DE102020127400A1

DE102020127400A1 - Verfahren und automatisierte Anlage zum vertikalen landwirtschaftlichen Anbau von Pflanzen in Innenräumen

Info

Publication number: DE102020127400A1
Application number: DE102020127400.9A
Authority: DE
Inventors: Mark Korzilius; Albert Piek; Sebastian Esch
Original assignee: &Ever GmbH
Current assignee: &Ever GmbH
Priority date: 2020-10-16
Filing date: 2020-10-16
Publication date: 2022-04-21
Also published as: WO2022078780A1

Abstract

Um eine möglichst effektive und kontinuierliche Aufzucht von Pflanzen im vertikalen landwirtschaftlichen Anbau in Innenräumen zu erreichen, wird vorgeschlagen eine periodische Sequenz von Pushwerten für eine erste Lage einer klimatisch abgeschlossenen Klimazelle zu bestimmen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine automatisierte Anlage zum vertikalen landwirtschaftlichen Anbau von Pflanzen gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zum vertikalen landwirtschaftlichen Anbau von Pflanzen in Innenräumen bekannt, nach denen Trägersysteme in klimatisch abgeschlossene Klimazellen eingebracht werden und nach einer zuvor definierten Verweildauer aus diesen entnommen werden.
Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine automatisierte Anlage zum vertikalen landwirtschaftlichen Anbau von Pflanzen in Innenräumen derart weiterzubilden, dass der Anbau, in anderen Worten, die Aufzucht, von Pflanzen möglichst optimal, effizient und kontinuierlich stattfinden kann.
Gelöst wird die vorgenannte Aufgabe durch ein Verfahren zum vertikalen landwirtschaftlichen Anbau von Pflanzen in Innenräumen, dass das Einbringen von Trägersystemen in mindestens einer Reihe einer ersten Lage einer klimatisch abgeschlossenen Klimazelle umfasst.
Unter dem Begriff „Trägersystem“ ist insbesondere ein wannenförmiges Behältnis zu verstehen, in anderen Worten eine Bench. Ein Trägersystem umfasst vorzugsweise mindestens einen, am meisten bevorzugt mehrere, Substratträger. Die Substratträger umfassen wiederum mindestens eine Pflanze, vorzugsweise mehrere Pflanzen.
Unter dem Begriff „vertikaler Pflanzenanbau in Innenräumen“ ist gemäß der vorliegenden Erfindung das sogenannte Indoor Vertical Farming zu verstehen, wobei auf möglichst geringer Grundfläche eine große Anbaufläche über die einzelnen Lagen einer klimatisch abgeschlossenen Klimazelle hinweg erreicht wird. In anderen Worten handelt es sich somit um einen Pflanzenanbau auf mehreren übereinander angeordnete Lagen.
Unter dem Begriff „klimatisch abgeschlossene“ Klimazelle ist eine klimatisch abgeschlossene Einheit zu verstehen, in der die Umgebung der Pflanzen klimatisch optimal eingestellt wird, wobei Klimazellen grundsätzlich idealerweise sehr kompakt und mit minimal erforderlichem Volumen ausgebildet werden. Unter dem Begriff „Umgebung“ ist insbesondere die Temperatur und/oder relative Luftfeuchte und/oder Kohlenstoffdioxid-Gehalt und/oder Luftgeschwindigkeit und/oder Bewässerungsdauer und/oder Beleuchtungsdauer und/oder Beleuchtungsintensität zu verstehen. Die Klimazelle stellt insbesondere eine Aufzuchtanlage oder einen Teil einer Aufzuchtanlage für den vertikalen Pflanzenanbau in Innenräumen dar.
Erfindungsgemäß umfasst die Klimazelle eine erste Lage, wobei die erste Lage mindestens eine Reihe umfasst, in die Trägersysteme eingebracht werden. Die klimatisch abgeschlossene Klimazelle weist vorzugsweise mehrere Lagen auf, die vorzugsweise übereinander angeordnet sind.
Insbesondere umfasst die Klimazelle eine Eingangsseite zum Einbringen von Trägersystemen in die mindestens eine Reihe und eine Ausgangsseite zur Entnahme von Trägersystemen aus der mindestens einen Reihe.
Vorzugsweise kann die erste Lage, vorzugsweise sämtliche Lagen, der Klimazelle, mehrere Reihen umfassen. Die Eingangsseite der Klimazelle ist zum Einbringen von Trägersystemen in alle Reihen der ersten Lage, vorzugsweise in alle Reihen sämtlicher Lagen, und die Ausgangsseite zur Entnahme von Trägersystemen aus allen Reihen der ersten Lage, vorzugsweise aus allen Reihen sämtlicher Lagen, ausgebildet. Die Vielzahl von Reihen einer Lage ist vorzugsweise nebeneinander, in anderen Worten horizontal zueinander angeordnet. Jede Reihe erstreckt sich entlang der Positionen von der Eingangsseite zur Ausgangsseite der Klimazelle.
