CN103281894B - 用于栽培植物的转动竖直搁架系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于栽培植物的转动竖直搁架系统，所述系统包括：框架；联结至所述框架的驱动机构；和联结至所述驱动机构的多个搁架托盘，每个所述搁架托盘能够支撑至少一个植物；其中，所述驱动机构构造成使所述多个搁架托盘转动。所述系统可能由水提供动力。还公开一种使用所述系统栽培植物的方法。

Description

用于栽培植物的转动竖直搁架系统和方法

技术领域

本发明的实施方式提供一种转动竖直搁架系统和方法，其允许高效使用栽培所有类型的植物的空间。

背景技术

传统的农业方法通常涉及使用大块的肥沃土地栽培植物。使用所述方法必须开垦大面积的土地。例如，各种类型的蔬菜或其它农产品可以以长排在很多公顷的土地上种植。

这种传统的农业方法具有很多缺点。第一，在世界很多区域，大片的耕地可能由于地理和/或土地被挪作其它用途（例如住房、制造业等）的事实而不可用。附加地，这些开垦面积的生产率经常取决于天气。在具有足够的雨水和阳光的结合的年份里，所提供的产量可能良好。在天气不适宜的其它年份里，产量可能很低或甚至没有。即使使用现代的肥料和灌溉，提供显著的生产率改善的机会也不大。

由于所述方法依赖于大片土地来生产农产品，住在可耕土地供应有限的大城市和/或国家的人必须依赖于其他人提供给他们足够的食物。这种依赖可能是不被期望的，因为这使得这些人对于他们的食物供应而言受制于其他人（种植者和经销商）。

此外，传统的农业方法经常是劳动力密集的。这种工作可能非常辛苦，并且经济报酬充满变数。年轻一代因此将农业视作不被期望的职业选择。

在商业化的农业经营中，采用非常大型的机器来降低所需劳动力的量。然而，所述机器使用起来可以是非常危险的。因为所述机器大体上是柴油动力的，所以它们在其运行中还可能产生大量污染。

在洁净的室内环境以及室外环境中都尝试过对于一些所述问题的各种解决方案。例如，作为农业方法的水栽培被吹捧为能够通过确保植物获得必需的矿物养分、凭借某种受控的环境而提供比传统农业高的产量。其它方法可以包含在温室类型的环境中使用栽培各种类型植物的多个搁物架。这些方法需要大量的能量以产生植物生长必要的人造光。这些方法还是非常劳动密集和资源密集的。例如，由传统农业技术产生的产量可以是大约90吨每公顷每年。产生所述产量的成本可以被指定为1的总体值。由多个搁物架系统产生的产量可以多达240吨每公顷每年。然而，由于需要环境控制、光照等来实施这些方法，所以成本可以是与传统农业相关联的成本的50倍。

因此，开发出解决或致力于上述问题中一个或多个的系统和方法，将是本领域内的极大改善。

发明内容

本发明的一个方面提供一种用于栽培植物的转动竖直搁架系统，所述系统包括：框架；驱动机构，其联结至所述框架；以及多个搁架托盘，其联结至所述驱动机构，每个所述搁架托盘能够支撑至少一个植物；其中，所述驱动机构构造成使所述多个搁架托盘转动。

在替代实施方式中，当搁架托盘转动时，所述搁架托盘维持在基本上水平的方位中。驱动机构由水、电、和太阳能的至少其中之一提供动力。

在另外的实施方式中，驱动机构可以另外包含：多个第一链轮，其联结至所述框架的一侧，所述多个第一链轮构造成接纳和驱动第一驱动元件；多个第二链轮，其联结至所述框架的相反侧，所述多个第二链轮构造成接纳和驱动第二驱动元件；以及水驱动轮，其构造成使用水力驱动至少一个所述链轮；其中，每个所述多个搁架托盘被联结至所述第一和第二驱动元件。第一和第二驱动元件可以包含第一和第二滚子链。

在替代实施方式中，所述系统可以另外包含：主水轮，其定位成由来自外源的流水提供动力；发电机，其由所述主水轮的转动提供动力；以及水泵，其电连接至所述发电机，所述水泵构造成将水泵送到高架槽中。高架槽可提供水源，以驱动所述水驱动轮并且给所述植物浇水。驱动机构可构造成以希望的速率使所述托盘转动。所述系统还可以包含用于在所述植物转动时自动给所述植物浇水的浇水装置。

