CN113853112A - 用于培育作物的模块化单元、系统及其培育筒 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种用于培育作物的水培单元(2)和系统(1)，单元是模块化的以允许单元内的不同容器和培育条件，并且系统是模块化的以允许多个单元共享共用的电力和水需求。单元和系统是为了提供更有效且更易于使用的水培操作。单元包括每个单元中的可调节框架和歧管，以用于接纳第一类型或第二类型的容器，并且系统包括支撑结构(4)，支撑结构(4)包括用于每一个单元的模块底座(3)和用于系统的水控制模块。还提供了在水培单元内使用的培育筒。

Description

用于培育作物的模块化单元、系统及其培育筒

技术领域

本公开涉及一种用于通过水培或类似装置培育作物的模块化单元和一种用于与该单元一起使用的培育筒以及一种用于通过水培或类似装置培育作物的包括这些单元的系统。

背景技术

为了满足不断增长的世界人口的需求，农业产业一直在寻求提高培育可食用作物(crops)的效率。为此，已经开发了许多现代培育技术，诸如水培、气栽法和营养液膜技术(NFT)等，目的是在不需要常规农业所需的大量土壤和土地的情况下培育作物。这些技术已经引起竖直室内耕种的发展，其中在人工照明下以竖直堆叠层的方式在室内培育植物或其他作物。通过使用地面上方的竖直空间，与常规耕种相比，这种布置进一步增加了可以在设定区域中培育的作物量，并且还允许作物在更靠近城市区域处有工业规模地培育。这具有减少行进到达消费者的“食品里程”的附加的环境益处。室内耕种也不太易受季节性变化和恶劣天气条件的影响，从而比通过常规耕种提供了更可靠的作物产量。

尽管有这些益处，竖直室内耕种已经发现使用受限，这主要是由于当前可用的操作设备成本高且复杂。能够大规模生产作物供商业销售的可商购的室内耕种系统安装昂贵、管理和操作劳动力密集。此外，这些系统通常针对一种特定作物进行优化，并且在没有大量努力的情况下无法被改型成产生针对另一种作物的不同的培育条件。因此，在没有大量的成本、努力和时间来将该系统转化为适于培育新作物品种的设置的情况下，该系统不能转化为培育新作物。

另一方面，被构建到运输容器或类似大小的单元中的较小的系统提供了较低成本的替代方案，然而，这些系统难以按比例放大到足以提供商业上可行的作物产量的水平，因为单个地点上的多个容器造成收割的复杂性以及需要复杂的电力和水分配布置，而这些复杂的电力和水分配布置通常效率低下。收割的复杂性还意味着这些系统需要大量的劳动力，增加了所需的成本。

目前使用的用于小规模和大规模生产的竖直培育系统通常依赖于培育壁或塔，其中作物在包含用于培育作物的合适培养基的至少一个通道中培育。典型地，这些通道位于壁或塔的一个面上或者在相对的面上。通过布置在通道上的滴嘴将富含营养物的水供给至作物。

本发明寻求提供一种竖直室内耕种系统，该竖直室内耕种系统通过提供一种模块化单元的模块化系统解决了这些问题中的至少一些问题，从而允许容易改变的培育条件以及从小规模到商业规模生产的高效可扩展性。还寻求在整个系统中提供更有效的水和电力分配，并且与现有的竖直培育系统相比更容易培育和收割。

发明内容

根据第一方面，提供了一种用于培育作物的单元，该单元包括：壳体、位于壳体的至少一侧的入口位置(诸如百叶窗或门等)、集成到壳体的内部的至少一个灯、第一类型的至少一个容器或第二类型的至少一个容器、壳体内的可调节框架、流体入口、歧管和流体出口，第一类型的至少一个容器用于培育作物，该可调节框架被适配成至少部分地接纳第一类型的至少一个容器或第二类型的至少一个容器，其中，至少一个容器被可移除地定位，流体入口允许从远离单元的流体源到壳体的内部中的流体连通，歧管位于壳体的上部中，歧管包括第一组出口和第二组出口，其中第一组出口能够将流体从入口引导至第一类型的至少一个容器，并且第二组出口能够将流体从入口引导至第二类型的至少一个容器，流体出口允许从至少一个容器流出壳体的内部的流体连通。

在第一方面的某些实施例中，在第一类型的至少一个容器或第二类型的至少一个容器与歧管和/或框架之间没有管道，以便允许由用户移除和重新插入至少一个容器。

在第一方面的某些实施例中，该单元进一步包括用于控制空气流入和流出该单元的通风系统。

在第一方面的某些实施例中，通风系统包括位于壳体的下部中的进气口和位于壳体的上部中的排气通风口，排气通风口位于单元的与进气口相对的一侧上。

在第一方面的某些实施例中，壳体包括：至少一个侧壁，该至少一个侧壁包括内腔，该内腔能够与进气口流体连通，并且至少一个侧壁的内表面包括多个开口；其中，空气穿过进气口进入单元并且行进穿过内腔和多个开口以进入壳体的内部。

在第一方面的某些实施例中，开口的直径沿着侧壁的竖直方向变化，以允许空气均匀地流过单元的内部。

在第一方面的某些实施例中，该通风系统包括内置于壳体中的鼓风机。

在第一方面的某些实施例中，该通风系统包括过滤元件，诸如HEPA过滤器等。

在第一方面的某些实施例中，该通风系统可以被配置成阻止空气离开该壳体。

在第一方面的某些实施例中，该流体出口允许与待再循环的流体源的流体连通。

在第一方面的某些实施例中，该歧管被配置成仅在重力下将水释放到第一类型的至少一个容器或第二类型的至少一个容器中以用于培育作物。

在第一方面的某些实施例中，该至少一个灯是LED。

在第一方面的某些实施例中，该第一类型的至少一个容器呈竖直取向的培育筒的形式。

在第一方面的某些实施例中，该至少一个竖直取向的培育筒能够围绕其长轴旋转。

在第一方面的某些实施例中，该至少一个培育筒中的每一个培育筒包括至少一个可堆叠节段，每个节段包括至少一个开口，用于培育作物的盆能够可移除地定位在至少一个开口中。

在第一方面的某些实施例中，存在多个节段，并且节段进一步包括内腔以及位于该内腔内的引导元件，该内腔允许相邻节段之间进行流体连通，该引导元件引导流体朝向节段中的至少一个开口和盆。

在第一方面的某些实施例中，至少一个灯呈灯柱的形式，多个培育筒围绕灯柱布置。

在第一方面的某些实施例中，至少一个灯沿着壳体的内部的至少一个内边缘定位，内边缘基本上平行于至少一个培育筒。

在第一方面的某些实施例中，在该壳体的内侧中设置有额外的照明元件。

在第一方面的某些实施例中，具有多个培育筒，并且培育筒位于可旋转的转盘上，该可旋转的转盘包括转盘歧管，该转盘歧管位于培育筒上方并且与筒流体连通；其中，歧管将流体引导到转盘歧管中。

在第一方面的某些实施例中，该至少一个培育筒围绕该可旋转的转盘的外缘定位。

在第一方面的某些实施例中，可旋转的转盘是机动的。

在第一方面的某些实施例中，可旋转的转盘包括在下表面的外缘处围绕下表面的一组齿轮齿，并且机动的蜗轮用于旋转该转盘。

在第一方面的某些实施例中，每个培育筒的底座包括多个齿轮齿，当可旋转的转盘移动时，齿轮齿与蜗轮相互作用以引起这些筒的旋转。

在第一方面的某些实施例中，每个培育筒的底座处的齿轮具有合适的比例，使得在转盘连续完全旋转之后每个培育筒将具有不同的取向。

在第一方面的某些实施例中，第二类型的至少一个容器呈水平安装的抽取盒或托盘的形式。

在第一方面的某些实施例中，该单元进一步包括可移除的中央隔板，该可移除的中央隔板附接到可调节框架，中央隔板能够至少部分地接纳第二类型的容器。

在第一方面的某些实施例中，至少一个水平安装的抽取盒中的每一个抽取盒包括溢流出口和排水口，溢流出口使得抽取盒仅能填充流体至预定高度，排水口位于抽取盒的底表面。

在第一方面的某些实施例中，至少一个水平安装的抽取盒中的每一个抽取盒包括在抽取盒下侧面上的灯。

在第一方面的某些实施例中，至少一个水平安装的抽取盒中的每一个抽取盒包括与位于壳体中的汇流条的可移除连接，以允许汇流条与每一个水平安装的抽取盒之间的电连通。

在第一方面的某些实施例中，水平安装的抽取盒被对齐成使得水平安装的抽取盒面向入口位置中的至少一个入口位置，使得操作者能够容易地从抽取盒添加或移除作物。

在第一方面的某些实施例中，该壳体包括位于至少一个外表面上的开口，以用于接纳来自用于运输该单元的叉车或类似车辆的叉。

根据第二方面，提供了一种用于培育作物的模块化系统，包括至少一个培育模块、水控制模块以及附接至该至少一个模块上的支撑系统，该模块包括：壳体、位于壳体的至少一侧的入口位置(诸如百叶窗或门等)、集成到壳体的内部的至少一个灯、用于培育作物的至少一个容器、壳体内的可调节框架、流体入口、歧管以及流体出口，至少一个容器能够可移除地定位在可调节框架上，流体入口允许从远离模块的水源到壳体的内部中的流体连通，歧管位于壳体中与入口流体连通，流体出口允许从壳体的内部流出的流体连通；该水控制模块包括水源和泵。

