EP2825023A2 - Equipement de culture en aeroponie a bloc de substrat individuel et permanent - Google Patents

Equipement de culture en aeroponie a bloc de substrat individuel et permanent

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Publication number
EP2825023A2
EP2825023A2 EP13715312.8A EP13715312A EP2825023A2 EP 2825023 A2 EP2825023 A2 EP 2825023A2 EP 13715312 A EP13715312 A EP 13715312A EP 2825023 A2 EP2825023 A2 EP 2825023A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
equipment according
rails
culture equipment
aeroponic culture
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13715312.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Benoit De Chieusses De Combaud
Jérémy CORDELIER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Combagro (Suisse) Sarl
Original Assignee
Combagro (Suisse) Sarl
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Filing date
Publication date
Application filed by Combagro (Suisse) Sarl filed Critical Combagro (Suisse) Sarl
Publication of EP2825023A2 publication Critical patent/EP2825023A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G31/00—Soilless cultivation, e.g. hydroponics
    • A01G31/02—Special apparatus therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G31/00—Soilless cultivation, e.g. hydroponics
    • A01G31/02—Special apparatus therefor
    • A01G31/04—Hydroponic culture on conveyors
    • A01G31/045—Hydroponic culture on conveyors with containers guided along a rail
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/20—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions in agriculture, e.g. CO2
    • Y02P60/21—Dinitrogen oxide [N2O], e.g. using aquaponics, hydroponics or efficiency measures

Definitions

  • the present invention relates to the field of aeroponic culture, in particular but not limited to salads, consisting in feeding the roots of plants with a nutritive mist produced by a fogger.
  • the cultivation in aeroponics makes it possible to control all the elements necessary for the development of the plants: the temperature and hygrometry, the pH and the nutritive elements (water, mineral salts and trace elements). It has the advantages of limiting water consumption and soil pests (allowing reduced and targeted phytosanitary treatments), accelerating the process of plant growth and fruit ripening, optimal control cultivation parameters on a small surface and with a reduced labor force.
  • the plants grow on plates, for example polystyrene, which float in a pool of nutrient solution.
  • the plates have different densities in plants according to their stage of growth. This type of cultivation requires manual transplanting.
  • the plants are initially in a nursery for the germination phase and early growth.
  • the plants are then fixed manually or with the help of a robot in a gutter in which the nutrient solution circulates.
  • the gutters are then progressively separated from each other to accompany the growth of the salad.
  • the pitch between two plants on the same gutter remains fixed throughout the growth of the plant.
  • the state of the art also includes various patents relating to aeroponic culture systems.
  • the expired patent US5136804 discloses an aeroponic culture apparatus comprising a module separator defining an upper compartment and a lower compartment, said separator comprising support means for a plurality of plants.
  • the apparatus further comprises a mist generator consisting of an ultrasonic transducer immersed in a water tank and conduits carrying the fog at the compartments of the module.
  • International patent application WO / 1998/056237 discloses a modular structure designed for aeroponic crops and composed of a plurality of prefabricated side panels for receiving plant crops, as well as a plurality of prefabricated flat bases to which the panels The side members are coupled via respective locking elements to create a substantially V-shaped structure upside down, in which the side panels are coupled to one another along a line. top of the At the respective apex, a pumping unit and a spraying apparatus are also part of the assembly and serve to feed the interior of the atomized nutrient solution structure.
  • International Patent Application WO / 2004/040962 discloses an aeroponic culture apparatus comprising a novel low pressure liquid nutrient supply system using a rotating cylinder device. The rotating cylinder device diffuses a liquid nutrient solution onto the plant roots via centrifugal force, thereby eliminating the use of a pump and high pressure nozzles.
  • the plant is extracted from its initial support to be reintroduced into a new support, more adapted to the volume occupied by the plant after a growth phase.
  • the structures of the prior art require a large workforce to carry out the various treatments because the plant supports do not allow complete automation.
  • the solutions of the prior art do not make it possible to optimize to the maximum or at a very high labor cost the area occupied on the culture zone.
  • This surface corresponds to a greenhouse where the atmosphere is controlled in lighting, temperature, hygrometry and composition of the air, in purity and asepsis. It is therefore desirable that the culture surface is as small as possible. Since space is not optimized, all the technical resources and nutritive resources are used sparingly: the growing area is oversized for a large part of the growth cycle.
  • the solutions of the state of the technique allow to adapt the affected area to a plant according to its maturity that imperfectly, and require an oversizing of the culture surface, and therefore means for controlling the atmosphere of the culture area.
  • the structures are very vulnerable to attack by bacteria, fungi and more generally all types of parasites.
  • An attack spreads to all crops, often accelerated due to spread through nutrient delivery systems.
  • a disadvantage of hydroponic systems is the control of the temperature and homogeneity of the nutrient solution.
  • it is difficult to control the temperature around the roots and in the case of swimming pools, it is very expensive to heat or cool the large volume of nutrient solution of said pools.
  • the invention proposes, in its most general sense, aeroponic culture equipment comprising a plurality of substrate blocks (16) intended to receive at least one seed and to ensure the maintenance of the plant during the entire period of time. its growth, the dimensions of the substrate block (16) being fixed and determined so as to allow the growth of the vegetation on one side and the roots of the other and the cross section of said substrate block (16) being between 1,2 and 10 times the nominal section of the neck of the plant adult, and at least one movable support having housings (14) for receiving moving substrate blocks (16) by a transverse displacement, said equipment including means for changing the spacing of the consecutive substrate blocks (16) during plant growth, said housing (14) being open at the top to allow the passage of vegetation and at the bottom to allow passage to the roots.
  • substrate blocks (16) will be understood to mean a unitary element having a defined contour, of a cross-section adapted for the section of the neck of the mature plant and allowing easy handling of the plant without risking damage.
  • This substrate block (16) initially contains at least one seed (20) and remains associated with the plant throughout the growth phase, until its harvest, without significant increase in size or volume. It may be constituted by a porous material such as an "Oasis” type of florist's foam (commercial name), or even rockwool or dissolvable agar by washing. It may have a cubic shape of a few centimeters on the side, for example between 2 and 4 centimeters per side for a salad, or a thick disc shape or parallelepiped. Reasonably, the cross section of the substrate block (16) to a dimension corresponding to 1.5 to 3 times the neck diameter of the mature plant.
  • the housing (14) has a shape complementary to that of the substrate block (16) to allow insertion and maintenance of the block in its support, then its withdrawal.
  • the insertion and the withdrawal are preferably carried out by a translation in a direction perpendicular to the axis of the vegetation.
  • said term "means for modifying the spacing of the substrate blocks” means means for spacing longitudinally and laterally the substrate blocks carrying the plants in a plane transverse to the neck of the plant.
  • said substrate blocks (16) are cubic and have a cross section not less than 1.2 times and not greater than 3 times the nominal section of the mature plant for its harvest.
  • the aeroponic culture equipment comprises supports constituted by rails (6 to 8) having lateral openings (15) for the insertion of said substrate blocks (16), the equipment comprising a plurality of series rails (6 to 8) of different pitch.
  • the aeroponic culture equipment comprises rails (6 to 8) having a longitudinal bar (11) and transverse arms (12, 13) forming slides for the insertion of said blocks of substrates into the opening (15). defined between two consecutive arms.
  • the openings (15) are configured to receive a substrate block (16) by a displacement in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the rail (6 to 8) and in the transverse plane of said substrate block (16).
  • the aeroponic culture equipment comprises means for exerting a pressure on the edge of the substrate blocks (16) in order to ensure a movement of introduction or extraction of said substrate blocks (16) at the level of openings (15) of the rails (6 to 8).
  • the means for exerting pressure on the edge of the substrate blocks (16) consist of pistons, and the rails (6 to 8) have at least one lateral lumen (19) for the passage of the heads of said pistons.
  • the means for moving the substrate blocks (16) consist of a fluid under pressure, said rails (6 to 8) having at least one side lumen (19) for the passage of said fluid under pressure.
  • the aeroponic culture equipment further comprises frames (5) for receiving said rails (6 to 8) during the culture and treatment phases.
  • the rails can be arranged in two organizations on the chassis, especially during the culture phases.
  • the growing frames can extend in a direction several tens of meters long to form a linear production line.
  • the rails arranged on these frames can be oriented longitudinally to the direction of the production line or perpendicular thereto but always in the plane transverse to the neck of the plant. In this latter arrangement, the width of these frames is equivalent to the dimension of the longitudinal bar (11) of a support rail of substrate blocks, ie 1 to 3 meters.
  • said rails (6 to 8) are arranged side by side on said frame (5) so that the substrate blocks (16) incorporated in said rails and supporting a plant are staggered.
  • This staggered arrangement otherwise called checkerboard, allows to optimize the space of culture, the plants having more space to develop in all the directions than if they were aligned on the lines of a grid at right angles.
