CN115005085A - 栽培系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及栽培系统，在栽培系统中使用的栽培容器和在栽培容器内栽培生物体的方法。在该栽培系统中，植物被栽培在容器中并且容器被存储在叠垛中。在叠垛上方运行着导轨的格架网络，装载处理设备在该导轨上运行。装载处理设从叠垛取走容器，然后存放在叠垛中的替代位置或将容器存放在可拣取货物的站点处。该系统进一步包括可展开的照明装置，该照明装置能够在使用时从上方照亮每个容器，但在不需要时可移动到存储位置。在各个容器内而不是在整个系统中提供这些这种照明装置使得存储具有灵活性，同时降低成本，提高效率且能够在单个区域中栽培多种作物。

Description

栽培系统和方法
本申请是申请日为2017年09月15日、申请号为CN201780056476.9(国际申请号为PCT/EP2017/073268)、发明名称为“栽培系统和方法”的进入中国国家阶段的PCT申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及栽培系统和方法。更具体地但是非排他性地，本发明涉及用于机械化植物栽培系统的照明。
本申请要求于2016年9月15日提交的编号为GB 1615751.3的英国专利申请的优先权，该英国专利申请的内容通过引用被并入本文。
另外，编号为GB1606678.9、GB1606684.7和GB1606679.7的英国专利申请的主题通过引用被并入本文。
背景技术
用于栽培某些作物的常规系统和方法是众所周知的。大多数作物需要大面积的土地并且需要根据待栽培的作物所需的条件被放置在适当的位置。
最近，诸如水栽法的先进的耕作技术使得能够充分利用照明、水和肥料在室内栽培高质量的作物。然而，这些系统在土地使用、资本和劳动力方面效率较低。本发明描述了一种用于显著提高这些效率的方法。
一些商业和工业活动需要能够对大量不同的产品进行存储和提取的系统。一种已知类型的对多个产品线中的物品进行存储和提取的系统涉及将叠垛中的存储容器或容器布置在彼此顶部，该叠垛成行布置。存储容器或容器从上方存取，从而消除了行之间的通路的需要并允许更多的容器存储在给定的空间中。
对成行叠置的容器进行处理的方法已被众所周知数十年。在一些例如如在Bertel的US2,701,065中所描述的这种系统中，包括容器的独立式叠垛，该独立式叠垛被成行布置以便减少与存储这种容器相关的存储体积，但是如果需要的话仍然提供对特定容器的存取。通过提供可用于叠置给定容器并且将给定容器从叠垛中移除的相对复杂的起重机构来对给定的容器进行存取是可能的。然而，这种系统的成本在许多情况下不切实际，并且该系统主要针对大型航运容器的存储和处理被商业化。
使用容器的独立式叠垛并提供对特定容器进行提取和存储的机构的想法已经得到进一步发展，例如，如在Cimcorp的EP 0767113B中所描述的。‘113公开了一种使用呈矩形管形式的机器人装载处理器对多个叠置的容器进行移除的机构，该矩形管围绕容器的叠垛下降并且被构造成能够在叠垛的任一水平高度处抓夹容器。通过这种方式，多个容器可以立即被从叠垛升起。可移动的管可用于将多个容器从一个叠垛的顶部移动到另一个叠垛的顶部，或者将容器从叠垛移动到外部位置，反之亦然。在单个叠垛中的所有容器都容纳有相同产品(称为单产品叠垛)的情况下，这样的系统特别有用。
在‘113中描述的系统中，管的高度必须至少与最大的容器叠垛的高度一样高，以便可以在单次操作中提取最高的容器叠垛。因此，当在诸如储仓的封闭空间中使用时，由于需要适应装载处理器的管而限制了叠垛的最大高度。
EP 1037828 B1(Autostore)描述了一种如下系统：在该系统中，容器的叠垛被布置在框架结构内，EP 1037828 B1的内容通过引用被并入本文。附图的图1至图4中示意性地示出了这种类型的系统。机器人装载处理设备可以在叠垛的最上部表面上的导轨系统上围绕叠垛被可控制地移动。
机器人装载处理设备的其他形式在例如专利号为317366的挪威专利中被进一步描述，该挪威专利的内容通过引用被并入本文。图3(a)和图3(b)分别是从后部和前部观察的装载处理设备的示意性透视图，并且图3(c)是用于使容器升起的装载处理设备的示意性前视透视图。
在编号为1314313.6(Ocado)的英国专利申请中描述了装载处理设备的进一步发展，在该专利申请中，每个机器人装载处理器仅覆盖一个格架空间，从而允许装载处理器的更高密度并且进而允许给定尺寸系统的更高的总处理能力。
在这种已知的存储系统中，大量容器被密集地叠置。这些容器通常用于存储货物以供应由机器人拣取的在线杂货订单。
这种系统可用于栽培植物，实际上也可用于栽培其他活生物体。在编号为GB1606678.9(Ocado创新有限公司)的英国专利申请中描述了这种系统。
该英国专利申请中的系统公开了一种存储型竖直耕作系统，该存储型输直耕作系统可用于在各个容器中栽培植物，这些容器的绝对数量使得这些作物能够被在比使用传统栽培技术所需的土地小得多的土地上大规模生产。
上述申请还公开了单独或通过系统框架向容器提供服务的能力。根据在各个容器中所提供的服务，可以监测内容物以获得与要中继到中央处理系统的容器的内容物有关的数据。传输的数据可以提供关于容器的状态、容器的内容物的信息，或者可以提供关于相邻容器的信息以监测整个存储系统的状态。此外，通过这种方式，可以根据容器的特定内容物的需要来照亮、加热或冷却容器。