本发明的另外的方面提供一种用于栽培植物的方法，所述方法包括以下步骤：提供用于栽培植物的转动竖直搁架系统，所述系统包括框架、联结至所述框架的驱动机构、以及联结至所述驱动机构的多个搁架托盘，每个所述搁架托盘能够支撑至少一个植物；以及驱动所述驱动机构以使所述多个搁架托盘转动。

在替代实施方式中，所述方法可以另外包含在所述植物转动时自动给所述植物浇水的步骤。驱动所述驱动机构的动力由水、电、和太阳能的至少其中之一提供。

附图说明

经由以下仅以示例方式写出的描述并且结合附图，本发明的实施方式对于一个本领域普通技术人员而言将更好理解和显而易见，其中：

图1示出根据本发明一个实施方式的用于栽培植物的转动竖直搁架系统的顶视平面图；

图2示出用于栽培植物的转动竖直搁架系统沿如图1所示“Y”轴线获得的前视平面图；

图3示出用于栽培植物的转动竖直搁架系统的一部分沿如图1所示“X”轴线获得的侧视平面图；

图4示出图2的用于栽培植物的转动竖直搁架系统的一部分的特写前视平面图；

图5示出图3的用于栽培植物的转动竖直搁架系统的一部分的特写侧视平面图；

图6示出如图1所示的用于栽培植物的转动竖直搁架系统的示出为虚线框“6”的部分的特写顶视平面图；

图7示出如图2所示的用于栽培植物的转动竖直搁架系统的示出为虚线框“7”的部分的特写侧视平面图；

图8示出可以与图1-7的系统一起使用的搁架托盘的一个实施方式的侧视图；

图8a示出图8的搁架托盘的一个末端的顶视图；

图9示出可以用来控制示出在图1-8中的用于栽培植物的转动竖直搁架系统的计算机系统的一个实施方式的示意性视图。

具体实施方式

本发明的实施方式提供一种转动竖直搁架系统和方法，其允许用于栽培所有类型植物的空间资源和能量资源二者得到高效使用。在优选的实施方式中，所述系统完全由例如来自河流或溪流的流水提供动力。如下文将更详细描述的，本系统和本方法的优选实施方式因此在所有方面都可以被认为是“绿色”的。

图1示出根据本发明一个实施方式的用于栽培植物的转动竖直搁架系统100的顶视平面图。图2示出用于栽培植物的转动竖直搁架系统100沿如图1所示“Y”轴线获得的前视平面图。图3示出用于栽培植物的转动竖直搁架系统100的一部分沿如图1所示“X”轴线获得的侧视平面图。图4示出图2的用于栽培植物的转动竖直搁架系统100的一部分的特写前视平面图。5示出图3的用于栽培植物的转动竖直搁架系统100的一部分的特写侧视平面图。图6示出如图1所示的用于栽培植物的转动竖直搁架系统100的示出为虚线框“6”的部分的特写顶视平面图。图7示出如图2所示的用于栽培植物的转动竖直搁架系统100的示出为虚线框“7”的部分的特写侧视平面图。图8示出可以与图1-7的系统100一起使用的搁架托盘260的一个实施方式的侧视图。图8a示出图8的搁架托盘260的一个末端的顶视图。

继续参见图1-8a，系统100包含一个或多个搁架组件200，以及一个或多个水力组件（或水动力组件）300。搁架组件200包含支撑框架210、一个或多个驱动机构220、和联结至驱动机构220的多个搁架托盘260。如下文将更详细描述的，多个搁架托盘260中的每个可以构造成支撑至少一个植物。在系统100的被示出的实施方式中，每个搁架组件包含两个驱动机构220，各自独立支撑多个搁架托盘260。然而，应理解的是，可以在单一搁架组件200中设置单一驱动机构220或多于两个的驱动机构220。

尽管系统100以下被描述成由来自溪流、河流等的流水提供动力，但应理解的是，系统100还可以由风力涡轮/提供水力的泵组件提供动力。替代地，可以使用太阳能动力泵。在这些实施方式中，系统100因此完全是自给自足的。不需要外部能量源。在其它替代实施方式中，系统100可以由电提供动力，或由水能、风能、太阳能、和电能的任意组合提供动力。

