CZ2020430A3 - Systém pro automatickou přípravu a provozní úpravu zálivky při pěstování rostlin, způsob automatické přípravy a provozní úpravy zálivky při pěstování rostlin a pěstební zařízení obsahující tento systém - Google Patents

Abstract

Systém pro přípravu a provozní úpravu zálivky obsahuje přítokové potrubí (10) vstupní vody, které ústí do nádrže (11) živného roztoku, která je dále opatřena výstupním potrubím (111) živného roztoku pro napojení na přívod (152) živného roztoku do pěstebního systému (15). Výstupní potrubí (111) živného roztoku z nádrže (11) je napojeno na vstup (200) proporčního třícestného ventilu (20), jehož první výstup (201) je napojen na vstup (210) dávkovací trubice (21) složek živného roztoku a druhý výstup (202) je uzpůsoben pro napojení na přívod (152) živného roztoku do pěstebního systému (15). Proporční třícestný ventil (20) je napojen na řídicí jednotku (5). Výstup (211) dávkovací trubice (21) je napojen na nádrž (11) živného roztoku a do dávkovací trubice (21) je zaústěn výstup (220) alespoň jednoho dávkovacího peristaltického čerpadla (22) napojeného na zásobník (23) přidávané složky živného roztoku. Dávkovací peristaltické čerpadlo (22) je napojeno na řídicí jednotku (5), na kterou jsou dále napojeny snímače (24) vlastností živného roztoku v nádrži (11) a snímače (113) výšky hladiny živného roztoku v nádrži (11), které jsou napojeny na řídicí jednotku (5).

Description

Systém pro automatickou přípravu a provozní úpravu zálivky při pěstování rostlin, způsob automatické přípravy a provozní úpravy zálivky při pěstování rostlin a pěstební zařízení obsahující tento systém

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká oblasti automatizace pěstebního procesu při hydroponickém, aquaponickém i konvenčním pěstování rostlin v půdě. Konkrétně vynález představuje automatický systém pro přípravu a provozní úpravu zálivky při pěstování rostlin připojitelný k různým typům pěstebních systémů.

Vynález se také týká způsobu automatické přípravy a provozní úpravy zálivky pň pěstování rostlin.

Vynález se také týká pěstebního zařízení se systémem pro automatickou přípravu a provozní úpravu zálivky při pěstování rostlin.

Dosavadní stav techniky

Hydroponické pěstování rostlin, tedy pěstování rostlin bez půdy, kdy je výživa zajištěna živným roztokem, se celosvětově rozšířilo díky efektivnějšímu využití vody, hnojiv, kontrole klimatu a prevenci patogenů a je považováno za vhodnou metodu produkce zeleniny a jiných plodin. Také v ČR význam hydroponie v produkci zeleniny roste, a to zejména v oblasti pěstování rajčat. Pro maximalizaci výnosu i nutričních hodnot pěstované zeleniny je přitom důležité, aby pěstební podmínky odpovídaly rostlinnému metabolismu, navíc v každé fázi vývoje rostliny. Udržování pěstebních podmínek na vzájemných optimálních hodnotách odpovídajících příslušnému vývojovému stádiu rostliny s co nejmenšími výkyvy, případně dostatečně rychlá adaptace pěstebních podmínek pro aktuální vývojovou fázi rostliny, je tedy podstatou maximalizace výnosu i nutričních hodnot pěstovaných rostlin a jejich plodů.

Pro optimalizaci a efektivnost řízení pěstebního procesu z hlediska udržování vhodných pěstebních podmínek jsou známa zařízení, která jsou schopna měřit a sledovat omezené množství parametrů pěstebních podmínek a regulovat výživu rostlin za účelem maximalizace výnosu i nutričních hodnot pěstovaných rostlin a jejich plodů.

Většina známých zařízení je zaměřena na automatizované spouštění předem připravené zálivky, a to na základě sledování a zjištění takových parametrů, jako je intenzita slunečního záření, stav a provoz drenážních čidel, případně i na základě jednoduchých stanovených časových intervalů. Pro řízení vlastní kvality živného roztoku jsou používány sondy pH, snímače elektrické vodivosti nebo teploty živného roztoku atd. Typický příklad takového řešení je popsán v US 2009/0223128.

Z US 2014/0324490 Al je znám systém využívající snadno monitorovatelné parametry, jako je teplota a osvětlení, ale z hlediska nutriční kvality pěstovaných rostlin se hodnotí až výstupní produkt, např. v podobě hodnocení obsahu živin v rostlinách.

Určitý stupeň optimalizace výživového managementu rostlin je popsán např. v US 9 247 688 Bl, který popisuje nutrient blendoptimization systém.

Z WO 2017/040485 Al je známo řešení, které optimalizuje vhodné nastavení jednotlivých živin v hydroponickém roztoku. Zůstává však v rovině nastavení vstupních parametrů roztoku v závislosti na konkrétní pěstované plodině, bez online monitoringu a kontroly či zpětné vazby.

US 2019/0075741 Al popisuje automatizovaný systém hydroponického růstu a zaměřuje se na komplexní systém pro pěstování rostlin, včetně logistického uspořádání (nádrže, sekce). Z hlediska

- 1 CZ 2020 - 430 A3 kontroly pěstebního procesu sice uvádí zpětnou vazbu, ale tuto využívá pouze u běžných parametrů, jako je pH, koncentrace živin v souhrnné podobě, EC, teploty, CO2.

CZ/EP Πβ^ΠΊ, tak jako řada dalších dokumentů, v oblasti hydroponie popisuje vlastní pěstební technologii, kdy definuje možnosti využití umělých substrátů, upevnění a umístění rostlin nebo dodávky vody a živin. Podobně např. WO 2016/028329 Al popisuje celkové uspořádání pěstebního systému bez ohledu na řízení chemického složení živného roztoku.

Společnou nevýhodou dosavadního stavu techniky je absence online monitoringu dalších významných výživových parametrů živného roztoku mimo pH, elektrické vodivosti EC a teploty a automatické řízení přípravy živného roztoku podle aktuálních potřeb pěstovaných rostlin.

Cílem vynálezu je odstranit nebo alespoň minimalizovat nevýhody dosavadního stavu techniky, zejména vytvořit systém pracující s automatickou přípravou a provozní úpravou zálivky při pěstování rostlin v pěstebním prostoru, schopný automatického provozu během celého vegetačního cyklu rostlin (plodin) a schopný podle dat ze senzorových jednotek pro vnitřní a vnější atmosféru zvolit ekonomičtější variantu úpravy parametrů vnitřního prostředí.

Podstata vynálezu

Cíle vynálezu je dosaženo systémem pro automatickou přípravu a provozní úpravu zálivky při pěstování rostlin, jehož podstata spočívá v tom, že výstupní potrubí živného roztoku z nádrže je napojeno na vstup proporčního třícestného ventilu, jehož první výstup je napojen na vstup alespoň jedné dávkovači trubice složek živného roztoku a druhý výstup proporčního třícestného ventiluje uzpůsoben pro napojení na přívod živného roztoku do pěstebního systému a proporční třícestný ventil je napojen na řídicí jednotku, přičemž výstup dávkovači trubice je napojen na nádrž živného roztoku a do dávkovači trubice je zaústěn výstup alespoň jednoho dávkovacího peristaltického čerpadla, jehož vstup je napojen na zásobník přidávané složky živného roztoku, přičemž dávkovači peristaltické čerpadlo je napojeno na řídicí jednotku, na kterou jsou dále napojeny alespoň jeden snímač vlastností živného roztoku v nádrži a alespoň jeden snímač výšky hladiny živného roztoku v nádrži a tyto snímače jsou napojeny na řídicí jednotku.

