Автономный транспортируемый модуль на базе iso-контейнера для выращивания растений, автономный транспортируемый комплекс на базе автономных транспортируемых модулей на базе iso-контейнеров для выращивания растений, способ выращивания растений в автономном транспортируемом модуле на базе iso-контейнера и в комплексе на базе автономных транспортируемых модулей на базе iso-контейнеров

Авторы патента:

Пасечник Сергей Викторович (RU)

Левин Борис Германович (RU)

A01G31/02 - особые устройства для этой цели (выращивание растений в горшках, ящиках или теплицах вообще A01G 9/00; устройства для автоматического орошения A01G 27/00)

Владельцы патента RU 2720919:

Общество с ограниченной ответственностью "ГридПоинт Дайнамикс" (RU)

Изобретение относится к гидропонным комплексам и способам выращивания растений с использованием автономных транспортируемых модулей на базе ISO-контейнеров. Автономный транспортируемый модуль на базе ISO-контейнера для выращивания растений с применением автоматизированных систем подготовки к выращиванию, жизнеобеспечения растений на всех стадиях выращивания и сбора урожая содержит герметично изолированную от внешней среды рабочую секцию для выращивания растений и техническую секцию, соединенную с рабочей секцией герметично закрывающимся проходом через сборо-посадочную камеру. Автономный транспортируемый комплекс содержит, по меньшей мере, два автономных транспортируемых модуля на базе ISO-контейнеров для выращивания растений и автономный транспортируемый технический модуль на базе ISO-контейнера для обеспечения работоспособности комплекса. Техническим результатом является обеспечение полной автоматизации процесса выращивания растений, включая опыление, при полном исключении участия человека в рабочей секции. 4 н. и 34 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к гидропонным комплексам и способам выращивания растений, а именно с использованием автономных транспортируемых модулей на базе ISO-контейнеров.

Известна система выращивания листовых салатов, микро-зелени и пряных трав гидропонным методом в контейнерах - http://gidroponik32.ru/images/growing_of_salads_and_herbs_in_containers.PDF. Контейнер полностью переоборудован под выращивания листовых салатов и пряных трав в любой точке мира. Благодаря закрытой системе помещения воссоздается благоприятный климат для выращивания гидропонным методом любых видов сельскохозяйственных культур на многоярусных установках с использованием фито-светильников и специального питательного раствора. Весь процесс выращивания полностью автоматизирован. Выращенная продукция является экологически чистой, без пестицидов и ускорителей роста. Система позволяет сэкономить площадь помещения, трудовой ресурс и время выращивания.

Однако известная система предполагает присутствие человека в зоне выращивания, что в результате увеличивает вероятность заражения выращиваемых растений из-за вредных споров, принесенных извне. Также в данной системе используются статичные стеллажи с растениями, что, в отличии от передвижных стоек предполагает использование большего количества оборудования.

Наиболее близким аналогом является полностью собранная вертикальная аэропонно-фитотронная агроферма, встроенная в 40-футовый морской контейнер - http://eko-norm.com/container-type, который может быть транспортирован и установлен в любом месте. Это изолированная от внешних факторов камера, внутри которой установлены 3-уровневые стеллажи с размещенными на них емкостями для выращивания растений. В контейнере размещена установка климат-контроля, осуществляется контроль параметров, влияющих на рост и развитие растений: температура, влажность и газовый состав среды; спектральный состав и интенсивность света; длина светового дня; параметры минерального питания растений. Контейнер обеспечен автоматической системой орошения (программируемое дозирование питательных веществ и рН для идеальных условий выращивания), системой освещения, оптимизированной для зеленого листового роста, единой системой управления (установка по производству электроэнергии, тепла, холода, технических газов и растворный узел для приготовления питательных растворов). В контейнере имеется изолированный вход, погрузочно-разгрузочная зона и техническая комната. Такая контейнерная система обладает рядом преимуществ по сравнению с известными способами выращивания растений, как в открытом грунте, так и в парниковых стационарных системах: исключение контакта корневой системы с почвой, высокая защищенность от патогенной микрофлоры, сокращение срока вегитации растений, получение нескольких урожаев в год, независимость от внешних факторов окружающей среды, исключение сезонности в выращивании растений, рациональное использование рабочих площадей, получение экологически чистой продукции.

Однако известная агроферма также не решает полностью вопрос герметичности, поскольку процесс посева и сбора урожая не происходит в автономном режиме и требует участие человека, что также может пагубно отразиться на защищенность выращиваемых растений от вредных факторов. Также в данной агроферме используются статичные стеллажи с растениями, что предполагает использование большего количества оборудования.

Целью настоящего изобретения является создание автономного транспортируемого модуля и комплекса на базе ISO-контейнеров, которые полностью исключат присутствие человека в рабочей секции, обеспечат полную автоматизацию процесса, включая такую уникальную функцию, как опыление выращиваемых растений, и при этом будет использоваться оптимальное количество оборудования для выращивания экологически чистой растительной продукции.

Указанный технический результат достигается тем, что автономный транспортируемый модуль на базе ISO-контейнера для выращивания растений с применением автоматизированных систем подготовки к выращиванию, жизнеобеспечения растений на всех стадиях выращивания и сбора урожая содержит герметично изолированную от внешней среды рабочую секцию для выращивания растений и техническую секцию, соединенную с рабочей секцией герметично закрывающимся проходом через сборо-посадочную камеру, при этом техническая секция содержит:

- соединенную с расположенным вне модуля внешним источником воды систему водоснабжения и фильтрации воды,

- систему фертигации и поддержания заданного уровня кислотности воды,

- систему воздухообеспечения и фильтрации воздуха,

- систему электрообеспечения, соединенную с расположенным вне модуля внешним источником электроэнергии,

- соединенный с системой воздухообеспечения парогенератор для подачи пара в рабочую секцию,

- соединенную с системой воздухообеспечения систему подачи углекислого газа в рабочую секцию,