支撑框架

支撑框架210可以包含多个竖直支撑件212，以及多个联结至竖直支撑件212的水平横杆214。在示出的实施方式中，支撑框架210包含四个角竖直支撑件212，以及四个竖直支撑件216。类似地，在示出的实施方式中，支撑框架210包含四个下水平横杆214a、四个中间水平横杆214b、和四个上水平横杆214c。附加地，支撑框架包含四个驱动机构水平横杆215，以及四个竖直驱动机构支撑件219，所述竖直驱动机构支撑件可以连接至驱动机构水平横杆215和/或水平横杆214中的一个或多个。各种支撑件可以例如且不限于使用各种类型的机械紧固件、支架、焊接、钎焊等而连接到一起。链导向件218可以连接至水平横杆214a、214b、214c和215中一个或多个，以给滚子链222和搁架托盘260提供支撑。

应理解的是，可以根据搁架组件200的尺寸以及驱动机构220的数量而使用各种用于支撑框架210的构造。在示出的实施方式中，支撑框架210近乎为6.3米高和3.2米见方。在本实施方式中，搁架托盘260可以近乎为3米×0.3米×0.075米。每个搁架托盘260可以具有一个或多个构造成接纳植物的室264（例如见图8）。在优选的实施方式中，植物可以容纳在聚苯乙烯托盘262内。应理解的是，还可以使用其它材料用于各个托盘262。每个聚苯乙烯托盘262可以包含多个用于保持单个植物的室。然而，如下文将更详细描述的，根据栽培的植物类型、可用空间等的不同，支撑框架210、搁架托盘260、和聚苯乙烯托盘262既可以具有比示出的实施方式大的任意希望的尺寸/构造，也可以具有比示出的实施方式小的任意希望的尺寸/构造。

支撑框架210可以由能够支撑搁架组件200的各种部件的重量的任何材料制成。例如且不限于支撑框架210可以由各种金属、硬质塑料、复合材料、木材等制成。在优选的实施方式中，四个角部竖直支撑件212和四个驱动机构竖直支撑件216可以由100毫米×100毫米×6毫米厚的方形中空的型材钢制成。水平横杆214a、214b、214c和215可以由100毫米×50毫米×6毫米厚的方形中空的型材钢制成。尽管支撑框架示出的实施方式给支撑框架210提供了基本呈立方体的结构，但应理解的是，还可以使用其它形状。例如且不限于，支撑框架210可以是呈平行四边形、梯形的形状，或其它希望的形状和构造。

图8示出可以与本系统100一起使用的搁架托盘260一个实施方式的侧视图。图8a示出图8中的搁架托盘260的一个末端的顶视图。在本实施方式中，搁架托盘260包含单个的大腔室264，所述腔室可以包含用于接纳多个植物托盘262的下板269。搁架托盘260在形状上可以基本是矩形的，即便应理解还可以使用其它形状。搁架托盘260可以具有在长矩形两端中任一上的板266。板266使搁架托盘260经由孔268连接至滚子链222。如图8a中最佳示出的，托盘支撑件275经由孔268联结至每个搁架托盘260的每个末端。滚子链222可以联结至每个托盘支撑件275。可以使用加强板276来提供足以支撑搁架托盘260的重量的结构刚度。在一些实施方式中，搁架托盘260还可以包含在下板269下方的一个或多个支撑通道270，以提供在支撑植物重量方面的弯曲刚度。类似地，搁架托盘260可以包含一个或多个上凸缘271，以提供附加的弯曲刚度。应理解的是，可以使用各种数量、类型和尺寸的通道270，以及各种构造的上凸缘271。类似地，搁架托盘可以构造成由足够刚硬的材料制成，从而使得不需要通道270或上凸缘271。

在优选的实施方式中，搁架托盘260可以由铝制成，其被弯曲以形成托盘和通道270的总体形状。应理解的是，还可以使用包含但不限于木材、塑料、其它类型金属和/或金属合金的其它材料而不背离本实施方式的范围。

搁架组件上的驱动机构

以下描述将聚焦在联结至支撑框架210的单一驱动机构220上。然而，应理解的是，该描述同样适用于可以联结至支撑框架210的每个驱动机构220。类似地，以下描述将聚焦在水动力的驱动机构220上。然而，应理解的是，考虑到本文提供的教导，使用电或其它如本领域技术人员已知的驱动手段的类似结构可以被配置成驱动多个搁架托盘260。