Die erste Lage, vorzugsweise sämtliche Lagen, weisen zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite der Klimazelle pro Reihe eine Anzahl von möglichen Positionen eines Trägersystems auf, wobei beim Einbringen eines Trägersystems in eine Reihe der ersten Lage bereits in der Reihe befindliche Trägersysteme eine Position weiter in Richtung Ausgangsseite geschoben werden.
Die Anzahl an möglichen Positionen ist vorzugsweise für alle Reihen der ersten Lage gleich. Dies kann jeweils für sämtliche Lagen gelten, sodass jeder Lage eine Anzahl an Positionen pro Reihe zugeordnet sein kann, die für alle Reihen der Lage gilt. Ferner kann die Anzahl an möglichen Positionen unterschiedlicher Lagen zueinander gleich sein.
Die Anzahl der möglichen Positionen ist vorzugsweise bestimmt durch die maximale Anzahl an Trägersystemen, die gleichzeitig in einer Reihe der ersten Lage sein können, und zwar hintereinander zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite. Es werden die Trägersysteme bei jedem Einbringen eines neuen Trägersystems in eine Reihe eine Position linear weiter in Richtung Ausgangsseite geschoben.
Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren ein Bestimmen einer periodischen Sequenz von Pushwerten für die erste Lage, wobei unter einem Pushwert eine Anzahl von Trägersystemen zu verstehen ist, die in einer vorgegebenen Zeiteinheit in die gleiche Reihe der ersten Lage eingebracht werden. Insbesondere ist somit zu verstehen, dass der Pushwert vorgibt, wie viele Trägersysteme in der gleichen Zeiteinheit, wobei die Zeiteinheit vorgegeben ist, beispielsweise am gleichen Tag, in die gleiche Reihe der ersten Lage eingebracht werden. Insbesondere gilt die Sequenz von Pushwerten für alle Reihen der ersten Lage, sodass der Pushwert definiert, wie viele Trägersysteme in jede Reihe der ersten Lage innerhalb der vorgegebenen Zeiteinheit eingebracht werden.
Die Sequenz wird unter Berücksichtigung der Anzahl von möglichen Positionen sowie einer vorgegebenen Verweildauer der Trägersysteme in der ersten Lage bestimmt.
Unter dem Begriff „Zeiteinheit“ kann vorzugsweise ein Tag, ein halber Tag, ein Vierteltag, eine Stunde oder eine Minute zu verstehen sein. Die Verweildauer ist vorzugsweise ein ganzheitliches Vielfaches der Zeiteinheit. Benachbarte Zeiteinheiten schließen direkt aneinander an.
Jede Zeiteinheit umfasst eine Zeitdauer, in der eine Anzahl an Trägersystemen auf Basis des entsprechenden Pushwertes eingebracht wird. Dabei entspricht die Zeitspanne insbesondere höchstens 30 %, ferner bevorzugt höchstens 20 %, vorteilhafterweise höchstens 10 %, am meisten bevorzugt höchstens 5 % der Zeiteinheit.
Die Sequenz von Pushwerten ist periodisch, in anderen Worten wiederholt sie sich in regelmäßigen Abständen. Unter einem Pushwert ist eine nicht negative ganze Zahl, das heißt inklusive der 0, zu verstehen. Die Sequenz weist maximal eine Länge auf, die der Anzahl an möglichen Positionen entspricht. Die Sequenz ist dann abgeschlossen, wenn die Summe der Pushwerte der Sequenzglieder der Verweildauer entspricht.
Durch die Bestimmung der Sequenz von Pushwerten wird die Auslastung der Klimazelle, vorzugsweise einer die Klimazelle umfassenden gesamten Anlage, optimiert. Bei der Bestimmung der Sequenz kann es sich insbesondere um eine lineare, ganzzahlige mathematisch Optimierung handeln.
Ferner kann das Verfahren eine Vordefinition der Zeiteinheit umfassen. Die Zeiteinheit kann insbesondere kleiner als die Verweildauer gewählt werden. Vor allem entspricht die Zeitdauer höchstens 50 %, ferner bevorzugt höchstens 10 % der Verweildauer. Es handelt sich vorzugsweise um ein Push-Verfahren, und somit kein Batch-Verfahren. Es kann die Zeiteinheit insbesondere derart gewählt werden, dass möglichst wenige Pushwerte mit 0 auftreten. Ein Beispiel wäre, dass die erste Lage eine mögliche Anzahl von Positionen von 23 aufweist, wobei die Verweildauer 19 Tage ist. Die Zeiteinheit wird mit einem Tag gewählt, damit möglichst wenig Nullen in der Sequenz auftauchen. Insbesondere ist die Zeiteinheit derart gewählt, dass höchstens 50 %, ferner bevorzugt höchstens 30 %, am meisten bevorzugt höchstens 10 % der Pushwerte der Sequenz 0 betragen.