在第二方面的某些实施例中，培育模块是根据第一方面的单元。

在第二方面的某些实施例中，该系统进一步包括至少一个堆叠底座单元，至少一个堆叠底座单元包括与电源和泵的连接；其中，堆叠底座单元附接到支撑系统上；以及其中，能够在每个堆叠底座单元与多个培育模块之间通过该支撑系统进行流体连通和电连通。

在第二方面的某些实施例中，支撑系统包含多个模块底座，模块底座被定形状成接纳培育模块。

在第二方面的某些实施例中，该支撑系统包含耦接件，当培育模块位于模块底座上时，耦接件用于允许培育模块的流体入口与堆叠底座单元和/或水控制模块之间的流体连通和电连通。

在第二方面的某些实施例中，耦接件呈弹簧加载阀的形式，使得当培育模块不位于模块底座上时，防止通过耦接件的流体连通和电连通。

在第二方面的某些实施例中，堆叠底座单元或培育模块包括变压器，变压器，以将市电转换成供至少一个培育模块使用的合适的DC电压。

在第二方面的某些实施例中，每个堆叠底座单元中的泵是容积式泵。

在第二方面的某些实施例中，水控制模块中的泵是容积式泵。

在第二方面的某些实施例中，水控制模块包括箱，箱含有营养物和pH更改组分以用于维持水源中的水的pH和营养物成分。

在该第二方面的某些实施例中，该水控制模块包括逻辑控制系统，该逻辑控制系统获取水源的电导率和pH水平的读数并且基于预定水平添加营养物或pH更改组分。

在第二方面的某些实施例中，逻辑控制系统还将调度信息传输到至少一个堆叠底座单元，以用于定时将水泵送至培育模块并且操作壳体内的至少一个灯。

在第二方面的某些实施例中，支撑系统被布置成使得位于竖直相邻的模块底座中的多个培育模块从位于培育模块底部的单个堆叠底座单元供给水和电力。

根据第三方面，提供了一种用于培育作物的单元的培育筒，该筒包括多个堆叠节段，其中每个节段包括第一端、第二端、侧壁、位于侧壁中的至少一个开口、至少一个盆、引导元件以及互锁连接元件，侧壁在第一端与第二端之间延伸以形成空腔，至少一个盆可移除地定位在开口内，使得盆与空腔流体连通，引导元件位于第一端处，其中进入第一端的流体被转向至少一个开口，互锁连接元件位于第一端部和第二端部处，互锁连接元件将相邻的节段耦接在一起；其中，每个节段由多个节段壁组成，多个节段壁连接以形成侧壁。

在第三方面的某些实施例中，引导元件用作互锁连接元件，使得第一节段的引导元件将第一节段连接至第二节段的第二端。

根据第四方面，提供了一种包括根据48或49的至少一个培育筒单元，该单元包括壳体和/或入口位置，该壳体和/或入口位置是透明的或半透明的，以允许观察至少一个培育筒。

在第四方面的某些实施例中，该单元进一步包括：泵、导管、流体出口、箱；其中流体出口与箱流体连通；以及其中泵能够将流体从箱穿过导管输送到至少一个培育筒。

在第四方面的某些实施例中，至少一个培育筒能够旋转。以及其中，灯设置在壳体的内边缘中。其他方面、特征和优点将从以下结合附图的详细描述中变得明显，这些附图是本公开的一部分并且通过举例展示了所公开的本发明的原理。

附图说明

图1示出了用于培育作物的模块化系统的实施例。

图2A-图2C示出了模块底座和培育模块的等轴测视图。

图3示出了具有水平安装的抽取盒的培育模块和模块底座的实施例的正视图。

图4示出了具有水平安装的抽取盒的培育模块的另一个实施例的等轴测视图。

图5示出了具有竖直培育筒的培育模块的实施例的正视图。

图6示出了具有竖直培育筒和可旋转底座的培育模块的另一个实施例的等轴测视图。

图7示出了可旋转底座和竖直培育筒的实施例的俯视等轴测视图。

图8示出了图7中所示的实施例的仰视等轴测视图。

图9示出了培育筒的实施例的等轴测视图。

图10示出了培育筒的节段的实施例的等轴测视图。

图11示出了培育筒的节段的实施例的分解图。

图12A和图12B示出了培育筒的变体节段的进一步的实施例。

图13A-图13D示出了用于培育筒的变体节段的单个节段壁的进一步的实施例。

图14A和图14B示出了能够接纳竖直培育筒或水平安装的抽取盒的模块的实施例。

图15A和图15B示出了用于能够接纳竖直培育筒或水平安装的抽取盒的模块的底座的剖视图和完整等轴测视图。

图16示出了用于展示的具有单个竖直培育筒的培育模块的另一个实施例。

图17示出了用于展示的具有两个竖直培育筒的培育模块的进一步的实施例。

具体实施方式

本发明提供了用于培育作物的模块化系统。在一些实施例中，该模块化系统可以用于培育蘑菇或其他菌类，在进一步的实施例中，该系统可以用于繁殖供食用的昆虫或其他生物体。

该系统包括通过支撑系统和水控制模块彼此连接的培育模块。通常，每个系统一次培育单一类型的作物，并且农场或其他室内培育操作可具有多个系统。多个系统可用于培育不同作物和/或增加第一作物的产量。在一些实施例中，支撑系统可以附接至堆叠底座单元，该堆叠底座单元进而附接至培育模块。

水控制模块为系统提供水，并且优选地包括用于储存水的大的储料箱以及营养物和pH更改组分的储存器。在大多数情况下，pH更改组分将是酸性的，因为水倾向于随时间变得碱性更大。该水控制模块包括逻辑控制器，该逻辑控制器接收来自传感器的关于储料箱中的水的水位、电导率以及pH的信息，并且将营养物和pH更改组分释放到该储料箱中以维持预定的成分。电导率被测量，此时它给出了水富含营养物的程度的间接读数。在优选实施例中，优化该预定成分以用于正在培育的作物。在一些实施例中，用于一系列作物的成分库储存在中央服务器或云服务中，并且当由操作者选择时被传输到逻辑控制器并且由该逻辑控制器储存。理想地，使用机器学习或其他适当的算法基于用户数据不断地更新和修改该库。水控制模块还包括泵，泵用于将水直接传递到培育模块或经过一系列堆叠底座单元传递到培育模块，优选为容积式泵，诸如但不限于蠕动泵等。过滤器，优选为超滤过滤器和UV过滤器两者，这些过滤器位于储料箱与用于将流体连通至模块和/或堆叠底座单元的导管之间。

水控制模块进一步包括冲洗能力以周期性地自动清空和再填充储料箱。这在水被污染的情况下以及在正常使用中都是重要的，因为电导率测量不考虑水中营养物的成分，并且随着时间的推移营养物被盐代替。

在一些实施例中，堆叠底座单元将来自水控制模块的水接纳到储料箱中。然后通过以预定时间间隔泵送水经过支撑系统而将水转移到培育模块。在优选实施例中，使用容积式泵来泵送水。堆叠底座单元与市电电连通，并且堆叠底座单元包括变压器，该变压器将工厂或市电转换成DC，以便为培育模块中的照明、通风和任何马达供电。该堆叠底座单元接收来自水控制模块中的逻辑控制器的关于灌溉间隔、照明、马达操作和通风的定时的调度信息。定时是预定的以优化正在培育的作物的生长，并且优选地储存在中央服务器中并且与水成分同时传输到逻辑控制器。在培育模块的不同实施例中，所需的DC电力可以变化。合适的电压的示例包括24V或48VDC，但是应当理解，在其他实施例中也可能需要其他电压。

