CN110290696B - 农用的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种农用的系统和方法。特别地，存在一种室内农用的系统，其包括至少一个生长支架，所述至少一个生长支架包括多个单元；多个农用模块，每个农用模块构造成存储在单元中，每个农用模块构造成生长至少一种类型的植物；机器，被配置为将多个农用模块中的每一个移入/移出每个相应的单元；其中多个农用模块中的每一个包括特定于植物类型的一个或多个独立的营养物托盘部分，并且其中每个农用模块相对于其它农用模块是独立的。

Description

农用的系统和方法

技术领域

本发明涉及农用的系统和方法。特别地，该系统和方法适用于但不限于室内农用。

背景技术

以下对本发明的背景的讨论仅旨在便于理解本发明。应当理解，该讨论不是承认或认可所提及的任何材料是在本发明的优先权日期在任何司法管辖区内被公开、已知或是本领域技术人员的公知常识的一部分。

土地稀缺的国家面临着土地密集型的传统蔬菜种植的挑战。因此，对蔬菜的大部分需求通过进口来满足。然而，过度依赖蔬菜进口是不理想的，因为蔬菜的量和价格容易受到波动的影响。能够以节省空间的方式在土地稀缺的国家生产蔬菜可以作为抵御突然供应中断的一个关键缓冲。

传统蔬菜种植的另一个挑战是由于不可控的环境因素和害虫而导致的生产力低下。这包括长时间的暴雨或干旱以及可能通过风携带的孢子从其它国家传播的疾病，以及土壤侵蚀或污染造成的土壤破坏。此外，接触到例如昆虫的害虫会破坏蔬菜作物的质量和产量。

传统蔬菜种植的另一个挑战是劳动力短缺。在推进经济的过程中，较年轻一代对种植作为职业的兴趣越来越少，这限制了农业的可扩展性和生产力。

已经开发了各种农用装置解决方案，以减轻一些上述问题。例如，已经开发了“竖直农用装置”解决方案来解决土地稀缺的需要。然而，这种“竖直农用装置”通常需要适当的营养物/水循环系统。主要的劣势是这种循环系统易受植物相关疾病的传播的影响，即由于携带了来自生病植物的病毒或细菌的流体的循环，竖直农用系统的一部分中的生病植物可能扩散到同一竖直农用系统内的其它植物。另一个劣势是在这种竖直农用解决方案中相对大量的移动部件以支持循环系统。室外竖直农用解决方案也容易受到温度、气候、阳光强度等的改变的影响。此外，在循环系统中，可能不容易洗涤含有种植的植物和蔬菜的托盘，无意地导致藻类的生长，这可能会与这些农用产品的生长形成竞争。在以水培为基础的农用装置中，还存在提供恒定水循环以平衡营养物的挑战。因此，用于水循环的水培容器之间的水连接的需要至少由于水泄漏的风险而限制了基于水培农用装置的竖直扩展的可能性。

因此，需要一种更好的解决方案来改善上述问题。

发明内容

在整个文件中，除非上下文另有要求，否则单词“包括”或诸如“包括”或“包含”的变体将被理解为暗示包含所述整数或整数的组，但不排除任何其它整数或整数的组。

此外，在整个说明书中，除非上下文另有要求，否则词语“包括”或诸如“包括”或“含有”的变体将被理解为暗示包括所述整数或整数的组，但不排除任何其它整数或整数的组。

要提供的技术解决方案是多个农用模块的布置，每个农用模块适于堆叠在另一农用模块的顶部或下方或邻近另一农用模块，每个农用模块是自给自足的，以基于水培原理生长至少一种类型的农作物或植物，这实现了高度自动化、空间有效性以及不易受基于土壤疾病的影响的农用系统。