Podstata způsobu automatické přípravy a provozní úpravy zálivky při pěstování rostlin spočívá vtom, že se snímají vlastnosti a parametry živného roztoku v nádrži a řídicí jednotkou se porovnávají s požadovanými vlastnostmi a parametry a pro úpravu vlastností a parametrů živného roztoku v nádrži se živný roztok z nádrže čerpadlem dopravuje do dávkovači trubice, ve které se do živného roztoku přidává určené množství potřebné složky živného roztoku určené řídicí jednotkou, načež se živný roztok z dávkovači trubice společně s přidanými potřebnými složkami vede zpět do nádrže živného roztoku a kontrolují se nové vlastnosti a parametry živného roztoku v nádrži, načež se v případě dosažení požadovaných vlastností a parametrů živného roztoku v nádrži rozhodne o zahájení přivádění živného roztoku do pěstebního systému, přičemž při nedosažení požadovaných vlastností a parametrů živného roztoku v nádrži se rozhodne o opakování přidávání potřebných složek živného roztoku při opakování průchodu živného roztoku dávkovači trubicí, případně i v kombinaci s připuštěním čisté vstupní vody přítokovým potrubím.

Podstata pěstebního zařízení pro hydroponické, aquaponické a konvenční pěstování rostlin v půdě, spočívá v tom, že obsahuje alespoň jeden systém pro přípravu a provozní úpravu zálivky.

Hlavní výhodou proporčního řízení průtoku mezi pěstebním systémem a systémem pro automatickou přípravu a provozní úpravu zálivky při pěstování rostlin je schopnost kontinuálně upravovat parametry živného roztoku (fertigace), a to bez výpadku dodávky živného roztoku k pěstovaným rostlinám v různých druzích pěstebních systémů, jako jsou hydroponické systémy, aquaponické systémy nebo i půdní systémy. Kontinuální úprava parametrů a vlastností živného roztoku umožňuje dodržovat odchylku hodnot pH v rozsahu 0,025 bodu a odchylku hodnot

-2 CZ 2020 - 430 A3 elektrické vodivosti 0,025 mS/cm i při práci v recirkulačním pěstebním systému s proměnnými hodnotami živného roztoku vracejícího se z pěstebního prostředku. Další z podstatných výhod vynálezu je to, že kontinuální úprava parametrů a vlastností živného roztoku umožňuje využít pro živný roztok menší nádrž bez delší zádrže živného roztoku, kdy v živném roztoku nedochází k vysrážení živin nebo k degradaci organických složek prodlevou mezi přípravou a distribucí živného roztoku k pěstovaným rostlinám.

Objasnění výkresů

Vynález je schematicky znázorněn na výkrese, kde ukazuje obr. 1 první příklad uskutečnění systému pro automatickou přípravu a provozní úpravu zálivky při pěstování rostlin v pěstebním systému a v pěstebním prostoru, obr. 2 druhý příklad uskutečnění systému pro automatickou přípravu a provozní úpravu zálivky při pěstování rostlin v pěstebním systému a v pěstebním prostoru, obr. 3 třetí příklad uskutečnění systému pro automatickou přípravu a provozní úpravu zálivky při pěstování rostlin v pěstebním systému a v pěstebním prostom, obr. 4 příklad uskutečnění systému s rozšířeným počtem zásobníků přidávaných složek živného roztoku a obr. 5 blokové schéma pěstebního zařízení uspořádaného v pěstebním prostoru s pěstebním systémem napojeným na systém pro automatickou přípravu a provozní úpravu zálivky při pěstování rostlin.

Příklady uskutečnění vynálezu

Vynález bude popsán na příkladech uskutečnění pěstebního zařízení, které je uspořádáno v pěstebním prostom s pěstebním systémem napojeným na systém pro automatickou přípravu a provozní úpravu zálivky při pěstování rostlin. Vynález dále bude popsán na příkladu způsobu automatické přípravy a provozní úpravy zálivky při pěstování rostlin a na pěstebním zařízení využívající řečený systém pro automatickou přípravu a provozní úpravu zálivky při pěstování rostlin.

Pro účely tohoto vynálezu se následujícími používanými pojmy rozumí (terminologie):

Pěstební zařízení je soubor funkčních uzlů, jednotek a prvků, včetně softwaru, které jsou uspořádány v pěstebním prostom, kde pěstební zařízení slouží k realizaci pěstování rostlin, jako je pěstební systém, pěstební aktuátory, systém pro automatickou přípravu a provozní úpravu zálivky při pěstování rostlin atd.

„Pěstební prostor“ je prostor, ve kterém je uspořádáno pěstební zařízení. Pěstebním prostorem je typicky skleník, fóliovník, vnitřní pěstíma atd.

„Pěstební systém“ je soubor zařízení a prvků, ve kterých pěstované rostliny rostou (hydroponický, aquaponický, půdní atd.), včetně systému distribuce zálivky v pěstebním systému k jednotlivým rostlinám, kdy zálivka je dodávána ze systému pro automatickou přípravu a provozní úpravu zálivky.

Pěstební aktuátory jsou uzly, jednotky a zařízení sloužící pro řízení prostředí v pěstebním prostom, jako jsou ventilace, topení, zmlžovače, klimatizace, čerpadla, snímače teploty, vlhkosti atd.

Systém pro automatickou přípravu a provozní úpravu zálivky při pěstování rostlin je soubor fúnkčních jednotek a prvků, včetně řídicí jednotky a softwaru, určených pro automatickou přípravu a provozní úpravu zálivky při pěstování rostlin v pěstebním systému. Systém pro automatickou přípravu a provozní úpravu zálivky při pěstování rostlin tedy obsahuje zařízení pro automatickou přípravu a provozní úpravu zálivky při pěstování rostlin a řídicí jednotku se softwarem pro toto zařízení.

-3CZ 2020 - 430 A3 „Řídicí jednotka je soubor hardwaru a softwaru pro řízení funkčních uzlů, jednotek a prvků pro řízení a optimalizace pěstebních podmínek v pěstebním prostoru.

„Zálivka“ je živný roztok pro fertigaci pěstovaných rostlin, který obsahuje vodu s přídavkem výživových složek (organických a minerálních), látek pro úpravu pH a případně i s přídavkem fytohormonálních doplňků, připouštěné vody, sanitačních prostředků a roztoků atd.

„Směšovací zařízení“ je zařízení, ve kterém se bezprostředně provádí příprava a provozní úprava vlastností zálivky. Směšovací zařízení je součástí systému pro automatickou přípravu a provozní úpravu zálivky.

Jak je znázorněno na obr. 5, je v pěstebním prostoru 1 uspořádáno pěstební zařízení 4, které obsahuje soustavu funkčních uzlů, jednotek a prvků, včetně softwaru, které slouží k realizaci pěstování rostlin. Pěstební zařízení 4 obsahuje pěstební systém 15, zařízení 2 pro automatickou přípravu a provozní úpravu zálivky při pěstování rostlin, soustavu pěstebních aktuátorů 3 a řídicí jednotku 5.