在其他实施例中，水控制模块将水直接引导到培育模块，而在系统中不存在堆叠底座单元。在这些实施例中，水控制模块可以部分地或完全地承担堆叠底座单元的功能，水控制模块可以包括堆叠底座单元的一些特征。可替代地或另外地，培育模块可以包括部分地或完全地执行堆叠底座单元的功能的特征。例如，一些或全部培育模块可包括变压器和相关的电气设备，以允许将市电转换成培育模块中使用的合适的电压和电流。

支撑系统包括多个模块底座。每个模块底座被定形状成接纳培育模块的底表面，并且在优选实施例中包括弹簧加载阀，通过弹簧加载阀堆叠底座单元可以与所接纳的培育模块之间流体连通和电连通。在这些实施例中，在培育模块从底座移除时阀用于防止经过模块底座的连通。有利地，支撑系统不包括任何泵或电子器件，仅用作培育模块与堆叠底座单元之间的导管。相反，水以足够的压力从水控制模块或堆叠底座单元(如果存在的话)泵送以行进穿过支撑系统导管，并且重力控制水穿过模块的移动。

在一些实施例中，模块底座被布置成网格，其中堆叠底座单元位于底排的模块底座下方。每个堆叠底座单元向其上方的筒供应水和电力。在一些实施例中，可以设想的是，在一个支撑系统中设置大约三十个底座，但应理解，在其他实施例中，可以供应更多或更少的模块底座。

培育模块包含壳体、容器以及歧管，容器用于培育作物。在壳体中设置入口位置以供操作者收割、检查或种植作物。该入口位置可以是例如门或百叶窗。在优选实施例中，壳体在形状上大致为立方体，并且壳体的边缘是倒角的或修圆的。歧管位于的壳体的在容器上方的上部中，并且接纳穿过支撑系统从堆叠底座单元或直接从水控制模块泵送的水。然后歧管通过重力滴灌将水转移到容器。位于容器下部的排水口允许多余的水被收集并且被引导回到堆叠底座单元和/或水控制模块，以便在系统中再使用。这也完全由重力驱动。

培育模块进一步包括通风系统。优选地，这个系统包括入口，该入口可能包括控制装置(诸如百叶窗板等)，该控制装置可以被操作以增加或减少进入系统中的空气流。入口还可包括网以滤除颗粒并防止害虫进入系统。通风系统可以进一步包括用于允许空气离开系统的排气风扇。还可以在排气装置上设置百叶窗板以控制空气流出模块。在一些情况下，可能有利的是在模块内部捕获空气，诸如在发芽期间或当培育蘑菇时等。在这些情况下，通风系统可被配置为防止空气离开系统，其定时由堆叠底座单元按照从水控制模块传输的信息来控制。在这些实施例中，入口位置被配置成是气密的。

在优选实施例中，该模块被布置成使得通风入口位于壳体的下部中、位于容器所在之处的下方。入口允许空气进入容器下方的腔室中，并且入口包括鼓风机，该鼓风机对下腔室加压。在这些实施例中，壳体的侧壁是中空的，并且侧壁的内腔与下腔室流体连接。在这些侧壁的内表面中设置多个开口，使得空气行进穿过开口并且进入模块的主要内部，用于培育植物的容器位于该主要内部中。开口可以被定位成使得空气在有益于正在培育的作物的位置(诸如在每个水平安装的托盘上方等)处行进到模块的内部中，以最大化到达正在培育的植物的气流。在优选实施例中，开口的直径是变化的，使得存在横跨模块的均匀气流，例如通过在远离进气源的方向上提供较大直径的开口，即对于入口位于容器所处的主要内部下方的实施例，开口的直径可以在远离入口的竖直方向上增大。将理解的是，在这种情况下术语直径总体上被使用并且旨在指代开口的表面积，而不是对开口的具体形状的任何限制。

通过将通风进口放置在第一侧(优选地放置在入口位置和/或接口所处的面向前的侧)上，并且通过将排气装置放置在相对侧(优选地当安装为系统的一部分时面向支架的后侧)上，系统对数据服务器支架采用与“热通道/冷通道”方式相似的布局。非常类似于服务器支架，与其他方式相比将能够实现的是，热通道/冷通道布局节省了能量并且降低了冷却成本，更有效地管理从模块产生的热量。

照明还位于壳体内部。典型地，照明将是用于热和电力效率的LED照明的形式，并且照明可以根据容器的类型而位于内部的中间或壳体的拐角处。内部还可以具有反射性内表面涂层以反射光并且使培育最大化。在优选实施例中，LED照明呈灯条的形式，灯条能够根据需要由操作者移除和更换。LED优选地被优化以提供适于正在培育的作物的光谱。在容器(优选竖直培育筒)在壳体内部中时旋转的实施例中，可以仅在一个或两个拐角中需要照明元件，因为容器的旋转允许培育的作物暴露于相同量的光，其中需要的照明元件的数量减少。在其他实施例中，可以在容器(优选水平安装的容器)上设置照明元件，以便为相邻的容器提供光。

在一些实施例中，壳体内的照明的光谱和强度可随时间变化。例如，随着植物生长得更大，可能需要更高的光强度。植物还可能需要不同的光谱来控制培育阶段，例如，光谱和强度的变化可引起植物开始结果实。在优选实施例中，这些方面的定时由水控制模块控制。在一些实施例中，水控制模块接收来自云服务器或其他合适的中央服务器的针对正在培育的作物优化的预定定时。

将理解的是，壳体内的容器可以采取多种形式。优选的实施例包括呈水平安装的抽取盒或竖直培育筒的形式的容器。在特别优选的实施例中，壳体包括框架，该框架能够安装任一形式的容器。其他实施例可以包括适于水培生长的不同容器。

在容器的优选形式中，容器是水平安装的抽取盒。抽取盒具有位于抽取盒侧壁处的溢流出口和位于底表面上的排水孔。抽取盒还填充有适于培育作物的培养基，诸如岩棉等。这些抽取盒被定位成使得它们能够在面向入口位置的方向上滑动以便容易检查和收割。

在包含这些抽取盒的系统中，水从歧管滴入容器中，填充每个容器直到由溢流出口设定的水位，并且允许水从容器缓慢排出。水可以从一个容器流到另一个容器，进而填充所有容器。这可以通过以下方式来实现：将溢流出口定位成使流入第一容器下方的容器，或在每个容器中提供阀组件从而能够在水正在填充时停止水从第一容器到第二容器的流动并且在填充停止时排出水，或二者的组合。这还具有进一步的优点：允许用户从系统中移除抽取盒而不中断遍及剩余的抽取盒的水流，因为来自被移除的抽取盒上方的抽取盒的水将改为被引导至被移除的抽取盒下方的抽取盒。类似地，如果用户希望将抽取盒添加到系统中，则水将从插入的抽取盒上方的抽取盒流入插入的抽取盒中、进而填充下方的抽取盒。

在容器的另一个优选形式中，容器是竖直培育筒。这些筒在上端处连接至歧管，并且特征在于中空内部空间，水可从歧管穿过中空内部空间。筒在下端处连接至排水口，排水口流体连接至水控制模块。培育筒具有开口，开口从筒的长轴线以锐角延伸，作物可以位于筒中。在一些实施例中，这些开口位于突出部中，突出部在与开口相同的方向上从筒的主体延伸。优选地，作物位于盆中，盆被定形状成可移除地安装在开口中。当操作者想要收割作物时，他们可以简单地将盆从开口移除并且用含有种子或幼苗的新盆更换它们。盆还含有用于正在培育的作物的合适的培养基，诸如岩棉等。

在优选实施例中，培育筒由模块化节段构成，每个模块化节段包含用于培育植物的至少一个开口。这些节段可以单独地移除以用于清洁或其他维护，并且可以通过改变节段的数量来构建成一定范围的高度。这对于优化用于不同作物类型的系统是有利的，其中一些可能需要更多空间来培育。

包括培育筒的模块的特征还可以在于培育筒位于其上的回转转盘。回转转盘可包括底座，底座可由电动机供电，电动机切断由堆叠底座单元或由另一电源供应的电力。电动机可连接至蜗轮，该蜗轮与沿着回转转盘的外缘的齿轮齿协作以允许运动。进一步地，齿轮齿可围绕每个培育筒的外缘设置，使得筒也相对于转盘旋转。优选地，筒齿轮齿具有不同于转盘齿的比率，使得筒随着转盘的每次旋转而处于不同的取向。回转转盘允许操作者站在入口位置处并且旋转底座和筒，以从相同位置到达和收割每株植物。