Insbesondere umfasst das Verfahren das Einbringen von Trägersystemen und somit das Schieben bereits in einer Reihe der ersten Lage befindlicher Trägersysteme in Abhängigkeit von der Sequenz. Dabei kann einer ersten Zeiteinheit ein erster Pushwert der Sequenz zugeordnet werden, wobei jeder darauffolgenden Zeiteinheit der entsprechende folgende Pushwert der Sequenz zugeordnet wird. Die Sequenz beziehungsweise die Pushwerte der Sequenz werden somit auf die Zeiteinheiten abgebildet. In anderen Worten definiert die Sequenz eine Push-Anweisung, welche Anzahl von Trägersystemen in den aufeinanderfolgenden Zeiteinheiten in die Reihe der ersten Lage eingebracht werden sollen.
Die Sequenz wird vorzugsweise derart bestimmt, dass ein möglichst homogener Transport durch die Klimazelle gewährleistet ist, bis die Verweildauer eines Trägersystems erreicht ist.
Vorzugsweise umfasst die Klimazelle mindestens zwei unterschiedliche Klimazonen. Die Klimazelle ist vorzugsweise in horizontaler Richtung, insbesondere in Richtung der Bewegungsrichtung der Trägersysteme von der Eingangsseite zur Ausgangsseite, in mehrere, unterschiedliche Klimazonen eingeteilt. „Unterschiedlich“ bedeutet, dass in den Klimazonen eine unterschiedliche Umgebung herrscht.
Die Sequenz wird vorzugsweise derart bestimmt, dass die Trägersysteme möglichst gleichmäßig von der Eingangsseite zur Ausgangsseite geschoben werden, sodass alle Trägersysteme möglichst gleich lang in jeder Klimazone verweilen. Es wird somit ein möglichst homogener Transport durch die Klimazonen gewährleistet. Die Pflanzen sollen im Vergleich zueinander möglichst gleich lang in jeder Klimazone verweilen. Das gleiche gilt für eine zweite Klimazone. Der Begriff „gleich lang“ bezieht sich somit nicht in Bezug auf unterschiedliche Klimazonen zueinander, sondern im Vergleich der Trägersysteme zueinander.
Die Sequenz umfasst als Pushwert mindestens eine erste Zahl und vorzugsweise eine zweite Zahl. Vorzugsweise besteht die Sequenz aus Pushwerten, die durch die erste Zahl und die zweite Zahl dargestellt werden. Die erste Zahl und die zweite Zahl sind beide nicht negativ und ganzzahlig. Die erste Zahl und die zweite Zahl unterscheiden sich, sodass in mindestens zwei Zeiteinheiten eine unterschiedliche Anzahl von Trägersystemen in die Reihe der ersten Lage eingebracht wird. Insbesondere unterscheiden sich die erste Zahl und die zweite Zahl um eins.
Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren das Bestimmen der ersten Zahl und vorzugsweise der zweiten Zahl, wobei die Anzahl an möglichen Positionen durch die Verweildauer geteilt wird, um einen ersten Quotienten zu bilden.
Wenn der erste Quotient eine ganze Zahl ist, wird die erste Zahl durch den ersten Quotienten definiert. Dann werden alle Sequenzglieder durch die erste Zahl repräsentiert. In anderen Worten ist jeder Pushwert der Sequenz gleich und entspricht der ersten Zahl, wodurch ein maximal homogener Transport durch die Klimazelle gewährleistet ist.
Wenn der erste Quotient nicht ganzzahlig ist, wird die erste Zahl durch die nächst kleinere ganze Zahl und die zweite Zahl durch die nächst größere ganze Zahl definiert. Ein Beispiel wäre, dass die Anzahl an möglichen Positionen 23, die geplante Verweildauer 19 Tage und die Zeiteinheit ein Tag ist. Der Quotient der Anzahl an möglichen Positionen und der Verweildauer ergibt 1,21, ist also nicht ganzzahlig. Die erste Zahl wird somit durch die 1 und die zweite Zahl somit durch die 2 gebildet. Die Sequenz setzt sich somit ausschließlich aus Pushwerten von 1 und 2 zusammen.