Jednotlivé pěstební aktuátory 3 jsou uzpůsobeny pro řízení prostředí v pěstebním prostoru 1, jako je řízení výměny vzduchu, řízení teploty, řízení vlhkosti atd. Pěstební aktuátory 3 zahrnují akční uzly a členy k bezprostřednímu provádění úkonů. Pěstebními aktuátory 3 jsou např. ventilace, topení, zmlžovače, klimatizace, čerpadla, snímače teploty, vlhkosti atd. Jednotlivé prvky pěstebního zařízení 4 jsou napojeny na řídicí jednotku 5, která je uzpůsobena pro řízení jednotlivých uzlů, skupin, prvků atd. pěstebního zařízení 4. Řídicí jednotka 5 je dále uzpůsobena k obousměrné komunikaci se zařízením uživatele pěstebního zařízení 4, zejména je řídicí jednotka 5 uzpůsobena pro bezdrátovou nebo kabelovou komunikaci s komunikačním zařízením uživatele pěstebního zařízení 4.

V provedení podle obr. 1 je v pěstebním zařízení 4 uspořádáno přítokové potrubí 10 vstupní vody, ve kterém jsou ve směru proudění vstupní vody postupně za sebou v sérii zapojeny filtr 100. průtokoměr 101 a ventil 102 pro ovládání přítoku vstupní vody do celého pěstebního zařízení 4. V neznázoměném příkladu provedení je v přítokovém potrubí 10 za filtrem 100 zařazen nejdříve ventil 102 a teprve za ním je zařazen průtokoměr 101. Ventil 102 je výhodně tvořen elektromagneticky ovládaným ventilem napojeným na řídicí jednotku 5. Filtr 100 je v zásadě volitelnou součástí, takže v neznázoměném příkladu provedení je přítokové potrubí 10 bez filtru 100. Filtr 100 je příkladně tvořen např. filtrem pevných částic, filtrem pro změnu chemického složení vody, filtrem pro UV sterilizaci vody, apod.

Ve směm přítoku vstupní vody přítokovým potrubím 10 je za soustavou filtr 100, průtokoměr 101 a ventil 102 přítokové potrubí 10 napojeno na vtok 110 nádrže 11 živného roztoku.

Nádrž 11 živného roztoku je opatřena bezpečnostním přepadem 112 živného roztoku pro ochranu před přetečením nádrže 11 a dále je nádrž 11 opatřena snímačem 113 výšky hladiny živného roztoku v nádrži 11 napojeným na řídicí jednotku 5.

Nádrž 11 živného roztoku je opatřena výstupním potrubím 111 živného roztoku, které je přes čerpadlo 12 živného roztoku, s výhodou oběhové čerpadlo, napojeno na vstup 130 prvního třícestného ventilu 13. Čerpadlo 12 živného roztoku je napojeno na řídicí jednotku 5.

První výstup 131 prvního třícestného ventilu 13 je přes první zpětnou klapku 14 napojen na výpusť živného roztoku.

Druhý výstup 132 prvního třícestného ventilu 13 je napojen na vstup 200 proporčního třícestného ventilu 20 zařízení 2 pro automatickou přípravu a provozní úpravu zálivky při pěstování rostlin.

První třícestný ventil 13 je napojen na řídicí jednotku 5.

-4CZ 2020 - 430 A3

Proporční třícestný ventil 20 je ve znázorněném příkladu provedení tvořen řízeným ventilem se servopohonem, přičemž tento proporční třícestný ventil 20 je napojen na řídicí jednotku 5.

První výstup 201 proporčního třícestného ventilu 20 je napojen na vstup 210 dávkovači trubice 21 složek živného roztoku, přičemž výstup 211 dávkovači trubice 21 je napojen na nádrž 11 živného roztoku. V dávkovači trubici 21 se bezprostředně provádí přidávání potřebných složek a přídavků do zálivky, jak bude blíže popsáno v dalším textu. Ve znázorněném provedení je výstup 211 dávkovači trubice 21 pomocí spojovacího potrubí 212 napojen na vtok 110 nádrže 11 živného roztoku.

Druhý výstup 202 proporčního třícestného ventilu 20 je napojen na přívod 152 živného roztoku do pěstebního systému 15. Pěstební systém 15 je opatřen neznázoměným rozvodem zálivky, který je po výstupu z pěstebního systému 15 dále vratným potrubím 150 živného roztoku napojen na nádrž 11 živného roztoku. Ve znázorněném příkladu provedení je vratné potrubí 150 živného roztoku napojeno na vtok 110 nádrže 11 živného roztoku. Ve vratném potrubí 150 jsou s výhodou zapojeny druhá zpětná klapka 1500 a ventil 1501 pro ochranu před případným zpětným tokem živného roztoku a pro servisní odpojení pěstebního systému 15. Ventil 1501 je s výhodou napojen na řídicí jednotku 5. V neznázoměném provedení je ve vratném potrubí zapojen alespoň filtr pevných částic, který u recirkulačních pěstebních systémů brání zanášení mechanických nečistot z pěstebního systému 15 do nádrže 11 živného roztoku a následně pak do celého okruhu živného roztoku v celém pěstebním zařízení 4.

Do vnitřního prostoru dávkovači trubice 21 jsou napojeny výstupy 220 dávkovačích peristaltických čerpadel 22. přičemž vstupy dávkovačích peristaltických čerpadel 22 jsou napojeny na zásobníky 23 přidávaných složek živného roztoku. Výstupy 220 dávkovačích peristaltických čerpadel 22 jsou na dávkovači trubici 21 ideálně napojeny v sérii za sebou ve směru délky dávkovači trubice 21. Dávkovači peristaltická čerpadla 22 jsou napojena na řídicí jednotku 5, ve znázorněném příkladu provedení jsou uspořádána v čerpadlové části 50 řídicí jednotky 5.

V neznázoměném příkladu uskutečnění jsou zásobníky 23 přidávaných složek živného roztoku opatřeny snímači množství přidávaných složek živného roztoku v každém zásobníku 23. Například jsou opatřeny snímači výšky hladiny přidávaných složek živného roztoku v zásobníku 23, což je výhodné zejména pro zlepšení funkčnosti systému, pro ochranu před neočekávaným spotřebováním veškerého obsahu zásobníku 23 atd. Snímače množství přidávaných složek živného roztoku v každém zásobníku 23 jsou napojeny na řídicí jednotku 5.

V příkladu provedení na obr. 1 až 3 je zařízení 2 pro automatickou přípravu a provozní úpravu zálivky při pěstování rostlin opatřeno dávkovači tmbicí 21. do které je ve směru délky dávkovači trubice 21 postupně zaústěn výstup 220 pětice dávkovačích peristaltických čerpadel 22, z nichž každé je napojeno najeden zásobník 23 přidávaných složek živného roztoku, tedy je do živného roztoku cíleně a řízené přidáváno až pět složek, přičemž počet a objem skutečně přidávaných složek je určen řídicí jednotkou a dávkování je provedeno odpovídající dobou činnosti příslušného kalibrovaného peristaltického čerpadla 22. Současně se tento dávkovaný objem softwarově odečte od zbývajícího množství příslušné přidávané složky v příslušném zásobníku 23 takže odpadá potřeba použití měřicího zařízení zaplnění zásobníků 23.