转盘还可以包括在培育筒上方的第二开放转盘歧管。当转盘安装在模块中时，流体(通常是水)可被引导到该开放的转盘歧管中。与使用滴灌灌水器的常规系统相比，转盘歧管在筒上方的位置提供了多个显著的益处。首先，在模块内不需要泵，从而降低成本和复杂性。其次，当前滴灌灌水器的问题是由于盐在使用过程中累积而堵塞。这是一个问题，因为添加到水中的营养物含有许多盐。通过设置通过重力滴落到容器中的多个大直径出口，可以使进入模块的入口的直径远大于等效的滴嘴的直径，因为水可以流入转盘歧管中而不用担心过度灌溉植物。这减少了堵塞的发生率，并且由于在一定流速下堵塞的风险，在该转盘歧管中的滴落孔的精心设计还可以提供可能比滴灌灌水器更大范围的流速。此外，转盘歧管是打开的，不管转盘的当前位置，都允许流体从固定歧管流入回转转盘歧管。因此模块的歧管不需要与转盘或培育筒的任何物理连接。

回转转盘和筒的旋转提供许多益处。旋转提供了阳光和阴影循环，这导致了像植物一样的更强壮的植物生长。这还防止在植物生长得太接近光照时发生的尖部烧伤。在优选的实施例中，转盘的完全旋转将花费5小时，但是应当理解，最佳时间可根据正在培育的作物而不同。基于从水控制模块传输的调度信息，从堆叠底座单元控制马达的启动。

如前所述，优选实施例能够将两个水平安装的抽取盒安装为容器或竖直培育筒。这可以通过创建具有针对两个系统的共用元件的壳体来实现。这可以包括凹口或通道形式的连接点，以便在安装竖直培育筒时附接可旋转的转盘或者在安装水平安装的抽取盒时附接中央隔板。壳体还可包括针对两种类型的容器的共用的通风/动力系统。

歧管(其也可被称为集管或集管槽)能够诸如通过大的储料箱和水控制模块等从模块外部的流体源接纳流体(例如水)。这种歧管可包括第一组出口和第二组出口，当可旋转的转盘安装在模块中时，第一组出口将流体引向可旋转的转盘(具体地，歧管将流体引导至培育筒上方的第二转盘歧管)，当最上部水平安装的抽取盒安装在模块中时，第二组出口将流体引导至最上部水平安装的抽取盒。水平安装的抽取盒可包括阀或阀组件，以在一定量的流体已填充抽取盒时将流体引导至下方的抽取盒。当安装其他类型的容器时，每组出口可能被阻塞或以其他方式阻止流体通过。例如，当在该模块中安装竖直培育筒时，可以将引导流体进入水平安装的抽取盒的出口阻塞，反之亦然。因此，培育模块中不需要任何部件来容纳水，并且水能够流入模块中、通过歧管到达第一类型或第二类型的容器、然后到达共用的排水系统。

位于壳体的下部区域中的共用排水系统可以收集来自最底部抽取盒或每个培育筒的底部的流体并且将其引导至排水口。通过以这种方式布置歧管、容器和排水口，可以依赖于重力来使水移动穿过该模块。

所描述的系统的一个优点是，在商业耕种操作中，将使用许多系统来培育供销售的一种或更多种作物。与现有的培育操作相比，水源是分散管理的，其中每个阵列包括其自己的水控制模块。这为供水提供对抗病原体或类似污染的保护，如同它们在常规系统中发生的，整个作物将被摧毁。分散管理供水意味着在污染的情况下，将仅影响一个阵列。

另一个优点是每个模块被设计成由一个操作者在一个位置处进行收割。在一些实施例中，该系统被设计成剪刀式升降机上的操作者将他们自己定位在入口位置的前面并且收割作物，如先前所描述的。在其他实施例中，使用叉车或自动导引车来从支撑系统移除模块并且将其带到收割位置，在收割位置处，操作者可以如前所述收割和重新种植。在使用多个系统的较大操作中，操作者按照相同步骤可以容易地从一个系统移动到下一个系统。

该系统的另一个优点是可以容易地改变正在培育的作物。当收割作物时，操作者可以简单地将不同的作物重新种植在容器中，并且改变水控制模块上的设置以调整新作物的灌溉和照明。以此方式，当转换成另一种作物时，不需要对该系统进行大的改变。当从一种类型的培育容器改变到另一种类型时，这是特别有利的，其中可以替换容器和一些内部部件而无需完全替换该单元或系统。在用户在系统中具有多个模块的情况下，每个模块可被移除，并且在将模块放回到系统中之前替换内部部件，而不干扰或要求整个系统的移动或更改。

通过以下非限制性实施例将更好地理解本发明。

图1示出了用于使培育作物的模块化系统1，该模块化系统1包括位于支撑系统4的模块底座3上的培育模块2。这些培育模块由堆叠底座单元5供给。每列培育模块2由位于筒的底部的堆叠底座单元5供水和供电，其中每个堆叠底座单元5接纳来自水控制模块(未示出)的水。堆叠底座单元还控制照明、通风和其他培育参数，诸如培育模块内的马达的操作等。因此，通过将培育模块2简单地放置在可用的模块底座3上，可以容易地将它们添加到系统或从系统移除。例如，在该实施例中，系统能够在10×3网格中容纳30个培育模块，但是仅添加了6个培育模块。如果用户决定增加他们的作物，则他们可以通过将模块放置在任何可用的模块底座3上而将模块添加到现有系统来容易地这样做。

图2A-图2C示出了模块底座和培育模块的实施例的连接。

图2A示出了模块底座3。模块底座3包括可以在其上放置培育模块的配合表面31。为了确保培育模块在模块底座上的正确定位，突出部32从配合表面31延伸。在该实施例中，这些位于配合表面的转角处，然而，应当理解，在其他实施例中，这些突出部可以位于其他地方，或者可以采用狭槽或其他合适的定位元件的形式。用于允许培育模块与模块底座之间的流体连通和电连通的导管33位于配合表面上。这些导管包含弹簧加载阀，弹簧加载阀下压使得仅当培育模块放置在配合表面上时是可以连通的。

图2B示出了定位在底座模块3上方的培育模块2。该培育模块包括大致为长方体的壳体21，该壳体21具有卷帘22形式的入口位置。在壳体的顶表面中包括排气风扇23，并且在底表面(未示出)上包括进气口。在该实施例中，进气口呈百叶窗板的形式，该进气口具有用于防止害虫或其他有害生物体进入壳体的网或其他合适的过滤器。在培育模块和模块底座之间形成空腔27。进气口位于该空腔的表面上，使得空气可穿过空腔进入模块。壳体还包括凹入部分26，凹入部分26与模块底座3的突出部32对齐，从而将培育模块定位在正确的位置中以允许导管33与培育模块内的相应导管对齐。培育模块通过叉车或类似车辆放置在底座模块上。为了帮助该过程，在壳体中设置开口24以接纳来自叉车或其他合适车辆的叉。还提供滚轮25以用于允许在未被车辆携带时沿着地面容易地移动。

图2C示出了图2B的模块底座和培育模块，该模块底座和培育模块处于准备好培育作物的附接状态。

图3示出了模块底座3上的培育模块2的实施例的正视图，其中移除了入口位置(诸如滑动门或卷帘等)以示出壳体21的内部。在该实施例中，容器呈水平安装的抽取盒或托盘的形式，所有这些抽取盒或托盘都具有相同的大小。操作者可以容易地滑出抽取盒以便种植或收割作物。可替代地，在收割时，操作者可以预先准备包含幼苗和培养基的多个额外的抽取盒，并且用这些抽取盒代替模块中用于收割的抽取盒。优选为LED灯条形式的灯(未示出)位于抽取盒的顶部和侧面中的至少一个上。在一些实施例中，抽取盒被设计成在抽取盒的下侧具有集成的LED灯条，其中借助于包括夹子的电PCB板将电力供应至抽取盒，这些夹子可以附接至在壳体中(优选地在抽取盒的后部)设置的汇流条。因此，当抽取盒必须被移除时，用户可以简单地将抽取盒从壳体滑出，其作用力将致使这些夹子拆卸。以此方式，可以移除抽取盒，而无需用户首先从抽取盒上拆卸任何接线或插头。当用户想要重新插入抽取盒时，夹子将通过用户将抽取盒滑回到壳体中的作用力而重新附接到汇流条上。PCB板可允许控制程度，即，针对每个抽取盒打开的灯的强度或数量。抽取盒可包括位于抽取盒中的托盘或平板，托盘包括开口，植物(可选地在盆中)可放置在开口中。以此方式，可以阻挡光到达正在培育的作物的根区域。还可使用用于培育不同作物而被优化的托盘，诸如较大的开口或较大的深度等，从而允许用户在更换正在培育的作物时容易地在托盘之间调换。

