DE102020125906A1

DE102020125906A1 - Automated plant for vertical agricultural cultivation of plants indoors

Info

Publication number: DE102020125906A1
Application number: DE102020125906.9A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Pook; Mark Korzilius
Original assignee: &Ever GmbH
Current assignee: &Ever GmbH
Priority date: 2020-10-02
Filing date: 2020-10-02
Publication date: 2022-04-07
Also published as: WO2022069721A1

Abstract

Um eine Anlage für den vertikalen landwirtschaftlichen Anbau von Pflanzen in Innenräumen möglichst automatisiert und effektiv auszugestalten wird vorgeschlagen, mindestens eine klimatisch abgeschlossene Klimazelle zur Aufzucht der Pflanzen, wobei mehrere Trägersysteme in mindestens zwei Lagen innerhalb der Klimazelle übereinander angeordnet sind, in der automatisierten Anlage vorzusehen, wobei die automatisierte Anlage ein Intralogistiksystem für einen automatisierten Transport der Trägersysteme in der automatisierten Anlage aufweist.In order to design a system for the vertical agricultural cultivation of plants indoors as automated and effectively as possible, it is proposed that at least one climatically sealed climate cell for growing the plants be provided in the automated system, with several carrier systems being arranged in at least two layers one above the other within the climate cell. wherein the automated system has an intralogistics system for automated transport of the carrier systems in the automated system.

Description

Die Erfindung betrifft eine automatisierte Anlage für den vertikalen landwirtschaftlichen Anbau von Pflanzen in Innenräumen, wobei die automatisierte Anlage mindestens eine klimatisch abgeschlossene Klimazelle zur Aufzucht der Pflanzen aufweist, wobei mehrere Trägersysteme in mindestens zwei Lagen innerhalb der Klimazelle übereinander angeordnet sind.The invention relates to an automated system for the vertical agricultural cultivation of plants indoors, the automated system having at least one climatically sealed climate cell for growing the plants, with several carrier systems being arranged one above the other in at least two layers within the climate cell.

Stand der TechnikState of the art

Die DE 1 928 939 beschreibt eine Klimakammer zur Aufzucht von Pflanzen in Innenräumen.the DE 1 928 939 describes a climate chamber for growing plants indoors.

In der DE 1 778 624 wird eine Vorrichtung zum Konditionieren von Luft für eine Klimakammer beschrieben.In the DE 1 778 624 a device for conditioning air for a climate chamber is described.

Die DE 10 2018 126 555 A1 beschreibt eine abgeschlossene Klimazelle mit beweglich angeordneten Beleuchtungsplattformen.the DE 10 2018 126 555 A1 describes a closed climate cell with movable lighting platforms.

In der DE 10 2016 121 126 B3 wird eine klimatisch abgeschlossene Klimazelle zur Aufzucht von Pflanzen in Innenräumen beschrieben.In the DE 10 2016 121 126 B3 describes a climatically sealed climate cell for growing plants indoors.

Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, VorteilePresentation of the invention: task, solution, advantages

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für den vertikalen landwirtschaftlichen Anbau von Pflanzen in Innenräumen eine automatisierte Anlage mit mindestens einer klimatisch abgeschlossenen Klimazelle zur Aufzucht der Pflanzen, wobei mehrere Trägersysteme in mindestens zwei Lagen innerhalb der Klimazelle übereinander angeordnet sind, bereitzustellen, die flexibel für die Aufzucht von unterschiedlichen Pflanzenarten und besonders effizient einzusetzen ist.The object of the present invention is to provide an automated system for the vertical agricultural cultivation of plants indoors with at least one climatically sealed climate cell for growing the plants, with several carrier systems being arranged one above the other in at least two layers within the climate cell, which is flexible for the Breeding of different plant species and can be used particularly efficiently.

Erfindungsgemäß wird hierfür eine automatisierte Anlage für den vertikalen landwirtschaftlichen Anbau von Pflanzen in Innenräumen bereitgestellt, wobei die automatisierte Anlage mindestens eine klimatisch abgeschlossene Klimazelle zur Aufzucht der Pflanzen aufweist, wobei mehrere Trägersysteme in mindestens zwei Lagen innerhalb der Klimazelle übereinander angeordnet sind.According to the invention, an automated system for the vertical agricultural cultivation of plants indoors is provided for this purpose, the automated system having at least one climatically sealed climate cell for growing the plants, with several carrier systems being arranged one above the other in at least two layers within the climate cell.

Erfindungsgemäß weist die automatisierte Anlage ein Intralogistiksystem für einen automatisierten Transport der Trägersysteme in der automatisierten Anlage auf.According to the invention, the automated system has an intralogistics system for automated transport of the carrier systems in the automated system.

Unter einer automatisierten Anlage ist im Sinne dieser Erfindung eine Anlage für den vertikalen landwirtschaftlichen Anbau von Pflanzen in Innenräumen zu verstehen, wobei mittels Maschinen und Robotern die Pflanzen auf den Trägersystemen beziehungsweise auch die Trägersysteme selbst zwischen unterschiedlichen Stationen innerhalb der Anlage maschinell und automatisch gesteuert transportiert beziehungsweise bewegt werden. Bevorzugterweise ist die automatisierte Anlage vollautomatisiert ausgebildet, sodass mittels einer Steuerung der Transport der einzelnen Trägersysteme zwischen den unterschiedlichen Stationen vollautomatisiert durchgeführt wird.In the context of this invention, an automated system is understood to mean a system for the vertical agricultural cultivation of plants indoors, with machines and robots being used to transport the plants on the carrier systems or the carrier systems themselves between different stations within the system in a mechanically and automatically controlled manner be moved. The automated system is preferably designed to be fully automated, so that the transport of the individual carrier systems between the different stations is carried out fully automatically by means of a controller.