图7示出如图2所示用于栽培植物的转动竖直搁架系统100的示出为虚线框“7”的部分的特写侧视平面图。如图2-7中最佳示出的，驱动机构220可以包含成对的滚子链222。每个搁架托盘260可以联结至滚子链222并且联结在滚子链之间。在演示的实施方式中，驱动机构220包含水驱动轮230（图3），其围绕轮毂232转动。关于水驱动轮230具体功能的细节提供在下文中。在替代的实施方式中，电动机（未示出）可以代替水驱动轮230。

成对的单齿链轮234a、234b被联结至轮毂232。链236a将链轮234a连接至对应的链轮237a，所述对应的链轮附接至直齿锥齿轮237。直齿锥齿轮237继而连接至长中间轴239。中间轴239连接至下直齿锥齿轮237b。连接至下直齿锥齿轮237b的可拆卸曲柄239a允许对水驱动轮230进行旁路地手动控制。

如图7最佳示出的，链236b将链轮234a连接至对应的链轮240a，所述对应的链轮附接至减速器240的输入件。在本实施方式中，减速器240附接至上驱动机构水平横杆215。减速器240包含联结至驱动链242的输出链轮240b，所述驱动链联结至驱动链轮242a，所述驱动链轮继而通过主驱动链244a驱动主链链轮244，所述主驱动链驱动滚子链222。在本实施方式中，（多个）主链链轮244连接至（多个）竖直驱动机构支撑件219。滚子链222另外设路径成围绕上链轮246以及一对下链轮248a、248b（图2）。上链轮246可以连接至上水平横杆214c。主链链轮244、上链轮246和下链轮248a、248b构造成在搁架托盘260转动时提供给各搁架托盘260足够的分离距离。

尽管以上描述聚焦在位于驱动机构220的一侧上的各种驱动部件（主链链轮244、滚子链222、上链轮246和一对下链轮248a、248b）上，但应理解的是，类似的结构可以被设置在相反侧上。总而言之，驱动机构220的各种部件因此构造成提供转动搁架托盘260所需的转动能量。每个搁架托盘260因此连接至位于框架210的相反末端处的滚子链222。搁架托盘260的末端板266中的孔268可以位于在搁架托盘260的重心上方足够远处，以提供搁架托盘260的在其转动过360度时的稳定性。

在优选的实施方式中，各种链轮由钢或其它适合的材料制成。各种链轮可以设尺寸和构造成如本领域技术人员已知的不同的直径和齿数。然而，应理解的是，驱动机构220的各种部件可以由如本领域技术人员已知的不同材料制成。类似地，尽管驱动元件被演示是链222、236a、236b、242、和244a，但应理解的是，根据系统100尺寸的不同，也可以使用包含但不限于例如滑轮和带的其它驱动元件。

水力组件

如上所述，演示的实施方式可以完全由从外部水源（未示出）流过来的水提供动力。在本实施方式中，水力组件300可以包含主水轮310，其由外部水源比如溪流、河流等转动。主水轮310安装在轮毂312上，所述轮毂允许主水轮310自由转动。在一个实施方式中，主水轮310可以构造成驱动发电机330和/或水泵340。发电机330可以例如且不限于用来为系统100提供光照、为可用于控制系统100的计算机700提供电力。

水力组件300还可以包含被抬升至（多个）水驱动轮230上方的位置处的高架存储槽350，以提供用于驱动（多个）水驱动轮230的水源。这将在下文中更详细地描述。存储槽350可以例如且不限于安装在多个槽支撑柱352上。在本实施方式中，存储槽350可以由水泵340经由水入口管线342填充。在替代实施方式中，可以使用商业水源来驱动主水轮310。

在示出的实施方式中，水泵340可以由带或链344提供动力。带/链344联结至被联结至主水轮310上的轮毂312的一个末端的链轮316，并且联结至被连接至在水泵340上的输入轮毂348的泵输入链轮346。当主水轮310转动时，链344转动在水泵340上的输入轮毂348，以经由水入口管线342将水泵送到槽350中。