图4示出了培育模块2的不同实施例，其中壳体被移除。在该实施例中，使用两个不同尺寸的容器，较小的容器6a和较大的容器6b。这两个容器都可以通过框架61放置在壳体中。较大的容器可用于培育需要更高的作物。两者均经由将水供给至抽取盒的入口62从堆叠底座单元被供给。在该实施例中，使用溢流和排水灌溉方法，其中每个托盘被填充至预定水位并且允许通过排水口排放至壳体的下表面中的中央出口以便由堆叠底座单元再循环。水通过模块的移动完全由重力来驱动，即在模块内不需要泵。在其他实施例中，入口62可以被更换为歧管，该歧管接纳来自水控制模块的流体(最常见的是水)并且将其分配到最上部抽取盒。在图4所示的实施例中，这将涉及将水分配到最上部抽取盒6a和6b，然后最上方的抽取盒6a和6b将借助于溢流出口或阀组件将水输送到连续的下方的抽取盒。这避免了容器彼此之间或者容器与模块之间的物理连接的需要。在优选实施例中，歧管具有适配于另一种类型的容器的另外的出口，当安装水平安装的抽取盒时，出口被阻塞。在其他实施例中，可以不存在堆叠底座单元，而是容器将由水控制模块直接供给。

在这些实施例中，框架的一部分可以是可移除的，以便允许安装替代的框架，替代的框架适于另一种类型的容器。例如，在图4的实施例中，容器6a和6b之间的中央隔板可以是可移除的，以允许用户安装用于另一种类型的容器的转盘或其他支撑结构。可替代地，壳体可以包括框架，该框架允许在移除中央隔板之后将另一种类型的容器直接添加到壳体中。

另外，在一些实施例中，模块可以包括通风系统，其中空气通过入口被引入，该进口允许与壳体的侧壁内部的空腔流体连通。侧壁包括允许空气流过正在培育的作物的开口。优选地，开口被定位成使得抽取盒位于相邻行的开口之间，以使正在培育的作物上的气流最大化。中央隔板与顶部中的排气开口流体连通，使得气流或多或少水平地从侧壁中的开口移动到中央隔板中的开口并且穿过模块的排气装置离开。

图5示出了在模块底座3上的培育模块2的实施例的正视图，其中移除了卷帘以便示出壳体21的内部。在其他实施例中，可以有另一种形式的入口位置，诸如代替的双开门等。与图2所示的实施例相比，容器呈竖直培育筒8的形式。这些筒本身都是可旋转的，并且安装在可旋转的转盘上，使得操作者可以在站在入口位置处时接近所有筒和作物。优选以LED灯条形式的灯可以被定位成沿着可旋转的转盘的旋转轴线、沿着壳体壁的内部或两者的组合(未示出)。

图6示出了培育模块2的实施例的等轴测视图，其中，容器呈可旋转的培育筒8的形式。这些培育筒安装在可旋转的转盘7上。富含营养物的水能够穿过入口72进入模块，入口72与堆叠底座单元或水控制模块流体连接。入口72连接到位于壳体中的上部位置的转盘歧管71。然后水经过位于转盘歧管中的筒入口73进入培育筒8。水穿过模块的移动完全由重力来驱动。换言之，在模块中不存在泵。在其他实施例中，入口72可由模块歧管(未示出)代替，该模块歧管能够以类似的方式将流体引导到转盘歧管71中。此种模块歧管还可以具有用于将水引向另一种类型的容器的出口，例如，如图3和图4中所见的水平安装的抽取盒，在安装可旋转的培育筒时这些出口被阻塞或以其他方式防止允许流体连通。

图7示出了图6的可旋转的转盘7的等轴测视图。在该视图中可以更清楚地看到转盘歧管71和筒入口73。转盘歧管被定形状成具有中心部分和径向臂，入口72在该中心部分中敞开，径向臂在远端处包含筒入口73。可旋转的转盘7包括围绕转盘的外缘的一组齿轮齿74和围绕底座布置的小底座轴承或轮76，以帮助转盘的平滑旋转。培育筒没有附接到可旋转的转盘，使得它们可以由用户容易地拆卸和/或移除。可旋转的转盘可包括，例如，多个被定形状成接纳底座中的成长筒的通道或凹部，并且培育筒可具有对应于转盘歧管中的开口的突出部或凸缘。然后，用户可以简单地提起该筒并且将其拉出以从壳体移除该筒，而不破坏这些筒的剩余部分，也不要求用户移除转盘或将任何导管或管道与培育筒断开连接。

图8示出了图6的可旋转的转盘7的另一个等轴测视图，这次是从下方观察的。在该视图中，可以看出，每个筒的特征还在于从筒的下表面径向延伸的一组齿轮齿75。转盘和筒由附接到蜗轮78的马达来旋转。筒齿轮齿75与转盘齿轮齿74具有不同的齿轮比，使得筒随着转盘的每次旋转而改变它们的取向。马达由堆叠底座单元或其他电源电驱动。在该实施例中，每次旋转将花费大约5小时，然而应当理解，在其他实施例中，完成全程旋转的时间可或多或少，这取决于正在培育的作物的类型。在该视图中还清楚可见转盘出口77，水在重力的影响下从筒流入转盘出口77中。这与模块底座和支撑系统中的出口连通，以将过量的水输送回堆叠底座单元或其他水源，例如储料箱和水控制模块。

图9示出了用于与培育模块一起使用的培育筒8的实施例。每个筒8由节段81构成。这些节段包括入口82和出口(未示出)。最上部节段穿过入口82接纳来自水源(诸如储存器或导管等)的水，并且将其引导到中空内部中。然后水流经出口进入下一个节段的入口82，在这里重复该过程，直到最下部的筒，在这里水离开筒。每个节段包括与节段的长轴线成锐角地延伸的突出部83。这些突出部大致与相邻突出部成直角，并且每个节段上定位有4个突出部，以使用于培育作物的可用空间最大化。每个突出部的高度相对于相邻突出部是交错的，以使可用于培育植物的空间的量最大化。每个突出部特征还在于相对于中心轴线以相同角度成角度的开口。这些开口被定形状成接纳用于培育植物的盆84并且允许这些植物的根系统与节段的中空内部之间的流体连通。在该实施例中，盆包含岩棉作为培育培养基。盆84被定形状成易于移除和更换。与现有的培育塔或壁相比，这允许操作者容易地收割和重新种植，因为在收割期间不需要移除培育筒。相反，操作者可以简单地站在门处或其他入口位置处，根据需要旋转筒和底座来移除并更换这些筒的每个盆。操作者还可以通过将筒从壳体提出来而移除筒以进行更换或清洁。

图10和图11以组装和分解视图示出了培育筒的单个节段81。在该视图中，可以清楚地看到，每个节段由四个节段壁89制成，每个节段壁89包括单个突出部83和盆84。这些壁由端部构件85保持在一起，端部构件85还用作流动引导元件以及节段壁之间的互锁元件。通过设置分开的节段壁，这些筒可以“扁平包装”的或以其他方式紧凑地运输的。还可以组合不同的节段壁以改变突出部和盆的数量和形状。端部构件85呈盘的形式，该盘具有排水孔88和开口86，其优先地将水引导到通道构件87中。这些通道构件位于每个壁89的突出部83和相关开口上方的内部上。以此方式，水被导向在盆84中培育的作物。然后过量的水在重力作用下移动到该节段底部的第二端部构件85。该节段的第二端部构件是下方的节段的第一端部构件。

这些培育筒的旋转是有利的，因为它允许正在培育的作物接收所需量的光，相对于筒静止的系统，所需光源的数量减少。以此方式，由模块内部的光源产生的热量以及因此所需的电力(包括用于冷却模块)减小。