- оборудование для механического передвижения стоек с растениями, расположенными в рабочей секции,

- устройство подачи семян, рассады и сбора урожая,

- автоматизированную на основе исходных протоколов выращивания систему настройки, контроля и управления системами и устройствами, расположенными в модуле, процессом посадки, роста и сбора урожая, включая датчики, видеонаблюдение, систему сбора и хранения параметров выращивания в базе данных, систему анализа процесса выращивания с использованием систем искусственного интеллекта, а также устройство отображения данных процесса выращивания,

рабочая секция содержит:

- накопительный резервуар для питательного водного раствора, установленный на дне секции и сборо-посадочной камеры, с устройством поддержания заданного температурного режима раствора,

- по меньшей мере, одну установленную в резервуаре вертикально ориентированную стойку с расположенной на ней, по меньшей мере, одной съемной кассетой с размещенными в ней корзинами с растениями или семенами,

- устройство подачи питательного водного раствора из резервуара в корзины с семенами и растениями,

- систему опыления растений,

- систему освещения,

- датчики контроля и систему видеонаблюдения, сборо-посадочная камера для обслуживания стоек содержит:

- герметично закрывающиеся проходы в рабочую секцию для перемещения стоек и техническую секцию.

При этом стойка выполнена с возможностью перемещения по резервуару по замкнутому контуру и вращения вокруг своей оси, а в стойке расположен канал подачи под давлением питательного водного раствора из резервуара, соединенный с форсунками, установленными в кассете для полива растений, а в кассете имеются сливные отверстия.

Система освещения включает, по меньшей мере, одну установленную на стенке рабочей секции панель с размещенными на ней источниками света различного спектра испускания, расположенными напротив растений на стойке.

Система опыления включает, по меньшей мере, одну закрепленную на стенке рабочей секции с возможностью вращения относительно стенки панель с закрепленными на ней щетками с возможностью их вращения вокруг своей оси при соприкосновении с растениями в период их опыления. При этом щетинки щетки имитируют волосяной покров насекомых, опыляющих растения, и несут низковольтный заряд заданной полярности.

Устройство подачи семян, рассады и сбора урожая включает резервуар с семенами, соединен с насадкой с расположенными на ней манипулятором, дозатором и насадкой для обрезания листьев и спелых плодов, при этом насадка выполнена с возможностью вращения вокруг своей оси и вертикального перемещения вдоль устройства подачи семян. Устройство подачи семян, рассады и сбора урожая также имеет систему видеонаблюдения с функцией распознавания объектов, в том числе листьев, стеблей, цветов и плодов.

Указанный технический результат достигается также тем, что автономный транспортируемый комплекс содержит, по меньшей мере, два автономных транспортируемых модуля на базе ISO-контейнеров для выращивания растений с применением автоматизированных систем подготовки к выращиванию, жизнеобеспечения растений на всех стадиях выращивания и сбора урожая, и автономный транспортируемый технический модуль на базе ISO-контейнера для обеспечения работоспособности комплекса, при этом технический модуль содержит:

- соединенную с расположенным вне комплекса внешним источником воды систему водоснабжения и фильтрации воды,

- систему воздухообеспечения и фильтрации воздуха,

- систему электрообеспечения, соединенную с расположенным вне комплекса внешним источником электроэнергии,

- соединенную с системой воздухообеспечения систему подачи углекислого газа в модули выращивания,

- автоматизированную на основе исходных протоколов выращивания систему настройки, контроля и управления системами и устройствами комплекса, процессом посадки, роста и сбора урожая, включая датчики, видеонаблюдение, систему сбора и хранения параметров выращивания в базе данных, систему анализа процесса выращивания с использованием систем искусственного интеллекта, а также устройство отображения данных процесса выращивания, а модуль для выращивания содержит герметично изолированную от внешней среды рабочую секцию для выращивания растений и техническую секцию, соединенную с рабочей секцией герметично закрывающимся проходом через сборо-посадочную камеру, причем техническая секция содержит:

- соединенную с расположенным вне модуля внешним источником воды систему водоснабжения,

- систему фертигации и поддержания заданного уровня кислотности воды,

- систему воздухообеспечения,

- систему электрообеспечения, соединенную с расположенным вне модуля источником электроэнергии,

- соединенный с системой воздухообеспечения парогенератор для подачи пара в рабочую секцию,

- соединенную с системой воздухообеспечения систему подачи углекислого газа в рабочую секцию,

- оборудование для механического передвижения стоек с растениями, расположенными в рабочей секции,

- устройство подачи семян, рассады и сбора урожая,

рабочая секция содержит:

- устройство подачи питательного водного раствора из резервуара в корзины с семенами и растениями,

- систему опыления растений,

- систему освещения,

- датчики контроля и систему видеонаблюдения, сборо-посадочная камера для обслуживания стоек содержит:

- герметично закрывающиеся проходы в рабочую секцию для перемещения стоек и техническую секцию.

Система опыления включает, по меньшей мере, одну закрепленную на стенке рабочей секции с возможностью вращения относительно стенки панель с закрепленными на ней щетками с возможностью их вращения вокруг своей оси при соприкосновении с растениями в период их опыления, при этом щетинки щетки имитируют волосяной покров насекомых, опыляющих растения, и несут низковольтный заряд заданной полярности.

