对在受控生长环境中二维及三维空间中的植物进行变址制造技术

提供一种用于受控植物生长环境的作物生产系统。第一组合件包括第一子组合件，其自身包括从中央部分向外辐射的第一多个臂，其中每一臂与所述第一多个臂的两个邻近臂分离相应角度，每一臂具有在所述中央部分近端的第一端及在所述中央部分远端的第二端，且每一臂经配置以支撑多个植物生长模块。所述多个植物生长模块可在从所述第一多个臂中的每一臂的所述第一端延伸到所述第二端的第一方向上移动。第一端延伸到所述第二端的第一方向上移动。第一端延伸到所述第二端的第一方向上移动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对在受控生长环境中二维及三维空间中的植物进行变址
[0001]相关申请案的交叉参考
[0002]本申请案主张2018年12月21日申请的第62/784,177号美国临时专利申请案的优先权的权益，并与2016年9月28日申请的第2018/0014486号美国专利申请案公开案相关，所述公开案转让给本公开的受让人，所有所述文献的全部内容以引用的方式并入本文中。


[0003]本公开大体上涉及室内农业领域，并且特定来说，涉及受控生长环境中植物的自动处置。

技术介绍

[0004]在二十世纪，农业慢慢地开始从一个保守的产业发展成为一个快速发展的高科技产业。全球粮食短缺、气候变化及社会变化促使从手工实施的农业技术转向计算机实施的技术。在过去，且在许多情况下直到今天，农民只有一个生长季节来生产决定他们全年的收入及粮食产量的作物。然而，这种情况正在改变。随着室内生长成为一种选择，以及更好地获得数据处理技术，农业科学变得更加灵活。随着新数据的收集及见解的产生，农业科学正在适应及学习。
[0005]随着“受控室内农业”的出现，科技的进步使得控制自然的影响成为可能。空间利用率、光照效率的提高及对水培、气培、作物周期的更好理解以及环境控制系统的进步，使人类能够更好地重建有利于农业作物生长的环境，其目标是提高每平方英尺的产量、更好的营养及更低的成本。
[0006]第2018/0014485号及第2018/0014486号美国专利公开案(两者都转让给本公开的受让人并且其全部内容以引用的方式并入本文中)描述环境受控垂直耕作系统。垂直耕作结构(例如，垂直柱)可以开环或闭环方式围绕自动传送系统移动，暴露于精确受控光照、气流及湿度下，并具有理想的营养支持。
[0007]所述应用认识到，随着植物随时间推移而生长，容纳植物的柱中的生长模块可以增加的间距间隔开。常规系统允许柱结构在植物的生长周期中以单一维度移动。任何其它间隔通常是手动完成的，或越来越自动化。
[0008]第US 2017/0055460号美国专利公开案(“Brusatore”)描述一种用于植物的连续自动生长的系统。植物支撑臂的垂直阵列从中央轴线径向延伸。每一臂包含接纳植物幼苗、液体养分及水的盆托。盆栽臂在生长灯及授粉臂下面旋转。然而，植物之间的间隔似乎是固定的。

