香菇工廠化栽培的電氣自動化方案研究與應用*

孫宇軒

（綏化學院電氣工程學院，黑龍江 綏化 152061）

電氣自動化已經不是一個老生常談的概念，在改革開放已經跨越40余年的背景下，自動化和智能化技術更加普及和先進，滲入到人們生產、生活的各個領域中；為提高生產效率、節約能源與保護環境起到了重要的作用。目前國內香菇銷售價格還在攀升，因此要有效解決香菇的供需，就需先從栽培工藝及其效率的提高上下手。電氣自動化能夠充分地應用到其生產中的各個領域，對節約電能、水能，提高生產效率，有著突出的作用。本文主要借鑒日本香菇工廠化栽培中電氣化運用方案，對國內香菇工廠化栽培電氣自動化提供解決方法，希望有助于推動我國香菇乃至食用菌栽培的電氣自動化發展。

1 香菇工產化生產環境分析

1.1 香菇的生長特性

食用菌在我國有著悠久的栽培歷史。隨著食用菌產業集群的興起，金針菇、香菇、杏鮑菇等食用菌的產銷情況十分可喜，具有較廣闊的發展前景。香菇（Lentinus edodes）的自然生長，對溫度的要求較高。要求周圍環境溫度需保持在14℃～18℃的范圍之間，要求在一個中低溫的環境下生長。當栽培環節從營養生長轉向了生殖生長階段，還需要維持小幅度的晝夜溫差，使得香菇菇蕾更加優質。在一些香菇栽培的書籍記載中，都認為在一些山洞里的香菇生長較好，其實主要是由于山洞內的溫度和濕度都符合香菇生長的需要。通過對香菇生長過程的觀察，香菇的出菇需要溫差刺激，同時菇蕾如果再生長過程中，沒有獲取到水分，就會因為干癟而致減產。確定香菇的生長環境溫度、是否需要變溫、菇蕾對水分的需要，都關系到香菇栽培的產量。香菇的栽培從細化上可以做出分類，判斷的依據也特別簡單，是從菇蓋的顏色深淺、單薄程度和菇柄粗細等判斷。在有溫差的情況下，香菇的溫度保持在16℃左右時，溫差范圍為3℃～5℃之間，香菇的品質最優良。因此將電氣自動化引入栽培室設置，根據相應的要求配置制熱、制冷量；對能耗進行控制；設置濕度或水分；來達到平衡香菇栽培的品質、質量、畸形率低之間的矛盾。

1.2 現階段我過香菇工廠化栽培的現狀

我國目前進入了脫貧的攻堅期，在一些地區國家加大力度支持了農村食用菌的產業集群。在改革再出發的全新背景下，我國的經濟環境也是利于香菇的工廠化栽培的。但是結合上文對香菇生長特性的描述，筆者認為，香菇的工廠化培植也不能完全依靠于電氣自動化。也需要在溫度、濕度等條件適宜的地區開設工廠化生產區，再輔之以食用菌工廠化栽培的電氣自動化設備和技術。在自然季節生長的香菇的低迷時期，加大工廠化生產力度，以保證在香菇自然生長的淡季也能夠滿足市場的需要?，F階段，我國香菇工廠栽培的電氣自動化應用還需要不斷研究摸索。要對香菇生長的基礎數據做進一步收集；根據香菇品種的不同劃定工廠化培植的分區，尋找最適合的電氣自動化的設計方案；簡化香菇生產的栽培模式，節約能源，提高效率。