主水轮310可以由各种材料制成，包含但不限于各种类型的木材、塑料、金属复合物等。在优选的实施方式中，主水轮310可以由铝或低碳钢制成。在示出的实施方式中，主水轮具有近乎2米的直径。然而，应理解的是，如以上关于框架210和驱动机构220所描述的，根据栽培操作的尺寸的不同，主水轮310的尺寸以及系统100其它部件的尺寸可以按希望缩放。

槽350可以具有第一出口管360，其构造成和设路径成将水提供至（多个）水驱动轮230。在优选的实施方式中，一旦水经过和转动了（多个）水驱动轮230，那么水可以被收集和沿路径至回流管362。回流管362可以连接至从存储槽350延伸的第二出口管364。第二出口管364的出口366可以定位在主水轮310上方，以给主水轮310提供附加的驱动力，从而提高系统100的效率。

在优选的实施方式中，系统100还可以包含连接至回流管362的水出口370，以在植物转动时将水提供至植物。替代地，水出口可以连接至第一出口管360。可以使用一个或多个控制阀来控制流至植物、水轮、以及系统其它部件的水流。

系统运行

根据系统100的尺寸，存在各种设计因素，可以考虑所述各种设计因素以便提供系统100的高效运行。例如且不限于所述设计因素可以包含所栽培的（多个）植物类型、在搁架托盘260之间的间隔、搁架托盘260的重量、在系统100所装设的具体位置中的可用阳光的量等。系统100设计成高度柔性，并且可适应任何种类植物的栽培。

参照图1-9和以上描述，现在将描述系统100的运行的一个实施例。出于演示的目的，系统100的运行将被描述成使用莴苣作为示例植物。然而，应理解的是，系统100可以根据需要构造成栽培任何类型的植物。例如且不限于，系统100可以用来栽培任何类型的食物、草、花等。附加地，如上所述，尽管运行的描述将聚焦在安装在单一框架210上的单一驱动组件220上，但应理解的是，系统100可以根据需要构造成使用多个框架/驱动组件。在大规模的运行中，系统100可以包含数百或甚至数千的驱动组件。应理解的是，所有这种规模可变的系统均被认为落入所附权利要求的范围。

在本实施方式中，各搁架托盘260可以近乎是3米×0.3米×0.075米，并且以近乎0.4米的竖直距离分隔。这允许足够的空间来适应莴苣在收获之前的生长，并且还允许莴苣接受足够的光照。使用这种构造，搁架托盘260每个可以重近乎50千克。塔架的尺寸近乎是6.3米高乘3.2米宽乘0.95米深。在这种构造中，每个支撑框架210可以包含由每个驱动机构220驱动的总共28个搁架托盘。每个搁架托盘260可以具有构造成接纳莴苣的一个或多个室264，所述莴苣可以容纳在聚苯乙烯托盘262内。各聚苯乙烯托盘分别可以具有多个用于栽培莴苣的室262a。例如且不限于每个聚苯乙烯托盘262可以包含六个独立的室，并且每个搁架托盘260可以包含一个或多个室264以接纳聚苯乙烯托盘262。

每个搁架托盘260在两端上经由托盘支撑件275连接至滚子链222（图8a）。当来自第一出口管360的水经过水驱动轮230时，水驱动轮转动，因此致动上述的各种链和带以缓慢地转动搁架托盘260。水的流速可以根据上述各种设计因素确定。例如，假设我们希望系统每12小时周期提供3个全程转圈。为了实现这一目标，我们必须确定希望的驱动链222的转动速度。

在本实施方式中，驱动链长度上近乎是12.24米。为了在每个12小时的周期内提供三个完整旋转，一次旋转必须在4小时内完成。因此驱动链222的速度可以使用以下公式计算：

速度=链长（毫米）/时间（分钟）    （1）

使用提供在公式1中的链长和时间的值，为了确保每四个小时一次旋转，链222必须以51毫米/分钟移动。在演示的系统100中，考虑到各种传速比和减速器240，水轮230转动近乎24转每分，以便以51毫米每分的速率移动链222。根据搁架托盘260的重量和间隔以及希望的转动速率的不同，此时可以调整将水轮230驱动的水流来提供这一转动速度（24转每分）。在本实施方式中，此时水流被调整至近乎是19升每分。