节段可根据筒被优化用于哪些作物而变化。图12A和图12B示出了这些节段的不同实施例。图12A示出了由节段81A制成的六棱筒。每个节段81A包括具有四个突出部83A的平板面板，突出部83A包括成行的盆84A。单个节段81A包括三个节段壁，每个节段壁包括两个面板和八个突出部83A。突出部83A没有图10和图11中所示的实施例的突出部显著。在示例性实施例中，由多个六棱筒构成的单个模块可以培育1152头莴苣。

图12B示出了两个分开类型的节段81B和81C，它们已经彼此附接以示出培育筒的灵活性。除了突出部83C被定形状成接纳正方形盆84C之外，节段81C类似于图10和图11中所示的实施例。节段81B包括每个面板上的两个突出部，但在其他方面类似于节段81C。节段81B和81C两者包括四个弯曲面板，四个弯曲面板连接以形成圆筒形节段。在示例性实施例中，包括由节段81B或81C制成的筒的模块能够分别培育384个头或192个头。通过提供许多不同的筒，可以定制培育筒以优化水培方法，诸如最大化培育或考虑更大尺寸的作物等。

图13A和图13C中示出了如图12B中所示的节段壁89B的实施例的视图。图13C示出了两个节段壁，这两个节段壁各自具有在相对边缘上的第一连接元件810A和第二连接元件811A，使得相邻节段壁的第一连接元件和第二连接元件能够将节段壁附接在一起。810A是呈钩形延伸部和突出部的形式，并且811A被定形状成接纳元件810A，811A包括与810A上的相对应突出部锁定的突出部。图13B和图13D示出了如图12A所示的节段壁89A。该节段壁89A具有与图13C中所示的其他实施例类似的连接构件810A和811B。

如先前所讨论的，一个可能的有利特征是提供能够在一种类型的容器与另一种类型的容器之间转换的模块。在这些实施例中，大量的元件对于两种配置将是共用的。在图14A和图14B中示出了一个这样的模块，其中容器被移除。模块9包括双开门91形式的入口位置、侧壁92(图14A中仅示出一个)、后壁(未示出)、模块底座93和模块顶部94。这些部件中的每一个都可以被拆卸和扁平包装以便递送/运输。在该实施例中，双开门91侧向打开以允许接近正在培育的作物。在组装时，模块底座93和模块顶部94具有用于将侧壁92保持在位的拐角件95的多个附接位置。模块底座93和模块顶部94还可以包括用于这些侧壁的连接件。

模块底座93是中空的，并且包括进气口96以及接口面板97。接口面板可以用于控制模块的操作并且还可以包括用于模块不被用作较大系统的一部分的情形时的排水口。模块底座还可包括用于至少一个电气盒的空间，以促进与模块内部的电连通。进气口96可包括鼓风机以将空气引入模块底座93的中空内部。

侧壁92是中空的，并且在下边缘上具有与模块底座93中的开口相对应的开口，因此被引入模块底座93中的空气行进到侧壁的中空内部中。鼓风机对模块底座的中空内部加压，使得空气被迫行进到侧壁的中空内部中。侧壁98的内表面包括小开口99，空气穿过小开口99行进到模块的主要内部，在该主要内部作物可以培育。内表面还包括在面向内的侧面上的轨道或大致水平的突出部，以将水平安装的抽取盒或类似物接纳在模块内。侧壁上的开口99在竖直方向上尺寸不同，使得靠近模块顶部94的开口部比靠近模块底座93的开口大。以此方式，在该模块内部的整个高度上产生了进入模块内部的均匀的空气流。模块顶部94也是中空的，并且模块顶部94包括在模块的相对侧上的排气装置和在面向模块内部的表面中的开口，使得空气从模块内部行进穿过模块顶部94并且离开排气装置。

在一些实施例中，侧壁和后壁92是真空模制的，并且拐角件95是由铝制成的。在一些实施例中，拐角件还固持模块顶部94。在进一步的实施例中，侧壁92实际上可以包括夹在一起的两个分开的壁，以便在被组装成模块的一部分时形成中空内部。模块顶部94还可包括进一步的电气盒和/或检修门910以允许模块的维护。

图15A和图15B分别示出了模块底座93的实施例的剖视等轴测视图和等轴测视图。在图15A中，可以看到，进气口96附接到过滤器和鼓风机组件912，空气可穿过过滤器和鼓风机组件912并且朝向模块底座93的内部被过滤。在该视图中，还可以看到接口面板97包括附接至导管上的排水口913。模块底座还包括用于电气盒911的空间。

在图15B中，有可能看到终止于末端通道914处的排水通道918。该排水通道918连接到导管上并且连接到如图15A所示的排水口913。底座还包括一系列模制齿915，在安装竖直培育筒时可以将回转转盘安装到该一系列模制齿915上。转盘组件可包括蜗杆驱动件或使用模制齿旋转转盘的类似物。底座还包括连接位置916，用以在安装水平安装的抽取盒时附接中央隔板。以此方式，用户可通过添加/移除可旋转的转盘或中央隔板在两种类型的容器之间转换模块。在该视图中，还可以看到多个开口917，这些开口917将模块底座93的空腔连接至侧壁(未示出)的中空内部以允许空气从模块底座行进至侧壁并且穿过侧壁至模块内部。

在一些情况下，用户可能想要使用培育模块来培育作物，但也可以或替代地作为展示品或装饰品。在其他情况下，用户可能希望以比先前实施例中更小的规模来培育作物。为了满足这些需要，还设想了针对这些情况优化的替代性实施例。

这些实施例中的一些实施例可包括具有高度比宽度或深度长的长方体形状的单元。水平面中的截面积相对小于先前描述的实施例中的截面积，并且因此可以包括相对于先前实施例更少的容器(或可以包括单个容器)。在一些实施例中，箱可以位于容器下方。箱连接到泵，该泵能够将液体输送到该单元的与容器流体连通的上部部分。不同于其他实施例，门和围绕培育筒的壳体的部分可以是透明的，并且可以由玻璃或任何其他合适的材料制成。这允许用户检查或以其他方式观察正在培育的作物。在这些实施例中，可沿着壳体的至少一个内侧或边缘在大致竖直的方向上提供照明。

在图16中示出了一个这样的实施例。单元10具有长方体形状，包括两个分开的腔室，第一或上腔室101和第二或下腔室103，第一或上腔室101包括能够旋转的培育筒102，第二或下腔室103包含旋转培育筒所需的机器以及用于储存流体(在该实施例中，为水)的箱和泵，该图中未示出。培育筒102由具有与在图9至图11中示出的配置类似的配置的可堆叠节段制成，但是在这个实施例中，突出部在每个节段中处于相同的高度。将理解的是，先前讨论的任何可能的培育筒实施例也将适于在本实施例中使用。允许箱和培育筒102的最上部节段104的内部之间的流体连通的导管也未示出。培育筒的内部也与箱流体连通，使得水可以被再循环。因此，水能够从箱被泵送到培育筒的内部的顶部，由此它在重力下流动穿过筒，从而向正在培育的作物提供营养物，并且返回到该箱以重复该过程。下腔室还可以包括用于测量和/或改变箱中的水的营养物含量的设备。进一步地，所示的实施例包括具有鼓风机的通风系统，从而在至少第一或上腔室101内创建卫生环境。

包围第一或上腔室101的侧壁105是透明的或至少部分透明的，以允许观察植物。在一些实施例中，这些侧壁中的一个侧壁可包含或包括门或其他入口位置。这些侧壁封闭上腔室，使得通风系统可维持卫生环境。第二或下腔室中的至少一个侧壁可以包括开关、按钮或呈控制面板106形式的其他控制件，以用于改变培育筒的旋转速度、水模块/泵定时、通风参数、照明条件或与正在培育的作物的培育条件相关的其他变量中的至少一个。下腔室还可包括用于内部部件的维护或更换的第二入口位置107。照明(未示出)可以沿着第一或上腔室的内边缘被设置成以LED灯条的形式。筒的旋转允许围绕筒培育的作物接收来自灯条的相同量的照明。将理解，在其他实施例中，可使用不同的照明布置。

进一步地，可以设想，可以将多个这些单元集合在一起以形成壁或展示品。在这些情况下，设想单元之一可以被指定为“主”单元并且在每个单元的定时与控制电路之间进行连接，使得对该主单元上的培育条件(诸如但不限于泵定时、通风参数、旋转速度、照明条件等)进行的改变也将被应用于其余单元。