Unter einem vertikalen landwirtschaftlichen Anbau in Innenräumen ist im Sinne der Erfindung ein Anbau nach dem Vertical Farming Prinzip zu verstehen. Das bedeutet, dass der Anbau der Pflanzen in einem Gebäude durchgeführt wird, wobei die Pflanzen über mehrere Lagen beziehungsweise Etagen übereinander aufgezogen beziehungsweise angebaut werden. Hierfür muss für die unterschiedlichen Stadien des Pflanzenwachstums in den einzelnen Lagen beziehungsweise Etagen für die geeignete Beleuchtung und Klimatisierung gesorgt werden.Within the meaning of the invention, vertical agricultural cultivation indoors is understood to mean cultivation according to the vertical farming principle. This means that the plants are cultivated in a building, with the plants being raised or cultivated over several layers or floors one above the other. For this purpose, suitable lighting and air conditioning must be provided for the different stages of plant growth in the individual layers or floors.

Das Trägersystem ist im Sinne der vorliegenden Erfindung bevorzugterweise wannenförmig ausgebildet und weist eine im Wesentlichen rechteckige Grundform auf. Grundsätzlich könnten aber auch andere Formen vorgesehen sein. Das Trägersystem dient zur Aufnahme beziehungsweise als Träger für mehrere Substratträger, die bevorzugterweise hintereinander im Trägersystem angeordnet sind beziehungsweise werden. Das Trägersystem ist ferner eine Aufnahme für die Wasser-/Nährstofflösung. Die einzelnen Substratträger liegen dann in der Wasser-/Nährstofflösung innerhalb des Trägersystems. Ein Substratträger weist im Wesentlichen einen Aufnahmebereich für das Substrat und einen Boden mit Durchbrechungen auf, durch den die Wasser-/Nährstofflösung hindurchtreten kann. Auf dem Substratträger ist dann das Substrat angeordnet, auf welchem das Saatgut verteilt wird und die Pflanzen wachsen. Hierfür können unterschiedliche Substrate vorgesehen sein.According to the present invention, the carrier system is preferably trough-shaped and has an essentially rectangular basic shape. In principle, however, other shapes could also be provided. The carrier system serves to accommodate or as a carrier for a plurality of substrate carriers, which are or will preferably be arranged one behind the other in the carrier system. The carrier system is also a receptacle for the water/nutrient solution. The individual substrate carriers then lie in the water/nutrient solution within the carrier system. A substrate carrier essentially has a receiving area for the substrate and a bottom with openings through which the water/nutrient solution can pass. The substrate on which the seed is distributed and the plants grow is then arranged on the substrate carrier. Different substrates can be provided for this purpose.

Um eine möglichst effiziente Automatisierung für eine Anlage im Bereich des vertikalen landwirtschaftlichen Pflanzenanbaus bereitzustellen, hat sich gezeigt, dass es sinnvoll ist, die Anlage mit mehreren Bereichen beziehungsweise Modulen aufzubauen. Um die Pflanzen beziehungsweise die Trägersysteme, in denen die Pflanzen auf einzelnen Substratträgern angeordnet sind, möglichst maschinell, aber auch automatisiert zwischen den einzelnen Modulen zu transportieren, schlägt die vorliegende Erfindung die Verwendung eines Intralogistiksystems vor. Darunter ist ein ansteuerbares Transportsystem für das Bewegen der Trägersysteme innerhalb der Anlage beziehungsweise zwischen einzelnen Modulen beziehungsweise Bereichen der Anlage zu verstehen. Ziel ist es, dass die Keimlinge beziehungsweise Pflanzen auf den Substratträgern von Aussaat bis zur Endverarbeitung verbleiben und die Trägersysteme mit den Substratträgern und darauf angeordneten Keimlingen beziehungsweise Pflanzen gemeinsam bewegt beziehungsweise transportiert werden.In order to provide the most efficient possible automation for a system in the field of vertical agricultural plant cultivation, it has been shown that it makes sense to set up the system with several areas or modules. In order to transport the plants or the carrier systems in which the plants are arranged on individual substrate carriers between the individual modules as mechanically as possible, but also automatically, the present invention proposes the use of an intralogistics system. This means a controllable transport system for moving the carrier systems within the system or between individual modules or areas of the system. The aim is that the seedlings or plants remain on the substrate carriers from sowing to final processing and the carrier systems are moved or transported together with the substrate carriers and seedlings or plants arranged thereon.

Die automatisierte Anlage beziehungsweise das Intralogistiksystem können sowohl für eine kontinuierliche Führung beziehungsweise einen kontinuierlichen Transport der einzelnen Trägersysteme durch die verschiedenen Stationen beziehungsweise Module der Anlage ausgebildet sein. The automated system or the intralogistics system can be designed for continuous guidance or continuous transport of the individual carrier systems through the various stations or modules of the system.

Alternativerweise kann die automatisierte Anlage beziehungsweise das Intralogistiksystem für eine Art Batchführung konzipiert beziehungsweise ausgebildet sein. Darunter ist zu verstehen, dass immer eine Gruppe beziehungsweise Anzahl mehrerer Trägersysteme zu einem Zeitpunkt gemeinsam von Station zu Station beziehungsweise Modul zu Modul bewegt werden. Auch könnte die automatisierte Anlage für beide Anbauarten vorbereitet sein.Alternatively, the automated system or the intralogistics system can be designed or designed for a type of batch management. This means that a group or a number of multiple carrier systems are always moved together from station to station or module to module at a time. The automated system could also be prepared for both types of cultivation.