在本实施方式中，驱动机构220可以构造成例如且不限于以估计1毫米每秒来移动搁架托盘260。对于演示的系统100的实施方式而言，这继而造成在12小时周期内搁架托盘260的3个完整的转圈/旋转。假设在正常天气条件下，这给所有的搁架托盘260（以及容纳在其中的植物）提供了充分的机会来接纳自然阳光。在替代实施方式中，系统100可以在室内使用，并且提供人工光照源。在其它替代实施方式中，当低光照条件存在得更久时（即在较高的纬度上的一年中的一段时期），人工光源可以提供在外部的系统100中。

应理解的是，对于系统100在给定的周期内的转数而言，可以使用各种范围。例如且不限于系统100可以构造成每24小时的周期提供0.5-20转。类似地，水的流速、搁架托盘260的重量和间隔、系统100的各种尺寸、可用阳光的量等都可以如使用者所希望的那样变化。

如上所述，在本实施方式中，单一支撑框架210估计占据4.5米²（3米×1.5米）的土地面积。所描述的支撑框架210在栽培莴苣方面形成的产量估计为12,000棵每年。如背景技术部分所描述的传统的农业技术在相同的面积上将提供估计仅300棵每年的产量。因此，产量提高了40倍！鉴于如背景技术部分中所描述的系统，本系统的产量可以在1000-4000吨每公顷每年的范围内。附加地，由于系统100构造成依靠水力运行，系统使用实施传统农业所需的资源的五分之一。系统100因此比在背景技术部分中描述的托盘系统高效250倍！

应理解的是，系统100的尺寸可以根据所栽培（多个）植物的类型的不同而调整。因此，支撑框架210的高度和宽度、在各搁架托盘260之间的距离、在具体的系统100中使用的支撑框架210的数量等均可以根据需要调整。类似地，传动比、水轮的尺寸等也可以根据需要调整。在优选的实施方式中，系统100可以以长面定向在东西方向上的方式定向，以最大化提供给植物的阳光量。

在优选的实施方式中，系统100可以使用计算机来控制。可以实施各种算法，以便例如且不限于控制搁架托盘260的转动速率，提供给所栽培植物的水量等。例如，可以在系统100中设置传感器来测量链222的速度。可以采用计算机控制的阀来调整至水轮230的水的流速，以提供希望的链速度。

因此，以上描述的一些部分以算法的术语以及以在计算机存储器内数据上的运行的功能性或象征性表述来明确或隐含地呈现。这些算法的描述以及功能性或象征性的表述是数据处理领域的技术人员用来向其它本领域技术人员最有效率地传达他们的工作内容的手段。算法在这里且大体上被构想成导致希望结果的自洽的步骤序列。所述步骤是需要物理量的物理操作的步骤，所述物理量比如是能够被储存、传递、结合、比较和以其它方式操作的电信号、磁信号或光信号。

除了以其它方式具体阐明的以及从下文中显而易见的以外，应理解的是，贯穿本说明书使用比如“扫描”、“计算”、“确定”、“替换”、“生成”、“初始化”、“输出”或之类术语的描述，意指计算机系统或类似的电子设备的这样的行为和过程，即是将表示为计算机系统内的物理量的数据操作和转变成其它类似地表示为计算机系统或其它信息的存储、传输或显示设备内的物理量的数据。

本说明书还公开一种用于施行所述方法的运行的设备。这种设备可以专门构造成用于所需的目的，或者可以包括通用计算机或其它由储存在计算机内的计算机程序来有选择地致动或重新配置的设备。本文所呈现的算法和显示内容并非固有地与任何特别的计算机或其它设备有关。各种通用机器可以用依照本文教导的程序来使用。替代地，用于施行所需方法步骤的更加专用设备的构造可以是合适的。传统通用计算机的结构将从以下描述中显现。

此外，本说明书还隐含地公开一种计算机程序，因为对本领域技术人员显而易见的是，本文所描述的方法的单个步骤可以通过计算机代码付诸实行。计算机程序并不意图限于任何特别的编程语言及其实施。应理解的是，可以使用各种编程语言及其代码来实施本文所含公开内容的教导。再者，计算机程序并不意图限于任何特别的控制流程。存在很多其它的计算机程序的改型，其可以使用不同的控制流程，而不背离本发明的实质或范围。