V příkladu provedení na obr. 4 je zařízení 2 pro automatickou přípravu a provozní úpravu zálivky při pěstování rostlin opatřeno dvojicí za sebou v sérii zapojených dávkovačích trubic 21, přičemž do každé dávkovači tmbice 21 je ve směm délky dávkovači trubice 21 postupně zaústěn výstup 220 pětice dávkovačích peristaltických čerpadel 22, takže do zde znázorněné dvojice dávkovačích trubic 21 je postupně zaústěn výstup 220 deseti dávkovačích peristaltických čerpadel 22, z nichž každé je napojeno najeden zásobník 23 přidávaných složek živného roztoku. V provedení podle obr. 4 je do živného roztoku cíleně a řízené přidáváno deset složek.

-5CZ 2020 - 430 A3

V neznázoměném příkladu provedení je použita jediná dávkovači trubice 21 pro zaústění výstupu 220 všech dávkovačích peristaltických čerpadel 22. nejen znázorněných pět, nebo je použit jiný vhodný počet dávkovačích trubic 21 pro zaústění výstupu 220 všech potřebných dávkovačích peristaltických čerpadel 22. V dalším neznázoměném příkladu provedení je počet výstupů 220 dávkovačích peristaltických čerpadel 22 zaústěných do každé dávkovači tmbice jiný, např. 2, 3, 4, 6, atd., což z tohoto systému přidávání složek živného roztoku vytváří modulární systém schopný snadného přizpůsobení v podstatě jakémukoli počtu látek přidávaných do živného roztoku.

Dávkovači peristaltická čerpadla 22 přitom dovolují velmi jemně ovládat dávkovaný objem přidávaných látek a mají snadnou údržbu i při dávkování agresivních látek a dovolují snadnou vizuální kontrolu technického stavu.

Nádrž 11 živného roztoku je opatřena soustavou snímačů 24 vlastností živného roztoku, resp. parametrů živného roztoku v nádrži 11. Snímače 24 vlastností živného roztoku jsou napojeny na řídicí jednotku 5.

Na obr. 2 je znázorněno modifikované pěstební zařízení 4, které je na výstupu živného roztoku z pěstebního systému 15 opatřeno přečerpávací nádrží 16. která je opatřena přečerpávacím čerpadlem 160 s plovákovým spínačem 161. s výhodou vertikálním plovákovým spínačem, a dále je přečerpávací nádrž 16 opatřena bezpečnostním přepadem 162 živného roztoku. Přečerpávací čerpadlo 160 a plovákový spínač 161 jsou napojeny na řídicí jednotku 5.

Na obr. 3 je znázorněno modifikované pěstební zařízení 4 s trubkovým pěstebním systémem 15.

V neznázoměném příkladu provedení je pěstební zařízení 4 z obr. 1 až 3 dále modifikováno tak, že obsahuje soustavu paralelně a/nebo sériově zapojených pěstebních systémů 15.

Řídicí zařízení 5 je buď společné pro všechny uzly, jednotky, prvky atd. pěstebního zařízení, nebo je vhodně rozděleno na individuální řídicí pod-jednotky, které jsou případně uspořádány v jednotlivých částech 50 až 53 skříně řídicí jednotky 5.

Pěstební zařízení 4 s pěstebním systémem 15. zařízením 2 pro automatickou přípravu a provozní úpravu zálivky při pěstování rostlin, řídicí jednotkou 5 a pěstebními aktuátory 3 pracuje tak, že přítokovým potrubím 10 se vstupní voda přes filtr 100, průtokoměr 101 a elektromagneticky ovládaný ventil 102 přivádí do nádrže 11 živného roztoku. Nádrž 11 živného roztoku je přitom opatřena snímači 113 výšky hladiny živného roztoku v nádrži 11 a řídicí jednotka 5 řídí pomocí dat z průtokoměru 101 a snímačů 113 výšky hladiny živného roztoku v nádrži 11 napouštění nádrže 11 vstupní vodou.

Snímače 24 vlastností živného roztoku, které jsou uspořádány v nádrži 11 živného roztoku, měří v nastavitelných časových intervalech, typicky trvající 1 nebo více sekund, parametry živného roztoku v nádrži 11. j imiž j sou alespoň teplota zálivky (RTD, [°C], slouží i j ako referenční teplota pro tepelnou kompenzaci ostatních měření), pH [-], EC [mS/cm] (elektrická vodivost), DO [mg/1] (obsah rozpuštěného kyslíku) a ORP [mV] (oxidačně-redukční potenciál). Snímače 24 vlastností živného roztoku dále mohou měřit libovolnou sestavu výživových parametrů zálivky pomocí kombinací iontově selektivních elektrod (ISE) atd.

Oběhovým čerpadlem 12 se živný roztok z nádrže 11 dopravuje přes první třícestný ventil 13 buď do výpusti přes zpětnou klapku 14 nebo do proporčního třícestného ventilu 20. Umístění výpusti hned za čerpadlo 12 a za první třícestný ventil 13 umožňuje snadnou a automatizovanou sanitaci nádrže 11 živného roztoku, včetně závěrečného promývání pěstebního systému 15 čistou vodou před sklizní pěstovaných rostlin 151. tzv. „flushing“. Toto zapojení výpusti za první třícestný ventil 13 také umožňuje vypuštění nádrže 11 živného roztoku v případě havarijního stavu, aniž by tento živný roztok zasáhl pěstební systém 15.

-6CZ 2020 - 430 A3

Je-li živný roztok oběhovým čerpadlem 12 přes druhý výstup 132 prvního třícestného ventilu 13 veden do proporčního třícestného ventilu 20 a pokud kvalita a parametry živného roztoku v nádrži 11, zjištěné a změřené snímači 24 vlastností živného roztoku v nádrži 11, odpovídá požadovaným hodnotám, vede se živný roztok přes druhý výstup 202 proporčního třícestného ventilu 20 do pěstebního systému 15. resp. do soustavy paralelně nebo sériově zapojených pěstebních systémů 15, tj, k pěstovaným rostlinám. Podle počtu a velikosti připojených pěstebních systémů 15 je přitom určen a škálován výkon a typ čerpadla 12, průměr potrubí 10, 110, 111 a dalších, průměr a délka a počet dávkovači trubice 21, velikost nádrže 11 a jiných komponent, uzlů a prvků pěstebního zařízení 4 atd. Z pěstebního systému 15 se živný roztok ve znázorněném provedení cirkulačního pěstebního zařízení 4 vrací do nádrže 11 zpětným potrubím 150, případně přes přečerpávací nádrž 16. V neznázoměném příkladu pěstebního zařízení 4 s jednorázovým použitím živného roztoku se živný roztok vypouští z pěstebního systému 15 do odpadní nádrže pro další zpracování nebo použití mimo pěstební zařízení 4.

Pokud kvalita a parametry živného roztoku v nádrži 11. zjištěné a změřené snímači 24 vlastností živného roztoku v nádrži 11. vybočuje z požadovaných hodnot, vede se živný roztok přes první výstup 201 proporčního třícestného ventilu 20 do vstupu 210 dávkovači trubice 21, v níž jsou do živného roztoku pomocí dávkovačích peristaltických čerpadel 22 ze zásobníků 23 přidávány potřebné složky živného roztoku podle pokynů řídicí jednotky 5. Do dávkovači trubice 21 jsou díky algoritmům softwaru řídicí jednotky 5 současně vždy přiváděny jen vzájemně nereagující vstupní látky, aby nedocházelo k nežádoucím interakcím přidávaných složek, přičemž dávkovači peristaltická čerpadla 22 zajišťují dodávku přesně specifikovaného množství jednotlivých vstupních látek do dávkovači trubice 21, ze které jsou tyto látky vymývány živným roztokem přivedeným z nádrže 11 živného roztoku pomocí oběhového čerpadla 12 případně při úplném zahájení provozu pěstebního zařízení 4 nebo s úplně novým (čerstvým) živným roztokem jsou přidávané látky z dávkovači trubice 21 nejprve vymývány čistou vstupní vodou napouštěnou do nádrže 11 potrubím 10, přičemž postupně se cirkulací přes dávkovači trubici 21 zvyšuje koncentrace jednotlivých požadovaných složek v živném roztoku. K úplnému promíchání živného roztoku s přidávanými složkami dochází až mimo dávkovači trubici 21, např. až v nádrži 11 živného roztoku.