该创新的解决方案旨在将物流管理原则与农用解决方案相结合。

本发明旨在提供一种用于堆叠或竖直农用的系统和方法。特别地，该系统和方法适用于，但不限于，竖直水培农用。

根据本发明的一个方面，提供了一种室内农用的系统，其包括：至少一个生长支架，所述至少一个生长支架包括多个单元；多个农用模块，每个农用模块配置成被存储在单元中，每个农用模块配置成生长至少一种类型的植物；机器，被配置为将多个农用模块中的每一个移入/移出每个相应的单元；其中多个农用模块中的每一个包括特定于植物类型的一个或多个独立的营养物托盘部分，并且其中每个农用模块相对于其它农用模块是独立的。生长支架和单元适用于各种目的，不限于，生长植物和蔬菜。该机器能够携带、移动和/或保持农用模块，并且不限于任何特定动作。有利地，生长支架的多层性质是空间有效的，因为它允许通过堆叠和取出农用模块来农用蔬菜。农用模块彼此之间的独立性省去了需要具有用于营养物或流体(例如水)的循环的导管或管道。因此，本发明也是有利的，因为在不需要管道基础设施的情况下，农用单元之间的一个或多个尺寸(例如高度)是可调节的。因此，该农用系统能够适应生长各种园艺和农业产品，例如植物、蔬菜和花卉/花。此外，相对于另一农用模块独立布置的每个农用模块实现了容易由一个或多个机器的存储和取出。此外，本发明是有利的，因为它能够利用农用装置中的工业存储和取出系统，结合了用于存储和移动现场生产的物流技术。

根据本发明的另一方面，存在室内农用的方法，其包括：在第一农用模块的农用托盘中播种用于发芽的种子的步骤；将第一农用模块的农用托盘存放在第一生长支架的单元中；从第一个生长支架取出第一农用模块的农用托盘；将发芽的种子的幼苗移植到第二农用模块的农用托盘中；以及将第二农用模块的农用托盘存放在第二生长支架的单元中，其中该方法包括：向每个农用托盘填充特定于一种类型的植物的生长的液体营养物，并且其中每个农用模块相对于其它农用模块独立。有利地，使农用装置的育苗和生长阶段分离，提高了空间效率。本发明的方法是有利的，因为它是一种自动化的方法并且降低了劳动力成本并提高了效率。

通过结合附图阅读本发明的具体实施例的以下描述，本发明的其它方面对于本领域普通技术人员将变得显而易见。

附图说明

现在将参考附图仅通过示例的方式描述本发明，其中：

图1、图1A和图1B示出了竖直农场的各种等距视图。

图2是示出竖直农场的平面图和侧视图的工程布局图。

图3是竖直农场的放大平面图，示出了车辆沿着生长支架的过道的行进路径。

图4示出了模块化单元的一个实施例，该模块化单元包括生长托盘和在每个生长托盘上方的多个LED。

图5示出了竖直农用方法中的各个步骤。

图6示意性地示出了农用操作管理系统(FOMS)的整合特性。

图7是示出了上游客户订单与FOMS的整合的流程图。

图8概括了在FOMS中用于管理客户或消费者订单的各种模块的功能。

图9是示出了由FOMS与其它离线方法合作管理的生产或农用方法的流程图。

图10概括了在FOMS中用于管理生产或农用方法的各种模块的功能。

图11是示出了由FOMS管理材料和/或设备库存的流程图。

图12概括了在FOMS中用于管理材料和/或设备库存的各种模块的功能。

图13是示出了由FOMS管理成品货物的流程图。

图14是示出了由FOMS管理成品货物的交付过程的流程图。

图15概括了在FOMS中用于管理成品货物的交付过程的各种模块的功能。

图16是示出了在FOMS内的气候监测和控制系统的框图。

图17概括了在FOMS中用于监测和控制农场中的气候的各种模块的功能。

图18概括了在FOMS中用于管理室内农用研究和开发的各种模块的功能。

图19是示出了独立的或自给自足的农用托盘的侧视图和平面图的工程图。

图20是示出了盖或种植板的平面图的工程图。

图21是蔬菜的种植方法的流程图。

图22是包括本发明的一个优选实施例的部件的整个农用系统的概貌。

图23是笼的形式的农用模块以及其笼/框架的特性的一个示例。

图24是笼/框架形式的农用模块的设计的一个实施例。

图25是示出了优选的笼/框架循环运动的示图。

具体实施方式

在整个说明书中，除非上下文另有要求，否则单词“包括”或诸如“包括”或“包含”的变体将被理解为暗示包含所述整数或整数的组，但不排除任何其它整数或整数的组。

此外，在整个说明书中，除非上下文另有要求，否则词语“含有”或诸如“含有”或“包括”的变体将被理解为暗示包括所述整数或整数的组，但不排除任何其它整数或整数的组。

根据如图1所示的本发明的一个方面，存在用于种植各种类型植物的农用系统100。农用系统100包括通常用物流管理的一个或多个生长搁架和/或一个或多个支架，并且能够延伸到不同类型的植物(例如蔬菜或水果)可以在室内环境中的至少一个搁架和/或支架中生长的高度。此外，可以以自动方式收获植物。生长支搁架适合用于保持生长单元，所述生长单元允许植物在其内生长，并用于储存和保持目的，其中一种或多种类型的植物或蔬菜可以生长。