此外，计算机程序的步骤的一个或多个可以并列施行而非依次施行。这种计算机程序可以储存在任何计算机可读的媒介上。计算机可读媒介可以包含存储设备比如磁盘或光盘、存储芯片、或其它适合于与通用计算机相接的存储设备。计算机可读媒介还可以包含硬接线媒介比如例证在互联网系统中的媒介，或者无线媒介比如例证在GSM移动电话系统中的媒介。计算机程序在下载和运行在这种通用计算机上时有效地使设备实施优选方法的步骤。

本发明还可以实施为硬件模块。更特别地，在硬件的意义上，模块是设计成用于与其它部件或模块一起使用的功能性硬件单元。例如，模块可以使用分离的电子部件实施，或所述模块可以形成整个电子线路比如特定应用集成电路（ASIC）的一部分。存在数目不定的其它可能性。本领域的技术人员将理解，系统还可以实施为硬件和软件模块的组合。

示例性实施方式的方法和系统可以实施在图9中示意性示出的计算机系统700上。其可以实施为软件，比如在计算机系统700内运行并且指示计算机系统700执行示例性实施方式的方法的计算机程序。

计算机系统700可以包含计算机模块702、比如键盘704和鼠标706的输入模块以及比如显示器708和打印机710的多个输出设备。

计算机模块702可以经由适合的收发器设备714连接至计算机网络712，以使得能够接入例如互联网或者其它网络系统比如局域网（LAN）或广域网（WAN）。

本实施例中的计算机模块702包含处理器718、随机存取存储器（RAM）720和只读存储器（ROM）722。计算机模块702还包含许多输入/输出（I/O）接口，例如至显示器708的I/O接口724，以及至键盘704的I/O接口726。计算机模块702的部件典型地经由互连总线728且以对于有关领域技术人员而言已知的方式通信。

可以给计算机系统700的使用者提供应用程序，所述应用程序编码在数据存储媒介比如CD-ROM或闪存载体上，并且使用数据存储设备730的对应的数据存储媒介驱动来读取。应用程序在运行中通过处理器718被读取和控制。程序数据的中间存储可以使用RAM720来实现。

如上所述的本发明实施方式提供了相比现有技术的多个优点。相比较于使用传统农业方法的类似尺寸土地，以竖直方式堆叠、其间有充足的空间用于生长和光照接收的搁架托盘显著提高了产量。搁架托盘可以例如且不限于由铝制成，铝是可回收的并且增强了在系统内使用绿色环境框架的主要思想。在一个实施方式中，可以使用6063型号的铝。然而，应理解的是，可以使用各种类型的材料，包含但不限于木材、塑料、复合材料、金属和金属合金。

该系统是有适应的且灵活的。在托盘之间的高度差可以调整成适合不同的植物/庄稼/蔬菜。搁架托盘的深度还可以容易地定制成用于需要更深或更宽的间隔的其它蔬菜。还可以控制对植物的水供给以确保最佳的生长模式。

可以使用人工光照来抵消任何不期望的天气变化，即对于蔬菜/植物/庄稼而言自然阳光稀缺的多云天或多雨天。类似地，框架的尺寸可以根据具体应用调整。例如，在商业应用中可以使用非常大的框架（10米高或更大），而在住宅阳台的设置中可以提供1米的框架。

如上所述的本发明的实施方式还提供将“绿色”能源纳入整个系统中。通过用水驱动系统，不需要在任何希望的植物的生产中消耗商业电力。系统因此无污染并且就庄稼产量而言是高效的。

通过使用如本文所描述的本发明的实施方式，可以管理和控制农业环境来确保足够的光照、充足的水供应、高效的土地成分等，从而提供优质蔬菜和/或其它产品的规律供应。相比（多种）传统的农作方法，所述实施方式将现代工业生产的理念引进到植物的栽培。所述实施方式提供了大量提高的产量和生产率，并且需要更少的人员来管理。不同于基本的自给农业通常并且几乎总是在任意城市的一些偏远郊区中进行的古老思维，所述实施方式允许其几乎可以在任何地方进行。

所述实施方式给世界正在耗尽耕地这一紧迫的问题提供解决方案，因为所述理念依赖于比传统的农业显著更少的土地。所述实施方式还用作美味大道，以便在这个沉迷于网络主导的时代通过结构化的教育参观项目来介绍/鼓励我们的年轻一代亲近大自然。由于维护的便易性，所述实施方式可以纳入家、建筑和/或其它结构中。在这些位置中，所述实施方式可以例如用于栽培种类繁多的花，并且将现在的花园城市的共同观念带到全新的水平上。所述实施方式还提供用于城市重建的高度补充的工具，因其推广“绿色”信息。