Bevorzugterweise weist die automatisierte Anlage mehrere klimatisch abgeschlossene Klimazellen auf, welche logistisch über das Intralogistiksystem miteinander verbunden sind, derart, dass die Trägersysteme über das Intralogistiksystem zwischen den mehreren Klimazellen transportiert werden können. Dabei können die mehreren Klimazellen für die verschiedenen Stadien in der Pflanzenaufzucht vorgesehen sein. Beispielsweise könnte eine Klimazelle für die Keimungsphase und eine weitere Klimazelle für die Wachstumsphase vorgesehen sein. Es könnten aber auch mehrere Klimazellen für die Keimungsphase und/oder Wachstumsphase vorgesehen sein. Insbesondere für die Wachstumsphase könnten Klimazellen für unterschiedliche Stadien während des Wachstums der Pflanzen mit unterschiedlichen klimatischen Bedingungen vorgesehen sein. Des Weiteren könnten Klimazellen für die Blütephase und/oder für die Bestäubungsphase vorgesehen sein. Somit ist die Auswahl der zu verwendenden Klimazellen sowie auch die Anzahl der zu verwendenden Klimazellen von der jeweiligen Applikation und insbesondere der Pflanzenart, die angebaut werden soll, abhängig. Beispielsweise sind die Bedingungen für die Aufzucht von Salat, Tomaten, Erdbeeren oder Blumen sehr unterschiedlich. Um zum Beispiel die Blüte zu unterstützen beziehungsweise zu aktivieren, kann in einer Klimazelle ein rascher Temperaturwechsel beziehungsweise Temperatursprung vorgesehen sein.The automated system preferably has a number of climatically sealed air-conditioning cells which are logistically connected to one another via the intralogistics system in such a way that the carrier systems can be transported between the number of air-conditioning cells via the intralogistics system. The several climate cells can be provided for the different stages in plant cultivation. For example, a climatic cell could be provided for the germination phase and another climatic cell for the growth phase. However, several climate cells could also be provided for the germination phase and/or growth phase. In particular for the growth phase, climate cells could be provided for different stages during the growth of the plants with different climatic conditions. Furthermore, climate cells could be provided for the flowering phase and/or for the pollination phase. The selection of the climate cells to be used and also the number of climate cells to be used therefore depend on the respective application and in particular on the type of plant that is to be cultivated. For example, the conditions for growing lettuce, tomatoes, strawberries or flowers are very different. For example, in order to support or activate flowering, a rapid temperature change or jump in temperature can be provided in a climate cell.

Das Intralogistiksystem ist zumindest für den Transport der Trägersysteme in einer Richtung von einer Klimazelle zur nächsten Klimazelle vorgesehen. Das Intralogistiksystem könnte aber auch für den Transport in beide Richtungen, also auch wieder zurück in eine vorherige Klimazelle, ausgebildet sein. The intralogistics system is provided at least for transporting the carrier systems in one direction from one climate cell to the next climate cell. However, the intralogistics system could also be designed for transport in both directions, i.e. back to a previous climate cell.

Bevorzugterweise ist eine erste Klimazelle und eine zweite Klimazelle für unterschiedliche Stadien in der Pflanzenaufzucht vorgesehen, wobei in der ersten Klimazelle und in der zweiten Klimazelle unterschiedliche klimatische Eigenschaften beziehungsweise Bedingungen eingestellt sind. Es können aber auch weitere Klimazellen, eine dritte Klimazelle, eine vierte Klimazelle, und so weiter, mit unterschiedlichen und/oder teilweise identischen klimatischen Bedingungen vorgesehen sein. Auch könnten Klimazellen vorgesehen sein, deren klimatische Bedingungen vollständig flexibel eingestellt und programmiert werden können.A first climatic cell and a second climatic cell are preferably provided for different stages in plant cultivation, with different climatic properties or conditions being set in the first climatic cell and in the second climatic cell. However, additional climate cells, a third climate cell, a fourth climate cell, and so on, with different and/or partially identical climatic conditions can also be provided. Climate cells could also be provided, the climatic conditions of which can be set and programmed in a completely flexible manner.

In den mehreren Klimazellen wird bevorzugterweise nicht nur das Klima individuell entsprechend der jeweiligen Pflanzenart und des Stadiums eingestellt, sondern es wird auch für eine optimierte Beleuchtung und Bewässerung gesorgt. Beispielsweise benötigen manche Pflanzenarten während der Keimungsphase kein Licht, sodass in einer Klimazelle für die Keimung solcher Pflanzenarten auf die Beleuchtung vollständig verzichtet werden kann. Andere Pflanzenarten benötigen auch während der Keimungsphase Licht, sodass dies in einer dafür vorgesehenen Klimazelle bereitgestellt werden kann.In the multiple climate cells, not only is the climate preferably set individually according to the respective plant species and stage, but optimized lighting and irrigation are also provided. For example, some plant species do not require light during the germination phase, so that lighting can be completely dispensed with in a climate cell for the germination of such plant species. Other plant species also need light during the germination phase, so this can be provided in a climate cell provided for this purpose.

Grundsätzlich kann die Beleuchtung über verschiedene Arten bereitgestellt werden. Beispielsweise können spezielle LEDs vorgesehen sein, über die das Lichtspektrum an das jeweilige Stadium während des Wachstums angepasst und eingestellt werden kann. Auch kann das Licht über den Tagesverlauf entsprechend den natürlichen Bedingungen nachgeahmt werden. Zusätzlich oder ausschließlich kann auch Tageslicht in die Klimazelle eingespeist werden. Dafür kann das Sonnenlicht beispielsweise über spezielle Kollektoren eingefangen und direkt oder indirekt in die Klimazelle geleitet werden.Basically, the lighting can be provided in different ways. For example, special LEDs can be provided, via which the light spectrum can be adjusted and adjusted to the respective stage during growth. Also, the light can be mimicked over the course of the day according to natural conditions. Additionally or exclusively, daylight can also be fed into the air-conditioning cell. For this purpose, the sunlight can, for example, be captured by special collectors and fed directly or indirectly into the climate cell.

Es könnten auch lediglich mehrere Klimazellen für die Wachstumsphase beziehungsweise für unterschiedliche Stadien der Wachstumsphase und keine Klimazelle für die Keimungsphase vorgesehen sein. In einem solchen Fall könnten Substratträger mit vorgekeimtem Saatgut beziehungsweise Keimlingen von extern angeliefert werden und diese direkt mittels des Intralogistiksystems in die entsprechende Klimazelle für das Wachstum der Pflanzen eingeführt beziehungsweise eingesetzt werden. Die Substratträger können unterschiedlich ausgestaltet werden. Im einfachsten Fall handelt es sich dabei im Wesentlichen um Pflanzschalen mit darin eingesetztem Substrat. Es können aber auch Töpfe oder anderweitige Gefäße für die Aufnahme von Substrat sein.It could also be provided only several climate cells for the growth phase or for different stages of the growth phase and no climate cell for the germination phase. In such a case, substrate carriers with pre-germinated seeds or seedlings could be delivered from outside and these could be introduced or used directly into the corresponding climate cell for the growth of the plants by means of the intralogistics system. The substrate carriers can be designed in different ways. In the simplest case, these are essentially plant bowls with a substrate inserted in them. But it can also be pots or other vessels for receiving substrate.