Wenn die Sequenz eine erste Zahl und eine zweite Zahl als Pushwert umfasst, wird die Sequenz insbesondere derart bestimmt, dass die erste Zahl und die zweite Zahl in der Sequenz jeweils möglichst gleich verteilt sind. Wenn in der Sequenz bspw. mehr erste Zahlen als Pushwerte vorkommen, können die Sequenzglieder, die durch die zweite Zahl definiert ist, bestenfalls so verteilt werden, dass zwei benachbarte zweite Zahlen einen konstanten Abstand aufweisen. Bspw. könnte die Sequenz wie folgt lauten: 2; 1; 1; 2; 1; 1; 2; 1; 1. Ist dies nicht möglich kann der Abstand so gewählt werden, dass er möglichst wenig variiert, bspw.: 2; 1; 1; 2; 1; 1; 1; 2; 1; 1; 2; 1; 1; 1.
Insbesondere umfasst die klimatisch abgeschlossene Klimazelle mehrere Lagen, jeweils umfassend mindestens eine Reihe, vorzugsweise mehrere Reihen, wobei das Verfahren ein Einbringen von Trägersystemen in eine Vielzahl von Lagen, vorzugsweise in alle Lagen, der Klimazelle umfasst. Die Trägersysteme werden vorzugsweise in mindestens eine Reihe, vorzugsweise, alle Reihen der Lagen eingebracht.
Das Verfahren kann das Bestimmen einer jeweiligen Sequenz von Pushwerten für die Vielzahl von Lagen umfassen. Dabei kann insbesondere für jede Lage eine eigene Sequenz beispielsweise wegen einer unterschiedlichen Anzahl von möglichen Positionen oder unterschiedlichen Verweildauern pro Lage definiert werden. Vorzugsweise werden die Sequenzen derart gewählt, dass die Sequenzen von Pushwerten unterschiedlicher Lagen gleich und somit identisch hinsichtlich deren Abfolge von Pushwerten, sind jedoch zueinander vorzugsweise um mindestens eine Position innerhalb der Sequenz verschoben sind. In anderen Worten fangen die Sequenzen somit mit verschiedenen Sequenzgliedern an, weisen jedoch untereinander dieselbe charakteristische Reihenfolge der Sequenzglieder auf. Dabei weist insbesondere jede Lage, bis auf die erste Lage, eine Sequenz auf, die vorzugsweise um genau eine Position gegenüber der vorherigen Lage verschoben ist. Dies bewirkt den Vorteil, dass eine über die Zeit möglichst gering schwankende Anzahl an aufgezogenen Pflanzen an der Ausgangsseite der Klimazelle erreicht wird. Die Variation an zu entnehmenden Pflanzen ist somit möglichst klein gehalten.
Das Verfahren kann insbesondere eine dynamische Anpassung von Pushwerten mindestens einer zuvor bestimmten Sequenz für eine Lage, vorzugsweise sämtlicher Lagen, der Klimazelle umfassen. Dies dient dazu, die Sequenz an eine Veränderung oder eine Aktualisierung der Planung der Aufzucht der Pflanzen anzupassen. Ferner können mittels einer Anpassung Ausfallszeiten, das heißt Zeiteinheiten, in denen geplant oder ungeplant eine Anzahl von Trägersystemen in mindestens eine Reihe einer Lage eingebracht wurden, die nicht dem geplanten Pushwert entsprechen, berücksichtigt werden.
Insbesondere erfolgt eine Anpassung bei einer Vorgabe einer neuen Verweildauer in der Lage der Klimazelle. Dies betrifft den Fall, dass die Verweildauer angepasst wird und somit die Sequenzen entsprechend geändert werden müssen. Als Konsequenz kann die Sequenz gänzlich neu bestimmt werden und im Anschluss entsprechend einige Pushwerte, oder falls nötig alle Pushwerte, angepasst werden.
Ferner kann eine Anpassung bei einer Abweichung erfolgen, und zwar einer Abweichung zwischen der Anzahl an eingebrachten Trägersystemen in mindestens eine Reihe der Lagen in einer Zeiteinheit im Vergleich zum entsprechenden Pushwert anhand der zuvor bestimmten Sequenz für diese Zeiteinheit. In anderen Worten ist der „realisierte“ Pushwert, das heißt die Anzahl von Trägersystemen, die tatsächlich eingebracht worden sind, im Vergleich zum geplanten Pushwert abweichend. Dies kann beispielsweise eine Störung betreffen, sodass in einer Zeiteinheit ungeplant keine Trägersysteme eingebracht werden können.
Das Verfahren kann die Anpassung der Sequenzen umfassen, dass der Pushwert der darauffolgenden Zeiteinheit um die Abweichung erhöht wird, in anderen Worten um die Anzahl an Trägersystemen, die sozusagen fälschlicherweise in der entsprechenden Zeiteinheit nicht eingebracht wurden, erhöhen. Somit wird in einer folgenden Zeiteinheit ein Ausgleich vollzogen. Die Sequenz kann somit nur punktuell, das heißt nur einzelne Pushwerte, angepasst werden. Ansonsten bleibt sie allerdings gleich, so wie sie zuvor bestimmt wurde.