技术实现思路

[0009]本公开的实施例提供一种用以允许对生长空间中的植物进行二维及三维变址(即，移动到新位置)的机械框架及方法。一段时间以来，通过温室中的营养膜技术(“NFT”)槽的步进梁传送，在单一维度上对植物进行变址是可能的。这有助于随着植物生长将其间
隔开，借此增加光截获，并通过可变间隔增加对温室空间的高效利用。然而，由于沿两个垂直轴将个别植物分开的机械复杂性，二维变址在温室生产中尚未实施。本公开的实施例实现使用单个机构在二维或三维中进行变址。
[0010]第US 2017/0055460号美国专利公开案(“Brusatore”)描述从中央轴线径向延伸的植物支撑臂的垂直阵列。每一臂具有多个盆托。盆栽臂在生长灯及授粉臂下面旋转。然而，与本公开的实施例不同，Brusatore不教示沿臂移动个别植物。其也不教示本公开的实施例的三维布置，以及所公开实施例的许多其它特征。
[0011]本公开的实施例包括径向起源于生长空间的单个中央区域的臂阵列。阵列中的径向臂可限定圆的全部或部分，假设臂具有相同的长度。所述臂可以包含流槽、槽、轨道、通道或其组合的形式来体现。(所属领域的技术人员将认识到这些术语中的一些可同义地使用。)在二维中，每一阵列可定位在水平平面(x、y轴)、垂直平面(y、z轴)或任何其它平面中。
[0012]根据本公开的实施例，在三维中，阵列可关于彼此平行堆叠，就像在煎饼堆叠形成中一样。在堆叠时，阵列的包络可形成圆柱体的全部或区段，假设臂具有相同长度。在替代实施例中，在三维中，阵列可关于彼此成角度布置，其中阵列之间的间隔随着距中央区域的距离而增加。
[0013]在实施例中，臂在垂直平面中排列，并且臂在垂直平面中彼此上下布置。在容器、袋子或某种所包含的介质中的植物可面朝外搁置在其侧上，其中植物从平面的任一侧生长出来。这些植物可沿流槽个别变址，以此方式使植物纵向分散开，流槽经布置以在空间上方分散开，例如，作为圆的半径。根据本公开的实施例，单个机构沿臂对植物进行变址，但是由于可变角度流槽之间的间隔增加，因此产生在二维中将植物分离的移动。此机构也可应用于在单层或多层中在水平平面上生长，以提供射线类型布局。
[0014]根据本公开的实施例，流槽与起源区域(例如，接近流槽的口的中央区域)分散开，间隔与生长速率或期望作物在其生长时增加的植物头/冠层的直径相匹配。预期生长速率以及变址的速率设置流槽相对于邻近其的流槽的角度。对于布置在垂直平面中的阵列，可在生产平面之间放置生长灯，以确保作物在栽培进程中接收均匀光。对于布置在垂直平面中的阵列，植物可利用头顶或冠层下的光照或其某一组合用于生长。对于水平平面中的阵列，可根据作物及生长目标使用光照放置及定向。
[0015]二维变址使种植者能够将其光照及环境控制以足以使叶面积指数(LAI)大幅高于一维变址的叶面积指数的密度集中在一生长平面上。流槽可特别隔开，以便在植物的整个生命进程中最大化LAI—其中在生长周期期间调整流槽之间及流槽内植物之间的不断增加的距离(例如，在等于所述植物的每日生长量的每日基础上)。根据本公开的实施例，LAI用作光截获效率(LIE)的替代物。替代地，实施例可采用LIE自身或用于冠层覆盖的类似指标作为所关注指标。
[0016]不具有变址的系统通常具有大约30％的LAI，这意味着只有30％的所发射光或生长表面的平方英尺实际上被植物截获。这是对空间及能量的巨大浪费。如果管理得当，在单一维度(1
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D)中进行变址的系统可实现50％到60％的LAI。这仍然意味着50％到40％的能量及空间资源被浪费。根据本公开的实施例的二维变址使得系统能够接近100％的光截获效率，即，对于历史上以低LAI值栽培的作物，LAI约为1.0。这表明，与先前非变址及1
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D变址系统相比，一些室内作物的能量成本(光照及相关联HVAC成本)可降低40％到70％。
[0017]本公开的实施例提供一种用于室内农场的作物生产系统。第一组合件(例如二维径向阵列)包含第一子组合件，其自身包含从中央部分向外辐射的第一多个臂。举例来说，对于水平臂阵列，中央部分可包含升降机以将植物生长模块提升到阵列的臂的口。阵列可位于平面中，例如水平平面或垂直平面。
[0018]每一臂可经配置以支撑植物生长模块。根据本公开的实施例，臂可为具有一个纵向开口的单通道流槽，以允许植物从由臂支撑的植物生长模块生长。根据本公开的实施例，臂可为在臂的不同横向位置具有两个纵向开口的双通道流槽，以允许植物从由臂支撑的植物生长模块生长。
[0019]每一臂可与第一多个臂的两个邻近臂分离相应角度。邻近臂之间的角度可至少部分取决本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于受控生长环境的作物生产系统，其包括第一组合件，所述第一组合件包括：a.第一子组合件，其包括从中央部分向外辐射的第一多个臂，其中i.每一臂与所述第一多个臂的两个邻近臂分离相应角度；ii.每一臂具有在所述中央部分近端的第一端及在所述中央部分远端的第二端，且iii.每一臂经配置以支撑多个植物生长模块，且b.其中所述多个植物生长模块可在从所述第一多个臂中的每一臂的所述第一端延伸到所述第二端的第一方向上移动。2.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括用于在所述第一方向移动所述多个植物生长模块的机构。3.根据权利要求1或2中任一权利要求所述的系统，其中在所述第一方向上的间隔可沿耦合到所述臂的所述多个植物生长模块的邻近植物生长模块之间的每一臂增加，并且邻近植物生长模块之间的间隔不随距所述中央部分的距离的变化而减小。4.根据权利要求1或2中任一权利要求所述的系统，其中邻近臂之间的所述角度至少部分取决于所述多个植物生长模块中的植物的预期生长速率。5.根据权利要求1或2中任一权利要求所述的系统，其中所述第一多个臂布置在第一平面中。6.根据权利要求1或2中任一权利要求所述的系统，其中所述第一多个臂布置在水平平面中。7.根据权利要求1或2中任一权利要求所述的系统，其中所述第一多个臂中的每一臂包括流槽。8.根据权利要求1或2中任一权利要求所述的系统，其中所述第一多个臂中的每一臂在所述臂的不同横向位置处包含两个开口，以允许从由所述臂支撑的所述多个植物生长模块的植物生长。9.根据权利要求1或2中任一权利要求所述的系统，所述第一组合件包括至少两个子组合件，其包含所述第一子组合件，其中：a.所述至少两个子组合件中的每一子组合件包括从所述中央部分向外辐射的相应多个臂，b.每一多个臂中的每一臂与相同多个臂的两个邻近臂分离相应角度；c.所述第一组合件的至少两个子组合件的每一多个臂位于平行于所述第一组合件的所述至少两个子组合件的邻近多个臂的平面中，d.每一多个臂中的每一臂经配置以支撑多个植物生长模块，且e.每一多个臂中的每一臂具有在所述中央部分近端的第一端及在所述中央部分远端的第二端。10.根据权利要求1或2中任一权利要求所述的系统，所述第一组合件包括至少两个子组合件，其包含所述第一子组合件，其中：a.所述至少两个子组合件中的每一子组合件包括从所述中央部分向外辐射的相应多个臂，b.每一多个臂中的每一臂与相同多个臂的两个邻近臂分离相应角度；c.每一多个臂中的每一臂经配置以支撑多个植物生长模块，

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：MJNN有限责任公司，
类型：发明
国别省市：