Ferner ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die automatisierte Anlage mindestens einen Aussaatraum zur Aussaat von Saatgut aufweist, wobei der mindestens eine Aussaatraum logistisch über das Intralogistiksystem mit der mindestens einen klimatisch abgeschlossenen Klimazelle zum Transport der Trägersysteme vom Aussaatraum zur klimatisch abgeschlossenen Klimazelle verbunden ist. Unter einem Aussaatraum kann auch ein Reinraum zu verstehen sein. Im Aussaatraum wird das Saatgut auf Substrate, welche in den vorbereiteten Substratträgern angeordnet sind, aufgebracht. Mehrere dieser Substratträger werden dann oder sind bereits vorher in einem Trägersystem angeordnet. Über das Intralogistiksystem werden die Trägersysteme mit den mehreren darin angeordneten Substratträgern aus dem Aussaatraum in die Klimazelle transportiert. Auch könnten mehrere Aussaaträume vorgesehen sein, in welchen parallel oder zeitlich überlappend Saatgut auf Substrate in Substratträgern aufgebracht wird. Die Trägersystems müssen nicht notwendigerweise auf direktem Weg vom Aussaatraum zu einer Klimazelle beziehungsweise in eine Klimazelle transportiert werden. Um möglichst flexibel agieren und unterschiedliche Laufzeiten in den einzelnen Modulen berücksichtigen zu können, können die Trägersystems vom Aussaatraum auch in einer Art Wartemodul beziehungsweise einem Pufferbereich zwischengelagert werden, bevor sie dann weiter zur Klimazelle transportiert werden.Furthermore, it is preferably provided that the automated system has at least one sowing room for sowing seed, with the at least one sowing room being logistically connected via the intralogistics system to the at least one climatically sealed climate cell for transporting the carrier systems from the sowing room to the climatically sealed climate cell. A sowing room can also be understood to mean a clean room. In the sowing room, the seed is applied to substrates, which are arranged in the prepared substrate carriers. Several of these substrate carriers are then or are already arranged beforehand in a carrier system. The carrier systems with the several substrate carriers arranged in them are transported from the sowing room to the climate cell via the intralogistics system. A plurality of sowing spaces could also be provided, in which seed is applied to substrates in substrate carriers in parallel or with a temporal overlap. The carrier systems do not necessarily have to be transported directly from the sowing area to a climatic cell or into a climatic cell. In order to act as flexibly as possible and to be able to take different running times in the individual modules into account, the carrier systems from the sowing area can also be temporarily stored in a kind of waiting module or a buffer area before they are then transported on to the climate cell.

Die automatisierte Anlage weist bevorzugterweise mindestens einen Pufferbereich zum Zwischenlagern der Trägersysteme auf. Der mindestens eine Pufferbereich kann mit verschiedenen Stationen beziehungsweise Bereichen und Modulen der Anlage logistisch über das Intralogistiksystem verbunden sein. Der Pufferbereich dient als eine Art Wartebereich beziehungsweise zur Zwischenlagerung beim Transport von einer zur nächsten Station beziehungsweise von einem zum nächsten Modul. Die Pufferbereiche erhöhen die Flexibilität und die Effizienz der gesamten Anlage. Die Pufferbereiche können klimatisch abgeschlossen sein, damit eine für die zwischenzulagernden Pflanzen optimale Umgebung bereitgestellt wird. Alternativerweise können die Pufferbereiche auch klimatisch mit einzelnen Stationen beziehungsweise Modulen verbunden sein.The automated system preferably has at least one buffer area for intermediate storage of the carrier systems. The at least one buffer area can be logistically connected to various stations or areas and modules of the system via the intralogistics system. The buffer area serves as a kind of waiting area or for intermediate storage during transport from one station to the next or from one module to the next. The buffer areas increase the flexibility and efficiency of the entire system. The buffer areas can be climatically closed so that an optimal environment is provided for the plants to be temporarily stored. Alternatively, the buffer areas can also be climatically connected to individual stations or modules.

Des Weiteren ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die automatisierte Anlage mindestens zwei Pufferbereiche aufweist, wobei ein erster Pufferbereich eingangsseitig über das Intralogistiksystem mit der mindestens einen klimatisch abgeschlossenen Klimazelle verbunden ist, und wobei ein zweiter Pufferbereich ausgangsseitig über das Intralogistiksystem mit der mindestens einen klimatisch abgeschlossenen Klimazelle verbunden ist. Somit können Trägersysteme vor dem Einsetzen in die mindestens eine Klimazelle zwischengelagert werden. Ferner können die Trägersysteme auch nach dem Herausnehmen und vor dem Befördern zu einem weiteren Modul, beispielsweise zu einer weiteren Klimazelle, zwischengelagert werden.Furthermore, it is preferably provided that the automated system has at least two buffer areas, with a first buffer area being connected on the input side via the intralogistics system to the at least one climatically sealed air-conditioning cell, and a second buffer area being connected on the output side via the intralogistics system to the at least one climatically sealed air-conditioning cell is. Thus, carrier systems can be temporarily stored before being inserted into the at least one climate cell. Furthermore, the carrier systems can also be temporarily stored after they have been removed and before they are transported to another module, for example to another air-conditioning cell.