本领域技术人员将理解，可以对如具体实施方式所示的本发明作出数目不定的改型和/或修改，而不背离如宽泛描述的本发明的实质或范围。因此，所述本实施方式在任何方面均被考虑为演示性而非限制性的。

Claims (19)

1.一种用于栽培植物的可转动竖直搁架系统，所述系统包括：

框架；

驱动机构，其联结至所述框架；所述驱动机构另外包括水驱动轮，所述水驱动轮能够被操作以被水源驱动，以便经由安装到框架上的管道对植物供水；以及

多个搁架托盘，其联结至所述驱动机构，每个所述搁架托盘能够支撑至少一个植物；其中，所述驱动机构构造成以如下方式使所述多个搁架托盘转动，即由水源供给的水的至少一部分能够被使用来驱动所述水驱动轮。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述水源由高架槽提供。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，当所述搁架托盘转动时，所述搁架托盘维持在基本上水平的方位上。

4.根据前述权利要求1-3中任一项所述的系统，其中，所述驱动机构由水、电、和太阳能的至少其中之一提供动力。

5.根据前述权利要求1-3中任一项所述的系统，其中，所述驱动机构另外包括：

多个第一链轮，其联结至所述框架的一侧，所述多个第一链轮构造成接纳和驱动第一驱动元件；

多个第二链轮，其联结至所述框架的相反侧，所述多个第二链轮构造成接纳和驱动第二驱动元件；以及

水驱动轮，其构造成使用水力驱动至少一个所述链轮；其中，

每个所述多个搁架托盘被联结至所述第一和第二驱动元件。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述第一和第二驱动元件包括第一和第二滚子链。

7.根据权利要求2所述的系统，其中另外包括：

主水轮，其定位成由来自外源的流水提供动力；

发电机，其由所述主水轮的转动提供动力；以及

水泵，其电连接至所述发电机，所述水泵构造成使水被泵送到高架槽中。

8.根据前述权利要求1-3中任一项所述的系统，其中，所述驱动机构构造成以希望的速率使所述搁架托盘转动。

9.根据前述权利要求1-3中任一项所述的系统，其中另外包括用于在所述植物转动时自动给所述植物浇水的浇水装置。

10.根据权利要求6所述的系统，其中，至少一个链导向件能够经由一个或多个支撑横杆被连接至所述框架，以给所述第一和第二滚子链和所述搁架托盘提供支撑。

11.根据权利要求7所述的系统，其中，所述高架槽包括呈第一出口管和回流管形式的管道，所述第一出口管被构造和设路径成将水提供至所述水驱动轮，所述回流管用于在一旦水经过和转动所述水驱动轮之后收集水。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述回流管被连接至第二出口管，所述第二出口管从所述高架槽延伸并且被定位在所述主水轮的上方。

13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统能够被操作成以长面定向在东西方向上的方式被定向。

14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统能够由计算机远程操作。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述计算机能够被操作成控制所述搁架托盘的转动速率以及提供给所栽培植物的水量。

16.一种用于栽培植物的方法，所述方法包括以下步骤：

提供用于栽培植物的转动竖直搁架系统，其中提供所述系统的步骤包括：

提供框架；

提供驱动机构，其联结至所述框架；

提供多个搁架托盘，其联结至所述驱动机构，每个所述搁架托盘能够支撑至少一个植物；

提供水源，其用于经由安装至所述框架的管道给所述植物浇水；

其中，所述驱动机构构造成使所述多个搁架托盘转动并且包括水驱动轮；以及

将水驱动轮连接至所述管道，以使得由所述水源供给的水的至少一部分被用于驱动水轮。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述水源由高架槽提供。

18.根据权利要求17所述的方法，其中另外包括：

提供主水轮，其定位成由来自外源的流水提供动力；

提供发电机，其由所述主水轮的转动提供动力；以及

提供水泵，其电连接至所述发电机，并且使用所述水泵将水泵送到所述高架槽中。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述管道包括管道元件，并且所述方法另外包括以下步骤：将水驱动轮下游的水重新导向至所述主水轮，以便辅助驱动所述主水轮。