Živný roztok se z výstupu 211 dávkovači trubice 21 vede přes spojovací potrubí 212 zpět do nádrže 11 živného roztoku, kde probíhá domíchávání živného roztoku a kde snímače 24 vlastností živného roztoku měří kvalitu a parametry živného roztoku. Měření aktuálních parametrů živného roztoku probíhá v nádrži 11 pro přípravu zálivky na pokyn z řídicí jednotky 5 tak, aby nedocházelo ke zkreslení měření vlivem nerozmíchaných přidávaných látek ani vlivem proudění živného roztoku. Podle počtu dávkovačích peristaltických čerpadel 22 a počtu přidávaných látek lze přidávané látky dávkovat až na úrovni jednotlivých prvků a/nebo iontových skupin. Takovým cirkulačním principem oběhu živného roztoku se postupně připraví živný roztok v nádrži 11 požadované kvality a parametrů, včetně přípravy počáteční dávky živného roztoku z čisté vstupní vody, včetně průběžné úpravy parametrů živného roztoku v průběhu pěstování rostlin, např. podle aktuální vývojové fáze pěstovaných rostlin, včetně připouštění vody a přidávání látek do živného roztoku atd. Díky realizovanému propojení jsou všechny operace, jako je příprava živného roztoku, rozmíchávání přidávaných látek, distribuce živného roztoku do pěstebního systému 15, vypouštění vody a živného roztoku atd., realizovány zcela automaticky a pomocí jednoho čerpadla 12.

Řídicí jednotka 5 je tak uzpůsobena k přípravě a udržení optimálního živného roztoku v nádrži 11 živného roztoku pro zvolenou pěstovanou plodinu (rostlinu). V jedné nádrži 11 živného roztoku přitom nelze současně udržovat optimální živný roztok s rozdílnými parametry pro více druhů rostlin.

Systém pro automatickou přípravu a provozní úpravu živného roztoku, tj. systém tvořený zařízením 2 pro automatickou přípravu a provozní úpravu živného roztoku a řídicí jednotkou 5 se softwarem, je díky svému univerzálnímu provedení připojitelný k jakémukoliv typu pěstebního

-7 CZ 2020 - 430 A3 systému 15. jakémukoli typu nádrže 11 živného roztoku atd. a je schopen obsluhovat všechny typy recirkulačních i drain-to-waste (ztrátových) pěstebních systémů 15.

Řídicí jednotka 5 je v příkladu uskutečnění na obr. 5 připojena k senzorové jednotce 6 vlastností vnitřního prostředí v pěstebním prostoru 1, která je uzpůsobena ke snímání a vyhodnocování úrovně slunečního osvitu [lux, PAR], teploty [°C], vlhkosti [%RH], CO2 [ppm] atd., a senzorové jednotce 7 vlastností vnějšího prostředí pěstebního prostoru 1, jako je úroveň slunečního osvitu [lux, PAR], teplota [°C], vlhkost [%RH]) atd. Dále je řídicí jednotka 5 opatřena snímači spotřeby a snímači charakteristik odběru elektrické energie alespoň některých uzlů, skupin, prvků atd. pěstebního zařízení 4, přičemž je řídicí jednotka 5 opatřena prostředky pro detekci provozního a poruchového stavu těchto uzlů, skupin, prvků atd., popř. pro odpojení uzlu, skupiny nebo prvku od napájení. S naměřenými daty ze senzorové jednotky 6, 7 vlastností vnitřního a vnějšího prostředí pěstebního prostoru 1 pracuje řídicí jednotka 5 podle nastavení a podle aktuální pěstební situace a také podle reálně připojených uzlů, skupin a prvků atd. a případně ovládá i další periferní zařízení, jako je ventilace, dělená klimatizace, SensiCom, apod. Logika činnosti řídicí jednotky 5 je uzpůsobena reálně připojeným výkonovým spotřebičům zvoleným v ovládací aplikaci a při posouzení ekonomičnosti varianty úpravy parametrů provozu pěstebního zařízení 4 v pěstebním prostoru 1. Například je-li požadována nižší vlhkost a zároveň se nedosycuje CO₂ a vnější parametry vyhovují, je pomocí ventilace přisáván z vnějšího prostředí sušší vzduch namísto zapnutí odvlhčovače. V případě pěstování rostlin v uzavřených prostorách je možno zvolit i práci s tzv. dělenou atmosférou. Na základě naměřených dat ze senzorové jednotky 6, 7 vlastností vnitřního a vnějšího prostředí je odpovídajícími pěstebními aktuátory 3 např. dopouštěn CO2, je regulována teplota a vlhkost, stínění pěstebního prostoru 1 atd.

K řídicí jednotce 5 jsou v ne znázorněném příkladu provedení připojeny další výkonové spotřebiče pomocí standardních sběmic (MODBUS, I2C, UART apod.).

Řídicí jednotka 5 je dále opatřena neznázoměnými paměťovými prostředky pro uchovávání dat o provozu pěstebního zařízení 4 a o podmínkách v pěstebním systému 1 v reálném čase, např. ve formě databáze s možností přehledného zobrazení v libovolném časovém úseku, ideálně pak bez omezení celkové doby zápisu. Nastavení parametrů pro práci a zobrazení dat je výhodně realizováno přes webovou aplikaci po připojení komunikačního zařízení uživatele pěstebního zařízení, např. počítače, tabletu, mobilního telefonu atd., kdy nezáleží na použitém OS tohoto zařízení uživatele. Řídicí jednotka 5 je dále opatřena komunikačním zařízením 8 s alespoň jedním komunikačním rozhraním 82 pro komunikaci přes lokální nebo veřejnou (drátovou-wired) síť a/nebo přes bezdrátovou síť, jako je Wi-Fi, Bluetooth atd.

Řídicí jednotka 5 je opatřena softwarem s uživatelským rozhraním, ve kterém jsou kaskádově řazené definované pěstební profily se statistickým výstupem pro UI. Tyto kaskádově řazené pěstební profily na sebe navazují a mají ideálně časové rozlišení 1 den, přičemž umožňují nastavit parametry osvitu, atmosféry a živného roztoku postupně proměnlivé tak, j ak odpovídá časovému postupu vývojového cyklu pěstované rostliny. Jednotlivé pěstební profily je možné softwarově nastavit (editovat) pro každou vývojovou fázi pěstované rostliny. Jednotlivé pěstební profily lze také importovat/exportovat do/z ovládacího softwaru. Řídicí jednotka 5 dále disponuje tzv. SW perzistentní vrstvou, která zajišťuje, že např. při aktualizaci nedojde k narušení běhu a ztrátě stavů řídicí jednotky_5.

Příklady činnosti řídicí jednotky 5 podle řídicího softwaru, tj. příklady programových kroků (bloků), jsou následující:

Příklad I

U pěstebního zařízení 4 bez cirkulace zálivky (drain-to-waste) je deaktivován tzv. „průběžný mód“. Protože distribuce zálivky k rostlinám v pěstebním systému 15 probíhá v časových intervalech, probíhá úprava parametrů a vlastností zálivky v nádrži 11 v době mimo distribuci zálivky k

-8CZ 2020 - 430 A3 rostlinám v pěstebním systému 15. Proporční třícestný ventil 20 se nastavuje vždy do krajní polohy, tj. jeden z výstupů 201. 202 je plně otevřen a druhý z výstupů 201. 202 je plně uzavřen.

U pěstebního zařízení 4 s nepřetržitou distribucí zálivky (N.F.T., RDWC, LPA...) k rostlinám v pěstebním systému 15 probíhá úprava a míchání živného roztoku současně s distribucí zálivky k rostlinám v pěstebním systému 15. Přitom jsou čerpadla spuštěna po celou dobu míchání a proporční třícestný ventil 20 se nastavuje pro oba výstupy 201, 202 poměrově podle průměru potrubí a podle tlaku v potrubí. Úprava živného roztoku (zálivky) probíhá v menší dávce, která je promíchávána se zbytkem roztoku. Měření parametrů a vlastností živného roztoku (zálivky) probíhá v proudící kapalině, přičemž příslušné sondy a snímače živného roztoku (zálivky) jsou kalibrovány pro měření v proudící kapalině.

Příklad II

Při úvodním, ať již ručně ovládaném nebo automatickém průběžném napouštění vstupní vody se snímá průtokoměr. Data z průtokoměru využívá řídicí jednotka 5 k výpočtu dávkování jednotlivých látek přidávaných pro úpravu parametrů zálivky do dávkovači trubice 21 pomocí dávkovačích peristaltických čerpadel 22 ze zásobníků 23.

Příklad III - Uživatelem ovládané míchání živného roztoku:

Uživatel v ovládací aplikaci zadá pro každé z dávkovačích peristaltických čerpadel 22, jaký objem příslušné přidávané látky chce dávkovat. Zařízení podle tohoto vynálezu se začne chovat následujícím způsobem v jednotlivých krocích:

- vypnutí oběhového čerpadla 12;

- nastavení proporčního třícestného ventilu 20 do polohy „MIX“, ve které je zálivka z nádrže 11 vedena ventilem 20 do dávkovači trubice 21;

- zapnutí oběhového čerpadla 12;

- čekání před spuštěním příslušných peristaltických čerpadel 22;

- dávkování požadovaného množství příslušné přidávané látky do dávkovači trubice 21, přes kterou proudí tekutina hnaná oběhovým čerpadlem 12;

- rozmíchávání vytvořeného roztoku v nádrži 11 pokračující činností oběhového čerpadla 12 po nastavenou dobu Délka promíchávání [s];

- vypnutí oběhového čerpadla 12;

- čekání na ustálení vytvořeného roztoku v nádrži 11 po nastavenou dobu Doba čekání před měřením [s];

- měření parametrů a vlastností vytvořeného živného roztoku v nádrži 11;

- zobrazení výsledných hodnot parametrů a vlastností živného roztoku v aplikaci uživatele;

- dotaz na obsluhu, je-li míchání ukončeno a má se přejít na provozní režim pěstování (pokud ANO -> proporční třícestný ventil 20 se přenastaví na druhý výstup 202 do přívodu 152 živného roztoku do pěstebního systému 15 a řídicí jednotka 5 řídí oběhové čerpadlo 12 podle nastavení režimu pěstování (např. nepřetržitý provoz, provoz s časovačem); pokud NE -> zůstane proporční třícestný ventil 20 nastavený do polohy MIX pro vedení zálivky ventilem 20 do dávkovači trubice 21.

Příklad IV - Uživatelem ovládané napouštění vstupní vody:

Uživatel v ovládací aplikaci zadá, kolik litrů vstupní vody chce napustit do nádrže 11. Zařízení podle tohoto vynálezu se začne chovat následujícím způsobem v jednotlivých krocích:

- vypnutí oběhového čerpadla 12;

- nastavení proporčního třícestného ventilu 20 do polohy „MIX“, ve které je zálivka z nádrže 11 vedena ventilem 20 do dávkovači trubice 21;

- sepnutí ventilu 102 do polohy otevřeno;

-9CZ 2020 - 430 A3

- napuštění požadovaného množství vody přes filtr 100 a průtokoměr 101;

- sepnutí ventilu 102 do polohy zavřeno;

- sepnutí oběhového čerpadla 12;

- rozmíchávání vytvořeného roztoku v nádrži 11 pokračující činností oběhového čerpadla 12 po nastavenou dobu Délka promíchávání [s];

- vypnutí oběhového čerpadla 12;

- čekání na ustálení vytvořeného roztoku v nádrži 11 po nastavenou dobu Doba čekání před měřením [s];

- měření parametrů a vlastností vytvořeného roztoku v nádrži 11;

- zobrazení výsledných hodnot parametrů a vlastností živného roztoku v aplikaci uživatele;

- dotaz na obsluhu, je-li míchání ukončeno a má se přejít na provozní režim pěstování (pokud ANO -> proporční třícestný ventil 20 se přenastaví na druhý výstup 202 do přívodu 152 živného roztoku do pěstebního systému 15 a řídicí jednotka 5 řídí oběhové čerpadlo 12 podle nastavení režimu pěstování (např. nepřetržitý provoz, provoz s časovačem)); pokud NE -> zůstane proporční třícestný ventil 20 nastavený do polohy MIX pro vedení zálivky ventilem 20 do dávkovači trubice 21.

Příklad V - Úvodní míchání:

Uživatel napustí požadované množství čisté vstupní vody buď ručně pomocí ovládací aplikace nebo napuštění čisté vstupní vody provede řídicí jednotka 5 ve spolupráci se snímači 113 výšky hladiny živného roztoku v nádrži 11. Poté uživatel spustí v ovládací aplikaci plán Zahájit míchání. Zařízení podle tohoto vynálezu se začne chovat následujícím způsobem v jednotlivých krocích:

- vypnutí oběhového čerpadla 12;

- nastavení proporčního třícestného ventilu 20 do polohy „MIX“, ve které je zálivka z nádrže 11 vedena ventilem 20 do dávkovači trubice 21;

- zapnutí oběhového čerpadla 12;

- čekání před spuštěním příslušných peristaltických čerpadel 22;

- dávkování požadovaného množství příslušné přidávané látky do dávkovači trubice 21, přes kterou proudí tekutina hnaná oběhovým čerpadlem 12;

- rozmíchávání vytvořeného roztoku v nádrži 11 pokračující činností oběhového čerpadla 12 po nastavenou dobu Délka promíchávání [s];

- vypnutí oběhového čerpadla 12;

- čekání na ustálení vytvořeného roztoku v nádrži 11 po nastavenou dobu Doba čekání před měřením [s];

- měření zvoleného parametru vytvořeného živného roztoku v nádrži 11, např. měření elektrické vodivosti EC nebo jiného parametru v závislosti na připojených ISE sondách;

- porovnání požadované hodnoty zvoleného měřeného parametru vytvořeného živného roztoku v nádrži 11, např. elektrické vodivosti EC živného roztoku, v datovém profilu příslušného živného roztoku uloženém v řídicí jednotce 5 s hodnotou tohoto parametru vytvořeného živného roztoku v nádrži 11 naměřenou příslušnou ISE sondou; pokud je naměřená hodnota v povoleném rozmezí > přechod na níže uvedený krok úprava pH; pokud naměřená hodnota není v povoleném rozmezí -> kontrola, zda je naměřená hodnota nižší nebo vyšší, než je požadovaná hodnota (pokud je naměřená hodnota nižší -> opakování od předchozího kroku 3 s dynamickou změnou dávkovaného množství příslušné přidávané látky; pokud je naměřená hodnota vyšší -> přechod na následující krok 11 - připuštění čisté vstupní vody);

- nastavení proporčního třícestného ventilu 20 do polohy „MIX“, ve které je zálivka z nádrže 11 vedena ventilem 20 do dávkovači trubice 21;

- sepnutí ventilu 102 do polohy otevřeno;

- napuštění požadovaného množství vody přes filtr 100 a průtokoměr 101;

- sepnutí ventilu 102 do polohy zavřeno

- zapnutí oběhového čerpadla 12;

-10CZ 2020 - 430 A3

- rozmíchávání vytvořeného roztoku v nádrži 11 pokračující činností oběhového čerpadla 12 po nastavenou dobu Délka promíchávání [s];

- vypnutí oběhového čerpadla 12;

- čekání na ustálení vytvořeného roztoku v nádrži 11 po nastavenou dobu Doba čekání před měřením [s];

- měření zvoleného parametru vytvořeného živného roztoku v nádrži 11, např. měření elektrické vodivosti EC nebo jiného parametru v závislosti na připojených ISE sondách;

- porovnání požadované hodnoty zvoleného měřeného parametru vytvořeného živného roztoku v nádrži 11. např. elektrické vodivosti EC živného roztoku, v datovém profilu příslušného živného roztoku uloženém v řídicí jednotce 5 s hodnotou tohoto parametru vytvořeného živného roztoku v nádrži 11 naměřenou příslušnou ISE sondou; pokud je naměřená hodnota v povoleném rozmezí -> přechod na níže uvedený krok úprava pH; pokud naměřená hodnota není v povoleném rozmezí -> kontrola, zda je naměřená hodnota nižší nebo vyšší, než je požadovaná hodnota (pokud je naměřená hodnota nižší -> opakování od předchozího kroku 3 s dynamickou změnou dávkovaného množství příslušné přidávané látky; pokud je naměřená hodnota vyšší -> opakování kroku připuštění čisté vstupní vody

- měření pH vytvořeného živného roztoku v nádrži 11;

- porovnání požadované hodnoty pH roztoku v datovém profilu příslušného živného roztoku uloženém v řídicí jednotce 5 s měřenou hodnotou pH vytvořeného živného roztoku v nádrži 11. pokud je naměřená hodnota v povoleném rozmezí -> provede se opětovná kontrola hodnoty zvoleného parametru vytvořeného živného roztoku v nádrži 11, např. kontrola elektrické vodivosti EC nebo jiného parametru v závislosti na připojených ISE sondách, a pokud opětovně zkontrolovaná hodnota příslušného zvoleného parametru leží v povoleném rozmezí, přejde se na předposlední krok tohoto postupu; pokud naměřená hodnota pH není v povoleném rozmezí -> přejde se na následující krok úpravy pH;

- zapnutí oběhového čerpadla 12;

- čekání po nastavenou dobu Doba před dávkováním pH [s];

- dávkování příslušným dávkovacím peristaltickým čerpadlem 22 potřebného vypočteného (řídicí jednotkou 5) množství příslušné přidávané látky pro snížení pH podle programového bloku Krok pro snížení pH [ml] případně podle programového bloku Krok pro zvýšení pH [ml];

- vytvořeného roztoku v nádrži 11 pokračující činností oběhového čerpadla 12 po nastavenou dobu Délka promíchávání [s];

- vypnutí oběhového čerpadla 12;

- čekání na ustálení vytvořeného roztoku v nádrži 11 po nastavenou dobu Doba čekání před měřením [s];

- měření pH;

- nové porovnání požadované hodnoty pH roztoku v datovém profilu příslušného živného roztoku uloženém v řídicí jednotce 5 s měřenou hodnotou pH vytvořeného živného roztoku v nádrži 11, pokud je naměřená hodnota v povoleném rozmezí -> provede se opětovná kontrola elektrické vodivosti EC vytvořeného živného roztoku v nádrži 11 a pokud je EC v povoleném rozmezí, přejde se na předposlední krok tohoto postupu; pokud naměřená hodnota pH není v povoleném rozmezí > přejde se na krok úpravy pH;

- nové měření zvoleného parametru vytvořeného živného roztoku v nádrži 11. např. měření elektrické vodivosti EC nebo jiného parametru v závislosti na připojených ISE sondách;

- porovnání požadované hodnoty zvoleného měřeného parametru vytvořeného živného roztoku v nádrži 11. např. elektrické vodivosti EC živného roztoku, v datovém profilu příslušného živného roztoku uloženém v řídicí jednotce 5 s hodnotou tohoto parametru elektrické vodivosti EC vytvořeného živného roztoku v nádrži 11 naměřenou příslušnou ISE sondou; pokud je naměřená hodnota v povoleném rozmezí -> přechod na níže uvedený krok zahájení režimu Pěstování; pokud naměřená hodnota není v povoleném rozmezí -> kontrola, zdaje naměřená hodnota nižší nebo vyšší, než je požadovaná hodnota (pokud je naměřená hodnota nižší -> opakování od předchozího kroku 3 s dynamickou změnou dávkovaného množství příslušné přidávané látky; pokud je naměřená hodnota vyšší -> opakování kroku připuštění čisté vstupní vody;

-11 CZ 2020 - 430 A3

- nastavení proporčního třícestného ventilu 20 na druhý výstup 202 do přívodu 152 živného roztoku do pěstebního systému 15 a řídicí jednotka 5 řídí oběhové čerpadlo 12 podle nastavení režimu pěstování (např. nepřetržitý provoz, provoz s časovačem);

- probíhá distribuce živného roztoku do pěstebního systému 15 a automaticky přejde na režim Průběžný.

Příklad VI - Průběžný mód

Zařízení podle tohoto vynálezu kontinuálně měří parametry a vlastnosti živného roztoku, pokud je měřená hodnota mimo nastavení rozmezí, řídicí jednotka 5 provede následující kroky:

- vypnutí oběhového čerpadla 12;

- nastavení proporčního třícestného ventilu 20 do polohy „MIX“, ve které je zálivka z nádrže 11 vedena ventilem 20 do dávkovači trubice 21;

- zapnutí oběhového čerpadla 12;

- pokud byla zjištěna vyšší elektrická vodivost EC vytvořeného živného roztoku v nádrži 11. než je požadováno: spustí řídicí jednotka 5 připuštění určeného množství čisté vstupní vody a přejde na níže popsaný krok regulace pH,

- pokud byla zjištěna nižší elektrická vodivost EC vytvořeného živného roztoku v nádrži 11 nebo nedostatek v jiném sledovaném výživovém parametru vytvořeného živného roztoku v nádrži 11 dle připojených sond a dle definice podmínek a parametrů v pěstebním profilu, než je požadováno, čeká se nastavenou dobu před spuštěním příslušného dávkovacího peristaltického čerpadla 22 pro přidání určeného množství látky ke zvýšení EC živného roztoku nebo k úpravě uvedeného jiného sledovaného výživového parametru vytvořeného živného roztoku v nádrži 11;

- dávkování požadovaného množství látky ke zvýšení EC živného roztoku nebo úpravě jiného sledovaného výživového parametru vytvořeného živného roztoku v nádrži 11 příslušným dávkovacím peristaltickým čerpadlem 22;

- pokud je pH živného roztoku vyšší nebo nižší, než je požadováno, čeká se po určenou dobu Doba před dávkováním pH [s];

- provede se dávkování požadovaného množství látky k úpravě pH živného roztoku příslušným dávkovacím peristaltickým čerpadlem 22;

- rozmíchávání vytvořeného roztoku v nádrži 11 pokračující činností oběhového čerpadla 12 po nastavenou dobu Délka promíchávání [s];

- vypnutí oběhového čerpadla 12;

- čekání na ustálení vytvořeného roztoku v nádrži 11 po nastavenou dobu Doba čekání před měřením [s];

- měření EC a pH;

- porovnání požadovaných hodnot EC nebo jiného sledovaného výživového parametru vytvořeného živného roztoku a pH živného roztoku v datovém profilu příslušného živného roztoku uloženém v řídicí jednotce 5 s naměřenými hodnotami (pokud jsou naměřené hodnoty v povoleném rozmezí -> přejde se na následující krok nastavení proporčního třícestného ventilu 20 a režim pěstování; pokud naměřené hodnoty nejsou v povoleném rozmezí -> opakuje se proces od kroku 3);

- nastavení proporčního třícestného ventilu 20 na druhý výstup 202 do přívodu 152 živného roztoku do pěstebního systému 15 a řídicí jednotka 5 řídí oběhové čerpadlo 12 podle nastavení režimu pěstování (např. nepřetržitý provoz, provoz s časovačem);

- probíhá distribuce živného roztoku do pěstebního systému 15 a režim Průběžné pěstování.

Průmyslová využitelnost

Předkládaný vynález směšovacího zařízení pro udržování parametrů fertigace je možné využít zejména u produkčních skleníků/fóliovníků a vnitřních pěstebních prostor, výzkumná a vzdělávací

- 12 CZ 2020 - 430 A3 činnost v zahradnictví a zemědělství, ale využití najde i v jiných oborech jako je provozní údržba bazénů, aplikace pro chytré domy, monitoring a úprava průmyslových procesů, akvaristika, teraristika apod.

Claims (10)

1. Systém pro přípravu a provozní úpravu zálivky, které obsahuje přítokové potrubí (10) vstupní vody, které ústí do nádrže (11) živného roztoku, která je dále opatřena výstupním potrubím (111) živného roztoku z nádrže (11) uzpůsobeným pro napojení na přívod (152) živného roztoku do pěstebního systému (15), vyznačující se tím, že výstupní potrubí (111) živného roztoku z nádrže (11) je napojeno na vstup (200) proporčního třícestného ventilu (20), jehož první výstup (201) je napoj en na vstup (210) ale spoň j edné dávkovači trubice (21) složek živného roztoku a druhý výstup (202) proporčního třícestného ventilu (20) je uzpůsoben pro napojení na přívod (152) živného roztoku do pěstebního systému (15) a proporční třícestný ventil (20) je napojen na řídicí jednotku (5), přičemž výstup (211) dávkovači trubice (21) je napojen na nádrž (11) živného roztoku a do dávkovači trubice (21) je zaústěn výstup (220) alespoň jednoho dávkovacího peristaltického čerpadla (22), jehož vstup je napojen na zásobník (23) přidávané složky živného roztoku, přičemž dávkovači peristaltické čerpadlo (22) je napojeno na řídicí jednotku (5), na kterou jsou dále napojeny alespoň jeden snímač (24) vlastností živného roztoku v nádrži (11) a alespoň jeden snímač (113) výšky hladiny živného roztoku v nádrži (11) a tyto snímače (24, 113) jsou napojeny na řídicí jednotku (5).

2. Systém podle nároku 1 vyznačující se tím, že ve výstupním potrubí (111) živného roztoku z nádrže (11) je zapojeno čerpadlo (12) živného roztoku.

3. Systém podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že ve výstupním potrubí (111) živného roztoku z nádrže (11) je svým vstupem (130) zapojen třícestný ventil (13), jehož první výstup (131) je přes první zpětnou klapku (14) napojen na výpusť živného roztoku a jehož druhý výstup (132) je napojen na vstup (200) proporčního třícestného ventilu (20), přičemž třícestný ventil (13) je napojen na řídicí jednotku (5).

4. Systém podle kteréhokolivv z nároků 1 až 3 vyznačující se tím, že výstupy (220) dávkovačích peristaltických čerpadel (22) jsou na dávkovači trubici (21) napojeny v sérii za sebou ve směru délky dávkovači trubice (21).

5. Systém podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4 vyznačující se tím, že nádrž (11) je uzpůsobena pro napojení na vratné potrubí (150) živného roztoku z pěstebního systému (15).

6. Systém podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5/vyznačující se tím, že řídicí jednotka (5) je uzpůsobena pro připojení k senzorové jednotce (6) vlastností vnitřního prostředí v pěstebním prostoru (1) a senzorové jednotce (7) vlastností vnějšího prostředí pěstebního prostoru (1) a případně i na další uzly, skupiny a prvky v pěstebním prostoru (1).

7. Systém podle kteréhokoliv z nároků 1 až ó vyznačující se tím, že řídicí jednotka (5) je opatřena softwarem s uživatelským rozhraním, ve kterém jsou kaskádově řazené definované a editovatelné pěstební profily se statistickým výstupem pro uživatelské rozhraní paměťovými prostředky a je dále opatřena prostředky pro uchovávání dat o provozu pěstebního zařízení (4) a o podmínkách v pěstebním systému (1) v reálném čase.

8. Systém podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7vyznačující se tím, že řídicí jednotka (5) je opatřena rozhraním pro připojení komunikačního zařízení uživatele pěstebního zařízení, zejména pro datové připojení přes webovou aplikaci.

9. Způsob automatické přípravy a provozní úpravy zálivky při pěstování rostlin, při kterém se vstupní voda míchá se specifikovaným množstvím jednotlivých přidávaných látek, vyznačující se tím, že se snímají vlastnosti a parametry živného roztoku v nádrži (11) a řídicí jednotkou (5) se porovnávají s požadovanými vlastnostmi a parametry a pro úpravu vlastností a parametrů živného roztoku v nádrži (11) se živný roztok z nádrže (11) čerpadlem (12) dopravuje do dávkovači trubice

-14CZ 2020 - 430 A3 (21), ve které se do živného roztoku přidává určené množství potřebné složky živného roztoku určené řídicí jednotkou (5), načež se živný roztok z dávkovači trubice (21) společně s přidanými potřebnými složkami vede zpět do nádrže (11) živného roztoku a kontrolují se nové vlastnosti a parametry živného roztoku v nádrži (11), načež se v případě dosažení požadovaných vlastností a 5 parametrů živného roztoku v nádrži (11) rozhodne o zahájení přivádění živného roztoku do pěstebního systému, přičemž při nedosažení požadovaných vlastností a parametrů živného roztoku v nádrži (11) se rozhodne o opakování přidávání potřebných složek živného roztoku při opakování průchodu živného roztoku dávkovači trubicí (21), případně i v kombinaci s připuštěním čisté vstupní vody přítokovým potrubím (10).

10. Pěstební zařízení pro hydroponické, aquaponické a konvenční pěstování rostlin v půdě, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň jeden systém pro přípravu a provozní úpravu zálivky podle některého z nároků 1 až 8.