在一个优选实施例中，农用系统100包括以下元件：

-自动化系统，其包括：农用床的硬件和控制软件，一个或多个农用模块的装载和卸载，水/营养物供应和照明装置；

-用于控制参数的环境控制系统，所述参数例如为温度，湿度，CO₂/氢水平控制和通风；和

-农场运作管理系统，其整合了上述系统并提供农场内农用方法的有效运作。

图21显示了本发明的蔬菜种植方法的一个实施例的概况。

下面将进一步详细描述各种元件。包括上述元件的农用系统的概况在图22中示出。

农用系统100包括建筑物或外壳102，其将室内环境与室外环境隔开或隔离。在各种实施例中，建筑物或外壳102的壁可以是不透明的，以防止室外辐射进入建筑物102。此外，壁也可以很好地隔热，以最小化与室外环境的热交换。建筑物或外壳102还可以配备温度调节器，例如空调，以提供适合于种植某些类型的植物的所需温度范围。壁和/或屏障的前述隔开特征允许更精确地控制室内环境。另外，壁可以形成对抗害虫的屏障，或者可以包括化学品的施用装置、设备或类似物，以致残、麻昏或杀死害虫。

建筑物或外壳102可以是适于存储货物的仓库，但可以适于种植植物，如下所述。

建筑物102容纳至少一个生长支架，但通常是多个生长支架或搁架104，其可用于存储用于种植诸如蔬菜和/或水果的植物的农用模块106。在各种实施例中，每个生长支架104在建筑物102的纵向方向上是细长的，并且能够沿着竖直和纵向方向存储多个农用模块106，如图2中的农场布局的侧视图所示。在各种实施例中，多个生长支架104可以横向地布置，以沿横向、竖直和纵向方向限定生长单元(下文中称为“单元”)的三维(3D)阵列。3D阵列内的每个单元可以接收和存储农用模块106。因此，可以理解的是，建筑物102可以对应于包括一个或多个生长支架的生长区域。

在各种实施例中，使用一个或多个装置或机器108将各个农用模块106运输和装载或堆叠到生长支架104上。如图1至图3所示，农用模块106可以由机器(一个或者多个)108竖直地和沿着建筑物102的纵向方向运输，用于装载或堆叠到生长支架104的3-D阵列中的各个单元上。

在各种实施例中，如图3的区域A所示，一个机器108可用于将一个或多个农用模块106装载或堆叠到两个相对的生长支架104中的单元上。在这种情况下，如图3的区域A所示，该机器108可沿着分开两个相对的生长支架104的过道移动。然后，农用模块106可以侧向地302装载到生长支架104中的任一个中(参见图3中的双箭头)。为了进一步提高空间效率，如图3的区域B所示，两个相邻的生长支架104彼此邻接地堆叠，使得每个生长支架104不是由两个机器108提供服务。有利地，前述布置允许农用模块106紧密地聚集或堆叠并且可同时地接近。

在各种实施例中，每个过道(以及由此的两个生长支架104)可以配备有一个机器108。在其它实施例中，一个机器108可以同时地用于多于一个过道。在各种实施例中，每个机器108可由分别沿着相应的过道安装在建筑物102的地面和天花板上的底部轨道110和顶部轨道112引导，以沿着建筑物102的纵向方向移动。在一些实施例中，该机器108可以延伸到堆垛机、叉车或通常在仓库环境中使用的其它类型的运输机。在一些实施例中，机器108是可编程的，以用于以无人且自动的方式存储和取出每个农用模块106。这种自动化可以以其中每个农用模块106包括指示其支架或搁架的位置的标识符的方式实现，并且机器108配备有读取器(一个或多个)，以扫描该标识符，以便将农用模块106装载到期望的单元处。可以对外壳内的每个机器108的路线进行编程。

植物的生长可分为若干阶段。特别是，种子到芽苗阶段，芽苗到幼苗阶段，和幼苗到成熟阶段。在各种实施例中，如图2所示，系统109或外壳102被分成对应于植物生长的各个阶段的区域。

参照图2，生长支架104可以分成至少两个不同的区域：育苗区域202和生长区域204。育苗区域202用于栽培从种子到芽苗和/或从芽苗到幼苗的植物。由于与成熟的植物相比，芽苗和幼苗的尺寸相对较小，因此在初始发芽和幼苗阶段期间每株植物需要较小的面积。因此，育苗区域202相对地小于生长区域204，并且每个支架可包含更多的种子/幼苗。此后，将含有发芽种子和幼苗的农用模块进一步运输或移植到另一个支架/搁架上以生长到成熟。

对于不同阶段农用模块在生长支架104内的布置可以不同。对于类似尺寸的支架，应当理解，与幼苗到成熟阶段相比，种子到芽苗阶段包括更多的彼此靠近堆叠的农用模块。这是因为在幼苗到成熟阶段的农用模块需要更多的空间让植物生长到成熟。通过分离发芽、幼苗和生长阶段，可以提高生产率，因为根据蔬菜的生长阶段最佳地分配了空间。这与传统种植形成对比，在传统种植中，种子最初播种时具有预期在成熟期间蔬菜的尺寸的大的种子间距。

在各种实施例中，还可以存在第三区域206，用于制备在生长周期的各个阶段中(例如在育苗或生长阶段)使用的农用托盘404。在各种实施例中，农用托盘404的制备可包括用营养物浸泡泡沫并将营养物浸渍的泡沫放置或布置到农用托盘中。有利地，提前准备农用托盘减少了在种植的不同阶段期间将植物移植到准备好的农用托盘404所需的处理时间。

竖直农用系统100还可包括分拣运输车辆(STV)回路116，其与机器(一个或多个)108的相应的装载平台114联接，用作生长支架104的装载和卸载港。在各种实施例中，在苗圃中的幼苗沿着建筑物102的横向方向上被移植并且被运输到装载点118处到在其生长区域中的它们各自指定的生长支架104的用于装载的机器108之后，STV回路116可以在装载点118处接收农用模块106。在各种实施例中，STV回路116还可将从生长支架104的3D阵列卸载的农用模块106运输到收获点120，在收获点中，包含成熟蔬菜的农用模块106可从生长支架104运输并收获。此后，可以将收获的蔬菜包装并直接装载到货车122上用于分配。

未示出的农用系统的布局可以包括可以划分成不同区段的廊道。此外，在一个优选实施例中，廊道可以包括多个层，其中优选地每个层优选地被连接/定位在生长区域附近。例如，可以有两层，其中一层可用于育苗、播种和移植，为生长支架以及植物和蔬菜的要发生的各种生长阶段提供材料；而另一层可以用于将蔬菜收获并包装成盒。当然，本发明包括可以在这些层上进行的其它活动。这是有利的，因为它优化了农用系统的可用空间。在各种实施例中，如图4所示，农用模块106可包括3D框架402，用于支撑竖直地间隔开的多个农用托盘404。框架402也可以称为笼。该竖直间距允许蔬菜有足够的空间以在每个生长阶段竖直地生长。在各种实施例中，一个或多个LED照明装置406可以安装在每个农用托盘404上方，以提供用于植物生长所必需的光合作用的人造光。LED照明装置可以预先安装在生长支架/搁架104的单元上的合适地方或位置上，例如水平横梁或杆。

在一些实施例中，如图23中可见，每个农用模块106可由结构钢制成的笼状框架402构成。框架402容纳农用托盘和LED照明系统。图23(a)是列出了框架402的材料特性的表格。在一个优选实施例中，如图23(b)所示，在工作状态下，三个(3)托盘的总重量可以是大约110kg并且照明系统是15kg。在一些实施例中，框架402可以配置成保持至少一个农用托盘，优选地保持三个农用托盘。

在一些实施例中，在生长周期开始时，通过以5.3米/秒的速度的竖直和水平移动的组合，框架402被装载到农用模块106中。这样，框架402受到静态和动态载荷两者。图24示出了框架402的设计的一个优选实施例。

每个框架402设计成竖直地容纳3至4个托盘404。每个托盘404之间的优化空间由托盘高度、照明系统和蔬菜类型/尺寸确定。

该照明系统确定灯和平均蔬菜顶部之间的距离S，可通过以下等式计算：

其中β是灯之间的距离，α是光的扩散角，D是灯和生长的蔬菜中指定的最高蔬菜高度之间的距离，并且c是指定类型中最高和最短蔬菜之间的间隙。因此，用于每个托盘的框架402的总高度是高度(H)＝T+P+S+L+M，其中T是托盘404的高度，P是蔬菜高度，L是LED照明模块的高度，并且M是LED装置安装的高度。

