

电气化技术之所以能够应用到香菇栽培过程中，与它本身的特点是紧密相关的。一方面，电气自动化技术涉及方面广，能够满足香菇工厂化栽培各个环节的需求，且能够根据实际对电气自动化的方案进行合理制定。另一方面，电气自动化技术的综合性强，它不是单一存在的，而是集合了各理论学科的优势和技术手段。它的综合技术既能拆分又能总和，对香菇工厂化生产过程中的问题能够有效解决。在上述情况下，日本提出了“二次培育”的香菇工厂化生产的工艺产生了。主要采用的是“无土栽培、发菌、压块、出菇”的工艺，这样的香菇工厂化栽培工艺更加符合香菇的工厂化生产国情，利用生产工艺可以有效降低生产成本。将电气自动化引入生产中，也可以提高自动化的水平和程度，更容易实现全自动机械操作和大规模生产。

在香菇工厂化栽培的电气自动化应用过程中，关键的问题是品种的选择。品种需要具备的特性必须能满足电气自动化的控制，否则也只可能是徒劳无功。香菇的自动化生产中，香菇的生长周期要短，但产量要高，但如果因此大幅度增加生产成本，这样谈电气自动化就根本没意义，反而提高了厂房的使用和管理成本。此外，选取的香菇菌种要对环境变化敏感，生长成形的香菇也要具有外观、口味、质地方面的优势，支撑优质优价的出售。

2.3 日本香菇工厂电气自动化应用给我国带来的启示

从日本的例子我们可以看出，电气自动化的应用在香菇工厂化栽培中具有较多的优势；能够实现自我检测和自我调整。例如智能化控制仪可以校准香菇生长过程中需要的相关数据，保证自动化仪器的运行；在电气自动化过程中的故障也可以自我排查；发出信号通知管理人员，保证香菇培植的环节不出错漏。在电气自动化过程中，工作人员只需要监管，这就大大降低了人力成本和工作人员压力。

我国目前进入了脱贫的攻坚期，在一些地区国家加大力度支持了农村食用菌的产业集群，在改革再出发的全新背景下，我国的经济环境也是利于香菇的工厂化栽培的。但是结合上文日本香菇生产的经验，笔者认为，香菇的工厂化培植也不能完全依靠于电气自动化。也需要在温度、湿度等条件适宜的地区开设工厂化生产区，在辅之以食用菌工厂化栽培的电气自动化设备和技术。在自然季节生长的香菇的低迷时期，加大工厂化生产力度，以保证在香菇自然生长的淡季也能够满足市场的需要。随着人们生活水平的提高，人们对香菇的需求也逐渐增大，对香菇的品质也提出了更高的标准，迫使企业必得走上香菇工厂化生产的道路。自动化是我国现代化生产的发展趋势，仅需在密闭的栽培室内，建设菇棚进行出菇管理；利用电气自动化设备利用周边环境因素进行生长控制，就能达到节能降耗的目的。笔者相信，具有中国特色的香菇工厂化栽培模式，必将是该行业乃至整个食用菌产业未来的发展趋势，具有广阔的发展前景。

3 香菇工厂化栽培的电气自动化方案的运用

结合香菇工厂化栽培的实际流程，对电气自动化方案的讨论设计集中在以下4个方面：在密闭栽培室中的应用、在香菇无土栽培中的应用、在温度控制设备中的应用、在香菇工厂水处理上的应用。

3.1 电气自动化在密闭栽培室中的应用

随着食用菌工厂化生产这项新兴产业的愈演愈烈，在很多的食用菌生产厂家中，在栽培室内都采用了电气自动化技术。我国目前的食用菌工厂化生产都还是使用密闭的生产环境，并根据实际情况来对电气自动控制技术进行了引进，利用远程监控来对密闭栽培室内的香菇生长进行监控；能够最大程度的了解栽培室内香菇的培植状况；不需要亲自频繁地查看，也减少了对密闭栽培室的环境因素的人为干扰。

电气自动化的监控技术能够对香菇栽培室内的温度、湿度、二氧化碳浓度、水分和光照等进行监测，并将监测的结果实时地反馈到管理员的电脑中。这样就方便了对香菇生长的各个环节进行了控制，对异常的地方也能及时补救。上文提高香菇的缺水会引起香菇的减产，在香菇工厂化栽培中，电气自动化设备可以对香菇水分的缺失数据进行收集；一旦超过标准值，就可以及时地报警，这样就能及时地对香菇进行补水。

由于香菇品种的不同，可能需要设置不同的分区来进行栽培，电气自动化也能满足这种分散管理的需要，对哪个区域进行到哪个生长环节，都能进行了解。

3.2 电气自动化在香菇的无土栽培中的应用

目前香菇的栽培在接种培育上，采用安置瓶中的无土化栽培，通过营养液来实现香菇的生长。在瓶内无土环境中，香菇的菌索能够直接与养料进行接触，可以将其快速吸收，达到迅速生长的目的。

自动化技术有着对无土化栽培管理的成功经验，可以对香菇的生长管理起到良好的控制和检测，使工作人员对香菇的实际情况有所了解；通过对香菇促进生长的因素有了更加精确的认识，方便对自动化的应用状况进行及时地改进，促进香菇的工厂化栽培效率。

3.3 电气自动化在香菇的温度控制设备中的应用

温度是香菇生长的重要平衡因素，温度变化对于香菇的培植有着重要的影响。香菇的生长对于温度、湿度、温差等指标有着很高的要求，在加上品种的不同，在温度的浮动控制上具有难度大、不易控制的特点。随着电气自动化技术在香菇工厂化栽培中的快速覆盖，对香菇培植的温度控制，可以借助于传感器和温控设备等的应用来实现。根据这些设备的数据反馈，计算出香菇生长工艺中需要的水分、温度；再通过自动化设备对其进行调节，这样就能有效确保香菇的生长。

3.4 电气自动化在工厂水处理中的应用

习近平主席不止一次提出，绿水青山就是金山银山。生态发展道路是当前我过生产发展的重要方向，因此对于香菇这样的食品生产的水处理要求也越来越高，对香菇工厂的水处理状况的了解，也可以侧面反应出工厂内部水资源的利用状况。那么电气自动化如何应用到香菇工厂化培植的水处理中呢？

电气自动化可以在水资源利用和排水上都进行相应控制，电气自动化技术可以对水资源的利用进行精确计算，避免浪费的情况。通过电气自动化技术也可以用于污水检测，判断出工厂排出的废水是否有化学污染，从而也能对香菇的产品质量有所把控。通过自动化检测的水，经过净化处理，还能实现循环利用，节约了水资源。

4 结语

文本以电气自动化在香菇工厂化栽培中的应用为切入点，简单介绍了笔者的选题缘由，强调了电气自动化技术在当今社会的重要性；厘清了电气自动化的定义及特点；论述了香菇的工厂化栽培所需的生产工艺和生长条件；介绍了香菇的工厂化培植的现状；阐述了电气自动化与香菇工厂化培植的相互作用。侧面反映了电气自动化的优势和发展前景，最后提出了电气自动化技术应用于香菇工厂化栽培中的方案措施，以期望促进香菇的工厂化栽培朝着更加优质的方向发展。