2 日本在香菇工廠化栽培中運用電氣自動化的經驗

2.1 日本香菇栽培的發展概況

日本作為一個食用菌強國，在最初栽種香菇時，也是靠偶然從燒木炭的原木中發現有香菇長出，后來就被廣泛使用，被日本命名為“鉈目法”。用柴刀在原木上砍出刀口，然后等孢子自然附著上去，任其自然接種生長。這種栽種方法完全依賴于自然環境，出菇的穩定性非常差。直到1942年日本的森喜發明了純粹培養香菇的“種駒法”，使日本的香菇產業獲得了飛躍性的發展。主要依靠于原木栽培的香菇，經歷了20年的發展后，面臨著設備的老化、從業人員的流失等問題，導致生產量急劇下滑。因此，日本將香菇的工廠化栽培提上了日程。1978年日本研發了“種苗法”，對香菇品種進行改良，使其更加適應香菇工廠化栽培的趨勢，到了1985年進行了香菇工廠化的實用化規模試驗栽培。在1987年日本首次記載于統計資料上的菌塊香菇生產量就為4千t。因此香菇的生產開始以工廠化為主要方向，其節省了大量人力成本；并且在自動設備的控制下有效實現了穩定出菇，得到了好評，也為電氣自動化香菇生產打下了良好的基礎。電氣自動化在二十一世紀新科技背景下取得了極大的技術突破和技術成就。電氣自動化的技術被廣泛地應用到日本的工業、農業生產之中。電氣自動化最主要的優勢就是能夠實現無人的自動化管理。在計算機技術的支持下，電氣自動化設備能夠實現數據的運算和基本控制；通過整合相關技術，電氣自動化已經能夠根據香菇工廠化栽培的實際需求來轉移部分技術，使其能夠因地制宜地滿足香菇工廠化生產的需要。

2.2 日本工廠化香菇品種的選育及生產工藝

電氣化技術之所以能夠應用到香菇栽培過程中，與它本身的特點是緊密相關的。一方面，電氣自動化技術涉及方面廣，能夠滿足香菇工廠化栽培各個環節的需求，且能夠根據實際對電氣自動化的方案進行合理制定。另一方面，電氣自動化技術的綜合性強，它不是單一存在的，而是集合了各理論學科的優勢和技術手段。它的綜合技術既能拆分又能總和，對香菇工廠化生產過程中的問題能夠有效解決。在上述情況下，日本提出了“二次培育”的香菇工廠化生產的工藝產生了。主要采用的是“無土栽培、發菌、壓塊、出菇”的工藝，這樣的香菇工廠化栽培工藝更加符合香菇的工廠化生產國情，利用生產工藝可以有效降低生產成本。將電氣自動化引入生產中，也可以提高自動化的水平和程度，更容易實現全自動機械操作和大規模生產。

在香菇工廠化栽培的電氣自動化應用過程中，關鍵的問題是品種的選擇。品種需要具備的特性必須能滿足電氣自動化的控制，否則也只可能是徒勞無功。香菇的自動化生產中，香菇的生長周期要短，但產量要高，但如果因此大幅度增加生產成本，這樣談電氣自動化就根本沒意義，反而提高了廠房的使用和管理成本。此外，選取的香菇菌種要對環境變化敏感，生長成形的香菇也要具有外觀、口味、質地方面的優勢，支撐優質優價的出售。

2.3 日本香菇工廠電氣自動化應用給我國帶來的啟示

從日本的例子我們可以看出，電氣自動化的應用在香菇工廠化栽培中具有較多的優勢；能夠實現自我檢測和自我調整。例如智能化控制儀可以校準香菇生長過程中需要的相關數據，保證自動化儀器的運行；在電氣自動化過程中的故障也可以自我排查；發出信號通知管理人員，保證香菇培植的環節不出錯漏。在電氣自動化過程中，工作人員只需要監管，這就大大降低了人力成本和工作人員壓力。

我國目前進入了脫貧的攻堅期，在一些地區國家加大力度支持了農村食用菌的產業集群，在改革再出發的全新背景下，我國的經濟環境也是利于香菇的工廠化栽培的。但是結合上文日本香菇生產的經驗，筆者認為，香菇的工廠化培植也不能完全依靠于電氣自動化。也需要在溫度、濕度等條件適宜的地區開設工廠化生產區，在輔之以食用菌工廠化栽培的電氣自動化設備和技術。在自然季節生長的香菇的低迷時期，加大工廠化生產力度，以保證在香菇自然生長的淡季也能夠滿足市場的需要。隨著人們生活水平的提高，人們對香菇的需求也逐漸增大，對香菇的品質也提出了更高的標準，迫使企業必得走上香菇工廠化生產的道路。自動化是我國現代化生產的發展趨勢，僅需在密閉的栽培室內，建設菇棚進行出菇管理；利用電氣自動化設備利用周邊環境因素進行生長控制，就能達到節能降耗的目的。筆者相信，具有中國特色的香菇工廠化栽培模式，必將是該行業乃至整個食用菌產業未來的發展趨勢，具有廣闊的發展前景。

3 香菇工廠化栽培的電氣自動化方案的運用

結合香菇工廠化栽培的實際流程，對電氣自動化方案的討論設計集中在以下4個方面：在密閉栽培室中的應用、在香菇無土栽培中的應用、在溫度控制設備中的應用、在香菇工廠水處理上的應用。

3.1 電氣自動化在密閉栽培室中的應用

隨著食用菌工廠化生產這項新興產業的愈演愈烈，在很多的食用菌生產廠家中，在栽培室內都采用了電氣自動化技術。我國目前的食用菌工廠化生產都還是使用密閉的生產環境，并根據實際情況來對電氣自動控制技術進行了引進，利用遠程監控來對密閉栽培室內的香菇生長進行監控；能夠最大程度的了解栽培室內香菇的培植狀況；不需要親自頻繁地查看，也減少了對密閉栽培室的環境因素的人為干擾。

電氣自動化的監控技術能夠對香菇栽培室內的溫度、濕度、二氧化碳濃度、水分和光照等進行監測，并將監測的結果實時地反饋到管理員的電腦中。這樣就方便了對香菇生長的各個環節進行了控制，對異常的地方也能及時補救。上文提高香菇的缺水會引起香菇的減產，在香菇工廠化栽培中，電氣自動化設備可以對香菇水分的缺失數據進行收集；一旦超過標準值，就可以及時地報警，這樣就能及時地對香菇進行補水。

由于香菇品種的不同，可能需要設置不同的分區來進行栽培，電氣自動化也能滿足這種分散管理的需要，對哪個區域進行到哪個生長環節，都能進行了解。

3.2 電氣自動化在香菇的無土栽培中的應用

目前香菇的栽培在接種培育上，采用安置瓶中的無土化栽培，通過營養液來實現香菇的生長。在瓶內無土環境中，香菇的菌索能夠直接與養料進行接觸，可以將其快速吸收，達到迅速生長的目的。

自動化技術有著對無土化栽培管理的成功經驗，可以對香菇的生長管理起到良好的控制和檢測，使工作人員對香菇的實際情況有所了解；通過對香菇促進生長的因素有了更加精確的認識，方便對自動化的應用狀況進行及時地改進，促進香菇的工廠化栽培效率。

3.3 電氣自動化在香菇的溫度控制設備中的應用

溫度是香菇生長的重要平衡因素，溫度變化對于香菇的培植有著重要的影響。香菇的生長對于溫度、濕度、溫差等指標有著很高的要求，在加上品種的不同，在溫度的浮動控制上具有難度大、不易控制的特點。隨著電氣自動化技術在香菇工廠化栽培中的快速覆蓋，對香菇培植的溫度控制，可以借助于傳感器和溫控設備等的應用來實現。根據這些設備的數據反饋，計算出香菇生長工藝中需要的水分、溫度；再通過自動化設備對其進行調節，這樣就能有效確保香菇的生長。

3.4 電氣自動化在工廠水處理中的應用

習近平主席不止一次提出，綠水青山就是金山銀山。生態發展道路是當前我過生產發展的重要方向，因此對于香菇這樣的食品生產的水處理要求也越來越高，對香菇工廠的水處理狀況的了解，也可以側面反應出工廠內部水資源的利用狀況。那么電氣自動化如何應用到香菇工廠化培植的水處理中呢？

電氣自動化可以在水資源利用和排水上都進行相應控制，電氣自動化技術可以對水資源的利用進行精確計算，避免浪費的情況。通過電氣自動化技術也可以用于污水檢測，判斷出工廠排出的廢水是否有化學污染，從而也能對香菇的產品質量有所把控。通過自動化檢測的水，經過凈化處理，還能實現循環利用，節約了水資源。

4 結語

文本以電氣自動化在香菇工廠化栽培中的應用為切入點，簡單介紹了筆者的選題緣由，強調了電氣自動化技術在當今社會的重要性；厘清了電氣自動化的定義及特點；論述了香菇的工廠化栽培所需的生產工藝和生長條件；介紹了香菇的工廠化培植的現狀；闡述了電氣自動化與香菇工廠化培植的相互作用。側面反映了電氣自動化的優勢和發展前景，最后提出了電氣自動化技術應用于香菇工廠化栽培中的方案措施，以期望促進香菇的工廠化栽培朝著更加優質的方向發展。