Bevorzugterweise weist die automatisierte Anlage mindestens einen Probenvorbereitungsbereich zur Bestückung der Trägersysteme und/oder der Substratträger in den Trägersystemen auf. Im Probenvorbereitungsbereich wird das Substrat auf den Substratträger im Trägersystem und beides dann auf das Intralogistiksystem aufgelegt. Alternativerweise könnte auch zuerst das Trägersystem auf das Intralogistiksystem aufgelegt werden und anschließend die Substratträger mit darauf aufgebrachtem Substrat im Trägersystem angeordnet werden. Ferner ist es möglich, die Substratträger zuerst im Trägersystem anzuordnen, das Trägersystem mit den Substratträgern auf das Logistiksystem aufzulegen und anschließend das Substrat auf die bereits im Trägersystem eingesetzten Substratträger aufzulegen. Somit sind unterschiedliche Reihenfolgen bei der Aufbringung des Substrats auf den Substratträger, das Einsetzen des Substratträgers in das Trägersystem und das Auflegen des Trägersystems auf das Logistiksystem möglich. Diese einzelnen Schritte können automatisiert oder manuell erfolgen. Bevorzugterweise wird das Substrat vor oder nach dem Einlegen in den Substratträger vorbehandelt, zum Beispiel bewässert und/oder gedüngt. Außerdem kann der Probenvorbereitungsbereich eine Analytikeinheit aufweisen, die zur Messung verschiedener Parameter, zum Beispiel der Keimrate, der Keimlänge, einer Cross Contamination, und so weiter, vorgesehen ist. Die Analytikeinheit kann hierfür geeignete Sensoren oder auch Kameras zur Bildanalyse aufweisen.The automated system preferably has at least one sample preparation area for equipping the carrier systems and/or the substrate carriers in the carrier systems. In the sample preparation area, the substrate is placed on the substrate carrier in the carrier system and both are then placed on the intralogistics system. Alternatively, the carrier system could also first be placed on the intralogistics system and then the substrate carriers with the substrate applied thereto could be arranged in the carrier system. It is also possible to first arrange the substrate carriers in the carrier system, place the carrier system with the substrate carriers on the logistics system and then place the substrate on the substrate carriers already used in the carrier system. Different sequences are thus possible when applying the substrate to the substrate carrier, inserting the substrate carrier into the carrier system and placing the carrier system on the logistics system. These individual steps can be automated or manual. The substrate is preferably pretreated before or after being placed in the substrate carrier, for example watered and/or fertilized. In addition, the sample preparation area can have an analytical unit that is provided for measuring various parameters, for example the germination rate, the germ length, cross-contamination, and so on. For this purpose, the analysis unit can have suitable sensors or also cameras for image analysis.

Ferner weist die automatisierte Anlage bevorzugterweise einen Erntebereich zur Bereitstellung der Pflanzen auf. Besonders bevorzugterweise werden die angebauten Pflanzen im Erntebereich automatisiert für die Bereitstellung eines verkaufsoptimierten Produktes vorbereitet. Unter Ernte ist im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht zu verstehen, dass die Pflanzen, zum Beispiel Salatpflanzen, abgeschnitten und von Ihren Wurzeln getrennt werden. Unter Ernte ist im Sinne der vorliegenden Erfindung vielmehr ein automatisierter Prozess zur Bereitstellung des angebauten Produktes beziehungsweise der Pflanzen zu verstehen. Beispielsweise können im Erntebereich die Substrate mit den darauf angeordneten Pflanzen aus den Substratträgern entnommen und verpackt werden, sodass die Pflanzen für den Vertrieb noch nicht von den Wurzeln getrennt werden, sondern auf dem Substrat verbleiben. In diesem Fall werden nach dem Entnehmen der Substrate mit den Pflanzen für den Verkauf beziehungsweise Vertrieb die Trägersysteme und die darin angeordneten Substratträger für einen neuen Anbau von Pflanzen in der Anlage verwendet. Es wäre theoretisch auch möglich, die Pflanzen zusammen mit dem Substratträger und dem Substrat für den Vertrieb bereitzustellen.Furthermore, the automated system preferably has a harvesting area for preparing the plants. Particularly preferably, the cultivated plants are automatically prepared in the harvesting area for the provision of a sales-optimized product. For the purposes of the present invention, harvest is not to be understood as meaning that the plants, for example lettuce plants, are cut off and separated from their roots. In the context of the present invention, harvest is to be understood as an automated process for providing the cultivated product or the plants. For example, in the harvesting area, the substrates with the plants arranged on them can be removed from the substrate carriers and packed, so that the plants are not yet separated from the roots for distribution, but remain on the substrate. In this case, after removing the substrates with the plants for sale or distribution, the carrier systems and therein arranged substrate carrier used for a new cultivation of plants in the facility. Theoretically, it would also be possible to provide the plants together with the substrate carrier and the substrate for distribution.

Auch ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die automatisierte Anlage einen Verpackungsbereich zur Verpackung der Pflanzen aufweist. Der Verpackungsbereich kann mit dem Erntebereich örtlich in einem Raum vorgesehen oder auch getrennt voneinander in unterschiedlichen Räumen angeordnet sein. Im Verpackungsbereich werden die Pflanzen auf den Substraten für den weiteren Transport beziehungsweise Vertrieb verpackt. Alternativerweise können hier, wie bereits zum Erntebereich erwähnt, die kompletten Substratträger mit dem Substrat und den Pflanzen verpackt werden. Besonders bevorzugterweise verbleiben aber die Substratträger, sowie auch die Trägersysteme für einen weiteren Anbau von Pflanzen in der Anlage. Es werden somit lediglich die Substrate aus den Substratträgern zusammen mit den Pflanzen entnommen. Die Substrate können für den Vertrieb in dafür geeignete Verpackungen und/oder Pflanzschalen, Töpfe und so weiter eingesetzt werden.Provision is also preferably made for the automated system to have a packaging area for packaging the plants. The packing area can be provided locally in one room with the harvesting area or it can also be arranged separately from one another in different rooms. In the packaging area, the plants are packed on the substrates for further transport or distribution. Alternatively, as already mentioned for the harvest area, the complete substrate carrier can be packed with the substrate and the plants. Particularly preferably, however, the substrate carriers and also the carrier systems remain in the system for further cultivation of plants. Thus, only the substrates are removed from the substrate carriers together with the plants. The substrates can be used for distribution in suitable packaging and/or plant trays, pots and so on.

Des Weiteren weist die automatisierte Anlage bevorzugterweise ein Reinigungsmodul und/oder ein Sterilisationsmodul zur Reinigung und/oder Sterilisation der Trägersysteme und/oder zur Reinigung und/oder Sterilisation von den in den Trägersystemen angeordneten Substratträgern auf. In diesem Modul können die Trägersysteme und/oder Substratträger nach dem Entnehmen der Substrate für die Wiederverwendung zum neuen Anbau von Pflanzen in derselben automatisierten Anlage gereinigt und sterilisiert werden. Beispielsweise können die Trägersysteme und/oder Substratträger separat oder zusammen gestapelt, mittels des Intralogistiksystems zum Reinigungsmodul und/oder Sterilisationsmodul transportiert werden, dort gereinigt beziehungsweise sterilisiert werden und im Anschluss mittels des Intralogistiksystems wieder für eine neue Verwendung bereitgestellt werden.Furthermore, the automated system preferably has a cleaning module and/or a sterilization module for cleaning and/or sterilizing the carrier systems and/or for cleaning and/or sterilizing the substrate carriers arranged in the carrier systems. In this module, the carrier systems and/or substrate carriers can be cleaned and sterilized in the same automated plant after the substrates have been removed for reuse for new cultivation of plants. For example, the carrier systems and/or substrate carriers can be stacked separately or together, transported to the cleaning module and/or sterilization module by means of the intralogistics system, cleaned or sterilized there and then made available again for a new use by means of the intralogistics system.

Bevorzugterweise weist die automatisierte Anlage ferner ein Vorratsmodul für die Bereitstellung von Wasser und/oder einer Nährstofflösung und/oder einzelnen Bestandteilen zur Herstellung einer Nährstofflösung auf. Hierfür kann das Vorratsmodul aus mehreren Behältnissen beziehungsweise Tanks sowie Vorrichtungen zum Mischen der einzelnen Bestandteile in den Tanks bestehen. Im Vorratsmodul werden somit besonders bevorzugterweise zum einen die einzelnen Bestandteile zur Herstellung der Nähstofflösung in Tanks aufbewahrt sowie auch die Nährstofflösung selbst aus diesen Bestandteilen hergestellt. Insbesondere sind hierfür in den Tanks Bestandteile, wie zum Beispiel Wasser und verschiedene Düngemittel vorgesehen.The automated system preferably also has a storage module for providing water and/or a nutrient solution and/or individual components for producing a nutrient solution. For this purpose, the storage module can consist of several containers or tanks and devices for mixing the individual components in the tanks. In the storage module, the individual components for producing the nutrient solution are thus particularly preferably stored in tanks and the nutrient solution itself is also produced from these components. In particular, components such as water and various fertilizers are provided for this purpose in the tanks.

Des Weiteren ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die automatisierte Anlage ein Filtrationssystem zur Filterung und/oder Aufbereitung von Wasser und/oder einer Nährstofflösung aufweist. Hierdurch kann in besonders bevorzugterweise ein relativ geschlossener Kreislauf in der automatisierten Anlage bereitgestellt werden. Es werden somit besonders bevorzugterweise nicht nur die Trägersysteme mit den Substratträgern nach dem Anbau von Pflanzen für die Wiederverwendung beziehungsweise den neuen Anbau vorbereitet, zum Beispiel gereinigt und dann wieder in die Anlage eingeführt, sondern es wird besonders bevorzugterweise auch die verwendete Nährstofflösung und/oder das Wasser im Filtrationssystem für die Wiederverwendung gefiltert und/oder aufbereitet.Furthermore, it is preferably provided that the automated system has a filtration system for filtering and/or treating water and/or a nutrient solution. As a result, a relatively closed circuit can be provided in the automated system in a particularly preferred manner. It is therefore particularly preferred not only to prepare the carrier systems with the substrate carriers after the cultivation of plants for reuse or new cultivation, for example cleaned and then reintroduced into the system, but also the nutrient solution used and/or the Water filtered and/or treated in the filtration system for reuse.

Bevorzugterweise kann das Filtrationssystem logistisch mit dem Vorratsmodul verbunden sein. Alternativerweise könnten Filtrationssystem und Vorratsmodul örtlich in einem Raum angeordnet sein. Zum Beispiel könnte nach der Filterung und/oder Aufbereitung des Wassers und/oder der Nähstofflösung das aufbereitete Wasser und/oder die aufbereitete Nährstofflösung durch Bestandteile einer Nährstofflösung aus dem Vorratsmodul ergänzt werden.The filtration system can preferably be logistically connected to the storage module. Alternatively, the filtration system and storage module could be located locally in one room. For example, after the water and/or nutrient solution has been filtered and/or treated, the treated water and/or nutrient solution could be supplemented with components of a nutrient solution from the storage module.

Die mindestens eine klimatisch abgeschlossene Klimazelle der automatisierten Anlage weist bevorzugterweise Regulierungsmittel zur Regulierung einer Temperatur und/oder einer relativen Luftfeuchte und/oder eines Kohlenstoffdioxid-Gehalts und/oder einer Luftgeschwindigkeit und/oder einer Bewässerungsdauer und/oder einer Beleuchtungsdauer und/oder einer Beleuchtungsintensität innerhalb der Klimazelle selbst auf.The at least one climatically sealed climate cell of the automated system preferably has regulating means for regulating a temperature and/or a relative humidity and/or a carbon dioxide content and/or an air speed and/or an irrigation period and/or an illumination period and/or an illumination intensity inside the climate cell itself.

Dabei kann die Klimazelle derart ausgebildet sein, dass mittels dieser Regulierungsmittel innerhalb der gesamten Klimazelle einheitliche Parameter eingestellt werden. Alternativerweise könnte die Klimazelle derart ausgebildet sein, dass mittels dieser Regulierungsmittel für die einzelnen Lagen individuell die Parameter eingestellt werden. Des Weiteren ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die Klimazelle in horizontaler Richtung, insbesondere in Richtung der auf den einzelnen Lagen angeordneten Pflanzenreihen, in mehrere Klimazonen eingeteilt ist. Mittels der Regulierungsmittel können dann unterschiedliche Parameter für die einzelnen Klimazonen über alle Lagen hinweg oder auf jeder einzelnen Lage separat eingestellt werden. Eine derartig ausgestaltete Klimazelle ist insbesondere dann besonders geeignet, wenn entlang der Reihen auf den einzelnen Lagen die Pflanzen beziehungsweise die Trägersysteme mit den darauf angeordneten Pflanzen in einer Art FIFO-Prinzip während der Keimungs- und/oder Wachstumsphase hindurchgeschoben werden. Somit können die Pflanzen entsprechend ihrer Wachstumsanforderungen während der Keimungs- und/oder Wachstumsphase entsprechend unterschiedliche Klimazonen durchlaufen.The climatic cell can be designed in such a way that uniform parameters are set within the entire climatic cell by means of these regulating means. Alternatively, the climatic cell could be designed in such a way that the parameters for the individual layers can be set individually by means of these regulating means. Furthermore, it is preferably provided that the climate cell is divided into several climate zones in the horizontal direction, in particular in the direction of the rows of plants arranged on the individual layers. Different parameters for the individual climatic zones across all layers or on each individual layer can then be set separately by means of the regulating means. A climate cell designed in this way is particularly suitable if, along the rows on the individual layers, the plants or the support systems with the plants arranged on them in be pushed through a kind of FIFO principle during the germination and/or growth phase. Thus, the plants can pass through different climatic zones according to their growth requirements during the germination and/or growth phase.

Des Weiteren ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die automatisierte Anlage mindestens einen Transplantationsbereich zur Vereinzelung der Pflanzen aufweist. Je nach Pflanzenart kann für bestimmte Pflanzen zum Beispiel eine Vereinzelung zwischen Keimungsphase und Wachstumsphase oder auch mehrmals während der Wachstumsphase vorgesehen sein. Dies ist insbesondere für sogenannte Single Head Pflanzen, wie zum Beispiel Blumen und Tomaten, sinnvoll. Diese können dann während der Wachstumsphase in vorgegebenen Zeitabständen vereinzelt beziehungsweise umgesetzt werden. Kleine Blumen und Tomaten benötigen weniger Platz, sodass in einem frühen Stadium der Wachstumsphase mehr Pflanzen pro Quadratmeter auf den Substraten beziehungsweise in den Substratträgern angeordnet werden können. In einem späteren Stadium der Wachstumsphase dieser Pflanzen benötigen diese mehr Platz, sodass diese vereinzelt werden müssen und weniger Pflanzen pro Quadratmeter auf dem Substrat beziehungsweise im Substratträger angeordnet werden.Furthermore, it is preferably provided that the automated system has at least one transplantation area for separating the plants. Depending on the type of plant, for example, individual plants can be isolated between the germination phase and the growth phase or several times during the growth phase. This is particularly useful for so-called single head plants, such as flowers and tomatoes. These can then be isolated or implemented at specified time intervals during the growth phase. Small flowers and tomatoes require less space, so more plants per square meter can be arranged on the substrates or in the substrate holders early in the growth phase. At a later stage of the growth phase of these plants, they require more space, so that they have to be separated and fewer plants per square meter are arranged on the substrate or in the substrate carrier.

Des Weiteren weist die automatisierte Anlage bevorzugterweise einen Substrataufbereitungsbereich auf, in welchem auch das Substrat selbst für die Wiederverwendung aufbereitet werden kann. Alternativerweise kann das Substrat im Substrataufbereitungsbereich auch für eine nachhaltige Entsorgung recycelt werden. Beispielsweise könnte das Substrat für eine mehrmalige Verwendung vorgesehen und somit mehrmals aufbereitet werden. Im Substrataufbereitungsbereich könnten Mittel zur Analyse des zuletzt verwendeten Substrats bereitgestellt sein. Mit diesen Analysemitteln kann dann ermittelt werden, ob das Substrat für eine nochmalige Verwendung geeignet ist und/oder aufbereitet werden kann, ober ob das Substrat recycelt werden muss.Furthermore, the automated system preferably has a substrate preparation area in which the substrate itself can also be prepared for reuse. Alternatively, the substrate can also be recycled in the substrate preparation area for sustainable disposal. For example, the substrate could be intended for repeated use and thus processed several times. Means for analyzing the last used substrate could be provided in the substrate preparation area. These analysis means can then be used to determine whether the substrate is suitable for repeated use and/or can be processed, or whether the substrate needs to be recycled.

Figurenlistecharacter list

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform beispielhaft erläutert.The invention is explained below using a preferred embodiment as an example.

Es zeigt rein schematisch:

1: eine Ansicht einer beispielhaften automatisierten Anlage für den vertikalen landwirtschaftlichen Anbau von Pflanzen in Innenräumen.

It shows purely schematically:

1 : a view of an exemplary automated installation for vertical agricultural cultivation of plants indoors.

Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred Embodiments of the Invention

1 zeigt rein schematisch und beispielhaft einen Aufbau einer möglichen automatisierten Anlage 100 für den vertikalen landwirtschaftlichen Anbau von Pflanzen in Innenräumen. Dabei sind in 1 lediglich einige mögliche Bereiche und Module einer derartigen automatisierten Anlage 100 dargestellt. Auch ist das Intralogistiksystem 12 in 1 der besseren Übersicht halber nicht dargestellt. Das Intralogistiksystem 12 kann in jeder geeigneten Weise aufgebaut sein. Beispielsweise könnte das Intralogistiksystem 12 aus unterschiedlichen Maschinen und Robotern sowie auch Förderbändern zum automatisierten und maschinellen Transport der Trägersysteme 11 zwischen einzelnen Modulen beziehungsweise Bereichen der automatisierten Anlage 100 ausgebildet sein. 1 shows purely schematically and by way of example a structure of a possible automated system 100 for the vertical agricultural cultivation of plants indoors. are in 1 only some possible areas and modules of such an automated system 100 are shown. The intralogistics system is also 12 in 1 not shown for the sake of clarity. The intralogistics system 12 can be constructed in any suitable manner. For example, the intralogistics system 12 could be formed from different machines and robots as well as conveyor belts for the automated and mechanical transport of the carrier systems 11 between individual modules or areas of the automated system 100 .

In 1 ist beispielhaft eine automatisierte Anlage 100 mit mehreren hintereinander angeordneten Klimazellen 10, zwei Pufferbereichen 14, einem Aussaatbereich 13 sowie einem Reinigungsmodul 18 dargestellt.In 1 an automated system 100 with a plurality of climate cells 10 arranged one behind the other, two buffer areas 14, a sowing area 13 and a cleaning module 18 is shown as an example.

Die verschiedenen hintereinander angeordneten Klimazellen 10 sind jeweils als separate klimatisch abgeschlossene Klimazellen 10 ausgebildet. In dem in 1 dargestellten Beispiel ist beispielsweise eine erste Klimazelle 10a für die Keimungsphase vorgesehen. Im Anschluss daran sind weitere zweite Klimazellen 10b für die Wachstumsphase vorgesehen. Die zweiten Klimazellen 10b können dabei identische oder für unterschiedliche Stadien des Wachstums voneinander unterscheidende klimatische Einstellungen aufweisen.The various air-conditioning cells 10 arranged one behind the other are each designed as separate air-conditioning cells 10 which are climatically sealed off. in the in 1 example, a first climate cell 10a is provided for the germination phase. Following this, further second climate cells 10b are provided for the growth phase. The second climate cells 10b can have identical climate settings or different climate settings for different stages of growth.

In der in 1 beispielhaft dargestellten automatisierten Anlage 100 ist ein erster Pufferbereich 14a eingangsseitig mit den hintereinander angeordneten Klimazellen 10 verbunden, sodass vor dem Einsetzen der Trägersystems 11 in die jeweilige Klimazelle 10 die Trägersysteme 11 zwischengelagert werden können.in the in 1 In the automated system 100 shown by way of example, a first buffer area 14a is connected on the input side to the climate cells 10 arranged one behind the other, so that before the carrier system 11 is inserted into the respective climate cell 10, the carrier systems 11 can be temporarily stored.

Ferner ist bei dem in 1 dargestellten Beispiel ausgangsseitig an den Klimazellen 10 ein zweiter Pufferbereich 14b angeordnet. Dadurch können die einzelnen Trägersysteme 11 nach der Entnahme aus den jeweiligen Klimazellen 10 und vor dem Transport zum Erntebereich (der besseren Übersicht halber hier nicht dargestellt) ebenfalls zwischengelagert werden.Furthermore, at the in 1 example shown, a second buffer area 14b is arranged on the outlet side of the air-conditioning cells 10 . As a result, the individual carrier systems 11 can also be temporarily stored after removal from the respective climate cells 10 and before transport to the harvesting area (not shown here for the sake of clarity).

In diesem Zusammenhang wird nochmals darauf hingewiesen, dass die in 1 dargestellte automatisierte Anlage 100 lediglich ein Beispiel darstellt, wie unterschiedliche Module und Bereiche für eine derartige automatisierte Anlage 100 interagieren und zusammen angeordnet werden können. Für eine vollautomatisierte Anlage 100 sind weitere Module und Bereiche wie vorbeschrieben sinnvoll.In this context, it is again pointed out that the 1 The automated plant 100 illustrated is merely an example of how different modules and sections for such an automated plant 100 may interact and be co-located. for a fully automated system 100, further modules and areas as described above are useful.

BezugszeichenlisteReference List

100100: Automatisierte Anlage Automated facility
10; 10a, 10b10; 10a, 10b: Klimazelleclimate cell
1111: Trägersystemcarrier system
1212: Intralogistiksystemintralogistics system
1313: Aussaatraumsowing room
14; 14a, 14b14; 14a, 14b: Pufferbereichbuffer area
14a, 14b14a, 14b: Rahmenteileframe parts
1515: Probenvorbereitungsbereichsample preparation area
1616: Erntebereichharvest area
1717: Verpackungsbereichpackaging area
1818: Reinigungsmodulcleaning module
1919: Sterilisationsmodulsterilization module
2020: Vorratsmodulsupply module
2121: Filtrationssystemfiltration system
2222: Substrataufbereitungsbereichsubstrate preparation area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 1928939 [0002]
DE 1778624 [0003]
DE 102018126555 A1 [0004]
DE 102016121126 B3 [0005]

Claims

Automated system (100) for the vertical agricultural cultivation of plants indoors, the automated system (100) having at least one climatically sealed climate cell (10; 10a, 10b) for growing the plants, with a plurality of carrier systems (11) in at least two layers are arranged one above the other within the climate cell (10), characterized in that the automated system (100) has an intralogistics system (12) for automated transport of the carrier systems (11) in the automated system (100).

Automated plant (100) according to claim 1 , characterized in that the automated system (100) has several climatically sealed climate cells (10; 10a, 10b) which are logistically connected to one another via the intralogistics system (12) in such a way that the carrier systems (11) via the intralogistics system (12) can be transported between the several climate cells (10; 10a, 10b).

Automated plant (100) according to claim 2 , characterized in that a first climatic cell (10a) and a second climatic cell (10b) are provided for different stages in plant rearing, different climatic properties being set in the first climatic cell (10a) and in the second climatic cell (10b).

Automated system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the automated system (100) has at least one sowing space (13) for sowing seed, the at least one sowing space (13) being connected logistically via the intralogistics system (12) to the at least one climatically sealed climate cell (10; 10a, 10b) for transporting the carrier systems (11) from the sowing space (13) to the climatically sealed climate cell (10; 10a, 10b).

Automated system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the automated system (100) has at least one buffer area (14; 14a, 14b) for the intermediate storage of the carrier systems (11).

Automated plant (100) according to claim 5 , characterized in that the automated system (100) has at least two buffer areas (14a, 14b), a first buffer area (14a) being connected on the input side via the intralogistics system (12) to the at least one climatically sealed climate cell (10; 10a, 10b). and wherein a second buffer area (14b) is connected on the output side via the intralogistics system (12) to the at least one climatically sealed climate cell (10; 10a, 10b).

Automated system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the automated system (100) has at least one sample preparation area (15) for equipping the carrier systems (11) and/or the substrate carriers in the carrier systems.

Automated installation (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the automated installation (100) has a harvesting area (16) for preparing the plants.

Automated plant (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that the automated plant (100) comprises a packaging area (17) for packaging the plants.

Automated system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the automated system (100) has a cleaning module (18) and/or a sterilization module (19) for cleaning and/or sterilizing the carrier systems (11) and/or in the carrier systems (11) arranged substrate carriers.

Automated system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the automated system (100) has a storage module (20) for providing water and/or a nutrient solution and/or individual components for producing a nutrient solution.

Automated installation (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the automated installation (100) has a filtration system (21) for filtering and/or treating water and/or a nutrient solution.

Automated system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one climatically sealed climate cell (10; 10a, 10b) has regulating means for regulating a temperature and/or a relative humidity and/or a carbon dioxide content and/or a air speed and/or an irrigation duration and/or an illumination duration and/or an illumination intensity within the climate cell (10; 10a, 10b).

Automated installation (100) according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the automated system (100) has at least one transplantation area (21) for separating the plants.

Automated system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the automated system (100) has a substrate preparation area (22).