此外，该申请公开了存储系统内的各个容器，这些容器除了货物之外还提供有服务。此外，存储系统内的各个容器可能不包含货物，但可包含提供给其他容器的服务或监测系统状态的服务。
为了使用这种用于有效地栽培作物或其他活生物体的系统，可能需要通过适当波长的照明来照亮容器内的作物或生物体。
在已知的竖直耕作系统中，正在栽培的作物通常被栽培在大型托盘中，在该大型托盘上安装有大型照明阵列。在上述密集封装的系统中，作物在一系列叠置的容器中的存在阻止使用这种大面积照明方案。
在使用竖直叠置的箱的系统中，能够将灯安装在箱的附近并使光照射到内部是非常有益的。挑战是实现光的均匀分布。通过利用栽培箱的壁和上方的箱的底部表面，可以实现合理的光的均匀性，从而允许光一致地传送到在箱内栽培的植物。可以为最顶部的箱提供包括照明装置的覆盖物、顶部或盖子，以将光反射回到由机器人放置的作物上。
发明内容
根据本发明，提供了一种栽培系统，该栽培系统包括：基本上平行的轨道或导轨的第一组和基本上平行的轨道或导轨的第二组，第二组在基本上水平的平面中横向于第一组延伸以形成包括多个格架空间的格架图案；以叠垛方式布置的多个存储容器，该多个存储器位于格架空间下方和位于形成框架的一系列直立件内；设置在导轨上的至少一个装载处理设备，该至少一个装载处理设备被布置成在叠垛上方侧向移动，该装载处理设备或每个装载处理设备包括提升装置，该提升装置被布置成使至少一个容器或容器中的一部分从叠垛升起；其中，该系统包括一系列照明装置，该照明装置可从叠垛中的容器附近的第一位置展开到容器上方的第二位置，使得由照明装置发射的光横跨容器的栽培体积均匀地分布。
根据本发明，进一步提供了一种栽培系统，该栽培系统包括：基本上平行的轨道或导轨的第一组和基本上平行的轨道或导轨的第二组，该第二组在基本上水平的平面中横向于第一组延伸，以形成包括多个格架空间的格架图案；以叠垛方式布置的多个存储容器，该多个存储容器位于格架空间下方并位于形成框架的一系列直立件内；设置在导轨上的至少一个装载处理设备，该至少一个装载处理设备被布置成在叠垛上方侧向移动，该装载处理设备或每个装载处理设备包括提升设备，该提升设备被布置成使至少一个容器或容器的一部分从叠垛升起；其中，每个容器包括塑料部分，所述塑料部分包括半透明材料，该半透明材料用于将入射到半透明材料上的光以均匀分布的方式传输到容器的栽培体积上。
根据本发明，进一步提供了一种在根据上文所述的栽培系统内栽培生物体的方法，该方法包括以下步骤：向存储容器110内提供栽培装置；将容器110定位在存储系统内；提供所需的光、水和养分；使用可在容器110上方的格架系统上运行的至少一个机器人装载处理设备30来移动容器110；其中，通过照明装置提供光，该照明装置可从与容器110的侧面相邻的第一位置展开到容器110上方的第二位置。
通过这种方式，本发明克服了叠置系统竖直农场中的现有技术照明系统的问题，并提供了一种确保叠置容器系统中光的均匀分布的方案，确保增加作物产量，提高照明成本方面的效益和生产不受照明方向性影响的作物。
附图说明
现在将参考附图描述本发明，在附图中：
图1是用于使容器的多个叠垛容置在存储系统中的框架结构的示意性透视图；
图2是图1的框架结构的一部分的示意性平面图；
图3(a)和图3(b)分别是机器人装载处理设备的一种形式的从后部和前部观察的示意性透视图，该机器人装载处理设备用于图1和图2的框架结构，并且图3(c)是使用时的使容器升起的已知的装载处理设备的示意性透视图；
图4是已知存储系统的示意性透视图，该存储系统包括图3(a)、图3(b)和图3(c)中所示类型的多个装载处理设备，该多个装载处理设备与根据本发明的一种形式的机器人服务设备一起被安装在图1和图2的框架结构上；
图5是栽培系统的一种形式的示意性透视图，该系统包括位于框架内的一系列容器叠垛，各个容器可通过装载处理器(未示出)从叠垛中移除，该系统进一步包括机器人拣取装置，该机器人拣取装置用于拣取栽培在存储于栽培系统中的容器中的植物；
图6a、图6b、图6c是在图5的栽培系统中使用的容器的一种形式的示意性透视图，该容器包括照明装置；
图7是图5的系统的一部分的示意性透视图，该示意性透视图示出了存储系统的框架的直立件，该直立件承载被可移动地安装在直立件上的多个滑动面板，这些面板可从框架内的第一非工作位置移动到第二工作位置，其中，当处于第二位置时，这些面板位于各个容器内；
图8是图5的系统的一部分的示意性透视图，该示意性透视图示出了存储系统的框架的直立件，其中，容器被叠置在直立件内，图7的面板处于容器内的第二工作位置；
图9是机构的一种形式的示意性透视近视图，该机构用于将面板从直立件内的第一位置移动到容器内的第二位置，该机构包括蜗轮机构；以及
图10是本发明的另一种形式的示意性前视图，该示意性前视图示出了能够横跨系统内的叠垛内的每个容器实现光的均匀分布的照明装置。
具体实施方式
如图1和图2所示，被称为容器10的可叠置的容器被叠置在彼此顶部以形成叠垛12。叠垛12被布置在储仓或制造环境中的框架结构14中。图1是框架结构14的示意性透视图，并且图2是示出了布置在框架结构14内的容器10的单个叠垛12的自顶向下的视图。每个容器10通常装纳多个产品物品(未示出)，并且容器10内的产品物品可以是相同的，或者根据应用可以具有不同的产品类型。