  • said frames (5) have at least one inclined receiving zone of said rails (6 to 8).
  • This solution reduces the footprint of the chassis (5) and therefore optimize the culture space and lighting, especially for the sake of economy.
  • the aeroponic culture equipment also comprises shuttles for moving said rails (6 to 8) between the treatment zone (2) and the storage zone (1) ⁇
  • This solution makes it possible to simplify considerably the culture plant.
  • the treatment machines are fixed, and it is the plants that are moved to the ad-hoc equipment when they have to undergo a new treatment cycle.
  • the shuttles and the rails make it possible to move a subset of plants in particular between two frames or between the frame and a treatment area in an automated or semi-automated manner without it being necessary to modify the individual location of each plant. , while maintaining the appropriate spacing between each plant according to its stage of growth.
  • the aeroponic culture equipment further comprises means for transporting a frame between said storage area (1) and a treatment area (2).
  • the aeroponic culture equipment includes a treatment zone (2) comprising a sowing equipment (40) having means for incorporating seeds into the substrate blocks and means for positioning said substrate blocks in the rails being processed.
  • said processing zone (2) comprises a transplanting equipment (42) comprising means for transferring at least a portion of said substrate blocks (16) installed on the rail to another rail having a greater pitch than that of the first rail.
  • the treatment zone (2) comprises a transplanting equipment (42) comprising means for transferring at least a portion of said substrate blocks (16) installed on the rail of a chassis to another rail installed on a rail. other chassis.
  • the treatment zone (2) comprises harvesting equipment (43) having means for removing the substrate blocks (16) from a rail (6 to 8).
  • the treatment zone (2) comprises equipment for recycling a nutrient solution.
  • the rails (6 to 8) loaded with substrate blocks (16) separate a moist lower zone where the roots (22) open out of a less humid upper zone where the upper part of the plant is unfurled.
  • equipment comprising means for spraying a nutrient solution to the root portion (22) and means for controlling the hygrometry in the upper zone.
  • the aeroponic culture equipment further comprises means for controlling the temperature of the nutrient solution. According to another variant, the aeroponic culture equipment further comprises means for controlling the temperature of the indoor air volume.
  • the aeroponic culture equipment further comprises means for controlling the concentration of carbon dioxide in the volume of indoor air.
  • the aeroponic culture equipment also comprises means for controlling the incident lighting.
  • the aeroponic culture equipment further comprises orientation means with respect to the direction of the incident light.
  • the aeroponic culture equipment comprises hygrometry control means constituted by a lower compartment containing a desiccant solution connected to an upper compartment by a ventilation duct.
  • the invention also relates to a method for controlling aeroponic culture equipment comprising a step of optimizing displacements.
  • control method of an aeroponic culture equipment comprises means for controlling the cultivation parameters with a minimized consumption, and deactivating the functionalities of the equipments which are not directly necessary for the preservation of the plants.
  • FIG. 1 represents a schematic view of an aeroponic culture installation according to the first embodiment of FIG. 'invention
  • FIG. 2 shows a view of a portion of a frame with a plurality of substrate block support rails according to the first embodiment of the invention
  • FIG. 3 represents a detailed view of the support rails of the substrate blocks
  • FIG. 4 represents a cross-sectional view of a chassis according to the invention comprising rails partially loaded with substrate blocks according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 5 represents a schematic view of a transplanting equipment according to the first exemplary embodiment.
  • FIG. 6 represents a schematic view of an aeroponic culture installation according to a second exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 7 represents a detailed view of a closed autonomous aeroponic culture module according to a second exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 8 represents a schematic view of a transplanting equipment according to the second exemplary embodiment Description of a first exemplary embodiment
  • Figure 1 shows a schematic view of an installation according to the invention according to a first embodiment.
  • It has a storage area (1) and a treatment area (2) included in the enclosure of a closed greenhouse.
  • the treatment zone (2) comprises an automatic seeder (40), automatic transplanting equipment (42) and harvesting equipment (43).
  • the storage zone (1) comprises growth areas (3) of the plants arranged on either side of a central conveying element (4). These growth zones are composed of chassis according to two optional organization plans:
  • the frames can be square section of 1 to 3 meters side and be organized matrix, with a central conveying element (4) oriented longitudinally on which move shuttles (41), and conveying systems cross sections corresponding to each row of square section frame.
  • the chassis can be production lines 50 to 100 meters long.
  • the frames are arranged transversely to the central conveying element (4) on which move shuttles (41), and on either side of this element.
  • the substrate block support rails (6 to 8) may be arranged: i) longitudinally to the central conveying element (4), in this case the width of the frame corresponds to the dimension of the longitudinal bar (11) of a support rail of substrate blocks, ie 1 to 3 meters; or ii) transversely to this element (4), in this case, the ends of the longitudinal bar (11) of the rails (6 to 8) are end to end over the entire length of the frame.
  • the rails (6 to 8) are arranged side by side on the frames (5) so that the substrate blocks (16) incorporated in said rails and supporting a plant are staggered.
  • This staggered arrangement otherwise known as checkerboard, makes it possible to optimize the space of culture, the plants having more space to develop in all the directions than if they were aligned on the lines of a grid with angles rights.
  • dividers are inserted between the rails in a contiguous manner in order to increase plant development space, the pitch between two substrate blocks on the rails is also increased during the course of the plant growth. growth.
  • the plant therefore has a radius of space adapted to its stage of growth.
  • shims are placed at the end of the production line at a row of rails out of two to maintain the staggered arrangement.
  • FIG. 2 shows a detailed view of a portion of a frame (5) with several rails (6 to 8) uncharged according to the invention.
  • FIG. 3 shows a detail of an unfilled rail (6 to 8) for supporting substrate blocks.
  • the frames (5) are metal structures for supporting at least one rail (6 to 8) resting on transverse rails (9, 10).
  • a central slide reduces the forces exerted on the rails (6 to 8).
  • the rails (6 to 8) are movable to allow their replacement during sowing operations, transplanting or of harvest.
  • the rails (6 to 8) pass between the storage area (1) and the treatment area (2) by the shuttles (41) moving on the central conveying element (4).
  • the rails (6 to 8) are constituted by a longitudinal bar (11) extended by perpendicular arms (12, 13). These perpendicular arms (12, 13) define a space (14), in which it is possible to introduce via an opening (15) a substrate block (16).
  • These arms (12, 13) have a groove (17, 18) for receiving laterally formed shoulders on the substrate blocks (16).
  • Lights (19) passing through the bar (11) allow the passage of ejection pushers.
  • Figure 4 details a cross section of a frame according to the invention with a rail (6 to 8) partially loaded and disposed longitudinally to the central conveying element (4).
  • the substrate blocks (16) consist of a porous material allowing the development of the first germination stage.
  • the material can be notably:
  • the low density porous growth substrate for example marketed under the trademark Horticubes® - the agar.
  • the rail (6 to 8) is made of metal, in particular stainless steel or aluminum, or a plastic material.
  • the substrate blocks (16) are preferably cubic and stopped less than 6 cm.
  • the substrate blocks (16) are intended to accommodate a seed (20) whose germination can be induced according to the production needs.
  • the substrate block (16) does not vary in size or volume. It remains during all the growth of the plant and separates the leaf part (21) of the roots (22) of the plant.
  • the rails (6 to 8) loaded with substrate blocks (16) containing a seed (20) whose germination has not yet been induced are arranged next to one another without any space between them on the slides (9, 10) of a frame (5).
  • the rail (6 to 8) delimits a wet bottom impervious zone of a less humid upper zone.
  • the rails (6 to 8) are then progressively spaced. In order to maintain the tightness of the lower compartment, joints are arranged between the rails (6 to 8).
  • the first equipment is equipment intended for sowing.
  • an automatic seeder (40) of known type associated with a substrate block handling robot (16).
  • the robot performs a following operation sequence: - taking a block of substrate (16) at the output of the automatic seeder (40).
  • the automatic seeder (40) has deposited a seed (20) in the substrate block (16).
  • a second piece of equipment is an automated transplanting equipment (42) illustrated in FIG.
  • This equipment includes:
  • the operation of this equipment is as follows.
  • a shuttle is loaded with parent rails full of substrate block (16) supporting a plant growing from one of the frames (5) and moved to the receiving area (51).
  • a shuttle is loaded with empty child rails and is moved to the receiving area (61).
  • Three empty shuttles are moved to the receiving area (52, 62 and 63).
  • the transplanting device (50) grasps a parent rail of the shuttle (51) and a child rail of the shuttle (61) and allows them to be placed and held opposite one another at their openings (15) and so that the cubes of substrates (16) can pass from a solid rail to an empty rail by translation relative to their arms (12 and 13).
  • a parent rail may require multiple child rails:
  • Substrate cubes (16) in the parent rail may require multiple child rails of no higher pitch for relocation. In this case the transplanting device (50) successively brings several child rails in front of the parent rail until all the substrate cubes are relocated.
  • the transplanting system moves it to one of the empty shuttles at (62) or (63). Similarly, once the parent rail is discharged from all of its substrate blocks (16) and thus empty, the transplanting system moves it to an empty shuttle at (52).
  • the shuttle at (51) When all of the parent rails have been processed by the transplanting system, the shuttle at (51) is empty, the shuttle at (52) is filled with parent rails without their cubes of substrates, the shuttle at (61) is reduced by number of rails necessary for moving cubes of substrates. The shuttles at (62) and (63) are filled with child rails.
  • the shuttles at (62) and (63) are brought to the chassis (5) where the child rails are unloaded. Similarly, the shuttle (52) is discharged from its empty rails to an empty rail store related to a frame.
  • a third piece of equipment is a harvesting automaton (43) comprising an automaton extracting the substrate blocks (16) from the rails (6 to 8) whose vegetation has reached the required stage of maturity. These rails are brought to the harvesting equipment by a shuttle.
  • the storage area (1) is also equipped with shared recycling resources for the nutrient solution, for the entire installation.
  • This recycling means comprises a probe for periodically analyzing the composition of the nutrient solution to be recycled, and pumps connected to nutrient reservoir tanks whose operation is controlled according to the result of the analysis, to deliver the right quantity. the component whose analysis has detected the deficiency.
  • the analysis focuses on chemical composition, PH and conductance.
  • This storage area (1) further includes UV lighting to sterilize the nutrient solution and prevent the spread of germs or other pathogens. Control and control of the installation:
  • the system implements a control of energy resources (heating, lighting, etc.) taking into account external parameters such as the cost of energy as a function of the time slot or the outside temperature.
  • Movement management is provided by a controller controlled by an optimization algorithm.
  • FIG. 6 represents a schematic view of an installation according to the invention according to a second exemplary embodiment.
  • This exemplary embodiment has autonomous and closed culture units called modules.
  • the culture according to this embodiment is not carried out in a greenhouse common to all plants.
  • the plants are grouped by subsets in "mini-greenhouses" consisting of autonomous modules (30), integrating all the means of control of the atmosphere and nutrients.
  • the installation according to this example has a storage area (1) and a treatment area (2).
  • the storage area (1) is generally open air. It consists of an area for arranging a plurality of aeroponic culture modules (30). These modules are arranged according to a matrix organization, with a central conveying element (4) oriented longitudinally, and transverse conveying systems corresponding to each row of modules (30).
  • 500 modules (30) are installed in the form of two groups of ten rows of 25 modules (30), on either side of the central conveyor belt (4).
  • Each module (30) occupies a direct section of 4 m 2 , and a footprint of 8 m 2 taking into account the space between the adjacent blocks.
  • the storage area (1) has a mesh of electrical outlets (31) and fluid circulation lines necessary for the module, with connections (32) for supplying each of the modules with electricity and fluids.
  • the central conveying element (4) is constituted by independent units, whose length corresponds to that of a module (30). Each unit is motorized for moving a load deposited on the central conveying element (4). Two consecutive units are separated by a space corresponding to half the section of a box, to allow the passage of the transverse conveyor system.
  • the transverse conveying system also comprises a fluid supply duct of a module.
  • the central conveying element (4) extends to a treatment zone (2).
  • This zone (2) comprises several equipment for modifying an aeroponic module (30).
  • This treatment zone (2) is generally a closed zone, such as a shed or an industrial building.
  • the equipment is distributed to allow the movement of a module from the central conveying element (4) to the equipment for performing the expected processing.
  • Detailed description of an autonomous module :
  • FIG. 7 represents a detailed view of the closed autonomous module (30) according to this embodiment.
  • the module (30) has a fixed portion (34) and a movable portion (33).
  • the fixed part (34) consists of a parallelepipedic container with a section of 2 meters by 2 meters and a height of one meter. It contains the electrical and electronic control circuits as well as the drying system.
  • the movable portion (33) has a lower box (35) surmounted by a transparent enclosure (36) divided into a lower floor (37) corresponding to the roots, and an upper floor (38) for the foliage.
  • the movable portion (33) is closed to allow good control of the environment and the volume of air.
  • the entire module is thermally insulated.
  • the spraying system of the nutrient solution is not shown in this figure.
  • the upper stage (38) is connected to the fixed part
  • the moving part like the frames of the first embodiment, is constituted by an enclosure having transverse rails supporting rails (6 to 8).
  • a central slide reduces the forces exerted on the rails.
  • These rails (6 to 8) are similar to the support rails of the substrate blocks of the first embodiment and shown in Figure 3. They are also movable to allow their replacement during sowing, transplanting or harvesting operations.
  • the first equipment is equipment intended for sowing.
  • the automatic seeder performed the deposition of a seed in the substrate block.
  • a second piece of equipment is an automated transplanting equipment (42) illustrated in FIG. This equipment includes:
  • a moving part (33) to be treated arrives in the receiving zone, in central position for example.
  • This central part corresponds to a module whose vegetations have reached a stage of maturity where the allocated development space is reached and requires subculture to reduce the density to allow the further development.
  • Two moving parts (72, 73) containing empty rails whose housing density (26) is smaller than that of the rails of the preceding movable part (71) are also brought into the receiving zone (70).
  • These rails are also moved to the receiving area (80) via the trolleys (93 to 96) and a robotic actuator (possibly the same, moved longitudinally from one station to another).
  • the next step is to move a loaded rail from the buffer tank (81) to one of the carriages (92).
  • An empty rail is loaded on another carriage (93).
  • the trolleys are then moved to face each other, and allow the blocks to be transferred, one after the other, from an initially loaded rail to the empty rail.
  • the partially unloaded rail is returned to the central position.
  • a new empty rail is loaded from the buffer tank (82) to a movable carriage (95). The unloading of the substrate blocks then continues to continue feeding the new rail.
  • Trolleys and rails are moved to optimize transfer time and allow the loading of new rails in all situations, including incomplete rails.
  • the moving parts (72, 73) When the moving parts (72, 73) are loaded with the lower density rails, they are extracted from the work station to be placed back on the conveying element (4), which leads them to the pre-treatment equipment for front reclosing. moving to the storage area (1).
  • the number of active modules in the storage area (1) varies.
  • One of the solutions consists in locally varying one of the parameters controlling the growth so as to favor certain modules of the storage zone (1) by compared to other modules.
  • the parameter can be lighting or temperature.
  • the third equipment is a harvesting machine (43) comprising an automaton extracting the substrate blocks in the rails of the module whose vegetation has reached the required maturity stage.
  • the storage area is also equipped with shared recycling means of the nutrient solution, for all the modules (3).
  • This recycling means comprises a probe for periodically analyzing the composition of the nutrient solution to be recycled, and pumps connected to nutrient reservoir tanks whose operation is controlled according to the result of the analysis, to deliver the right quantity. the component whose analysis has detected the deficiency.
  • the analysis focuses on chemical composition, PH and conductance.
  • This storage area also includes UV lighting to sterilize the nutrient solution and prevent the spread of germs or other pathogens.
  • the system implements a control of energy resources (heating, lighting, etc.) taking into account external parameters such as the cost of energy as a function of the time slot or the outside temperature. It includes safeguards to place the modules in survival mode with minimized consumption, and disabling the functionality of equipment that is not directly necessary for plant preservation. Movement management is provided by a controller controlled by an optimization algorithm.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Hydroponics (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un équipement de culture aéroponique comprenant une pluralité de blocs de substrat destinés à recevoir au moins une semence et à assurer le maintien du végétal pendant la totalité de sa croissance, les dimensions du bloc de substrat étant fixes et déterminées de façon à permettre la croissance de la végétation d'un côté et des racines de l'autre et la section transversale dudit bloc de substrat étant comprise entre 1,2 et 10 fois la section nominale du collet du végétal adulte, et au moins un support mobile présentant des logements (14) pour recevoir des blocs de substrat mobiles par un déplacement transversal, ledit équipement comportant des moyens pour modifier l'espacement des blocs de substrat consécutifs au cours de la croissance du végétal, lesdits logements (14) étant ouverts à la partie supérieure pour laisser le passage de la végétation et à la partie inférieure pour laisser le passage aux racines.

Description

EQUIPEMENT DE CULTURE EN AEROPONIE A BLOC DE SUBSTRAT
INDIVIDUEL ET PERMANENT
Domaine de 1 ' invention
La présente invention concerne le domaine de la culture en aéroponie, notamment mais non limitativement de salades, consistant à alimenter les racines des plantes par un brouillard nutritif produit par un brumisateur.
La culture en aéroponie permet de maîtriser tous les éléments nécessaires au développement des plantes : la température et l'hygrométrie, le pH et les éléments nutritifs (eau, sels minéraux et oligo-éléments). Elle a pour avantages de limiter la consommation d'eau et les attaques de nuisibles du sol (ce qui permet des traitements phytosanitaires réduits et ciblés), d'accélérer le processus de croissance des plantes et de maturation des fruits, de maîtriser de façon optimale les paramètres de culture sur une surface faible et avec une main d' œuvre réduite.
Etat de la technique
On connaît dans l'état de la technique des solutions d'équipements destinés à la culture hydroponique et aéroponique .
Parmi les technologies de production hors sol en hydroponie aujourd'hui, il existe notamment deux technologies permettant au moins une étape de repiquage :
- les plants poussent sur des plaques, par exemple en polystyrène, qui flottent dans une piscine de solution nutritive. Les plaques ont différentes densités en plants selon leur stade de croissance. Ce type de culture nécessite un repiquage manuel.
- les plants sont dans un premier temps dans une nursery pour la phase de germination et en début de croissance. Les plants sont ensuite fixés manuellement ou à l'aide d'un robot dans une gouttière dans laquelle circule la solution nutritive. Les gouttières sont alors écartées progressivement les unes des autres pour accompagner la croissance de la salade. Le pas entre deux plants sur une même gouttière reste fixe tout au long de la croissance du végétal.
L'état de l'art comprend également différents brevets portant sur des systèmes de culture aéroponique.
Le brevet expiré US5136804 décrit un appareillage de culture aéroponique comprenant un séparateur de module définissant un compartiment supérieur et un compartiment inférieur, ledit séparateur comportant des moyens de support d'une pluralité de plantes. L'appareillage comporte en outre un générateur de brouillard constitué d'un transducteur ultrasonique immergé dans un réservoir d'eau et des conduits acheminant le brouillard au niveau des compartiments du module .
La demande de brevet internationale WO/1998/056237 décrit une structure modulaire conçue pour des cultures aéroponiques et composée d'une pluralité de panneaux latéraux préfabriqués servant à recevoir des cultures de plantes, ainsi que d'une pluralité de bases plates préfabriquées auxquelles les panneaux latéraux sont accouplés par 1 ' intermédiaire d'éléments de verrouillage respectifs, de manière à créer une structure présentant sensiblement la forme d'un V à l'envers, dans laquelle les panneaux latéraux sont accouplés les uns aux autres le long d'une ligne de faîte supérieure par des faîtières respectives, une unité de pompage et un appareil de pulvérisation font également partie de 1 ' ensemble et servent à alimenter 1 ' intérieur de la structure en solution nutritive atomisée . La demande de brevet internationale WO/2004/040962 décrit un appareil de culture aéroponique comprenant un nouveau système d'alimentation en nutriment liquide basse pression utilisant un dispositif à cylindre rotatif. Le dispositif à cylindre rotatif diffuse une solution de nutriment liquide sur les racines de plantes par l'intermédiaire de la force centrifuge, ce qui permet d'éliminer l'utilisation d'une pompe et de tuyères à haute pression.
La demande de brevet internationale WO/2008/113761 décrit un dispositif, un procédé de culture hors-sol, et un dispositif comprenant une source de radiation. Ce document expose un support de culture hors-sol comprenant des perforations pour introduire des végétaux à cultiver, et un fond sensiblement opposé aux perforations pour introduire les végétaux, ledit fond comprenant sensiblement un moyen pour forcer un liquide d'irrigation des végétaux à cultiver, telle qu'une solution nutritive, à être localisé hors du centre racinaire des végétaux à cultiver lorsque 1 ' irrigation est arrêtée. Selon un mode de réalisation ce dispositif comprend une source de radiation, notamment pour désinfecter un fluide.
Des solutions semi-automatiques de culture existent également, comme décrit dans le brevet expiré US4352256. Les plantes en pots sont disposées dans des bacs montés sur un tapis roulant permettant l'acheminement des plantes à traiter au niveau d'un hall de traitement central où les plantes sont ensuite manipulées manuellement. Inconvénients de l'art antérieur
Les solutions de l'art antérieur présentent plusieurs inconvénients.
Dans les solutions de l'art antérieur, le végétal est extrait de son support initial pour être réintroduit dans un nouveau support, plus adapté au volume occupé par le végétal après une phase de croissance. Les structures de l'art antérieur nécessitent une main d' œuvre importante pour réaliser les différents traitements car les supports de végétaux ne permettent pas une automatisation complète.
Cette solution entraîne des interventions difficilement automatisables, et surtout implique un contact entre l'opérateur ou un équipement automatique avec le végétal lui-même. Ce contact peut produire des lésions et favorise le transfert de nuisibles (insectes, bactéries,...)-
Par ailleurs, les solutions de l'art antérieur ne permettent pas d'optimiser au maximum ou à un coût de main d' œuvre très élevé la surface occupée sur la zone de culture. Cette surface correspond à une serre où l'atmosphère est contrôlée en éclairage, température, hygrométrie et composition de l'air, en pureté et asepsie. Il est donc souhaitable que la surface de culture soit la plus réduite possible. Or l'espace n'étant pas optimisé, l'ensemble des moyens techniques et des ressources nutritives sont utilisés de manière peu économe : la surface de culture est surdimensionnée pendant une grande partie du cycle de croissance .
Le volume et la surface occupée par les végétaux, par exemple des laitues, augmentent considérablement au cours de la croissance, pour passer d'une section transversale d'environ un millimètre (la taille de la graine) à plusieurs dizaines de centimètres. Les solutions de l'état de la technique ne permettent d'adapter la surface affectée à un plant en fonction de sa maturité que de manière imparfaite, et obligent un surdimensionnement de la surface de culture, et donc des moyens de contrôle de l'atmosphère de la zone de culture .
En troisième lieu, les structures sont très vulnérables à des attaques de bactéries, champignons et plus généralement tous types de parasites. Une attaque se propage à l'ensemble des cultures, de manière souvent accélérée en raison de la propagation par le biais des systèmes de diffusion des solutions nutritives.
Enfin, un inconvénient des systèmes de culture hydroponique est la maîtrise de la température et de l'homogénéité de la solution nutritive. Dans le cas des cultures en gouttières, il est difficile de maîtriser la température autour des racines et dans le cas des cultures en piscines, il est très coûteux de chauffer ou refroidir l'important volume de solution nutritive desdites piscines.
Solution apportée par l'invention
Afin de remédier à ces inconvénients, l'invention propose selon son acception la plus générale un équipement de culture aéroponique comprenant une pluralité de blocs de substrat (16) destinés à recevoir au moins une semence et à assurer le maintien du végétal pendant la totalité de sa croissance, les dimensions du bloc de substrat (16) étant fixes et déterminées de façon à permettre la croissance de la végétation d'un côté et des racines de l'autre et la section transversale dudit bloc de substrat (16) étant comprise entre 1,2 et 10 fois la section nominale du collet du végétal adulte, et au moins un support mobile présentant des logements (14) pour recevoir des blocs de substrat (16) mobiles par un déplacement transversal, ledit équipement comportant des moyens pour modifier l'espacement des blocs de substrat (16) consécutifs au cours de la croissance du végétal, lesdits logements (14) étant ouverts à la partie supérieure pour laisser le passage de la végétation et à la partie inférieure pour laisser le passage aux racines.
On entendra par « blocs de substrat (16) » au sens du présent brevet un élément unitaire présentant un contour défini, d'une section transversale adaptée pour la section du collet du végétal mature et permettant un maniement aisé du végétal sans risquer de l'abîmer. Ce bloc de substrat (16) contient au départ au moins une graine (20) et reste associé au végétal pendant toute la phase de croissance, jusqu'à sa récolte, sans accroissement sensible de taille ou de volume. Il peut être constitué par un matériau poreux tel qu'une mousse de fleuriste de type « Oasis » (nom commercial), ou encore de laine de roche ou de gélose dissoluble par lavage. II peut présenter une forme cubique de quelques centimètres de coté, par exemple entre 2 et 4 centimètre par coté pour une salade, ou encore une forme discale épaisse ou parallélépipédique . Raisonnablement, la section transversale du bloc de substrat (16) à une dimension correspondant à 1,5 à 3 fois le diamètre du collet du plant mature.
Le logement (14) présente une forme complémentaire à celle du bloc de substrat (16) pour permettre l'insertion et le maintien du bloc dans son support, puis son retrait. L'insertion et le retrait sont effectués préférentiellement par une translation selon une direction perpendiculaire à l'axe de la végétation.
On entendra par « moyen pour modifier l'espacement des blocs de substrat » des moyens permettant d'espacer longitudinalement et latéralement les blocs de substrat portant les végétaux dans un plan transversal au collet du végétal. Ainsi le végétal peut croître dans toutes les directions de façon homogène. Selon une première variante, lesdits blocs de substrat (16) sont cubiques et ont une section transversale non inférieure à 1,2 fois et non supérieure à 3 fois la section nominale du végétal mature pour sa récolte.
Selon une deuxième variante, l'équipement de culture aéroponique comporte des supports constitués par des rails (6 à 8) présentant des ouvertures latérales (15) pour l'insertion desdits blocs de substrat (16), l'équipement comportant une pluralité de séries de rails (6 à 8) de pas différents . Avantageusement, l'équipement de culture aéroponique comporte des rails (6 à 8) présentant une barre longitudinale (11) et des bras transversaux (12, 13) formant des glissières pour l'insertion desdits blocs de substrats dans l'ouverture (15) définie entre deux bras consécutifs. Avantageusement, les ouvertures (15) sont configurées pour recevoir un bloc de substrat (16) par un déplacement selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal du rail (6 à 8) et dans le plan transversal dudit bloc de substrat (16). Selon une troisième variante, l'équipement de culture aéroponique comporte des moyens pour exercer une pression sur la tranche des blocs de substrat (16) afin d'assurer un mouvement d'introduction ou d'extraction desdits blocs de substrats (16) au niveau des ouvertures (15) des rails (6 à 8) . Avantageusement, les moyens pour exercer une pression sur la tranche des blocs de substrat (16) sont constitués par des pistons, et les rails (6 à 8) présentent au moins une lumière latérale (19) pour le passage des têtes desdits pistons.
Selon une autre variante, les moyens pour déplacer les blocs de substrat (16) sont constitués par un fluide sous pression, lesdits rails (6 à 8) présentant au moins une lumière latérale (19) pour le passage dudit fluide sous pression.
Selon une autre variante, l'équipement de culture aéroponique comporte en outre des châssis (5) pour recevoir lesdits rails (6 à 8) pendant les phases de culture et de traitement. Les rails peuvent être disposés selon deux organisations sur les châssis, notamment lors des phases de culture. Les châssis de culture peuvent s'étendre dans une direction sur plusieurs dizaines de mètres de long pour constituer une ligne de production linéaire. Les rails disposés sur ces châssis peuvent être orientés longitudinalement à la direction de la ligne de production ou perpendiculairement à celle-ci mais toujours dans le plan transversal au collet du végétal. Dans cette dernière disposition, la largeur de ces châssis équivaut à la dimension de la barre longitudinale (11) d'un rail de support de blocs de substrat, soit 1 à 3 mètres.
Selon une autre variante, lesdits rails (6 à 8) sont disposés côte à côte sur lesdits châssis (5) de sorte que les blocs de substrat (16) incorporés dans lesdits rails et supportant un végétal sont agencés en quinconce. Cette disposition en quinconce, autrement appelé en damier, permet d'optimiser l'espace de culture, les végétaux disposant de davantage d'espace pour se développer dans toutes les directions que s'ils étaient alignés sur les lignes d'un quadrillage à angles droits.
De préférence, lesdits châssis (5) présentent au moins une zone de réception inclinée desdits rails (6 à 8). Cette solution permet de réduire l'encombrement au sol des châssis (5) et par conséquent d'optimiser l'espace de culture ainsi que l'éclairage, notamment dans un souci d'économie.
Selon une autre variante, l'équipement de culture aéroponique comporte en outre des navettes pour le déplacement desdits rails (6 à 8) entre la zone de traitement (2) et la zone de stockage (1)· Cette solution permet de simplifier considérablement l'installation de culture. Les machines de traitement sont fixes, et ce sont les plantes qui sont déplacées vers l'équipement ad-hoc lorsqu'elles doivent être soumises à un nouveau cycle de traitement. Les navettes et les rails permettent de déplacer un sous-ensemble de plants notamment entre deux châssis ou entre le châssis et une zone de traitement de manière automatisée ou semi-automatisée sans qu'il ne soit nécessaire de modifier l'emplacement individuel de chaque plant, tout en maintenant l'espacement adapté entre chaque plant selon son stade de croissance.
Cela permet de développer la zone de culture de manière très flexible, sans qu'il ne soit nécessaire de modifier l'implantation des machines ni de prévoir des moyens de déplacement des équipements de traitement pour les adapter à l'organisation de la zone de culture.
Selon une autre variante, l'équipement de culture aéroponique comprend en outre des moyens de transport d'un châssis entre ladite zone de stockage (1) et une zone de traitement ( 2 ) .
Selon une autre variante, l'équipement de culture aéroponique inclut une zone de traitement (2) comportant un équipement de semis (40) présentant des moyens d'incorporation de graines dans les blocs de substrat et des moyens de positionnement desdits blocs de substrats dans les rails en cours de traitement. Avantageusement, ladite zone de traitement (2) comporte un équipement de repiquage (42) comportant des moyens de transfert d'une partie au moins desdits blocs de substrat (16) installés sur le rail vers un autre rail présentant un pas plus important que celui du premier rail. Avantageusement, la zone de traitement (2) comporte un équipement de repiquage (42) comportant des moyens de transfert d'une partie au moins desdits blocs de substrat (16) installés sur le rail d'un châssis vers un autre rail installé sur un autre châssis. Avantageusement, la zone de traitement (2) comporte un équipement de récolte (43) présentant des moyens de retrait des blocs de substrat (16) d'un rail (6 à 8).
Avantageusement, la zone de traitement (2) comporte un équipement de recyclage d'une solution nutritive. Selon une autre variante, les rails (6 à 8) chargés en blocs de substrat (16) séparent une zone inférieure humide où débouchent les racines (22) d'une zone supérieure moins humide où se déploie la partie supérieure du végétal, l'équipement comportant des moyens de pulvérisation d'une solution nutritive vers la partie racinaire (22) et des moyens de contrôle de l'hygrométrie dans la zone supérieure.
Selon une autre variante, l'équipement de culture aéroponique comporte en outre des moyens de contrôle de la température de la solution nutritive. Selon une autre variante, l'équipement de culture aéroponique comporte en outre des moyens de contrôle de la température du volume d'air intérieur.
Selon une autre variante, l'équipement de culture aéroponique comporte en outre des moyens de contrôle de la concentration en dioxyde de carbone du volume d'air intérieur.
Selon une autre variante, l'équipement de culture aéroponique comporte en outre des moyens de contrôle de l'éclairage incident.
Selon une autre variante, l'équipement de culture aéroponique comporte en outre des moyens d'orientation par rapport à la direction de la lumière incidente.
Selon un mode de réalisation, l'équipement de culture aéroponique comprend des moyens de contrôle de l'hygrométrie constitués par un compartiment inférieur contenant une solution dessicante reliée à un compartiment supérieur par un conduit d'aération.
L'invention concerne également un procédé de commande d'un équipement de culture aéroponique comportant une étape d'optimisation des déplacements.
Avantageusement, le procédé de commande d'un équipement de culture aéroponique comporte des moyens de contrôle des paramètres de culture avec une consommation minimisée, et désactivant les fonctionnalités des équipements qui ne sont pas directement nécessaires à la préservation des végétaux . Description détaillée de deux modes non limitatifs de
réalisation
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de deux exemples non limitatifs de réalisation, se référant aux dessins annexés où : la figure 1 représente une vue schématique d'une installation de culture aéroponique selon le premier exemple de réalisation de l'invention
- la figure 2 représente une vue d'une portion d'un châssis avec plusieurs rails de support de blocs de substrat selon le premier exemple de réalisation de l'invention la figure 3 représente une vue détaillée des rails de support des blocs de substrat la figure 4 représente une vue en coupe transversale d'un châssis conforme à l'invention comportant des rails partiellement chargés en blocs de substrat selon le premier exemple de réalisation de l'invention
- la figure 5 représente une vue schématique d'un équipement de repiquage selon le premier exemple de réalisation
- la figure 6 représente une vue schématique d'une installation de culture aéroponique selon un deuxième exemple de réalisation de l'invention
- la figure 7 représente une vue détaillée d'un module autonome fermé de culture aéroponique selon un deuxième exemple de réalisation de l'invention
- la figure 8 représente une vue schématique d'un équipement de repiquage selon le deuxième exemple de réalisation Description d'un premier exemple de réalisation
La figure 1 représente une vue schématique d'une installation conforme à l'invention selon un premier exemple de réalisation.
Elle présente une zone de stockage (1) et une zone de traitement (2) incluses dans l'enceinte d'une serre fermée.
La zone de traitement ( 2 ) comprend un semoir automatique (40), un équipement de repiquage automatique (42) ainsi qu'un équipement de récolte (43).
La zone de stockage ( 1 ) comprend des zones de croissance (3) des végétaux disposées de part et d'autre d'un élément de convoyage central (4). Ces zones de croissance sont composées de châssis selon deux plans d'organisation optionnels :
- premièrement, les châssis peuvent être de section carrée de 1 à 3 mètres de côté et être organisés de façon matricielle, avec un élément de convoyage central (4) orienté longitudinalement sur lequel se déplacent des navettes (41), et des systèmes de convoyage transversaux correspondant à chaque rangée de châssis de section carrée.
- deuxièmement, les châssis peuvent constituer des lignes de production de 50 à 100 mètres de long. Les châssis sont disposés transversalement à l'élément de convoyage central (4) sur lequel se déplacent des navettes (41), et de part et d'autre de cet élément. Sur ces châssis de ligne de production, les rails (6 à 8) de support de bloc de substrat peuvent être disposés : i) longitudinalement à l'élément de convoyage central (4), dans ce cas la largueur du châssis correspond à la dimension de la barre longitudinale (11) d'un rail de support de blocs de substrat, soit 1 à 3 mètres ; ou ii) transversalement à cet élément (4), dans ce cas, les extrémités de la barre longitudinale (11) des rails (6 à 8) sont bout à bout sur toute la longueur du châssis. Les rails (6 à 8) sont disposés côte à côte sur les châssis (5) de sorte que les blocs de substrat (16) incorporés dans lesdits rails et supportant un végétal soient agencés en quinconce. Cette disposition en quinconce, autrement appelé en damier, permet d'optimiser l'espace de culture, les végétaux disposant de davantage d'espace pour se développer dans toutes les directions que s'ils étaient alignés sur les lignes d'un quadrillage à angles droits. Au fur et à mesure de la croissance du végétal, des intercalaires sont insérés entre les rails de façon jointive afin d'augmenter l'espace de développement des végétaux, le pas entre deux blocs de substrat sur les rails est également augmenté au cours de la croissance. Le végétal dispose donc d'un rayon d'espace adapté à son stade de croissance. Par ailleurs, des cales sont placées en extrémité de ligne de production au niveau d'une rangée de rails sur deux afin de maintenir la disposition en quinconce .
La figure 2 représente une vue détaillée d'une portion d'un châssis (5) avec plusieurs rails (6 à 8) non chargés selon l'invention. La figure 3 représente un détail d'un rail (6 à 8) non chargé de support de blocs de substrat.
Les châssis (5) sont des structures métalliques destinées à supporter au moins un rail (6 à 8) reposant sur des glissières (9, 10) transversales. Eventuellement, une glissière centrale permet de réduire les efforts s 'exerçant sur les rails (6 à 8).
Les rails (6 à 8) sont déplaçables pour permettre leur remplacement lors des opérations de semis, repiquage ou de récolte. Les rails (6 à 8) transitent entre la zone de stockage (1) et la zone de traitement (2) par les navettes (41) se déplaçant sur l'élément de convoyage central (4).
Les rails (6 à 8) sont constitués par une barre longitudinale (11) prolongée par des bras perpendiculaires (12, 13). Ces bras perpendiculaires (12, 13) définissent un espace (14), dans lequel il est possible d'introduire, via une ouverture (15) un bloc de substrat (16).
Ces bras (12, 13) présente une cannelure (17, 18) destiné à recevoir les épaulements formés latéralement sur les blocs de substrat (16).
Des lumières (19) traversant la barre (11) permettent le passage de poussoirs d'éjection.
La figure 4 détaille une coupe transversale d'un châssis selon l'invention avec un rail (6 à 8) partiellement chargé et disposé longitudinalement à l'élément de convoyage central ( 4 ) .
Les blocs de substrats (16) sont constitués par un matériau poreux permettant le développement du premier stade de germination. Le matériau peut être notamment :
La laine de roche formant des blocs parallélépipédiques avec des épaulements latéraux,
- La perlite et la vermiculite s'utilisent surtout pendant les phases de propagation (bouturage, germination... ) - la fibre de coco et la tourbe de coco
- la laine de verre
- le substrat de croissance poreux à faible densité, par exemple commercialisé sous la marque Horticubes® - la gélose.
Le rail (6 à 8) est réalisé en métal, notamment en inox ou en aluminium, ou en une matière plastique.
Les blocs de substrat (16) sont préférentiellement cubiques et d'arrêté inférieure à 6 cm. Les blocs de substrat (16) sont destinés à accueillir une graine (20) dont la germination pourra être induite selon les besoins de production. Lors de la croissance du végétal, le bloc de substrat (16) ne varie ni en taille ni en volume. Il demeure durant toute la croissance du végétal et sépare la partie foliaire (21) des racines (22) de la plante.
Les rails (6 à 8) chargés en blocs de substrat (16) contenant une graine (20) dont la germination n'a pas encore été induite sont disposés les uns à côté des autres sans aucun espace entre eux sur les glissières (9, 10) d'un châssis (5). Ainsi le rail (6 à 8) délimite une zone inférieure étanche humide d'une zone supérieure moins humide. Lors de la croissance des végétaux, l'espace nécessaire au bon développement des plants s 'accroît. Les rails (6 à 8) sont alors progressivement espacés. Afin de maintenir l'étanchéité du compartiment inférieur, des joints sont disposés entre les rails (6 à 8 ) .
Description de la zone de traitement (2) : Le premier équipement est un équipement destiné au semis .
Il est constitué par un semoir automatique (40) de type connu, associé à un robot de manipulation de blocs de substrats (16). Le robot réalise une séquence d'opération suivante : - prélèvement d'un bloc de substrat (16) à la sortie du semoir automatique (40). Le semoir automatique (40) a réalisé le dépôt d'une graine (20) dans le bloc de substrat (16). - prélèvement d'un rail (6 à 8) dans un stock de rails vides et implantation dans l'un des logements (14) d'un bloc de substrat (16), puis remplissage des logements (14) additionnels avec d'autres blocs de substrat (16)
- insertion du rail (6 à 8) rempli de bloc de substrats (16) plantés dans la zone de réception du châssis
- répétition de ces premières opérations pour compléter le châssis (5) avec des rails (6 à 8) supplémentaires (par exemple 50 rails par châssis).
Un deuxième équipement est un équipement de repiquage automatisé (42) illustré par la figure 5.
Cet équipement comprend :
- une zone de réception (51) des navettes de rails à repiquer dit rails parents
- une zone de réception (61) de navettes pleines de rails vides dit rails enfants ( )
- une zone de réception de navettes vides (52, 62, 63)
- Une zone de traitement disposée entre les zones de réception des navettes équipées d'un système permettant de déplacer les blocs de substrats (16) d'un rail plein vers un rail vide de pas plus élevé Le fonctionnement de cet équipement est le suivant. Une navette est chargée de rails parents pleins de bloc de substrat (16) supportant une plante en cours de croissance depuis un des châssis (5) et déplacé jusqu'à la zone de réception (51). De même, une navette est chargée de rails enfants vides et est déplacée jusqu'à la zone de réception (61). Trois navettes vides sont déplacées jusqu'à la zone de réception (52, 62 et 63). Le dispositif de repiquage (50) saisi un rail parent de la navette en (51) et un rail enfant de la navette en (61) et permet de les placer et maintenir en face l'un de l'autre au niveau de leurs ouvertures (15) et de manière à ce que les cubes de substrats (16) puissent passer d'un rail plein vers un rail vide par translation par rapport à leurs bras (12 et 13). Selon le type de repiquage, un rail parent peut nécessiter plusieurs rails enfants : les cubes de substrat (16) logés dans le rail parent peuvent nécessiter plusieurs rails enfants de pas plus élevé pour être relogés. Dans ce cas le dispositif de repiquage (50) amène successivement plusieurs rails enfants en face du rail parent jusqu'à ce que tous les cubes de substrat soient relogés.
Une fois un premier rail enfant chargé de cube de substrat (16) supportant un plant en croissance et en provenance du rail parent, le système de repiquage le déplace jusqu'à l'une des navettes vides en (62) ou (63). De même une fois le rail parent déchargé de l'ensemble de ses blocs de substrats (16) et donc vide, le système de repiquage le déplace vers une navette vide en (52).
Lorsque la totalité des rails parents a été traitée par le système de repiquage, la navette en (51) est vide, la navette en (52) est remplie de rails parents sans leurs cubes de substrats, la navette en (61) est diminuée du nombre de rails nécessaire au déplacement des cubes de substrats. Les navettes en (62) et (63) sont remplies de rails enfants.
Les navettes en (62) et (63) sont amenées vers les châssis (5) où les rails enfants sont déchargés. De même la navette en (52) est déchargée de ses rails vides vers un magasin à rail vide apparenté à un châssis.
Un troisième équipement est un automate de récolte (43) comportant un automate procédant à l'extraction des blocs de substrat (16) des rails (6 à 8) dont la végétation a atteint le stade de maturité requis. Ces rails sont amenés à l'équipement de récolte par une navette.
Recyclage de la solution nutritive : La zone de stockage (1) est équipée par ailleurs de moyens de recyclage mutualisé de la solution nutritive, pour l'ensemble de l'installation.
Ce moyen de recyclage comprend une sonde d'analyse périodique de la composition de la solution nutritive à recycler, et des pompes reliées à des réservoirs de composants nutritifs dont le fonctionnement est commandé en fonction du résultat de l'analyse, pour délivrer la quantité juste nécessaire du composant dont 1 ' analyse à détecté l'insuffisance. L'analyse porte sur la composition chimique, le PH et la conductance.
Cette zone de stockage ( 1 ) comprend encore un éclairage UV pour stériliser la solution nutritive et éviter la propagation de germes ou autres agents pathogènes. Contrôle et pilotage de l'installation :
Le système met en œuvre un contrôle des ressources énergétiques (chauffage, éclairage, ... ) prenant en compte des paramètres externes tels que le coût de 1 ' énergie en fonction de la tranche horaire ou la température extérieure.
La gestion des déplacements est assurée par un contrôleur commandé par un algorithme d'optimisation.
Description d'un deuxième exemple de réalisation La figure 6 représente une vue schématique d'une installation conforme à l'invention selon un deuxième exemple de réalisation. Cet exemple de réalisation présente des unités de culture autonomes et fermées appelées modules. La culture selon ce mode de réalisation n'est pas réalisée dans une serre commune à tous les plants. Les plants sont regroupés par sous- ensembles dans des « mini-serres » constitués de modules autonomes ( 30 ) , intégrant l'ensemble des moyens de contrôle de l'atmosphère et des éléments nutritifs.
L'installation selon cet exemple présente une zone de stockage ( 1 ) et une zone de traitement ( 2 ) .
La zone de stockage ( 1 ) est généralement en plein air. Elle est constituée d'une aire permettant de disposer une pluralité de modules de culture aéroponique ( 30 ) . Ces modules sont disposés selon une organisation matricielle, avec un élément de convoyage central ( 4 ) orienté longitudinalement , et des systèmes de convoyages transversaux correspondant à chaque rangée de modules ( 30 ) .
A titre d'exemple, on installe 500 modules ( 30 ) sous forme de deux groupes de dix rangées de 25 modules ( 30 ) , de part et d'autre du tapis roulant central ( 4 ) . Chaque module (30) occupe une section directe de 4 m2, et une emprise au sol de 8 m2 en tenant compte de l'espace séparant les blocs adjacents .
La zone de stockage (1) présente un maillage de prises électriques (31) et des canalisations de circulation des fluides nécessaires au module, avec des raccordements (32) permettant l'alimentation de chacun des modules en électricité et en fluides.
L'élément de convoyage central (4) est constitué par des unités indépendantes, dont la longueur correspond à celle d'un module (30). Chaque unité est motorisée pour le déplacement d'une charge déposée sur l'élément de convoyage central (4). Deux unités consécutives sont séparées d'un espace correspondant à la moitié de la section d'une boîte, pour permettre le passage du système de convoyage transversal.
Lorsqu'un module (30) doit faire l'objet d'un traitement, sa partie mobile est soulevée au moyen du système de convoyage transversal puis déplacée transversalement jusqu'à l'unité de l'élément de convoyage central (4) la plus proche, dans la même rangée. Après avoir été déposée sur l'unité de l'élément de convoyage central (4), il est déplacé d'une unité à la suivante.
Le système de convoyage transversal comporte également un conduit d'alimentation en fluide d'un module.
L'élément de convoyage central (4) s'étend jusqu'à une zone de traitement (2). Cette zone (2) comporte plusieurs équipements permettant de modifier un module aéroponique (30). Cette zone de traitement (2) est généralement une zone fermée, telle qu'un hangar ou un bâtiment industriel. Les équipements sont répartis pour permettre le déplacement d'un module depuis l'élément de convoyage central (4) vers l'équipement permettant de réaliser le traitement attendu. Description détaillée d'un module autonome :
La figure 7 représente une vue détaillée du module (30) autonome fermé selon ce mode de réalisation. Le module (30) comporte une partie fixe (34) et une partie mobile (33). La partie fixe (34) est constituée par un récipient parallélépipédique d'une section de 2 mètres sur 2 mètres, et d'une hauteur d'un mètre. Il contient les circuits électriques et électroniques de régulation ainsi que le système de dessiccation.
La partie mobile (33) présente un caisson inférieur (35) surmonté par une enceinte transparente (36) divisée en un étage inférieur (37) correspondant aux racines, et un étage supérieur (38) pour le feuillage. La partie mobile (33) est fermée pour permettre une bonne maîtrise de l'environnement et du volume d'air. L'ensemble du module est isolé thermiquement . Le système de pulvérisation de la solution nutritive n'est pas représenté sur cette figure. L'étage supérieur (38) est relié à la partie fixe
(34) par deux conduits (39) d'air pour la circulation de l'air respectivement vicié et recyclé entre la zone de feuillage et le système de dessiccation.
La partie mobile, comme les châssis du premier exemple de réalisation, est constituée par une enceinte présentant des glissières transversales supportant des rails (6 à 8). Eventuellement, une glissière centrale permet de réduire les efforts s 'exerçant sur les rails. Ces rails (6 à 8) sont semblables aux rails de support des blocs de substrat de l'exemple premier de réalisation et présentés à la figure 3. Ils sont également déplaçables pour permettre leur remplacement lors des opérations de semis, repiquage ou de récolte.
Description de la zone de traitement :
Le premier équipement est un équipement destiné au semis.
Il est constitué par un semoir automatique (40) de type connu, associé à un robot de manipulation de blocs de substrats. Le robot réalise une séquence d'opération suivante
- prélèvement d'un bloc de substrat à la sortie du semoir automatique. Le semoir automatique a réalisé le dépôt d'une graine dans le bloc de substrat.
- Prélèvement d'un rail dans un stock de rails vides et implantation dans l'un des logements d'un bloc de substrat, puis remplissage des logements additionnels avec d'autres blocs de substrat
- insertion du rail rempli de bloc de substrats plantés dans la zone de réception du châssis
- répétition de ces premières opérations pour compléter la partie mobile (33) avec des rails supplémentaires
(par exemple 50 rails par partie mobile).
Un deuxième équipement est un équipement repiquage automatisé (42) illustré par la figure 8. Cet équipement comprend :
- une zone de réception (70) des parties mobiles
(33)
- une zone de réception (80) de rails vides (81) - une zone intermédiaire (90); disposée entre les deux zones de réception (70, 80), pour le déplacement de chariots (91 à 96) destinés à recevoir des rails provenant des de la zone de réception (70) ou (80).
Le fonctionnement de cet équipement est le suivant. Une partie mobile (33) à traiter arrive dans la zone de réception, en position centrale par exemple. Cette partie centrale correspond à un module dont les végétations ont atteint une étape de maturité où 1 ' espace de développement alloué est atteint et nécessite un repiquage pour réduire la densité pour permettre la poursuite du développement.
Lorsque la partie mobile (33) atteint sa position centrale, on commence par extraire la totalité des rails pour les déplacer vers un bac tampon (81), également en position centrale, sur la zone de réception opposée (80). Ce déplacement est effectué par l'intermédiaire des chariots (91, 92) et un actionneur robotisé.
On amène également dans la zone de réception (70) deux parties mobiles (72, 73) contenant des rails vides dont la densité de logements (26) est inférieure à celle des rails de la partie mobile (71) précédente.
Ces rails sont également déplacés vers la zone de réception (80) par l'intermédiaire des chariots (93 à 96) et d'un actionneur robotisé (éventuellement le même, déplacé longitudinalement d'un poste à l'autre). L'étape suivante consiste à déplacer un rail chargé depuis le bac tampon (81) jusqu'à l'un des chariots (92). Un rail vide est chargé sur un autre chariot (93). Les chariots sont ensuite déplacés pour se faire face, et permettre le transfert des blocs, l'un après l'autre, d'un rail initialement chargé vers le rail vide. Comme la densité des rails est différente, une partie des blocs de substrat dépassera la capacité du rail récepteur. Dans ce cas, le rail partiellement déchargé est remis en position centrale. Un nouveau rail vide est chargé depuis le bac tampon (82) jusqu'à un chariot mobile (95). Le déchargement des blocs de substrat se poursuit alors pour continuer à alimenter le nouveau rail.
Les chariots et les rails sont déplacés de façon à optimiser le temps de transfert et permettre le chargement des rails nouveaux dans toutes les situations, notamment de rails incomplets .
Lorsque les parties mobiles (72, 73) sont chargés avec les rails de moindre densité, ils sont extraits du poste de travail pour être replacés sur l'élément de convoyage (4), qui les conduit à 1 ' équipement de prétraitement pour refermeture avant déplacement vers la zone de stockage (1).
Dans cette phase du traitement, le nombre de modules actifs dans la zone de stockage (1) varie. Afin d'éviter des variations globales trop importantes, on veillera à éviter que les cycles de croissance soient synchrones, de façon à toujours disposer sur la zone de stockage de modules contenant des végétaux à chacun des stades de croissance. Cela conduit à une faible variation statistique de l'espace actif.
Une des solutions consiste à faire varier localement un des paramètres commandant la croissance de façon à favoriser certains modules de la zone de stockage (1) par rapport à d'autres modules. Le paramètre peut être l'éclairage ou la température.
Le troisième équipement est un automate de récolte (43) comportant un automate procédant à l'extraction des blocs de substrat dans les rails du module dont la végétation a atteint le stade de maturité requis.
Recyclage de la solution nutritive :
La zone de stockage est équipée par ailleurs de moyens de recyclage mutualisé de la solution nutritive, pour l'ensemble des modules (3).
Ce moyen de recyclage comprend une sonde d'analyse périodique de la composition de la solution nutritive à recycler, et des pompes reliées à des réservoirs de composants nutritifs dont le fonctionnement est commandé en fonction du résultat de l'analyse, pour délivrer la quantité juste nécessaire du composant dont 1 ' analyse à détecté l'insuffisance. L'analyse porte sur la composition chimique, le PH et la conductance.
Cette zone de stockage comprend encore un éclairage UV pour stériliser la solution nutritive et éviter la propagation de germes ou autres agents pathogènes.
Contrôle et pilotage de l'installation :
Le système met en œuvre un contrôle des ressources énergétiques (chauffage, éclairage, ... ) prenant en compte des paramètres externes tels que le coût de 1 ' énergie en fonction de la tranche horaire ou la température extérieure. Il comporte des sécurités pour placer les modules en mode survie avec une consommation minimisée, et désactivant les fonctionnalités des équipements qui ne sont pas directement nécessaires à la préservation des végétaux. La gestion des déplacements est assurée par un contrôleur commandé par un algorithme d'optimisation.

Claims

Revendications
1 — Equipement de culture aéroponique caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de blocs de substrat (16) destinés à recevoir au moins une semence et à assurer le maintien du végétal pendant la totalité de sa croissance, les dimensions du bloc de substrat (16) étant fixes et déterminées de façon à permettre la croissance de la végétation d'un côté et des racines de l'autre et la section transversale dudit bloc de substrat (16) étant comprise entre 1,2 et 10 fois la section nominale du collet du végétal adulte, et au moins un support mobile présentant des logements (14) pour recevoir des blocs de substrat (16) mobiles par un déplacement transversal, ledit équipement comportant des moyens pour modifier l'espacement des blocs de substrat (16) consécutifs au cours de la croissance du végétal, lesdits logements (14) étant ouverts à la partie supérieure pour laisser le passage de la végétation et à la partie inférieure pour laisser le passage aux racines. 2 — Equipement de culture aéroponique selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits blocs de substrat (16) sont cubiques et ont une section transversale non inférieure à 1,2 fois et non supérieure à 3 fois la section nominale du végétal mature pour sa récolte. 3 - Equipement de culture aéroponique selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que lesdits supports sont constitués par des rails (6 à 8) présentant des ouvertures latérales (15) pour l'insertion desdits blocs de substrat (16), l'équipement comportant une pluralité de séries de rails (6 à 8) de pas différents.
4 — Equipement de culture aéroponique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits rails (6 à 8) présentent une barre longitudinale (11) et des bras transversaux (12, 13) formant des glissières pour l'insertion desdits blocs de substrats dans l'ouverture (15) définie entre deux bras consécutifs (12, 13). 5 - Equipement de culture aéroponique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdites ouvertures (15) sont configurées pour recevoir un bloc de substrat (16) par un déplacement selon une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal du rail (6 à 8) et dans le plan transversal dudit bloc de substrat (16).
6 - Equipement de culture aéroponique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour exercer une pression sur la tranche des blocs de substrat (16) afin d'assurer un mouvement d'introduction ou d'extraction desdits blocs de substrats au niveau des ouvertures (15) des rails (6 à 8).
7 - Equipement de culture aéroponique selon la revendication 6 caractérisé en ce que lesdits moyens pour exercer une pression sur la tranche des blocs de substrat (16) sont constitués par des pistons, lesdits rails présentant au moins une lumière latérale (19) pour le passage des têtes desdits pistons.
8 - Equipement de culture aéroponique selon la revendication 6 caractérisé en ce que lesdits moyens pour déplacer les blocs de substrat sont constitués par un fluide sous pression, lesdits rails (6 à 8) présentant au moins une lumière latérale (19) pour le passage dudit fluide sous pression.
9 - Equipement de culture aéroponique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre des châssis (5) pour recevoir lesdits rails (6 à 8) pendant les phases de culture et de traitement. 10 - Equipement de culture aéroponique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits rails (6 à 8) sont disposés côte à côte sur lesdits châssis (5) de sorte que les blocs de substrat (16) incorporés dans lesdits rails et supportant un végétal sont agencés en quinconce .
11 - Equipement de culture aéroponique selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits châssis (5) présentent au moins une zone de réception inclinée desdits rails (6 à 8).
12 - Equipement de culture aéroponique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre des navettes pour le déplacement desdits rails (6 à 8) entre la zone de traitement (2) et la zone de stockage (1).
13 — Equipement de culture aéroponique selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de transport d'un châssis entre ladite zone de stockage (1) et une zone de traitement (2). 14 - Equipement de culture aéroponique selon l'une des revendications 12 et 13 caractérisé en ce que ladite zone de traitement (2) comporte un équipement de semis (40) présentant des moyens d'incorporation de graines (20) dans les blocs de substrat (16) et des moyens de positionnement desdits blocs de substrats (16) dans les rails (6 à 8) en cours de traitement .
15 - Equipement de culture aéroponique selon l'une au moins des revendications 12 à 14 caractérisé en ce que ladite zone de traitement ( 2 ) comporte un équipement de repiquage (42) comportant des moyens de transfert d'une partie au moins desdits blocs de substrat (16) installés sur un rail vers un autre rail présentant un pas plus important que celui du premier rail.
16 - Equipement de culture aéroponique selon la revendication précédente caractérisé en ce que ladite zone de traitement (2) comporte un équipement de repiquage (42) comportant des moyens de transfert d'une partie au moins desdits blocs de substrat (16) installés sur le rail d'un châssis vers un autre rail installé sur un autre châssis.
17 - Equipement de culture aéroponique selon l'une au moins des revendications 12 à 16 caractérisé en ce que ladite zone de traitement ( 2 ) comporte un équipement de récolte (43) présentant des moyens de retrait des blocs de substrat (16) d'un rail.
18 - Equipement de culture aéroponique selon l'une au moins des revendications 12 à 17 caractérisé en ce que ladite zone de traitement ( 2 ) comporte un équipement de recyclage d'une solution nutritive.
19 — Equipement de culture aéroponique selon la revendication principale caractérisé en ce que les rails (6 à 8) chargés en blocs de substrat (16) séparent une zone inférieure humide où débouchent les racines (22) d'une zone supérieure moins humide où se déploie la partie supérieure du végétal (21), l'équipement comportant des moyens de pulvérisation d'une solution nutritive vers la partie racinaire (22) et des moyens de contrôle de l'hygrométrie dans la zone supérieure.
20 — Equipement de culture aéroponique selon les revendications 18 ou 19 caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de contrôle de la température de la solution nutritive. 21 — Equipement de culture aéroponique selon l'une au moins des revendications 18 à 20 caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de contrôle de la température du volume d'air intérieur. 22 — Equipement de culture aéroponique selon l'une au moins des revendications 18 à 21 caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de contrôle de la concentration en dioxyde de carbone du volume d'air intérieur.
23 — Equipement de culture aéroponique selon l'une au moins des revendications 18 à 22 caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de contrôle de l'éclairage incident .
24 — Equipement de culture aéroponique selon l'une au moins des revendications 18 à 23 caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens d'orientation par rapport à la direction de la lumière incidente.
25 — Equipement de culture aéroponique selon l'une au moins des revendications 18 à 24 caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle de l'hygrométrie sont constitués par un compartiment inférieur contenant une solution dessicante reliée à un compartiment supérieur par un conduit d ' aération .
26 — Procédé de commande d'un équipement de culture aéroponique conforme à la revendication principale, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'optimisation des déplacements .
27 - Procédé de commande d'un équipement de culture aéroponique conforme à la revendication principale, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de contrôle des paramètres de culture avec une consommation minimisée, et désactivant les fonctionnalités des équipements qui ne sont pas directement nécessaires à la préservation des végétaux.
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