图17中示出了进一步的实施例的等轴测视图。在该实施例中，存在两个上腔室101，每个上腔室101容纳单个培育筒102。将注意到，在该图中示出了类似于图12B中所示的培育筒的培育筒，但是应当理解，根据正在培育的作物的类型或量，可以类似地移除该筒并且用培育筒的另一个实施例来代替该筒。这些腔室大致类似于关于图16所讨论的腔室。在该图中，可以看到照明108，其在每个上腔室的两个拐角之间的内边缘向下延伸。该实施例可以通过将如图16中所示的两个实施例连接在一起(指定一个为主单元)或通过在两个上腔室101下方设置共用的下腔室来形成。在任一情况下，可在底座周围设置另一层壳体以产生单个可移动单元。进一步地，图17中所示的实施例被示出为单元的顶部被移除以便示出筒入口109和歧管110。水可以通过任何已知手段被引导到歧管中，优选地从位于下腔室103中的箱被引导到歧管，其中它将在重力下流入培育筒中并且排回到下腔室中，其中它可以被再循环用于进一步使用或被引导出该单元(例如进入现有的排水系统中)。

不同于其他展示水培系统，用于培育作物的容器(优选地以一个或两个培育筒的形式)被封闭在壳体内，使得可以控制通风和气流。这通常不用于展示系统，因为正在培育的植物(特别是在大厅或其他类似的室内展示环境中)的光需求使得植物必须对环境开放。在一些实施例中通过提供回转筒和光源(优选地在壳体的邻近回转筒的内边缘中的LED灯条)以提供所需量的光来避免该情况。通过提供对通风和气流的更大控制，可以在展示系统中培育更健康的和/或更美观的植物。进一步地，相对于具有开放系统的现有系统，封闭系统为作物提供更卫生的培育环境。进一步地，这可减少或防止昆虫例如蚜虫或苍蝇进入系统并损害或降低植物的景观质量。

这些竖直筒可以通过微小的改变而适配于不同的作物，诸如摘葎草花或西红柿等。例如，可在每一个突出部上方设置格栅以帮助培育。相反，突出部可以仅设置在上部节段上，使得葡萄藤可以从突出部向下培育。在其他实施例中，作物可以是为了其令人愉悦的美学特性而不是用于消费或销售的特性而选择的植物或花。

在本说明书中，词语“作物”旨在表示大量的可培育产品并且不应被视为将本发明的用途限制于任何特定的植物或物种。术语“作物”可以指用于各种目的(诸如用于人类或动物消费或生产药物或其他可食用产品等)的植物、菌类或其他生物体。

在某些实施例的前述描述中，为了清楚起见，已经采取了特定的术语。然而，本公开并不旨在限于如此选择的特定术语，并且应当理解，每个特定术语包括以类似方式操作以实现类似技术目的的其他技术等同物。

在本说明书中，词语“包括(comprising)”应当在其“开放”的意义上进行理解，即，在“包含(including)”的意义上进行理解，并且因此不限于其“封闭”的意义，即，不限于“仅由……组成(consisting only of)”的意义。相应的含义归因于它们出现的相应词语“包括(comprise)”、“包括(comprised)”和“包括(comprises)”。

本说明书中对任何现有出版物(或从其导出的信息)的引用，或者已知的任何事情不是并且不应被视为，承认或认可或任何形式的建议：现有出版物(或从其导出的信息)或已知物质形成本说明书所涉及的努力领域中的公知常识的一部分。

此外，上文仅描述了本发明的一些实施例，并且可在不脱离所公开的实施例的范围和精神的情况下对其进行更改、修改、添加和/或改变，这些实施例是说明性的而非限制性的。

此外，本发明已经结合目前被认为是最实用和优选的实施例进行了描述，应当理解，本发明不限于所公开的实施例，但相反，旨在覆盖包括在本发明的精神和范围内的各种修改和等同布置。而且，上面描述的不同实施例可以结合其他实施例来实现，例如，一个实施例的各方面可以与另一实施例的各方面组合以实现其他实施例。进一步地，任何给定组件的每个独立特征或部件可以构成附加实施例。

部件列表：

1 用于培育作物的模块化系统

2 培育模块

21 模块壳体

22 卷帘

23 排气风扇

24 叉车开口

25 滚轮

26 定位凹入部分

27 用于进气口的空腔

3 模块底座

31 配合表面

32 定位突出部

33 流体和电能导管

4 支撑系统

5 堆叠底座单元

6 水平安装的抽取盒

6a 小尺寸的水平安装的抽取盒

6b 大尺寸的水平安装的抽取盒

61 安装支架

62 水喷嘴

7 可旋转的转盘

71 转盘歧管

72 模块入口

73 筒入口

74 可旋转的转盘齿轮齿

75 筒底座齿轮齿

76 转盘轴承或轮

77 转盘出口

78 马达和蜗轮

8 竖直培育筒

81 筒节段

82 筒入口

83 突出部

84 培育盆

85 流体引导元件

86 流体引导元件开口

87 节段壁引导元件

88 流体引导元件排水孔

89 节段壁

810 第一连接元件

811 第二连接元件

9 可转换模块

91 入口位置(门)

92 侧壁

93 模块底座

94 模块顶部

95 拐角件

96 进气口

97 接口面板

98 侧壁的内表面

99 侧壁中的开口

910 入口面板

911 电气盒

912 过滤器和鼓风机组件

913 排水口

914 末端排水通道

915 模制齿

916 用于中央隔板的连接位置

917 用于气流的开口

918 排水通道

10 单个筒单元

101 上腔室

102 竖直培育筒

103 下腔室

104 最上部节段

105 透明侧壁

106 控制面板

107 第二入口位置

108 照明灯条

109 筒入口

110 集管

Claims (50)

1.一种用于培育作物的单元，包括：

壳体，

入口位置，所述入口位置诸如为百叶窗或门，所述入口位置位于所述壳体的至少一侧，

至少一个灯，所述至少一个灯集成在所述壳体的内部，

第一类型的至少一个容器或第二类型的至少一个容器，所述第一类型的至少一个容器用于培育作物，

可调节框架，所述可调节框架在所述壳体内，所述可调节框架被适配成至少部分地接纳所述第一类型的至少一个容器或所述第二类型的至少一个容器，其中，所述至少一个容器被可移除地定位，

流体入口，所述流体入口允许从远离所述单元的流体源到所述壳体的内部中的流体连通，

歧管，所述歧管位于所述壳体的上部中，所述歧管包括第一组出口和第二组出口，其中，所述第一组出口能够将流体从所述入口引导至所述第一类型的至少一个容器，并且所述第二组出口能够将流体从所述入口引导至所述第二类型的至少一个容器，以及

流体出口，所述流体出口允许从所述至少一个容器流出所述壳体的内部的流体连通。

2.根据权利要求1所述的单元，其中，在所述第一类型的至少一个容器或所述第二类型的至少一个容器与所述歧管和/或框架之间没有管道，以便允许由用户移除和重新插入所述至少一个容器。

3.根据权利要求1或2所述的单元，进一步包括用于控制空气流入和流出所述单元的通风系统。

4.根据权利要求3所述的单元，其中，所述通风系统包括位于所述壳体的下部中的进气口以及位于所述壳体的上部中的排气通风口，所述排气通风口位于所述单元的与所述进气口相对的一侧上。

5.根据权利要求4所述的单元，其中，所述壳体包括：

至少一个侧壁，所述至少一个侧壁包括内腔，所述内腔能够与所述进气口流体连通，并且所述至少一个侧壁的内表面包括多个开口；

其中，空气穿过所述进气口进入所述单元并且行进穿过所述内腔和所述多个开口以进入所述壳体的内部。

6.根据权利要求5所述的单元，其中，所述开口的直径沿着所述侧壁的竖直方向变化，以允许空气均匀地流过所述单元的内部。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的单元，其中，所述通风系统包括内置于所述壳体中的鼓风机。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的单元，其中，所述通风系统包括过滤元件，所述过滤元件诸如为HEPA过滤器。

9.根据权利要求3至8中任一项所述的单元，其中，所述通风系统能够被配置成阻止空气离开所述壳体。

10.根据前述权利要求中任一项所述的单元，其中，所述流体出口允许与待再循环的所述流体源的流体连通。

11.根据前述权利要求中任一项所述的单元，其中，所述歧管被配置成仅在重力下将水释放到所述第一类型的至少一个容器或所述第二类型的至少一个容器中以用于培育作物。

12.根据前述权利要求中任一项所述的单元，其中，所述至少一个灯是LED。

13.根据前述权利要求中任一项所述的单元，其中，所述第一类型的至少一个容器呈竖直取向的培育筒的形式。

14.根据权利要求13所述的单元，其中，所述至少一个竖直取向的培育筒能够围绕所述培育筒的长轴线旋转。

15.根据权利要求13或14所述的单元，其中，所述至少一个培育筒中的每一个培育筒包括至少一个可堆叠节段，每个节段包括至少一个开口，用于培育作物的盆能够可移除地定位在所述至少一个开口中。