Все системы и оборудование автономного транспортируемого модуля и автономного транспортируемого комплекса работают в автоматическом режиме с возможностью корректировки работы ручным способом. Вмешательство извне требуется только для подготовки резервуара с семенами, задания типа выращиваемых растений и при сборе урожая. При этом все вышеперечисленные действия производятся в технической секции, герметично изолированной от рабочей секции. Работой систем и оборудования управляет программируемый контроллер. Контроллер выбирает индивидуальные параметры работы для каждой системы и оборудования в зависимости от типа выращиваемых растений. Параметры для выбранного режима считываются из заранее подготовленной базы данных. В процессе работы контроллер автоматически корректирует работу той или иной системы и оборудования на основании либо параметров из базы данных, которые соответствуют текущей фазе роста растений, либо показаний соответствующих датчиков, установленных в модуле, в случае отклонения параметров работы оборудования от заданных. Данные с датчиков заносятся в базу данных. На основании этих данных в дальнейшем может происходить самообучение контроллера с применением нейронных сетей. База данных может находиться как на индивидуальном компьютере, так и в облачных хранилищах, для чего в контроллере предусмотрен Wi-Fi-модуль. База данных, помимо данных с датчиков, пополняется материалами фотофиксации посредством системы видеонаблюдения. Это позволяет контролировать процесс роста растений и созревания плодов, а также распознать заболевания растений и предупреждать о необходимости внесения дополнительных химических соединений для устранения этих заболеваний. В этом случае могут быть добавлены резервуары с такими химическими элементами и лечение заболеваний растений происходит также в автоматическом режиме

Указанный технический результат достигается также тем, что способ выращивания растений с применением автоматизированных систем подготовки к выращиванию, жизнеобеспечения растений на всех стадиях выращивания и сбора урожая в автономном транспортируемом модуле на базе ISO-контейнера включает:

- выбор типа растения для выращивания в модуле;

- установку в рабочей секции модуля датчиков и системы видеоконтроля с последующей при необходимости настройкой для модуля датчиков параметров окружающей среды, влияющих на процесс роста растений, и самих растений;

- автоматическая коррекция протоколов выращивания;

- ввод в систему автоматизации и контроля данных, характеризующих тип выращиваемого растения, для обеспечения оптимального процесса роста растения;

- ввод в систему автоматизации и контроля данных по времени начала использования элементов системы не снабженных датчиками, в том числе связанных с фильтрацией воды и воздуха;

- установку корзин на стойки, расположенные в рабочей секции модуля, и распределение семян или растений по корзинам;

- заполнение водного резервуара, расположенного в рабочей секции, отфильтрованной водой с необходимым уровнем кислотности, содержащей удобрения из системы фертигации, и нагретой до необходимой температуры;

- подачу отфильтрованного воздуха требуемой температуры, с возможностью добавления пара для установления необходимого уровня влажности воздуха и концентрации углекислого газа;

- включение искусственного освещения с заданным излучением волн электромагнитного спектра, благоприятных для фотосинтеза выращиваемого растения;

- обеспечение вращения стоек и передвижения стоек по замкнутому контуру с возможностью регулировки скоростями вращения и передвижения стоек;

- включение системы опыления растений на заданный период времени в определенной фазе роста растения;

- контроль процесса роста растений и при появлении листьев включение систему полива листьев растения;

- контроль состояния растений, сигнализацию о появлении признаков заболевания растений и принятие мер по устранению заболевания;

- контроль и определение момента созревания растения;

- сбор урожая.

При этом уровень воды в водном резервуаре поддерживают на требуемом уровне в процессе роста растения в зависимости от протокола выращивания растения, температуру нагрева воды устанавливают, исходя из протокола выращивания растения, и поддерживают на требуемом уровне в процессе роста растения в зависимости от фазы роста растения, а уровень кислотности воды устанавливают, исходя из протокола выращивания растения, и поддерживают на требуемом уровне в процессе роста растения в зависимости от фазы роста растения, а концентрацию удобрения в воде поддерживают в пропорциях, необходимых для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от протокола выращивания растения.

Температуру подаваемого воздуха поддерживают необходимой для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от времени суток и протокола выращивания растения. Углекислый газ подают в количестве необходимом для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от времени суток и протокола выращивания растения. Пар подают в количестве необходимом для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от протокола выращивания растения.

Уровень освещенности растений поддерживают необходимым для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от времени суток и протокола выращивания растения, контролируют и изменяют спектр излучения волн искусственного освещения в процессе роста растения в зависимости от протокола выращивания растения.

Для устранения заболевания растений добавляют специальный химический состав в систему полива для лечения или удаляют корзину с заболевшим растением.

Указанный технический результат достигается также тем, что способ выращивания растений с применением автоматизированных систем подготовки к выращиванию, жизнеобеспечения растений на всех стадиях выращивания и сбора урожая в автономном транспортируемом комплексе на базе автономных транспортируемых модулей на базе ISO-контейнеров включает:

- выбор типа растения для выращивания в комплексе или отдельно в каждом модуле для выращивания;

- установку в рабочей секции каждого модуля для выращивания датчиков и системы видеоконтроля параметров окружающей среды, влияющих на процесс роста растений, и самих растений;

- обмен протоколами выращивания между модулями для выращивания посредством глобальной базы данных;

- установку корзин на стойки, расположенные в рабочей секции каждого модуля для выращивания, и распределение семян или растений по корзинам;

- заполнение водного резервуара, расположенного в рабочей секции каждого модуля для выращивания, отфильтрованной водой с необходимым уровнем кислотности, содержащей удобрения из системы фертигации, и нагретой до необходимой температуры;

- подачу отфильтрованного воздуха требуемой температуры, с возможностью добавления пара для установления необходимого уровня влажности воздуха и углекислого газа;

- обеспечение вращения стоек и передвижения стоек по замкнутому контуру с возможностью регулировки скоростями вращения и передвижение стоек;

- включение системы опыления растений на заданный период времени в определенной фазе роста растения;

- контроль процесса роста растений и при появлении листьев включение системы полива листьев растения;

- контроль и определение момента созревания растения;

- сбор урожая.

При этом уровень воды в водном резервуаре поддерживают на требуемом уровне в процессе роста растения в зависимости от протокола выращивания растения, температуру нагрева воды устанавливают, исходя из типа выращиваемого растения, и поддерживают на требуемом уровне в процессе роста растения в зависимости протокола выращивания растения, уровень кислотности воды устанавливают, исходя из типа выращиваемого растения, и поддерживают на требуемом уровне в процессе роста растения в зависимости протокола выращивания растения, а концентрацию удобрения в воде поддерживают в количестве необходимом для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости протокола выращивания растения.