Ferner kann eine Anpassung bei einer Vorgabe von mindestens einer Zeiteinheit mit einem Pushwert von 0 erfolgen. Dies betrifft insbesondere einen Tag, bspw. einen Feiertag, an dem geplant kein Trägersystem eingebracht werden kann. Somit kann die Sequenz an Pushwerten, so wie zuvor beschrieben, in einem ersten Schritt bestimmt werden, wobei in einem zweiten Schritt eine Korrektur aufgrund der vorgegebenen Zeiteinheit mit einem Pushwert von 0 erfolgt. Wie oben beschrieben, kann diese Korrektur mittels einer Erhöhung der Pushwerte der darauffolgenden und/oder der vorherigen Zeiteinheit erfolgen. Es kann entweder der Pushwert der darauffolgenden oder der vorherigen Zeiteinheit genau um die Abweichung erhöht werden oder die Pushwerte der darauffolgenden und der vorherigen Zeiteinheit um die halbe Abweichung. Die Sequenz wird wiederum nur punktuell, das heißt nur in einzelnen Pushwerten, angepasst, wobei sie ansonsten gleich bestehend bleibt. Auch hier ist eine dynamischere Reaktion durch mathematische Optimierung möglich.
Ferner kann das Verfahren das Bestimmen einer Sequenz von Pushwerten für Lagen verschiedener Klimazellen umfassen. Bspw. können eine erste Klimazelle zur Keimung und eine sich anschließende zweite Klimazelle zum weiteren Wachstum (Germination) der Pflanzen dienen. Die Sequenzen können aufeinander abgestimmt sein, sodass in der zweiten Klimazelle bspw. an der Eingangsseite genug „Platz“ ist, um entnommene Trägersysteme aus der ersten Klimazelle aufzunehmen. Ferner kann die Sequenz für eine erste Klimazelle derart angepasst werden, dass eine Minimierung der Anzahl der benötigten Lagen in der Germination erreicht wird.
In einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung eine automatisierte Anlage für den vertikalen landwirtschaftlichen Anbau von Pflanzen in Innenräumen. In anderen Worten handelt es sich um eine Aufzuchtanlage von Pflanzen.
Die automatisierte Anlage umfasst mindestens eine klimatisch abgeschlossene Klimazelle zur Aufzucht der Pflanzen, wobei die automatisierte Anlage zur Ausführung eines oben beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. Die Anlage kann mehr als eine Klimazelle umfassen. Vor allem kann die Anlage eine oben beschriebene erste Klimazelle zur Keimung und eine oben beschriebene zweite Klimazelle zum weiteren Wachstum umfassen.
Die automatisierte Anlage kann insbesondere ein Intralogistiksystem für einen automatisierten Transport in der automatisierten Anlage und ein Einbringen in die erste Lage und/oder auch weitere Lagen der Klimazelle umfassen. Ferner kann die automatisierte Anlage eine Planungseinheit zum Bestimmen und ggfs. Anpassen der Sequenz umfassen und eine Steuereinheit zum Steuern des Intralogistiksystems zum Transport, Einbringen der Trägersysteme in die Klimazelle und zum Entnehmen von Trägersystemen aus der Klimazelle.
Figurenliste
Es zeigen in rein schematischer Darstellung:

1: ein Verfahrensschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
2: eine seitliche Ansicht auf eine klimatisch abgeschlossene Klimazelle
3: eine weitere seitliche Ansicht auf die klimatisch abgeschlossene Klimazelle der 2,
4: ein Beispiel einer Sequenz von Pushwerten für eine erste Lage, und
5: ein Beispiel von Sequenzen von Pushwerten für eine Vielzahl von Lagen.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt ein Verfahrensschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100, und zwar umfasst das Verfahren das Bestimmen 101 einer periodischen Sequenz 300 von Pushwerten 301 für eine erste Lage 17 einer klimatisch abgeschlossenen Klimazelle 200. Die erste Lage 17 umfasst mindestens eine Reihe 21.
Es erfolgt die Bestimmung 101 unter Berücksichtigung 102 einer Anzahl von möglichen Positionen 20 pro Reihe der ersten Lage 17 zwischen einer Eingangsseite 201 und einer Ausgangsseite 202 der klimatisch abgeschlossenen Klimazelle 200 und einer vorgegebenen Verweildauer der einzubringenden Trägersysteme 15 in der Klimazelle 200.
Im Rahmen der Bestimmung 101 der Sequenz 300 wird eine erste Zahl 31 und vorzugsweise eine zweite Zahl 32 als Pushwert 301 der Sequenz 300 bestimmt 103.