16.根据权利要求15所述的单元，其中，具有多个节段，并且所述节段进一步包括内腔以及位于所述内腔内的引导元件，所述内腔允许相邻节段之间进行流体连通，所述引导元件引导流体朝向所述节段中的所述至少一个开口和盆。

17.根据权利要求13至16中任一项所述的单元，其中，至少一个灯呈灯柱的形式，多个培育筒围绕所述灯柱布置。

18.根据权利要求13至17中任一项所述的单元，其中，至少一个灯沿着所述壳体的内部的至少一个内边缘定位，所述内边缘基本上平行于所述至少一个培育筒。

19.根据权利要求17或18所述的单元，其中，在所述壳体的内侧中设置有额外的照明元件。

20.根据权利要求13至19中任一项所述的单元，其中，具有多个培育筒，并且所述培育筒位于可旋转的转盘上，所述可旋转的转盘包括转盘歧管，所述转盘歧管位于所述培育筒上方并且与所述筒流体连通；

其中，所述歧管将流体引导到所述转盘歧管中。

21.根据权利要求20所述的单元，其中，所述至少一个培育筒围绕所述可旋转的转盘的外缘定位。

22.根据权利要求20或21所述的单元，其中，所述可旋转的转盘是机动的。

23.根据权利要求22所述的单元，其中，所述可旋转的转盘包括在下表面的外缘处围绕所述下表面的一组齿轮齿，并且机动的蜗轮用于旋转所述转盘。

24.根据权利要求23所述的单元，其中，每个培育筒的底座包括齿轮齿，当所述可旋转的转盘移动时，所述齿轮齿与所述蜗轮相互作用以引起所述筒的旋转。

25.根据权利要求24所述的单元，其中，在每个培育筒的底座处的所述齿轮具有合适的比例，使得在所述转盘连续完全旋转之后，每个培育筒将具有不同的取向。

26.根据前述权利要求中任一项所述的单元，其中，所述第二类型的至少一个容器呈水平安装的抽取盒或托盘的形式。

27.根据权利要求26所述的单元，其中，所述单元进一步包括可移除的中央隔板，所述中央隔板附接至所述可调节框架，所述中央隔板能够至少部分地接纳所述第二类型的容器。

28.根据权利要求26或27所述的单元，其中，所述至少一个水平安装的抽取盒中的每一个抽取盒包括溢流出口和排水口，所述溢流出口使得所述抽取盒仅能填充流体至预定高度，所述排水口位于所述抽取盒的底表面。

29.根据权利要求26至28中任一项所述的单元，其中，所述至少一个水平安装的抽取盒中的每一个抽取盒包括在所述抽取盒的下侧面上的灯。

30.根据权利要求29所述的单元，其中，所述至少一个水平安装的抽取盒中的每一个抽取盒包括与位于所述壳体内的汇流条的可移除连接，以允许所述汇流条与所述每一个水平安装的抽取盒之间的电连通。

31.根据权利要求26至30所述的单元，其中，所述水平安装的抽取盒被对齐成使得所述水平安装的抽取盒面向所述入口位置中的至少一个入口位置，使得操作者能够容易地从所述抽取盒添加或移除作物。

32.根据前述权利要求中任一项所述的单元，其中，所述壳体包括位于至少一个外表面上的开口，以用于接纳来自用于运输所述单元的叉车或类似车辆的叉。

33.一种用于培育作物的模块化系统，包括

至少一个培育模块，所述模块包括：

壳体，

入口位置，所述入口位置诸如为百叶窗或门，所述入口位置位于所述壳体的至少一侧，

至少一个灯，所述至少一个灯集成在所述壳体的内部，

用于培育作物的至少一个容器，

可调节的框架，所述可调节的框架在所述壳体内，所述至少一个容器能够可移除地定位在所述可调节框架上，

流体入口，所述流体入口允许从远离所述模块的水源到所述壳体的内部中的流体连通，

歧管，所述歧管位于所述壳体中，与所述入口流体连通，

流体出口，所述流体出口允许从所述壳体的内部流出的流体连通，

水控制模块，所述水控制模块包括所述水源和泵，以及

支撑系统，所述支撑系统附接至所述至少一个模块。

34.根据权利要求33所述的模块化系统，其中，所述培育模块是根据权利要求1至32中任一项所述的单元。

35.根据权利要求33或34所述的模块化系统，进一步包括至少一个堆叠底座单元，所述至少一个堆叠底座单元包括与电源和泵的连接；

其中，所述堆叠底座单元附接至所述支撑系统；以及

其中，能够在每个堆叠底座单元与多个培育模块之间通过所述支撑系统进行流体连通和电连通。

36.根据权利要求33至35中任一项所述的模块化系统，其中，所述支撑系统包含多个模块底座，所述模块底座被定形状成接纳所述培育模块。

37.根据权利要求36所述的模块化系统，其中，所述支撑系统包含耦接件，当所述培育模块位于所述模块底座上时，所述耦接件用于允许所述培育模块的流体入口与所述堆叠底座单元和/或水控制模块之间的流体连通和电连通。

38.根据权利要求37所述的模块化系统，其中，所述耦接件呈弹簧加载阀的形式，使得当所述培育模块不位于所述模块底座上时，防止通过所述耦接件的流体连通和电连通。

39.根据权利要求33至38中任一项所述的模块化系统，其中，所述堆叠底座单元或培育模块包括变压器，以将市电转换成供所述至少一个培育模块使用的合适的DC电压。

40.根据权利要求34至39中任一项所述的模块化系统，其中，每个堆叠件底座单元中的泵是容积式泵。

41.根据权利要求33至40中任一项所述的模块化系统，其中，所述水控制模块中的泵是容积式泵。

42.根据权利要求33至41中任一项所述的模块化系统，其中，所述水控制模块包括箱，所述箱含有营养物和pH更改组分以用于维持所述水源中的水的pH和营养物成分。

43.根据权利要求42所述的模块化系统，其中，所述水控制模块包括逻辑控制系统，所述逻辑控制系统获取所述水源的电导率和pH水平的读数并且基于预定水平添加营养物或pH更改组分。

44.根据权利要求43所述的模块化系统，其中，所述逻辑控制系统还将调度信息传输至所述至少一个堆叠底座单元，以用于定时将水泵送至所述培育模块并且操作所述壳体内的所述至少一个灯。

45.根据权利要求34至44中任一项所述的模块化系统，其中，所述支撑系统被布置成使得位于竖直相邻的模块底座中的多个培育模块从位于所述培育模块的底部的单个堆叠底座单元供给水和电力。

46.一种用于培育作物的单元的培育筒，所述筒包含

多个堆叠节段，其中，每个节段包括：

第一端，

第二端，

侧壁，所述侧壁在所述第一端与所述第二端之间延伸以形成空腔，

位于所述侧壁中的至少一个开口，

至少一个盆，所述至少一个盆可移除地定位在所述开口内，使得所述盆与所述空腔流体连通，

引导元件，所述引导元件位于所述第一端处，其中，进入所述第一端的流体被转向所述至少一个开口，以及

互锁连接元件，所述互锁连接元件位于所述第一端和所述第二端处，所述互锁连接元件将相邻的节段耦接在一起；

其中，每个节段由多个节段壁组成，所述多个节段壁连接以形成所述侧壁。

47.根据权利要求46所述的培育筒，其中，所述引导元件用作所述互锁连接元件，使得第一节段的所述引导元件将所述第一节段连接至第二节段的第二端。

48.一种包括根据46或47所述的至少一个培育筒的单元，包括壳体和/或入口位置，所述壳体和/或入口位置是透明的或半透明的，以允许观察所述至少一个培育筒。

49.根据权利要求48所述的单元，进一步包括：

泵；

导管；

流体出口；

箱；

其中，所述流体出口与所述箱流体连通；以及

其中，所述泵能够将流体从所述箱穿过所述导管输送到所述至少一个培育筒。

50.根据权利要求48或49所述的单元，其中，所述至少一个培育筒能够旋转，以及其中，灯设置在所述壳体的内边缘中。

Images