На фиг. 1 показан общий вид автономного транспортируемого модуля; на фиг. 2 - общий вид модуля в разрезе; на фиг. 3 - накопительный резервуар с каналом и направляющей для движения стоек; на фиг 4 - сборо-посадочная камера в разрезе; на фиг 5 - кассета в разрезе; на фиг. 6 - общий вид модуля с отключенной системой опыления; на фиг. 7 - общий вид модуля с подключенной системой опыления; на фиг. 8 -посадка семян в корзины; на фиг. 9 - вертикальное перемещение насадки вдоль стойки; на фиг. 10 - общий вид автономного транспортируемого комплекса; на фиг. 11 - установка корзин с растениями в кассете; на фиг. 12 - сбор ягод.

Автономный транспортируемый модуль (фиг. 1) на базе ISO-контейнера 1 для выращивания растений с применением автоматизированных систем подготовки к выращиванию, жизнеобеспечения растений на всех стадиях выращивания и сбора урожая содержит герметично изолированную от внешней среды рабочую секцию 2 (фиг. 2) для выращивания растений и техническую секцию 3, соединенную с рабочей секцией 2 герметично закрывающимся проходом 4 через сборо-посадочную камеру 5. Техническая секция 3 содержит соединенную с расположенным вне модуля внешним источником воды систему 6 водоснабжения и фильтрации воды, систему 7 фертигации и поддержания заданного уровня кислотности воды, систему 8 воздухообеспечения и фильтрации воздуха, систему 9 электрообеспечения, соединенную с расположенным вне модуля внешним источником электроэнергии, соединенный с системой 8 воздухообеспечения парогенератор 10 для подачи пара в рабочую секцию 2, соединенную с системой 8 воздухообеспечения систему 11 подачи углекислого газа в рабочую секцию 2, оборудование 12 для механического передвижения стоек 13 с растениями, расположенными в рабочей секции 2, устройство 14 подачи семян, рассады и сбора урожая, автоматизированную на основе исходных протоколов выращивания систему 15 настройки, контроля и управления системами и устройствами, расположенными в модуле, процессом посадки, роста и сбора урожая, включая датчики, видеонаблюдение, систему сбора и хранения параметров выращивания в базе данных, систему анализа процесса выращивания с использованием систем искусственного интеллекта, а также устройство отображения данных процесса выращивания.

В рабочей секции 2 (фиг. 3) и сборо-посадочной камере 5 расположен накопительный резервуар 16 для питательного водного раствора, установленный на дне секции 2 и камере 5, с устройством 17 поддержания заданного температурного режима раствора. На дне резервуара 16 имеется углубленный канал 18 в виде замкнутого контура, по которому при помощи оборудования 12, а в верхней части рабочей секции 2 имеется направляющая 19, повторяющая форму замкнутого контура, по которым перемещается, по меньшей мере, одна установленная в резервуаре вертикально ориентированная стойка 13 с расположенной на ней, по меньшей мере, одной съемной кассетой 20 (фиг. 4) с размещенными в ней корзинами 21 с растениями или семенами. На каждой стойке 13 имеется устройство 22 подачи питательного водного раствора из резервуара 16 в корзины 21 с семенами и растениями, в качестве которого может быть применен насос. Рабочая секция 2 содержит также систему 23 (фиг. 2) опыления растений, систему 24 освещения, датчики контроля 25 и систему 26 видеонаблюдения.

Сборо-посадочная камера 5 для обслуживания стоек 13 содержит также проход 27 в техническую секцию 3.

Стойка 13 выполнена с возможностью вращения вокруг своей оси, а в стойке расположен канал 28 (фиг. 5) подачи под давлением питательного водного раствора из резервуара 16, соединенный с форсунками 29, установленными в кассете 20, для полива растений, а в самой кассете 20 имеются сливные отверстия 30.

Система 24 (фиг. 2) освещения включает, по меньшей мере, одну установленную на стенке рабочей секции 2 панель 35 с размещенными на ней источниками света различного спектра испускания, расположенными напротив растений на стойке 13. В качестве источников света могут быть использованы многоспектральные светодиодные лампы с изменяемым спектром волн, интенсивности и освещенности. За счет вращения стоек 13 обеспечивается равномерное распределение света. За счет независимой настройки каждой лампы и вращения стоек 13 имитируется восход, полдень и закат солнца в любой климатической зоне, оптимальной для конкретного растения.

Система 23 опыления (фиг. 6) включает, по меньшей мере, одну закрепленную на стенке рабочей секции 2 с возможностью вращения относительно стенки панель 36 с закрепленными на ней щетками 37 с возможностью их вращения вокруг своей оси при соприкосновении с растениями в период их опыления (фиг. 7). При этом щетинки 38 щетки 37 имитируют волосяной покров насекомых, опыляющих растения, и несут низковольтный заряд заданной полярности. Щетка 37 представляет собой цилиндр небольшого (2-5 мм диаметр и 5-15 мм высота) размера с нанесенным на него специальным гибким волосяным покровом из токопроводящего материала. В период опыления панель 36 устанавливается перпендикулярно стенке секции. При соприкосновении отрицательно заряженных щетинок 38 с цветками растений мужских особей, положительно заряженных, пыльца притягивается к щетинкам 38. За один поворот стойки 13 щетинки 38 несколько раз меняют электрическую полярность. При вращении стоек 13 и соприкосновении с растениями женской особи электрический полюс щетинок 38 также меняется и пыльца сбрасывается со щеток 37.