框架结构14包括支撑水平构件18、20的多个直立构件16。第一组平行的水平构件18被布置成垂直于第二组平行的水平构件20，以形成由直立构件16支撑的多个水平格架结构。构件16、18、20通常由金属制成。容器10被叠置在框架结构14的构件16、18、20之间，使得框架结构14防止容器10的叠垛12水平移动，并引导容器10的竖直移动。
框架结构14的顶部层面包括轨道22，该轨道被布置在横跨叠垛12的顶部的格架图案中。另外参照图3和图4，轨道22支撑多个机器人装载处理设备30。平行的轨道22的第一组22a横跨框架结构14的顶部引导装载处理设备30沿第一方向(X)移动，平行的轨道22的第二组22b引导装载处理设备30沿垂直于第一方向的第二方向(Y)移动，该第二组22b垂直于第一组22a布置。通过这种方式，轨道22允许装载处理设备30在X-Y平面中以两个维度进行移动，使得装载处理设备30可移动到叠垛12中的任一叠垛上方的位置。
每个装载处理设备30包括载具32，该载具被布置成在叠垛12上方沿X方向和Y方向在框架结构14的轨道22上行进。由载具32的前部的一对轮34和载具32的后部的一对轮34组成的轮34的第一组被布置成与轨道22的第一组22a中的两个相邻轨道接合。类似地，由载具32的每一侧上的一对轮36组成的轮36的第二组被布置成与轨道22的第二组22b中的两个相邻轨道接合。每组轮34、36可以被升起和降低，使得轮34的第一组或轮36的第二组在任何时候都与相应的轨道的组22a、22b接合。
当轮34的第一组与轨道的第一组22a接合并且轮36的第二组被升起离开轨道22时，轮34可以通过容置在载具32中的驱动机构(未示出)驱动，以便使装载处理设备30沿X方向移动。为了使装载处理设备30沿Y方向移动，轮34的第一组被升起离开轨道22，并且轮36的第二组被降低到与轨道的第二组22a接合。然后，驱动机构可以用于驱动轮36的第二组以实现沿Y方向的移动。
通过这种方式，在中央拣取系统(未示出)的控制下，一个或多个机器人装载处理设备30可以在框架结构14上围绕叠垛12的顶部表面移动。每个机器人装载处理设备30被设置有升降装置，该升降装置用于使一个或多个容器或容器从叠垛升起离开以存取所需的产品。通过这种方式，可以在任何时候从格架和叠垛中的多个位置存取多个产品。
图4示出了如上文所述的典型的存储系统，该系统具有在叠垛12上活动的多个装载处理设备30。
图1和图4示出了存储系统内的叠垛12中的容器10。应当理解，任何给定的存储系统中可以存在大量的容器。
图5示出了基于图1至图4中描绘的现有技术存储系统的栽培系统。在该栽培系统中，栽培容器110被适配成适于栽培植物或其他活生物体。例如，每个栽培容器110可包括栽培介质。
图5示出了上述栽培系统的一部分。为清楚起见，仅示出了框架结构的一部分，其中，框架14内的叠垛12中示出了代表性数量的容器110。位于系统内的容器110的一部分包括仅在准备使用时的栽培装置。系统中的容器110的一部分包括对于最初种植的植物的间隔状况而言已经变得太大的植物。
可提供机器人拣取设备100以使该任务完全自动化。然而，应当理解，该任务可由栽培系统的服务区域处的操作员手动执行。
每个栽培容器110可包括如图1至图5所示的容器10，或者替代地，可包括托盘状底座，该托盘状底座上方设置有支撑框架，以使栽培容器110能够叠置。这种栽培容器110允许穿过容器结构的侧面进入植物的生长的冠层。当容器被叠置时，容器的转角直立件承载被叠置在任何给定容器上方的任何容器的负载。因此，容器不必具有固定侧面或刚性侧面。应当理解，栽培容器110可包括侧面或部分侧面，以防止作物从栽培容器110的体积中生长出来。
图6a、图6b和图6c示出了被适配成适于栽培植物的栽培容器110的一种形式。植物被栽培在位于容器110中的诸如垫子或土壤的栽培装置13上。在垫子13下面，容器可以包括贮存部(未示出)，该贮存部包含适合于被栽培在容器中的植物的水和/或植物养分。
容器110通过相邻容器110上的协作表面保持成叠垛。另外，容器110包括定位在容器110的预期协作表面处的连接装置40。连接装置40可包括沉积在容器10的协作表面上的导电层，或者可包括能够在两个或多个容器10之间运载电力的弹簧装载的触点或者作为触点或任何其它连接装置的弹簧。此外，连接装置40可包括含碳橡胶触点，该含碳橡胶触点能够在叠垛中的两个或多个协作容器10之间传输信号。
所示连接装置40包括可释放地锁定的连接器，该连接器能够运载电力、流体(例如水和肥料)以及植物栽培系统中所需的其他服务或设施。
各个容器110可以包括用于向例如加热装置、冷却装置、数据记录装置、通信装置和/或照明装置60供电的供电装置。每个单独的容器110可进一步包括电力控制装置，该电力控制装置用于控制供应到服务或每个服务的电力并且如果要将电力传输到叠垛12中的相邻容器10则控制供应到叠垛12中的其他容器10的电力。应当理解，容器10包括电力控制装置并且该电力控制装置不限于供电加热器、冷却器或灯。需要电力的任何装置都可使用供电装置。供电装置可包括电池，或者可包括用于通过容器10上的连接装置40或通过框架结构的直立件16从外部电源传输电力的装置。也可以使用非接触式电力传输方法，例如磁感应或RF感应方法和光学方法。
图6详细示出了适于植物栽培装置的容器10。容器10包括照明装置60，该照明装置可以发射适于栽培所需作物的预定波长的光。此外，容器110包括流体供应装置52，该流体供应装置在被激活时，可以对在容器110中栽培的作物喷洒预定量的水。供应到照明装置60的电力和供应到喷洒装置52的流体经由沿容器10的一侧延伸的导路装置17被导路通过容器10。容器110被进一步设置有连接装置40，以便能够当容器10位于栽培系统中时，将服务向容器10的叠垛12之上引导。
应当理解，尽管在图6中，导路装置被示出为安装在容器10上，但可形成容器10，使得该容器包括适合用作导路装置17的模制品。
图6a至图6c示出了来自叠垛12的其他形式的容器110，容器10包括各种配置的照明装置60。如图6a和图6b所示，照明装置60可包括含有合适的灯泡、LEDs或任何其他合适形式的照明装置60的盖子。盖子可以被可移除地附接到容器10且在从叠垛12中移除容器10期间折叠起来。
替代地，如图6c所示，照明装置60可以被设置在容器110的底座中，以照亮叠垛12中下方的容器110。
图7示出了根据本发明的照明结构的替代形式。图7示出了包括框架14的直立件的栽培系统的一部分。栽培容器110的叠垛12位于框架14内。栽培容器110是包括托盘状底座和盒型支撑框架的类型，该盒型支撑框架被安装在上方以形成用于叠垛12中的栽培容器110的支撑件。
应当理解，栽培容器110的盒型框架可以包括固定安装到托盘上的单独结构，或者可以包括与托盘状底座一体形成的结构。
栽培容器110进一步包括引导部分114’，引导部分114’沿栽培容器110的短边中的两个被定位在盒型支撑结构的顶部。栽培系统框架14的直立件进一步包括基本上平行于直立件延伸的引导部分114。直立件的引导部分114和栽培容器110的引导部分114’被定位成使得当栽培容器110位于框架14内的叠垛12内时，两个引导部分114、114’对齐。两个引导部分114、114’通过在直立件上的引导部分114上形成或安装的引导件的半径部分连接。
多个面板构件113被设置在引导部分114、114’内，并且可沿直立件上的引导部分114移动并进入容器110内的引导部分114’。面板构件113包括照明装置60，该照明装置可向栽培容器110中的作物或植物发射合适波长的光。
图7示出了包括照明装置60的面板构件113，该照明装置位于直立件上的引导部分114内。图7中的面板构件113被定位在第一位置，在该第一位置，包括照明装置60的面板构件113中的每一个面板构件的表面基本上平行于栽培容器110的长边。当处于这个位置时，照明装置60可能不运行。替代地，如果照明装置60在该位置运行，则在栽培容器110不包括固定侧面或不透明侧面的情况下，可以从侧面照亮栽培容器110。
直立件进一步包括驱动机构115，例如仅包括蜗轮机构。该蜗轮机构包括安装在直立件上的螺纹杆116和在位于直立件上的引导件114中时接合面板构件的接合装置。接合装置经由蜗轮移动，以使包括照明装置60的面板113从基本上平行于直立件的引导部分114内的第一位置移动到容器110内的第二位置，在第二位置，包括照明装置60的面板装置113基本上垂直于框架14的直立件。图9中更详细地示出了机构115。
在使用中，包括照明装置60的面板构件113通过驱动蜗轮机构从图7所示的位置移动到图8所示的位置。机构115接合位于引导部分114、114’内的带状装置(未示出)(面板113安装在该带状装置上)并起作用以使面板在直立件上的引导件114中绕半径并沿着位于栽培长容器110内的引导件114’向上移动。如图8所示，当面板构件113位于栽培容器110内的引导件114’中时，照明装置60的发射表面被设置成朝向容器110的栽培体积122。在该第二位置，照明装置60被激活并用于以均匀的方式照亮包含在容器体积内的植物或作物。
机构115可以响应于从装载处理设备(未示出)接收的信号而工作，该装载处理设备将其自身定位在栽培容器110的给定叠垛12上方。替代地，该机构可以由装载处理设备30通过适当的定位和驱动装置18来驱动，该定位和驱动装置位于直立件的顶部。此外，应当理解，机构115可以在控制中心(未示出)的远程控制下运行。
通过这种方式，可以从上方照亮栽培容器110以促进光的均匀分布并使作物和植物能够以基本上直立的方式生长，从而消除作物和植物生长不均匀或由照明的方向性引起的与直立件成角度生长的问题。另外，照明装置60在需要时可展开，并且可以在不需要时返回到直立件上的引导件114内的存储位置。更具体地，当通过在定位于框架14上方的导轨上运行的装载处理设备30从叠垛中移除栽培容器110时，照明装置可以返回到该存储位置。
应当理解，虽然以上示例和附图是在面板构件113和照明装置60被定位于容器110的长边附近的情况下描述的，但当照明装置60沿容器110的短边被定位时，系统将以类似的方式工作。实际上，如果容器110具有正方形横截面并且面板构件和照明装置被定位于两个边缘上，则系统将会工作。
还应当理解，照明装置60不需要包括在一系列面板113上的分立的照明装置，但是可包括在柔性板型结构上的单个照明装置。
在本发明的替代实施例中，如图10所示，栽培容器110包括托盘状底座，该托盘状底座具有安装在其上的盒型支撑结构。盒型结构与托盘状底座一起限定出栽培体积122，植物冠层在该体积中形成。每个栽培容器110包括顶部或盖子结构120，该顶部或盖子结构包括能够对其中的光进行内反射或折射的塑料材料。例如，顶部或盖子结构120可包括PMMA、聚碳酸酯或聚苯乙烯或任何其他合适的材料。盖子或顶部结构120可被定位在每个栽培容器的顶部上，或者替代地，可形成每个栽培容器110的底座，从而能够照亮下面的栽培容器110。应当理解，特别是在容器110的底座包括照明装置60的示例中，盖子或顶部结构120可以通过装载处理设备30独立地从顶部容器110移除。在该示例中，最顶部容器110将需要单独的盖子120以执行照明功能。
应当理解，盖子120可以通过第一装载处理设备30独立地从最顶部容器110移除，第二装载处理设备30随后用于使最顶部栽培容器110从叠垛升起。然而，各个装载处理设备30可以被设置有适于首先使盖子120升起从而将盖子和灯阵列与任何电源断开的提升装置，提升装置随后使栽培容器110升起。另外，应当理解，各个装载处理设备30可以被设置有适于将盖子120与容器110一起原地升起的提升装置，在该示例中，装载处理设备30被设置有用于为盖子120中的照明阵列供电的装置以便在需要时保持照明的连续性。
虽然图10所示的示例示出了具有矩形横截面的顶部结构120，但是应当理解，成某种形状的结构可以改善反射特性并且使得更多的光能够被反射并且更少的光被该结构散射出去。有利地，提供透明的顶部/盖子/底座120结构使得能够通过操作员或通过装载处理设备上的摄像机或栽培系统内的摄像机视觉地检视栽培体积122的内容物。
应当理解，顶部/盖子/底座结构120可包括镜面(未示出)，使得入射到镜面上的所有辐射被反射回栽培体积122。
发射预定波长或多个预定波长的光的诸如LEDs的照明装置60被安装在盖子或底座结构的旁边，使得所发射的辐射入射到塑料顶部/盖子/底座结构120上并照亮材料的边缘，光以均匀的方式被折射、反射并发射到植物或作物的生长冠层上。
通过这种方式，实现均匀的照明分布，同时在栽培容器110的侧面上保持固定的照明位置。
结合上述照明机制，各个容器110可进一步包括其他服务，例如数据记录装置和用于将记载的数据传输到远程中央数据记录设备的通信装置。数据记录装置包括适于监测容器10中的状态的传感器，该状态例如为温度、例如由腐烂水果引起的任何气体排放、和湿度。数据记录装置和通信装置使得能够监测各个容器10中的内容物和状态。此外，关于系统中的叠垛12中的特定容器10的已知信息使得能够监测整个存储系统的状态。应当理解，通信的类型和方法可以但不必限于WiFi。可以使用任何合适形式的通信协议或方法。
叠垛12中的各个容器110可进一步包括加热装置和/或冷却装置和温度监测装置，该温度监测装置用于监测容器10中的温度。加热装置可包括经由直接装置(例如热空气)或经由间接装置(例如散热器装置)的热流体流，或者可进一步包括电加热器或电磁感应加热器。
冷却装置可以包括珀耳帖(Peltier)冷却器，或者可以包括经由直接装置(例如冷空气)或经由间接装置(例如散热器装置)的冷流体流，散热器装置包括冰浆驱动压缩机。
通过这种方式，可以根据各个容器110的内容物来控制和改变各个容器110的温度。如果容器的内容物需要冷却，那么各个容器可以保持5摄氏度的温度，而不是要求存储系统中的叠垛12的一部分通过空间加热器和冷却器保持在预定温度。应当理解，这些仅是示例，并且可以使用任何合适形式的加热器或深冷器来实现所期望的效果。
可能优选的是，将空气吹过植物栽培系统的叠垛12内的容器10。这可以通过利用风扇或其他气流装置产生穿过整个系统的气流来实现。
应当理解，栽培系统的格架的直立件16可以承载本文提到的任何服务或者用于通过电线、电缆或管道或任何其他合适的装置向前传输到容器10的替代服务。
编号为GB1606678.9、GB1606684.7和GB1606679.7的英国专利申请详述了穿过容器10和框架结构14的导路服务的系统和方法，并且这些英国专利申请通过引用被并入本文。
考虑到系统的高度自动化和受控性质，设想了大量用途。这些用途中的一些在下文中描述，但不应被认为是限制性的。
例如，该系统可用于开发新的植物变体，或者如果建立给定变体的最佳生长条件，那么系统的使用将需要连续监测，并且每个容器内的所有条件将需要检查单独的参数并定期检查内容物。水、养分和光的量需要被密切监测并被相应地改变。这将需要每隔一段时间移除、检查和更换许多容器。有利地，这可以在本系统中实现，因为从系统感测、监测和移除容器10的过程是高度自动化的。
如果该系统用于给定植物或作物的大规模生产，则需要最小化生产成本，因此先前建立了最佳生长的所需参数。因此，每种植物或作物品种所需的照明、水、养分和温度将在生长周期开始时被固定。容器将每3天至10天从存储系统移除，以使幼苗重新间隔开直到最终收获，然后对容器10进行重新播种。
有利地，两种类型的用途都可容纳在单个存储系统中。容器10的一部分可以包含用于大规模生产的作物，容器的一部分可以包含正在开发的产品或者正在监测的新变体和正在建立的最佳生长方案。
应当理解，系统的一部分可以通过合适的分割装置来分割开。
在本文描述的示例中，应当理解，并非所有容器110都包括所描述的所有服务。此外，一些容器，特别是用于大规模生产的容器，除了适当水平的光、水和养分外，可能不需要任何服务。相反，对于用于研究开发或试验的容器110，每个容器中可能需要更多的传感和监测装置。
在研究开发容器的情况下，通过装载处理设备30定期将一个或多个容器10从叠垛12中移除并送到系统内的检视口。检查植物的状态，并根据需要将养分或水加入容器中。如果容器内的植物仍然需要时间来达到成熟，则将容器10返回到叠垛12。如果植物已经充分生长并且作物成熟，则移除植物或作物，并清洁栽培容器10，对栽培容器进行重新种植，然后将栽培容器返回叠垛12。
在大规模生产的情况下，相关的容器10可能不会被移除以进行检视，但是仅当预计作物已经成熟时才可移除相关的容器10。
设置在容器10内的传感器装置监测在容器中栽培的植物的状态。虽然可以使用植物在容器10中的维护计划，但是应当理解，传感器可以从维护计划之外触发从叠垛12中移除容器10。例如，如果容器10包含生长的蘑菇但是蘑菇过熟，则传感器可以检测与食物成熟相关的气体，并且可以在维护计划之外移除容器10以进行检视。
某些温室在二氧化碳水平升高的环境中工作。应当理解，在这些情况下，合适的气体传感装置将能够相应地监测和控制二氧化碳的水平。
应当理解，许多作物可以在这种机械化温室中栽培。这些作物包括但不限于蘑菇、辣椒、草药和生菜。在一些能源丰富但水资源稀缺的地方，这种系统也可用于栽培谷类作物和其他生物。虽然本文描述的实施例主要涉及用于大规模生产或研究开发目的的植物生长，但是应当理解，任何活生物体、植物、动物或真菌都可以在这种存储系统中生长。例如，存储系统可用于鱼、鸡、牡蛎和龙虾的生长。另外，该系统可用于GM试验、药物试验、需要特定成熟条件的葡萄酒的存储，或需要仔细控制温度和湿度的奶酪。
这种栽培作物的系统的优点在于，可以在单个位置栽培多种作物，因为不同的容器10可以包含不同的作物。此外，在容器10中栽培植物可以防止疾病通过大型作物传播，因为疾病、枯萎病，真菌或其他植物相关的问题将被限制在单独的容器10中。虽然通过系统储仓中的过滤器来限制来自外部环境的侵扰应该是可行的，但是任何违反该限制的行为也可包含在单独的容器中，从而可以最小化“与植物有关的问题”。
应当理解，栽培系统包括以叠垛方式12布置的大量容器10。在本发明的一个实施例中，存储系统包括分散在系统内的不同类别的容器10。例如，可以有空容器10、栽培植物的容器10、包含待存储的货物的容器10、包含诸如电源或通信装置的服务的容器、包括加热装置的容器10、包括冷却装置的容器10、包括需要液体和/或光的货物的容器10。
应当理解，一些容器10可以包含一个或多个上面提到的服务或设备。例如，具有贮存部的容器10也可被设置有照明装置60。
照明装置60可以采用LED灯或荧光灯管或任何其他合适形式的照明。
叠垛12内的容器10中的数据记录和状态监测装置的提供使得能够生成系统的状态和地形图，除非移除并检查特定容器10，否则这是不可能的。
此外，经由直立件16或经由容器与容器接触向特定的单独的容器10提供服务使得具有不同要求的货物能够存储在同一存储系统内，而无需借助于对系统进行分配并将具有不同要求的货物分隔到格架的分隔部段中。
另外，容器10之间的连接以及容器10和叠垛12之间的通信将实时生成存储系统的知识库，该知识库例如在停电的情况下将提供帮助，这将有助于可能的灾难恢复。替代方案是清空所有容器并重建叠垛，这将是效率低且成本高的。
应当理解，所有容器10可以通过装载处理设备30从叠垛12中移除。没有容器10被固定在一个位置，并且在容器10之间的所有接触是可形成的和易断开的。此外，需要通过直立件16传递服务的容器10不以任何方式被固定到直立件16上。可以使用任何合适的形成连接和断开连接。
还应当理解，可以为单独的容器提供一种服务、选择的服务或所描述的所有服务。此外，列出的服务不应被认为是限制性的。可以设想能够携带或传输到容器10的任何形式的服务。
在本发明的一个实施例中，仅作为示例给出，容器110包括托盘，植物被种植在托盘上。托盘大约为1000×1400mm。托盘包括框架，该框架的高度足以允许植物生长至其自然收获高度。在特定实施例中，托盘被叠置达到20米高或更高。每个托盘都是被附接到托盘顶部框架的灯、上方托盘的底座或格架中的灯照亮，如以示例形式仅在上文的图6a至图6c中示出的。所有处理(种植、收获、修剪、喷洒以及潜在浇水)都是在具有良好人体工学和潜在机器人或其他自动化设备的专业工作站进行。
应当理解，可以使用多个不同的照明阵列。例如，在植物生长的早期阶段而不是到植物生长的最后阶段，可以使用不同的阵列。在开始阶段，将所有光线聚焦在植物上并减少周围土壤的照明浪费将是优选的。可以使用单独的阵列或者可以关闭一部分灯。因此，照明装置60可以相对于容器10中栽培的作物移动。例如，如果作物在高度上生长，则照明装置60的水平高度相对于容器110中的作物的高度可以是可升高的和可降低的。此外，栽培容器110可被设置有间隔件套环，以使栽培容器110的栽培体积增加。应当理解，顶部或盖子120可适于被形成以与这种间隔件套环协作，反之亦然，如果需要，照明装置可与间隔件套环分离并在栽培容器110上被更换。应当理解，间隔件套环可以叠置在栽培容器110上，反之亦然，并且应当理解，盖子或顶部120可以装配容器110或间隔件套环。
还应当理解，可以在任何一个时间使用多个波长的光，或者可以以预定的顺序使用离散的波长。在上述两个示例中，照明装置60可包括阵列形式的多个单独的光源，或者可包括在使用期间可互换的照明装置。
在另一个实施例中，植物可被倒置地生长并从下面照亮。有利地，这将减少植物消耗的能量以使水和养分抵抗重力移动并且可以使一些物种生长得更快。
在下文概述了本发明中的特征。
1、一种栽培系统，所述栽培系统包括：基本上平行的轨道或导轨的第一组和基本上平行的轨道或导轨的第二组，所述第二组在基本上水平的平面中横向于所述第一组延伸，以形成包括多个格架空间的格架图案；叠垛12方式布置的多个存储容器110，所述多个存储容器位于所述格架空间下方并且位于形成框架14的一系列直立件内；设置在所述导轨上的至少一个装载处理设备30，所述至少一个装载处理设备被布置成在所述叠垛12上方侧向移动，所述装载处理设备或每个装载处理设备30包括提升设备，所述提升设备被布置成使至少一个容器110或所述容器中的一部分从叠垛12升起；其中，所述系统包括一系列照明装置60，所述照明装置能够从所述叠垛12中的一容器110附近的第一位置展开到所述容器110上方的第二位置，使得由所述照明装置发射的光横跨所述容器110的栽培体积均匀地分布。
2、根据特征1所述的系统，其中，所述照明装置60通过位于所述框架的直立件上的机构从所述第一位置移动到所述第二位置。
3、根据特征2所述的系统，其中，所述机构115包括位于所述直立件上的接合装置，所述接合装置接合所述照明装置。
4、根据特征3所述的系统，其中，所述照明装置包括位于带状装置上的面板装置，所述带状装置与位于所述直立件上的所述接合装置接合。
5、根据特征2至4中任一项所述的系统，其中，所述机构包括蜗轮机构，所述蜗轮机构包括位于所述直立件上的螺纹杆，并且所述接合装置包括齿轮。
6、一种栽培系统，所述栽培系统包括：基本上平行的轨道或导轨的第一组和基本上平行的轨道或导轨的第二组，所述第二组在基本上水平的平面中横向于所述第一组延伸以形成包括多个格架空间的格架图案；以叠垛12方式布置的多个存储容器110，所述多个存储容器位于所述格架空间下方并且位于形成框架14的一系列直立件内；设置在所述导轨上的至少一个装载处理设备30，所述至少一个装载处理设备被布置成在所述叠垛12上方侧向地移动，所述装载处理设备或每个装载处理设备30包括提升设备，所述提升设备被布置成使至少一个容器110或所述容器中的一部分从叠垛12升起；其中，每个容器包括塑料部分120，所述塑料部分120包括半透明材料，所述半透明材料用于将入射到所述半透明材料上的光横跨所述容器110以均匀分布的方式传输到所述容器110的栽培体积上。
7、根据特征6所述的系统，其中，所述系统进一步包括照明装置60，所述照明装置60被定位在每个容器110的所述塑料部分附近，由所述照明装置60发射的光入射到所述容器110的所述塑料部分120上，所述发射的光分散遍布在所述塑料部分上并且朝向所述容器120的栽培体积122传输。
8、根据特征6或7所述的系统，其中，所述塑料部分进一步包括镜面部分，所述镜面部分用于将入射到镜子上的光朝向所述容器110的栽培体积122反射。
9、根据特征6至8中任一项所述的系统，其中，所述塑料部分包括所述容器110的盖子部分。
10、根据特征6至8中任一项所述的系统，其中，所述塑料部分包括所述容器110的底座部分。
11、根据前述特征中任一项所述的系统，其中，所述照明装置60包括光发射装置，所述光发射装置发射具有适于活生物体的培育、控制或维护的波长或波长范围的光。
12、根据前述特征中任一项所述的系统，其中，所述活生物体包括处于研究开发中的正在生长的作物或生物体。
13、根据前述特征中任一项所述的系统，其中，所述容器110中的一部分包括正在生长的作物。
14、根据前述特征中任一项所述的系统，其中，所述容器中的一部分包括处于研究开发中的生物体。
15、根据前述特征中任一项所述的系统，其中，所述容器中的一些或全部包括供电装置。
16、根据前述特征中任一项所述的系统，其中，所述容器中的一些或全部包括电力控制装置。
17、根据前述特征中任一项所述的系统，其中，所述容器中的一些或全部包括传感器装置和用于监测所述传感器装置的输出的数据记录装置。
18、根据前述特征中任一项所述的系统，其中，一些或全部所述容器10包括用于与相邻容器10或与中央通信管理器通信的通信装置。
19、根据前述特征中任一项所述的系统，其中，所述容器10中的一些或全部包括用于加热所述容器10中的内容物的加热装置。
20、根据前述特征中任一项所述的系统，其中，所述容器10中的一些或全部包括用于冷却所述容器中的内容物的冷却装置。
21、根据前述特征中任一项所述的系统，其中，所述容器10中的一些或全部包括贮存部，所述贮存部用作所述容器10中的流体槽。
22、根据前述特征中任一项所述的系统，其中，所述容器中的一些或全部包括照明装置60，所述照明装置能运行的时间长度能够被控制和改变。
23、一种在根据前述特征中任一项所述的栽培系统内栽培生物体的方法，所述方法包括以下步骤：
a.向存储容器110内提供栽培装置；
b.将所述容器110定位在存储系统内；
c.提供所需的光、水和养分；
d.使用能够在所述容器110上方的格架系统上运行的至少一个机器人装载处理设备30来移动所述容器110；其中，经由照明装置提供光，所述照明装置能够从与所述容器110的侧面相邻的第一位置展开到所述容器110上方的第二位置。
24、根据特征23所述的方法，包括以下进一步的步骤：
a.向存储容器10内提供传感器装置和数据记录44以及存储装置；
b.提供通信装置以将所记录的数据传送到中央数据记录设备；
c.监测接收到的所述数据；
d.在必要时在容器10内的所述生物体的生长周期期间移除容器10，以提供水和养分。
25、根据特征23或24所述的栽培植物的方法，包括以下进一步的步骤：
e.提供用于控制所述容器10内的温度的装置；
f.提供用于监测所述容器10内的温度的装置；
26、根据特征23至25中任一项所述的栽培植物的方法，包括向每个容器10内提供照明装置60的进一步的步骤，所述照明装置60发射具有适于在所述容器10中栽培的植物的预定波长的光。
27、根据特征23至36中任一项所述的种植植物的方法，进一步包括改变所述照明装置60能运行的时间长度的步骤，以模拟针对所述容器10中的植物的适当日长。
在上文未明确描述的许多变化和修改也是可能的，而不脱离如所附权利要求限定的本发明的范围。

Claims (18)

1.一种在栽培系统中使用的栽培容器(110)，所述栽培系统包括：
以叠垛(12)方式布置的多个容器(110)，其中，所述容器中的至少一个是栽培容器，其中，所述叠垛被布置在形成框架(14)的一系列直立件内和装载处理轨道格架下方；其中，所述系统包括一系列照明装置(60)，所述照明装置能够从所述叠垛(12)中的一容器(110)附近的第一位置展开到所述容器(110)上方的第二位置，使得由所述照明装置发射的光横跨所述容器(110)的栽培体积均匀地分布，所述栽培容器包括：
托盘状底座；
盒型支撑框架，所述盒型支撑框架安装在托盘状底座上方，以形成用于将多个栽培容器布置在自支撑叠垛(12)中的支撑件；和
引导部分(114)，所述引导部分沿着相对边设置在盒型支撑结构的顶部，用以在所述第一位置和所述第二位置之间引导所述照明装置(60)。
2.根据前一项权利要求所述的栽培容器，其中，所述照明装置(60)通过位于所述框架的直立件上的机构从所述第一位置移动到所述第二位置。
3.根据前述权利要求中任一项所述的栽培容器，
其中，所述盒型框架固定地安装在所述托盘状底座上，或者
其中，所述盒型框架与所述托盘状底座一起为一体形成的结构。
4.根据前述权利要求中任一项所述的栽培容器，其中，所述引导部分被定位成使得当栽培容器(110)位于框架(14)内的叠垛(12)内时，所述引导部分(114)与所述框架(14)的引导部分(114’)对齐。
5.根据权利要求4所述的栽培容器，其中，所述引导部分(114)和所述引导部分(114’)通过半径部分连接。
6.根据权利要求4或5所述的栽培容器，其中，所述照明装置包括设置在所述引导部分(114，114’)内并且能够沿着所述引导部分移动的面板构件(113)。
7.根据权利要求6所述的栽培容器，其中，所述面板构件(113)能够在与所述框架(14)的直立件基本上平行的位置和与所述框架(14)的直立件基本上垂直的位置之间移动。
8.根据前述权利要求中任一项所述的栽培容器，其中，所述照明装置的发射表面被设置成朝向所述容器(110)的栽培体积(122)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的栽培容器，所述栽培容器包括盖子结构(120)，由能够内反射或折射的材料形成。
10.根据前述权利要求中任一项所述的栽培容器，其中，所述盖子结构(120)是能够独立地移除的。
11.根据前述权利要求中任一项所述的栽培容器，其中，所述底座由能够内反射或折射的材料形成。
12.根据前述权利要求中任一项所述的栽培容器，其中，所述照明装置(60)包括光发射装置，所述光发射装置用于发射具有适于活生物体的培育、控制或维护的波长或波长范围的光。
13.根据前述权利要求中任一项所述的栽培容器，所述栽培容器还包括一个或多个附加服务。
14.一种栽培系统，所述栽培系统包括：
基本上平行的轨道或导轨的第一组和基本上平行的轨道或导轨的第二组，所述第二组在基本上水平的平面中横向于所述第一组延伸，以形成包括多个格架空间的格架图案；
以叠垛(12)方式布置的多个存储容器(110)，所述容器为根据权利要求1至13中任一项所述的容器，所述多个存储容器位于所述格架空间下方并且位于形成框架(14)的一系列直立件内；和
设置在所述导轨上的至少一个装载处理设备(30)，所述至少一个装载处理设备被布置成在所述叠垛(12)上方侧向移动，所述装载处理设备或每个装载处理设备(30)包括提升设备，所述提升设备被布置成使至少一个容器(110)或所述容器中的一部分从叠垛(12)升起。
15.根据权利要求14所述的栽培系统，其中，所述照明装置(60)的展开是响应于从装载处理设备接收到的信号进行的。
16.根据权利要求14或15所述的栽培系统，其中，所述照明装置(60)的展开是通过位于所述直立件的顶部的装载处理设备进行的。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的栽培系统，其中，所述照明装置(60)的展开在控制中心的远程控制下进行。
18.一种在根据前述权利要求中任一项所述的栽培容器内栽培生物体的方法，所述方法包括以下步骤：
a.向存储容器(110)内提供栽培装置；
b.将所述容器(110)定位在存储系统内；
c.提供所需的光、水和养分；
d.使用能够在所述容器(110)上方的格架系统上运行的至少一个机器人装载处理设备(30)来移动所述容器(110)；其中，经由照明装置提供光，所述照明装置能够从在所述容器(110)的侧面附近的第一位置展开到所述容器(110)上方的第二位置。
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