在各种实施例中，LED照明装置406和农用托盘404之间的距离是可调节的，以控制入射在植物叶子上的光的强度。为了在农用模块106装载到生长支架104中时为LED照明装置406供电，每个农用模块106可以安装有第一中央电气配件，其电连接到LED照明装置406的阵列。相应地，在生长支架104中的单元安装有第二电气配件，用于在将农用模块106装载或安装到生长支架104上时与第一中央电气配件联接，以使电力流动以便致动LED照明装置和/或其它在农用模块106上的电气设备。第一中央电气配件和第二电气配件可以成形为和调整/对准成使得当农用模块106被插入生长支架104中用于存储时，一旦插入，LED照明装置406就接通。在各种实施例中，从生长支架104移除或卸下农用模块106使第一中央电气配件与第二电气配件脱开，并且一旦卸下，LED照明装置406就被关闭。

有利地，与诸如荧光灯或白炽灯泡的其它类型的光源相比，LED照明装置406的使用是节能的。此外，LED 406的窄带发射允许更精确地调整人造太阳光的光谱，用于不同蔬菜或植物品种的最佳生长。另外，与倾向于变化的传统太阳光相比，可以以一致的方式(通过预先定义照明周期)向蔬菜提供人造太阳光。有利地，植物或蔬菜的生长速率增加，允许更快的收获。

在各种实施例中，农用托盘404是基于水培的(无土壤)，这消除了与基于土壤的种植相关的问题。在各种实施例中，至少如图19和图20所示，每个农用托盘404可以是独立的，不需要水循环，因为植物或蔬菜生长在浸渍有营养物的生长介质上，所述营养物通过在种植板上制造的多个孔在农用托盘404内被保持在位，其中种植板被装配并保持在农用托盘404的主凹槽内的适当位置。有利地，农用托盘404的独立的性质消除了对用于水循环的管道的安装的需要，允许生长支架104竖直地缩放。在各种实施例中，生长介质可以是泡沫。在各种实施例中，泡沫可以是基于聚氨酯的。可以优化或调节泡沫的密度或孔隙率，以调节泡沫中吸收的营养物的量。有利地，前述允许泡沫适应不同的植物品种。

每个载有营养物的托盘容纳用于蔬菜生长的营养液。在将育苗蔬菜种植在农用托盘404中之后，例如使用机器108将框架402内的农用托盘404移动到模块106。这涉及沿着竖直和水平两个方向的起动、加速、减速和停止，如图25所示。为了避免营养液从农用托盘402中溢出，使用机器108控制提升托盘的加速和减速。例如，这可以通过使托盘402以这样的加速率开始移动来实现，该加速率不会引起液体和托盘之间的相对运动或者引起很小的相对移动，并且在托盘停止之前液体的动量被完全吸收。控制液体溢出的另一个例子是分隔托盘402腔，以防止液体膨胀(pill up)。这可以通过在托盘中具有交叉隔板、在托盘中具有交叉肋条、使用较长的芽苗/蔬菜根海绵以及在海绵线之间从托盘的内底部添加肋条来增强效果来实现。在各种实施例中，隔板不需要接触农用托盘402的底部。

在如上所述的各种实施例中，可以存在用于育苗阶段和生长阶段的至少两种类型的农用托盘404。可以在种植板上制作孔。在这方面，与用于生长阶段的农用托盘404的盖或者种植板中的孔切口相比，安装在芽苗农用托盘404的主凹槽中用于保持种子的盖或种植板中的孔切口可以相对更近地间隔。

根据本发明的各种实施例，存在一种自动取出系统，其用于自动存储和取出生长支架104的3D阵列中的农用模块106，所述自动取出系统包括与多个机器108和STV 116通信的中央处理单元(CPU)。在各种实施例中，CPU跟踪系统100中的每个农用模块106的状态，包括：每个农用模块106中的植物所处的生长阶段以及在生长支架104的3D阵列内的位置。对于农用模块106中的一种类型的植物而言，当达到对应于生长阶段的某个里程碑(例如，在10天之后)时，自动取出系统将控制信号发送到相应的机器108，以从生长支架104中取出农用模块106用于前进到下一个生产阶段(例如用于发芽到幼苗或从生长到收获阶段)。CPU可以包括一个或多个处理器服务器和/或云服务器，以便于实现必要的逻辑控制和控制信号。

机器108和STV 116可以形成自动存储和取出系统(ASRS)的一部分，该系统包括各种计算机控制的系统，用于从限定的存储位置自动地放置和取出负载。通过指定要在预定时间取出的农用模块(一个或多个)106来完成物品的取出。CPU确定农用模块106可以从生长支架104中的哪里被取出并安排取出。机器108将负载带入和带出存储区域并将它们移动到制造地面或装载码头。为了存储物品，货盘或托盘被放置在系统的输入站，库存的信息被输入计算机终端，并且ASRS系统将负载移动到存储区域，确定物品的合适位置，并存储负载。当物品被存储到支架中或从支架中被取出时，计算机会相应地更新其库存。

ASRS可以是固定过道或竖直升降模块(VLM)的形式。

固定过道ASRS中的机器108可以是单桅的或双桅的并且支撑在通过导轨或通道在顶部被引导的轨道和天花板上，以确保精确的竖直对准。在各种实施例中，机器可以悬挂在天花板上。机器108在固定的储存搁架之间行进，以放入或取出农用模块106。机器在过道内水平移动并且能够升高到必要的高度，以到达在搁架中处于数个位置深度处的农用模块106。

VLM可以构建得非常高，以匹配设施中可用的顶上空间。多个单元可以放置在“吊舱”中，由此操作员可以在其它单元移动的同时从一个单元取出物品。

VLM是板控的自动竖直升降模块。VLM中的库存被存储在前后托盘位置或轨道上。当要求托盘时，或者通过在内置的控制板中输入托盘编号或者通过软件请求零件，提取器在两列托盘之间竖直地移动并从其位置拉出请求的托盘并将其带到接近点。然后操作员挑选或补充库存，并在确认后将托盘返回其来源地中。VLM系统可以定制，以充分利用室内的高度。在不同层能够具有多个接近开口的情况下，VLM系统能够提供创新的存储和取出解决方案。提取器的快速移动以及库存管理软件可以显著地提高拣选过程的效率。

在一些实施例中，建筑物或外壳102配备有多个传感器，这些传感器布置成与CPU进行信号通信。这种传感器的非穷举示例可包括二氧化碳传感器、光传感器、温度计和图像捕获装置。

如图16和图14所示，存在农场操作管理系统(FOMS)，其包括与多个传感器进行信号/数据通信的CPU，所述传感器例如为二氧化碳传感器、光传感器、温度计和图像捕获装置。基于来自不同传感器的反馈信息，FOMS能够控制影响蔬菜生长的环境因素，其包括光强度和颜色、温度、湿度和二氧化碳水平。在各种实施例中，传感器在空间上横越建筑物102分布形成网络，允许要捕获和监测的环境参数或条件的空间变化。然后，FOMS可以随后在空间上控制环境参数，以适应在建筑物102的不同区域生长的不同植物品种。

在各种实施例中，如图6至图15所示，FOMS还可以通过整合蔬菜或植物种植或生产的价值链或生产链来实现某种形式的“智能农用装置”，从而允许根据消费者要求动态地管理农用装置。在各种实施例中，如图7所示，FOMS可以与平台接口或通信，以便消费者或顾客预先为植物或蔬菜下订单。消费者可以提供订单信息，例如，但不限于，植物的类型、所需数量和交货日期。此后，FOMS可操作以处理该订单信息并用验证存储在数据库中的至少一个库存是否有足够的农用资源(例如，所需的农用托盘404的数量和原材料)可用于履行订单。随后，FOMS可以通过生成工作订单来分配和预留农用资源，并在预定的日期开始种植，以便可以在交付日期或接近交付日期收获。在各种实施例中，一旦分配了农用资源，则FOMS可以更新数据库中的至少一个库存，以防止农用资源的超额认购。在各种实施例中，可以至少基于交付日期和所订购的植物的类型的生长周期来计算针对订单启动种植的预定日期。在各种实施例中，预定日期还可以考虑将植物递送给消费者所花费的时间。一旦完成种植或生产过程，则植物或蔬菜可在交付日期或接近交付日期收获，并随后包装和交付给消费者。有利地，它至少允许农场管理植物所需要的季节性波动，同时在保持低成本的同时确保交付的质量。

在各种实施例中，FOMS可利用人工智能来分析来自消费者的历史订单信息，以预测未来对植物的需求。有利地，它至少能够在预期季节变化的情况下获得例如种子、营养物和泡沫的原材料，从而减少由于农用资源不足而拒绝订单的可能性。

FOMS可以用作一个全面平台，其充分地整合从订单产生到交付的种植的整个价值或生产链。FOMS可以通过更新数据库中的至少一个库存来分配农用资源来控制植物容量管理。在各种实施例中，可以提供可以是仪表板形式的用户界面，以允许操作者可视化并监控在种植的整个价值链中的重要参数，从而可以快速地纠正异常。这些参数可以包括，但不限于，原材料库存、来自消费者的订单信息、来自传感器的网络的信息和递送状态。

在各种实施例中，FOMS还可以被编程，以检测异常并向操作者发出警报。在各种实施例中，FOMS可以向操作者提供纠正措施以纠正异常。例如，当特定类型的植物(如番茄)需求激增，这些植物正在耗尽用于种植该特定类型植物的原材料时，FOMS可能会向操作者发出警报并建议采取纠正措施，例如“请购买更多番茄种子”。在各种实施例中，如图11所示，FOMS还可以与原材料供应商整合，以便可以根据消费者需求动态地自动化和管理原材料的采购。例如，当对番茄的需求激增时，FOMS可以与相关供应商自动地订购番茄种子以及适合种植番茄的生长介质和营养物。

现在将以更详细的技术细节描述本发明，该技术细节涉及操作种植植物的竖直农用系统100的方法。在各种实施例中，存在种植植物的室内竖直农用方法500。该竖直农用方法500包括芽苗的初始阶段502，其涉及生长介质的制备和向生长介质中添加水和/或营养物。接着，播种机将种子播种到介质中，并且种子在没有光照和营养物的情况下被浸泡。在这种情况下，种子可能在预定的天数后发芽。下一阶段是幼苗阶段504，其中生长介质与发芽的种子一起被转移到含有其它营养物的农用托盘404中。随后将农用托盘404安装在农用模块106上。然后，通过机器108将包含带有发芽的种子的农用托盘404的农用模块106运输到生长支架的3D阵列104，以进行存储，其中芽苗被LED照明装置406照射，用于进一步生长到幼苗。然后可以在预定的天数之后通过机器108取出农用模块106，以用于下一阶段。

幼苗阶段之后的下一阶段可以是生长阶段506，其中幼苗被转移到生长农用托盘404中，其中再次添加水和营养物。自动取出系统将装载有生长农用托盘404的农用模块106再运输到生长支架104中。用安装在农用模块106上的LED照明装置406进一步照射幼苗，以进一步生长。在预定的天数之后，在生长托盘中生长的蔬菜已准备好收获。

下一阶段是收获和包装阶段508，其中自动取出系统通过机器108将农用托盘404运输到收获区域，并且检查蔬菜的质量并选择最健康的，称重并运输到包装区域。然后包装机收集蔬菜，然后将它们存放在冷藏室中。最后阶段是交付阶段510，其中将包装好的蔬菜装入卡车并运送到零售商。

在各种实施例中并且如上所述，竖直农用方法500可以整合上游，并且当通过与FOMS通信的订单平台从消费者接收到植物或蔬菜的订单时被触发。在各种实施例中，竖直农用方法500可以考虑到零售商或最终消费者的偏好而整合下游。例如，可以接近零售商的优选交付时间计划进行收获过程，确保所交付的植物或蔬菜的质量或新鲜度。在各种实施例中，如图14所示，FOMS还可以跟踪每个递送订单并且如果任何递送延迟或不成功则提醒操作者。此后，操作者可以相应地纠正不成功的交付，无论是否有FOMS提供的建议。在各种实施例中，一旦交付签字完成并成功，则FOMS也可以更新库存。

本领域技术人员应该进一步理解，可以组合上述特征的变型和组合，而不是替代或代替，以形成落入本发明的预期范围内的其它实施例。特别是，

·可以在其它生产阶段采用自动化，利用适当的机器播种，用机械臂收割，并且包装蔬菜。

·竖直农场可配置成种植各种各样的蔬菜或植物，包括，但不限于，Pakchoy(棠菜)，Naibai(奶白菜)，Chyesim，Romaine Lettuce(罗马生菜)，Butterhead Lettuce(奶油生菜)，Swiss Chard(瑞士甜菜)，Kale(羽衣甘蓝)，Arugula(芝麻菜)，Basil(罗勒)，CherryTomatoes(樱桃番茄)，Strawberry(草莓)，米(padi)和Japanese Cucumbers(日本黄瓜)。

·在各种实施例中，如图18所示，可以将农用资源(例如原材料，生长支架，农用托盘，农用模块)分配用于研究和开发(R&D)。可以通过FOMS启动研究项目，FMOS将通过检查数据库中的至少一个库存来验证研究项目是否有足够的农用资源。此后，可以执行研究项目并且可以由FOMS自动地监视进展，并且研究结果可以记录在FOMS中。在各种实施例中，FOMS可以被编程以从R&D结果中自学习并且持续地更新每种植物品种的最佳生长配方，以用于下一个种植或生产周期。

Claims (17)

1.一种室内农用的系统，包括：

至少一个生长支架，包括多个单元；

多个农用模块，每个农用模块被构造成能够被存储在单元中并且能够承载多个农用托盘，每个农用托盘适合用于生长至少一种植物类型并且包括：

种植板，具有在其上限定的多个孔，每个孔适合用于承载与植物类型相关的营养物；和

主凹槽，所述种植板能够在所述主凹槽内被安装和保持在位，

其中，每个农用模块能够被运输到单元或者从单元被运输。

2.根据权利要求1所述的室内农用的系统，其特征在于，所述生长支架是仓库支架。

3.根据权利要求1所述的室内农用的系统，其特征在于，还包括配置用于运输农用模块的机器，其中所述机器形成自动取出系统的一部分并且是可操作以沿着两个生长支架之间的过道行进的实现存储和取出功能的机器。

4.根据权利要求3所述的室内农用的系统，其特征在于，所述系统还包括分拣运输车辆回路，用作农用模块的装载和卸载港。

5.根据权利要求4所述的室内农用的系统，其特征在于，所述分拣运输车辆回路接收每个农用模块并将其运输到自动取出机构。

6.根据权利要求3所述的室内农用的系统，其特征在于，所述机器能够沿着纵向和横向运输每个农用模块部件。

7.根据权利要求1所述的室内农用的系统，其特征在于，所述生长支架安装有LED照明装置，所述LED照明装置距农用托盘具有预定距离。

8.根据权利要求7所述的室内农用的系统，其特征在于，在所述LED照明装置和农用托盘之间的距离是可调节的。

9.根据权利要求1所述的室内农用的系统，其特征在于，所述农用托盘适用于基于水培的种植。

10.根据权利要求1所述的室内农用的系统，其特征在于，每个农用托盘能够承载生长介质，所述生长介质能够由在所述种植板上限定的多个孔承载。

11.根据权利要求1所述的室内农用的系统，其特征在于，所述多个农用模块中的每一个被分成一个或多个不同的区域，每个区域适合于植物生长的不同阶段。

12.根据权利要求1所述的室内农用的系统，其特征在于，每个农用模块包括用于支撑多个农用托盘的框架。

13.根据权利要求12所述的室内农用的系统，其特征在于，所述农用托盘竖直地被间隔开。

14.根据权利要求1所述的室内农用的系统，其特征在于，还包括自动取出系统，其用于根据将所述农用托盘放置在所述生长支架上的时间将一个或多个农用模块布置在所述生长支架上。

15.根据权利要求1所述的室内农用的系统，其特征在于，还包括机器，所述机器能够基于所述农用模块被放置在所述生长支架上的时间从所述生长支架运输所述农用模块。

16.根据权利要求1所述的室内农用的系统，其特征在于，所述系统还包括生长区域，并且其中，所述系统还包括具有多个层高的廊道，用于在一个或多个农用托盘中生长的植物的处理和/或生长，其中所述廊道位于所述生长区域附近。

17.一种室内农用的方法，包括以下步骤：

在第一农用模块的第一农用托盘中播种与植物类型相关的种子并使其发芽，其中所述第一农用托盘包括：

第一种植板，具有在其上限定的多个第一孔，每个第一孔适合用于承载营养物；和

第一主凹槽，所述第一种植板能够在所述第一主凹槽内被安装和保持在位，

将发芽的种子移植到第二农用模块的第二农用托盘中，其中所述第二农用托盘包括：

第二种植板，具有在其上限定的多个第二孔，每个第二孔适合用于承载营养物；和

第二主凹槽，所述第二种植板能够在所述第二主凹槽内被安装和保持在位，

用特定于所述植物类型的生长的液体营养物填充每个农用托盘，

其中第一农用模块和第二农用模块中的每一个能够被运输到生长模块的单元或者从生长模块的单元被运输。

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