Устройство 14 подачи семян (фиг. 8), рассады и сбора урожая включает резервуар 39 с семенами и соединен с насадкой 40 с расположенными на ней манипулятором 41 для размещения корзин 21 на кассете 20, дозатором 42 фасовки семян и насадкой 43 для обрезания листьев и спелых плодов. При этом насадка 40 выполнена с возможностью вращения вокруг своей оси и вертикального перемещения (фиг. 9) вдоль устройства 39. Устройство 13 подачи семян, рассады и сбора урожая также имеет устройство 44 видеонаблюдения с функцией распознавания объектов, в том числе листьев, стеблей, цветов и плодов.

Автономный транспортируемый комплекс (фиг. 10) содержит, по меньшей мере, два автономных транспортируемых модуля 50 на базе ISO-контейнеров для выращивания растений с применением автоматизированных систем подготовки к выращиванию, жизнеобеспечения растений на всех стадиях выращивания и сбора урожая, и автономный транспортируемый технический модуль 51 на базе ISO-контейнера для обеспечения работоспособности комплекса. При этом технический модуль 51 содержит соединенную с расположенным вне комплекса внешним источником воды систему 52 водоснабжения и фильтрации воды, систему 53 воздухообеспечения и фильтрации воздуха, систему 54 электрообеспечения, соединенную с расположенным вне комплекса внешним источником электроэнергии, соединенную с системой 53 воздухообеспечения систему 55 подачи углекислого газа в модули выращивания, автоматизированную на основе исходных протоколов выращивания систему 56 настройки, контроля и управления системами и устройствами комплекса, процессом посадки, роста и сбора урожая, включая датчики, видеонаблюдение, систему сбора и хранения параметров выращивания в базе данных, систему анализа процесса выращивания с использованием систем искусственного интеллекта, а также устройство отображения данных процесса выращивания.

Модуль 50 для выращивания содержит герметично изолированную от внешней среды рабочую секцию 57 для выращивания растений и техническую секцию 58, соединенную с рабочей секцией 57 проходом 59 через сборо-посадочную камеру 60. При этом техническая секция 58 содержит соединенную с расположенным вне модуля 50 внешним источником воды систему 61 водоснабжения, систему 62 фертигации и поддержания заданного уровня кислотности воды, систему 63 воздухообеспечения, систему 64 электрообеспечения, соединенную с расположенным вне модуля 50 источником электроэнергии, соединенный с системой воздухообеспечения 63, парогенератор 65 для подачи пара в рабочую секцию 57, соединенную с системой 63 воздухообеспечения, систему подачи углекислого газа в рабочую секцию 57, оборудование 12 для механического передвижения стоек 13 с растениями, расположенными в рабочей секции 57, устройство 14 подачи семян, рассады и сбора урожая, автоматизированную на основе исходных протоколов выращивания систему 66 настройки, контроля и управления системами и устройствами, расположенными в модуле, процессом посадки, роста и сбора урожая, включая датчики, видеонаблюдение, систему сбора и хранения параметров выращивания в базе данных, систему анализа процесса выращивания с использованием систем искусственного интеллекта, а также устройство отображения данных процесса выращивания.

Сборо-посадочная камера 60 для обслуживания стоек 13 содержит герметично закрывающийся проход 27 в рабочую секцию 57.

Техническая реализация и оборудование, размещенное в рабочей секции 57 и сборо-посадочной камере 60, аналогично оборудованию и его размещению, изображенному на фиг. 2-9.

Выращивание растений с применением автоматизированных систем подготовки к выращиванию, жизнеобеспечения растений на всех стадиях выращивания и сбора урожая в автономном транспортируемом модуле на базе ISO-контейнера осуществляется следующим способом: выбирают тип растения для выращивания в модуле; устанавливают в рабочей секции модуля датчики и системы видеоконтроля с последующей, при необходимости, настройкой для модуля датчиков параметров окружающей среды, влияющих на процесс роста растений, и самих растений; проводят автоматическую коррекцию протоколов выращивания; вводят в систему автоматизации и контроля данных, характеризующих тип выращиваемого растения, для обеспечения оптимального процесса роста растения; вводят в систему автоматизации и контроля данных по времени начала использования элементов системы не снабженных датчиками, в том числе связанных с фильтрацией воды и воздуха; устанавливают в сборо-посадочной камере 5 при помощи манипулятора 41 корзины с растениями в кассеты 20 (фиг. 11) на стойки 13, или при помощи дозатора 42 семена растений в корзины 21; заполняют накопительный резервуар 16 (фиг. 2), расположенный в рабочей секции 2, отфильтрованной водой с необходимым уровнем кислотности, содержащей удобрения из системы 7 фертигации, и нагретой до необходимой температуры; подают отфильтрованный воздух требуемой температуры, с добавления пара, при необходимости, для установления необходимого уровня влажности воздуха и концентрации углекислого газа; включают искусственное освещение с заданным излучением волн электромагнитного спектра, благоприятных для фотосинтеза выращиваемого растения; обеспечивают вращение стоек 13 и передвижение стоек 13 по замкнутому контуру с возможностью регулировки скоростей вращения и передвижения стоек 13; включают систему 23 опыления растений на заданный период времени в определенной фазе роста растения; контролируют состояние растений, сигнализацию о появлении признаков заболевания растений и принимают меры по устранению заболевания, например, удаляют корзину с заболевшим растением при помощи манипулятора 41 или обрезают при помощи насадки 43; контролируют и определяют момент созревания растения; собирают урожай (фиг. 12) путем срезания плода или растения насадки 43 и помещения в корзину 67 в сборо-посадочной камере 5.

При этом уровень воды в накопительном резервуаре 16 поддерживают на требуемом уровне в процессе роста растения в зависимости от протокола выращивания растения, температуру нагрева воды устанавливают, исходя из протокола выращивания растения, и поддерживают на требуемом уровне в процессе роста растения в зависимости от фазы роста растения, а уровень кислотности воды устанавливают, исходя из протокола выращивания растения, и поддерживают на требуемом уровне в процессе роста растения в зависимости от фазы роста растения, а концентрацию удобрения в воде поддерживают в пропорциях, необходимых для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от протокола выращивания растения.

В процессе выращивания растений контроллер снимает показания с датчиков и корректирует работу систем и оборудования в соответствии с текущей фазой роста: проверяет уровень воды в накопительном резервуаре и открывает клапан подачи воды, если уровень воды ниже требуемого; проверяет температуру воды и охлаждает или нагревает температуру до расчетной; проверяет уровень электропроводности и либо добавляет удобрения, либо разбавляет воду для снижения концентрации удобрений; проверяет уровень кислотности и добавляет соответствующую жидкость для увеличения или уменьшения кислотности; изменяет диапазон спектра системы освещения в соответствии с текущей фазой роста; проверяет показание датчика освещенности и увеличивает или уменьшает интенсивность освещения; понижает или повышает температуру воздуха в соответствии со временем суток (днем температура должна быть выше, чем ночью); проверяет уровень CO₂ и доводит процент насыщенности углекислотой воздуха до расчетного, «продувая» рабочую область или добавляя CO₂ из баллона, процент насыщенности меняется в зависимости от времени суток - днем процент CO₂ выше, чем ночью; проверяет датчик давления CO₂ в баллоне и при низком давлении оповещает специалиста о необходимости заменить баллоны; проверяет уровень влажности воздуха и доводит его до расчетного значения, «продувая» рабочую область или включая парогенератор; проверяет уровень воды в парогенераторе и при необходимости добавляет в него воду; в заданной фазе роста включает систему опыления цветков растений на заданный период времени; снимает данные с видеонаблюдения и распознает признаки болезни растений и после определения типа болезни сигнализирует об этом специалисту и/или принимает меры по устранению болезни: добавляет специальный химический состав в систему полива для лечения или удаляет корзину с заболевшим растением; проверяет данные с видеонаблюдения на предмет полного созревания растений и плодов и дает роботизированной системе команду на сбор.

1. Автономный транспортируемый модуль на базе ISО-контейнера для выращивания
растений с применением автоматизированных систем подготовки к выращиванию, жизнеобеспечения растений на всех стадиях выращивания и сбора урожая, характеризующийся тем, что содержит герметично изолированную от внешней среды рабочую секцию для выращивания растений и техническую секцию, соединенную с рабочей секцией герметично закрывающимся проходом через сборо-посадочную камеру, при этом техническая секция содержит:

- соединенную с расположенным вне модуля внешним источником воды систему водоснабжения и фильтрации воды;

- систему фертигации и поддержания заданного уровня кислотности воды;

- систему воздухообеспечения и фильтрации воздуха;

- систему электрообеспечения, соединенную с расположенным вне модуля внешним источником электроэнергии;

- соединенный с системой воздухообеспечения парогенератор для подачи пара в рабочую секцию;

- соединенную с системой воздухообеспечения систему подачи углекислого газа в рабочую секцию;

- оборудование для механического передвижения стоек с растениями, расположенными в рабочей секции;

- устройство подачи семян, рассады и сбора урожая;

- автоматизированную на основе исходных протоколов выращивания систему настройки,

контроля и управления системами и устройствами, расположенными в модуле, процессом посадки, роста и сбора урожая, включая датчики, видеонаблюдение, систему сбора и хранения параметров выращивания в базе данных, систему анализа процесса выращивания с использованием систем искусственного интеллекта, а также устройство отображения данных процесса выращивания,

рабочая секция содержит:

- устройство подачи питательного водного раствора из резервуара в корзины с семенами и растениями;

- систему опыления растений;

- систему освещения;

- датчики контроля и систему видеонаблюдения,

сборо-посадочная камера для обслуживания стоек содержит:

- герметично закрывающиеся проходы в рабочую секцию для перемещения стоек и техническую секцию.

2. Модуль по п. 1, характеризующийся тем, что стойка выполнена с возможностью перемещения по резервуару по замкнутому контуру и вращения вокруг своей оси.

З. Модуль по п. 1 или 2, характеризующийся тем, что в стойке расположен канал подачи под давлением питательного водного раствора из резервуара, соединенный с форсунками, установленными в кассете для полива растений, а в кассете имеются сливные отверстия.

4. Модуль по п. 1, характеризующийся тем, что система освещения включает, по меньшей мере, одну установленную на стенке рабочей секции панель с размещенными на ней источниками света различного спектра испускания, расположенными напротив растений на стойке.

5. Модуль по п. 1, характеризующийся тем, что система опыления включает, по меньшей мере, одну закрепленную на стенке рабочей секции с возможностью вращения относительно стенки панель с закрепленными на ней щетками с возможностью их вращения вокруг своей оси при соприкосновении с растениями в период их опыления.

6. Модуль по п. 5, характеризующийся тем, что щетинки щетки имитируют волосяной покров насекомых, опыляющих растения, и несут низковольтный заряд заданной полярности.

7. Модуль по п. 1, характеризующийся тем, что устройство подачи семян, рассады и сбора урожая включает резервуар с семенами, соединенный с насадкой с расположенными на ней манипулятором, дозатором и насадкой для обрезания листьев и спелых плодов, при этом насадка выполнена с возможностью вращения вокруг своей оси и вертикального перемещения вдоль устройства подачи семян.

8. Модуль по п. 7, характеризующийся тем, что устройство подачи семян, рассады и сбора урожая имеет систему видеонаблюдения с функцией распознавания объектов, в том числе листьев, стеблей, цветов и плодов.

9. Автономный транспортируемый комплекс, характеризующийся тем, что содержит, по меньшей мере, два автономных транспортируемых модуля на базе ISО-контейнеров для выращивания растений с применением автоматизированных систем подготовки к выращиванию, жизнеобеспечения растений на всех стадиях выращивания и сбора урожая и автономный транспортируемый технический модуль на базе ISО-контейнера для обеспечения работоспособности комплекса, при этом технический модуль содержит:

- соединенную с расположенным вне комплекса внешним источником воды систему водоснабжения и фильтрации воды;

- систему воздухообеспечения и фильтрации воздуха;

- систему электрообеспечения, соединенную с расположенным вне комплекса внешним

источником электроэнергии;

- соединенную с системой воздухообеспечения систему подачи углекислого газа в модули выращивания;

а модуль для выращивания содержит герметично изолированную от внешней среды рабочую секцию для выращивания растений и техническую секцию, соединенную с рабочей секцией герметично закрывающимся проходом через сборо-посадочную камеру, причем техническая секция содержит:

- соединенную с расположенным вне модуля внешним источником воды систему водоснабжения;

- систему фертигации и поддержания заданного уровня кислотности воды;

- систему воздухообеспечения;

- систему электрообеспечения, соединенную с расположенным вне модуля источником

электроэнергии;

- соединенный с системой воздухообеспечения парогенератор для подачи пара в рабочую секцию;

- соединенную с системой воздухообеспечения систему подачи углекислого газа в рабочую секцию;

- оборудование для механического передвижения стоек с растениями, расположенными в рабочей секции;

- устройство подачи семян, рассады и сбора урожая;

- автоматизированную на основе исходных протоколов выращивания систему настройки,

рабочая секция содержит:

- накопительный резервуар для питательного водного раствора, установленный на дне секции и сборо-посадочной камеры, с устройством поддержания заданного
температурного режима раствора;

- устройство подачи питательного водного раствора из резервуара в корзины с семенами и растениями;

- систему опыления растений;

- систему освещения;

- датчики контроля и систему видеонаблюдения,

сборо-посадочная камера для обслуживания стоек содержит:

- герметично закрывающиеся проходы в рабочую секцию для перемещения стоек и техническую секцию.

10. Комплекс по п. 9, характеризующийся тем, что стойка выполнена с возможностью перемещения по резервуару по замкнутому контуру и вращения вокруг своей оси.

11. Комплекс по п. 9 или 10, характеризующийся тем, что в стойке расположен канал подачи под давлением питательного водного раствора из резервуара, соединенный с форсунками, установленными в кассете для полива растений, а в кассете имеются сливные отверстия.

12. Комплекс по п. 9, характеризующийся тем, что система освещения включает, по меньшей мере, одну установленную на стенке рабочей секции панель с размещенными на ней источниками света различного спектра испускания, расположенными напротив растений на стойке.

13. Комплекс по п. 9, характеризующийся тем, что система опыления включает, по меньшей мере, одну закрепленную на стенке рабочей секции с возможностью вращения относительно стенки панель с закрепленными на ней щетками с возможностью их вращения вокруг своей оси при соприкосновении с растениями в период их опыления.

14. Комплекс по п. 13, характеризующийся тем, что щетинки щетки имитируют волосяной покров насекомых, опыляющих растения, и несут низковольтный заряд заданной полярности.

15. Комплекс по п. 9, характеризующийся тем, что устройство подачи семян, рассады и сбора урожая включает резервуар с семенами, соединенный с насадкой с расположенными на ней манипулятором, дозатором и насадкой для обрезания листьев и спелых плодов, при этом насадка выполнена с возможностью вращения вокруг своей оси и вертикального перемещения вдоль устройства подачи семян.

16. Комплекс по п. 15, характеризующийся тем, что устройство подачи семян, рассады и сбора урожая имеет систему видеонаблюдения с функцией распознавания объектов, в том числе листьев, стеблей, цветов и плодов.

17. Способ выращивания растений с применением автоматизированных систем подготовки к выращиванию, жизнеобеспечения растений на всех стадиях выращивания и сбора урожая в автономном транспортируемом модуле на базе ISО-контейнера, выполненном по любому из пп. 1-8, включающий:

- выбор типа растения для выращивания в модуле;

- установку в рабочей секции модуля датчиков и системы видеоконтроля с последующей

при необходимости настройкой для модуля датчиков параметров окружающей среды, влияющих на процесс роста растений и самих растений;

- автоматическую коррекцию протоколов выращивания;

- ввод в систему автоматизации и контроля данных, характеризующих тип

выращиваемого растения, для обеспечения оптимального процесса роста растения;

- ввод в систему автоматизации и контроля данных по времени начала использования элементов системы, не снабженных датчиками, в том числе связанных с фильтрацией воды и воздуха;

- включение системы опыления растений на заданный период времени в определенной фазе роста растения;

- контроль процесса роста растений и при появлении листьев включение системы полива листьев растения;

- контроль и определение момента созревания растения;

- сбор урожая.

18. Способ по п. 17, характеризующийся тем, что уровень воды в водном резервуаре поддерживают на требуемом уровне в процессе роста растения в зависимости от протокола выращивания растения.

19. Способ по п. 17 или 18, характеризующийся тем, что температуру нагрева воды устанавливают исходя из протокола выращивания растения и поддерживают на требуемом уровне в процессе роста растения в зависимости от фазы роста растения.

20. Способ по п. 17 или 18, характеризующийся тем, что уровень кислотности воды устанавливают исходя из протокола выращивания растения и поддерживают на требуемом уровне в процессе роста растения в зависимости от фазы роста растения.

21. Способ по п. 17 или 18, характеризующийся тем, что концентрацию удобрения в воде поддерживают в пропорциях, необходимых для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от протокола выращивания растения.

22. Способ по п. 17, характеризующийся тем, что температуру подаваемого воздуха поддерживают необходимой для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от времени суток и протокола выращивания растения.

23. Способ по п. 17, характеризующийся тем, что углекислый газ подают в количестве, необходимом для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от времени суток и протокола выращивания растения.

24. Способ по п. 17, характеризующийся тем, что пар подают в количестве, необходимом для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от протокола выращивания растения.

25. Способ по п. 17, характеризующийся тем, что уровень освещенности растений поддерживают необходимым для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от времени суток и протокола выращивания растения.

26. Способ по п. 17 или 25, характеризующийся тем, что контролируют и изменяют спектр излучения волн искусственного освещения в процессе роста растения в зависимости от протокола выращивания растения.

27. Способ по п. 17, характеризующийся тем, что для устранения заболевания растений добавляют специальный химический состав в систему полива для лечения или удаляют корзину с заболевшим растением.

28. Способ выращивания растений с применением автоматизированных систем подготовки к выращиванию, жизнеобеспечения растений на всех стадиях выращивания и сбора урожая в автономном транспортируемом комплексе на базе автономных транспортируемых модулей на базе ISО-контейнеров, выполненных по любому из пп. 9-16, включающий:

- выбор типа растения для выращивания в комплексе или отдельно в каждом модуле для выращивания;

- установку в рабочей секции каждого модуля для выращивания датчиков и системы видеоконтроля параметров окружающей среды, влияющих на процесс роста растений и самих растений;

- обмен протоколами выращивания между модулями для выращивания посредством глобальной базы данных;

- включение системы опыления растений на заданный период времени в определенной фазе роста растения;

- контроль процесса роста растений и при появлении листьев включение системы полива листьев растения;

- контроль и определение момента созревания растения;

- сбор урожая.

29. Способ по п. 28, характеризующийся тем, что уровень воды в водном резервуаре поддерживают на требуемом уровне в процессе роста растения в зависимости от протокола выращивания растения.

30. Способ по п. 28 или 29, характеризующийся тем, что температуру нагрева воды устанавливают исходя из типа выращиваемого растения и поддерживают на требуемом уровне в процессе роста растения в зависимости протокола выращивания растения.

31. Способ по п. 28 или 29, характеризующийся тем, что уровень кислотности воды устанавливают исходя из типа выращиваемого растения и поддерживают на требуемом уровне в процессе роста растения в зависимости протокола выращивания растения.

32. Способ по п. 28 или 29, характеризующийся тем, что концентрацию удобрения в воде поддерживают в количестве, необходимом для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости протокола выращивания растения.

33. Способ по п. 28, характеризующийся тем, что температуру подаваемого воздуха поддерживают необходимой для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от времени суток и протокола выращивания растения.

34. Способ по п. 28, характеризующийся тем, что углекислый газ подают в количестве, необходимом для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от времени суток и протокола выращивания растения.

35. Способ по п. 28, характеризующийся тем, что пар подают в количестве, необходимом для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от протокола выращивания растения.

36. Способ по п. 28, характеризующийся тем, что уровень освещенности растений поддерживают необходимым для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от времени суток и протокола выращивания растения.

37. Способ по п. 28 или 36, характеризующийся тем, что контролируют и изменяют спектр излучения волн искусственного освещения в процессе роста растения в зависимости от протокола выращивания растения.

38. Способ по п. 28, характеризующийся тем, что для устранения заболевания растений добавляют специальный химический состав в систему полива для лечения или удаляют корзину с заболевшим растением.

Похожие патенты:

Гидропонная установка // 2714242

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к гидропонному выращиванию растений. Гидропонная установка содержит блок управления, культивационный сосуд, в котором расположены держатели растений и датчик уровня воды, установку теплоснабжения, озонатор.

Гидропонная система выращивания // 2711960

Гидропонная система выращивания содержит удлиненный желоб. Желоб (10) содержит, по меньшей мере, первую боковую стенку (34), противоположную вторую боковую стенку (36) и нижнюю стенку (60), которые все проходят в продольном направлении желоба и ограничивают пространство в центре желоба, открытое вверху.

Способ создания водного режима почвы для выращивания рассады из семян цветочных растений // 2711014

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к способам выращивания рассады из семян цветочных растений в автономных устройствах с внутрипочвенным орошением и корневым питанием.

Лоток для выращивания растений // 2709721

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к лоткам для выращивания растений, предназначенным для гидропонных плантаций, используемых как в домашних условиях, так и в промышленных масштабах.

Способ выращивания растений на пустынных и неплодородных почвах // 2707520

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к выращиванию растений в автономных устройствах. Способ включает использование питательного субстрата с семенами растений, который размещают в контейнере из биоразлагаемого материала, содержащего боковые стенки с перфорацией, дно и крышку.

Гидропонная установка // 2703946

Гидропонная установка содержит блок управления, культивационный сосуд, в котором находится датчик уровня воды, установку теплоснабжения, озонатор, воздухопровод которого установлен в скважине.

Способ культивирования растения в прозрачном герметичном контейнере // 2695449

Изобретение относится к области растениеводства. Способ включает стадии: S1: выбор прозрачного контейнера с отверстием, которое закрывается герметичной пробкой, S2: подготовка среды для культивирования: S21: добавление геллановой камеди в прозрачную питательную жидкость для образования среды для культивирования растения.

Устройство для гидропонного культивирования // 2694326

Устройство для гидропонного культивирования содержит пару параллельных продольных брусков, действующих в качестве наклонных опор для верхнего листа с отверстиями для вставки растений, замкнутый нижний лист, действующий в качестве коллектора, и по меньшей мере один промежуточный лист с отверстиями, определяющими каскадную траекторию для воды с питательными веществами.

Аэро-гидропонная установка для выращивания растений in vitro // 2693721

Изобретение относится к области сельского хозяйства и биотехнологии и может найти применение при размножении селекционных образцов ценных культур, а также семенного материала из пробирочных растений в оригинальном семеноводстве клубнеплодных культур, в частности картофеля.

Система подачи и/или охлаждения // 2693253

Изобретение может быть использовано для подачи жидкости и/или охлаждающей среды к растениям. Система содержит по меньшей мере одну подающую трубу или подающий желоб для приема жидкости и/или газа, который соединен с устройством подачи жидкости и/или системой подачи и/или отведения газа и имеет по меньшей мере одно отверстие для отведения жидкости и/или газа в области дна или стенок трубы или желоба.