Das Verfahren 100 umfasst das Einbringen 104 von Trägersystemen 15 in eine Reihe der ersten Lage der klimatisch abgeschlossenen Klimazelle 200 und das Weiterschieben 105 von bereits in dieser Reihe 21 befindlichen Trägersystemen 15. Dies wird in Abhängigkeit von der zuvor bestimmten Sequenz 300 durchgeführt 106.
Eine entsprechende Sequenz 300 von Pushwerten 301 kann für eine Vielzahl von Lagen 16 der Klimazelle 200 bestimmt werden 107. Dabei können die Sequenzen 300 identisch hinsichtlich deren Abfolge sein, die Sequenzen unterschiedlicher Lagen 16 zueinander jedoch um mindestens eine Position 20 in der Sequenz 300 verschoben werden 108.
Ferner kann das Verfahren eine dynamische Anpassung 109 von Pushwerten 301 mindestens einer zuvor bestimmten Sequenz 300 für eine Lage 16, bspw. für die erste Lage 17, der Klimazelle 200 umfassen. Eine Anpassung kann dann erfolgen, wenn eine neue Verweildauer vorgegeben wird, die die vorherige Verweildauer ersetzt. Da die Sequenz unter Berücksichtigung der Verweildauer bestimmt wird, wird die Sequenz auf Basis der neuen Voraussetzungen angepasst. Ferner kann eine Anpassung dann erfolgen, wenn eine Abweichung vorliegt, und zwar zwischen der Anzahl an eingebrachten Trägersystemen 16 in mindestens einer Reihe 21 in einer Zeiteinheit im Vergleich zum entsprechenden Pushwert 301 anhand der zuvor bestimmen Sequenz 300 für die gleiche Zeiteinheit. In anderen Worten sind somit weniger Trägersysteme eingebracht als auf Basis der Sequenz vorgesehen war. Ferner kann eine Anpassung erfolgen, wenn eine Zeiteinheit vorgegeben wird, die zwingend einen Pushwert von 0 hat.
Insbesondere erfolgt zur Anpassung eine Erhöhung 110 des Pushwertes 301 der folgenden Zeiteinheit und/oder der vorherigen Zeiteinheit im Vergleich zu der Zeiteinheit, an der eine Abweichung vorliegt und/oder für die ein Pushwert von 0 vorgegeben ist.
2 zeigt eine seitliche Ansicht auf eine klimatisch abgeschlossene Klimazelle 200, und zwar auf die Eingangsseite 201 der klimatisch abgeschlossenen Klimazelle 200. Dabei umfasst die Klimazelle 200 unterschiedliche Lagen 16. Beispielhaft sind in 2 vier Lagen 16 gezeigt, wobei ferner beispielhaft die oberste als erste Lage 17 bezeichnet wird. Jede Lage 16 kann in eine Pflanzenebene 16a und eine Beleuchtungsebene 16b unterteilt werden. Beleuchtungsmittel sind in Figur schematisch dargestellt. In jede Lage 16 der 2, und zwar in die Pflanzenebene 16a, sind Trägersysteme 15 eingebracht.
Jede Lage 16 der Klimazelle 200 der 2 umfasst drei nebeneinander angeordnete Reihen 21. In jeder Lage 16 und jeder Reihe 21 der Klimazelle 200 ist ein Trägersystem 15 eingebracht. Beim Einbringen weiterer Trägersysteme 15 in eine Reihe 21 einer Lage 16 werden die bereits in der Reihe 21 befindlichen Trägersysteme 15 eine Position 20 weiter in Richtung Ausgangsseite 202 der Klimazelle 200 geschoben, und zwar entlang der Bewegungsrichtung 19, die in 2 in die Blattebene hineinzeigt.
In 3 ist die Klimazelle 200 der 2 in einer weiteren seitlichen Ansicht zu sehen. Die Bewegungsrichtung 19 erstreckt sich in 3 von links nach rechts ausgehend von der Eingangsseite 201 zur Ausgangsseite 202 der Klimazelle 200, die in diesem Beispiel beispielhaft drei mögliche Positionen 20 aufweist. Ferner weist die Klimazelle 200 drei unterschiedliche Klimazonen 18 auf. Beispielhaft ist jeder Klimazone 18 nur eine mögliche Position 20 zugeordnet. Mit der bestimmten Sequenz soll erreicht werden, dass die Trägersysteme 15 möglichst homogen von der Eingangsseite 201 zur Ausgangsseite 202 geschoben werden und zwar bis die Verweildauer erreicht ist, wobei sie dann aus der Klimazelle entnommen werden.
4 zeigt beispielhaft eine Sequenz 300 von Pushwerten 301. Der erste Pushwert 301 wird einer ersten Zeiteinheit zugeordnet, der drauffolgende Pushwert der darauf folgenden Zeiteinheit und so weiter.
Die Sequenz 300 weist als Pushwert 301 ausschließlich erste Zahlen, und zwar Einsen, und zweite Zahlen, und zwar Zweien, auf. Dabei wird mittels der bestimmten Sequenz 300, die in 4 gezeigt ist, erreicht, dass die Trägersysteme 15 neunzehn Tage in einer Lage 16 einer Klimazelle 200 verweilen, die 23 mögliche Positionen aufweist. Die Sequenz 300 ist derart gewählt, dass die ersten Zahlen, also die Einsen, und die zweiten Zahlen, also die Zweien, möglichst gleich verteilt, in der Sequenz 300 vorkommen. Dies dient dazu, dass jedes Trägersystem 15 möglichst gleich lang in jeder Klimazone 18 verweilt.
5 zeigt Sequenzen 300 für unterschiedliche Lagen 16 der gleichen Klimazelle 200. Wenn die entsprechenden Parameter, sprich die Verweildauer und die Anzahl an möglichen Positionen gleich ist, werden für die Lagen grundsätzlich Sequenzen bestimmt, die identisch sind, jedoch werden Sequenzen unterschiedlicher Lagen um mindestens eine mögliche Position in der Sequenz verschoben. Insbesondere ist die Sequenz einer Lage eine Position gegenüber der Sequenz einer anderen Lage, jedoch zwei Positionen gegenüber der Sequenz einer weiteren verschoben, so wie dies in 5 zu sehen ist.
Dies dient dazu, dass an der Ausgangsseite 202 der Klimazelle 200 die Anzahl an zu entnehmenden Trägersystemen 15 über die verschiedenen Zeiteinheiten möglichst wenig variiert. Im Beispiel der 5 ist zu sehen, dass in der einer Zeiteinheit zwischen drei bis vier Trägersysteme 15 anhand der Pushwerte der Sequenz eingebracht werden und somit auch an der Ausgangsseite 202 entnommen werden müssen. Wären die Sequenzen 300 nicht entsprechend verschoben, wäre die Schwankung zwischen drei und sechs Trägersystemen und somit wesentlich höher.
Bezugszeichenliste

100: erfindungsgemäßes Verfahren
101: Bestimmen einer periodischen Sequenz von Pushwerten für die erste Lage
102: Berücksichtigung der Anzahl von möglichen Positionen und einer vorgegebenen Verweildauer der Trägersysteme pro Reihe
103: Bestimmen einer ersten Zahl und vorzugsweise einer zweiten Zahl als Pushwert der Sequenz
104: Einbringen von Trägersystemen in mindestens eine Reihe der ersten Lage der klimatisch abgeschlossenen Klimazelle
105: Weiterschieben von bereits in der Reihe der ersten Lage befindlichen Trägersystemen
106: Einbringen von Trägersystemen und somit das Schieben bereits in einer Reihe der ersten Lage befindlicher Trägersysteme in Abhängigkeit von der Sequenz
107: Bestimmen einer jeweiligen Sequenz von Pushwerten für eine Vielzahl von Lagen
108: Verschieben von Sequenzen unterschiedlicher Lagen um eine Position in der Sequenz
109: Anpassung von Pushwerten mindestens einer zuvor bestimmten Sequenz für eine Lage der Klimazelle
110: Erhöhung des Pushwertes der folgenden Zeiteinheit und/oder der vorherigen Zeiteinheit
150: Automatisierte Anlage
200: Klimazelle
201: Eingangsseite
202: Ausgangsseite
15: Trägersystem
16: Lagen
16a: Pflanzenebene
16b: Beleuchtungsebene
17: erste Lage
18: Klimazone
19: Bewegungsrichtung
20: mögliche Position
21: Reihe
300: Sequenz
301: Pushwert

Claims

Verfahren (100) zum vertikalen landwirtschaftlichen Anbau von Pflanzen in Innenräumen, wobei das Verfahren (100) das Einbringen (104) von Trägersystemen (15) in mindestens eine Reihe einer ersten Lage (17) einer klimatisch abgeschlossenen Klimazelle (200) umfasst, wobei die Klimazelle (200) eine Eingangsseite (201) zum Einbringen von Trägersystemen (15) in die mindestens eine Reihe (21) und eine Ausgangsseite (202) zur Entnahme von Trägersystemen (15) aus der mindestens einen Reihe (21) umfasst, wobei die erste Lage (17) zwischen der Eingangsseite (201) und der Ausgangsseite (202) der Klimazelle (200) pro Reihe (21) eine Anzahl von möglichen Positionen (20) eines Trägersystems (15) aufweist, wobei beim Einbringen (104) eines Trägersystems (15) in eine Reihe (21) der ersten Lage (17) bereits in der Reihe (21) befindliche Trägersysteme (15) eine Position (20) weiter in Richtung Ausgangsseite (202) geschoben werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (100) ein Bestimmen (101) einer periodischen Sequenz (300) von Pushwerten (301) für die erste Lage (17) umfasst, wobei unter einem Pushwert (301) eine Anzahl von Trägersystemen (15) zu verstehen ist, die in einer vorgegebenen Zeiteinheit in die gleiche Reihe (21) der ersten Lage (17) eingebracht werden, wobei die Sequenz (300) unter Berücksichtigung der Anzahl von möglichen Positionen (20) und einer vorgegebenen Verweildauer der Trägersysteme (15) in der ersten Lage (17) bestimmt wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen (104) von Trägersystemen (15) und somit das Schieben (105) bereits in einer Reihe (21) der ersten Lage (17) befindlicher Trägersysteme (15) in Abhängigkeit von der Sequenz (300) erfolgt (106), wobei einer ersten Zeiteinheit ein erster Pushwert der Sequenz (300) zugeordnet wird, wobei jeder folgenden Zeiteinheit der entsprechende folgende Pushwert der Sequenz (300) zugeordnet wird.
Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimazelle (200) mindestens zwei unterschiedliche Klimazonen (18) umfasst, wobei die Sequenz (300) derart bestimmt wird, dass die Trägersysteme (15) möglichst gleichmäßig von der Eingangsseite (201) zur Ausgangsseite (202) geschoben werden, sodass alle Trägersysteme (15) möglichst gleich lang in jeder Klimazone (18) sind.
Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sequenz (300) als Pushwert (301) eine erste Zahl und vorzugsweise eine zweite Zahl umfasst, wobei die erste Zahl und die zweite Zahl nicht negative ganze Zahlen sind.
Verfahren (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (100) ein Bestimmen (103) der ersten Zahl und vorzugsweise der zweiten Zahl umfasst, wobei die Anzahl an möglichen Positionen (20) durch die Verweildauer geteilt wird, um einen ersten Quotienten zu bilden, wobei die erste Zahl durch den ersten Quotienten definiert ist, wenn der erste Quotient eine ganze Zahl ist, oder wobei die erste Zahl durch die nächst kleinere ganze Zahl und die zweite Zahl durch die nächst größere ganze Zahl definiert ist, wenn der erste Quotient nicht ganzzahlig ist.
Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Sequenz (300) eine erste Zahl und eine zweite Zahl als Pushwert umfasst, die Sequenz (300) derart bestimmt wird, dass die erste Zahl und die zweite Zahl in der Sequenz jeweils möglichst gleich verteilt sind.
Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimazelle (200) mehrere Lagen (16) jeweils umfassend mindestens eine Reihe (21) aufweist, wobei das Verfahren (100) ein Einbringen von Trägersystemen (15) in eine Vielzahl von Lagen (16) der Klimazelle (200) umfasst, wobei das Verfahren (100) ein Bestimmen (107) einer jeweiligen Sequenz (300) von Pushwerten (301) für die Vielzahl von Lagen umfasst.
Verfahren (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sequenzen (300) von Pushwerten (301) unterschiedlicher Lagen (16) gleich bestimmt werden, jedoch mindestens um eine Position (20) zueinander verschoben werden (108).
Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (100) eine dynamische Anpassung (109) von Pushwerten (301) mindestens einer zuvor bestimmten Sequenz (300) für eine Lage (16) der Klimazelle (200) umfasst.
Verfahren (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anpassung (109) bei einer Vorgabe einer neuen Verweildauer in der Lage (16) der Klimazelle (200) erfolgt.
Verfahren (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anpassung (109) bei einer Abweichung der Anzahl an eingebrachten Trägersystemen (15) in mindestens eine Reihe (21) der Lage (16) in einer Zeiteinheit im Vergleich zum entsprechenden Pushwert (301) anhand der zuvor bestimmten Sequenz (300) für die Zeiteinheit erfolgt.
Verfahren (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anpassung (109) bei einer Vorgabe von mindestens einer Zeiteinheit mit einem Pushwert (301) von Null erfolgt.
Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung (109) eine Erhöhung des Pushwertes (301) der folgenden Zeiteinheit und/oder des Pushwertes (301) der vorherigen Zeiteinheit im Vergleich zu der Zeiteinheit, an dem die Abweichung vorliegt und/oder für die ein Pushwert (301) von Null vorgegeben ist, umfasst.
Automatisierte Anlage für den vertikalen landwirtschaftlichen Anbau von Pflanzen in Innenräumen, wobei die automatisierte Anlage mindestens eine klimatisch abgeschlossene Klimazelle (200) zur Aufzucht der Pflanzen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die automatisierte Anlage zur Ausführung eines Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist.