ES2961241T3

ES2961241T3 - Sistema y método de control de crecimiento de plantas

Info

Publication number: ES2961241T3
Application number: ES17733873T
Authority: ES
Inventors: Andrew Wreathall Lee; Paul Jacques Louis Hubert Bouwens
Original assignee: Rockwool AS
Current assignee: Rockwool AS
Priority date: 2016-07-04
Filing date: 2017-07-03
Publication date: 2024-03-11
Anticipated expiration: 2037-07-03
Also published as: SI3478049T1; KR20190025638A; RU2735555C2; US20190307087A1; EP3478049A1; JP2019524082A; EP3478049B1; RU2019102675A3; RU2019102675A; US11039584B2; PL3478049T3; WO2018007334A1; JP6966487B2; CA3029773A1; KR102403449B1

Abstract

Un sistema (10,11) para controlar las condiciones de crecimiento de las plantas en sistemas de cultivo hidropónicos, comprendiendo el sistema para controlar las condiciones de crecimiento de las plantas: al menos un detector (7,1101) para medir al menos una propiedad de un sustrato de crecimiento de las plantas; medios de procesamiento de datos primero (9,1103) y segundo (9,12, 1107); medios de almacenamiento de datos (1120); y estando dispuesto el o cada detector (7,1101) para medir una propiedad o propiedades de un sustrato de crecimiento vegetal y para transmitir un identificador de detector y la propiedad o propiedades medidas a través de un enlace de comunicaciones al primer medio de procesamiento de datos; estando dispuestos los primeros medios de procesamiento de datos (9,1103) para: mantener en una memoria datos de riego predefinidos que definen una relación entre: valores plurales para uno o más de temperatura, nivel de pH, contenido de agua, contenido de nutrientes, contenido de oxígeno y parámetros de la planta del sustrato; y varios parámetros de riego deseados; procesar las propiedades medidas recibidas de cada detector para obtener las propiedades procesadas del sustrato; proporcionar una salida indicativa de una entrada de riego deseada para el sustrato de crecimiento, basándose en las propiedades procesadas y los datos de riego predefinidos; y enviar datos procesados a los medios de almacenamiento de datos (1120), estando dispuestos los medios de almacenamiento de datos para almacenar los datos enviados como datos registrados; estando dispuestos los segundos medios de procesamiento de datos (9, 12, 1107) para: recibir datos desde los medios de almacenamiento de datos (1120); calcular las propiedades previstas del sustrato basándose en los datos registrados; determinar una diferencia entre las propiedades procesadas del sustrato y las propiedades previstas del sustrato; recibir una entrada de condición de alerta para emitir una alerta basada en dicha diferencia; y emitir una alerta cuando dicha diferencia cumpla la condición de alerta. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema y método de control de crecimiento de plantas

Campo de la invención

La presente invención se refiere al crecimiento de plantas en sistemas de cultivo hidropónico, incluidos sustratos artificiales. En particular, pero no exclusivamente, la presente invención se refiere a un sistema y método para controlar las condiciones de crecimiento de las plantas, más particularmente las condiciones de crecimiento de las plantas en sustratos de lana mineral utilizados para el cultivo de plantas.

Antecedentes de la invención

Los sistemas de cultivo hidropónicos son conocidos en la técnica con la finalidad de cultivar plantas usando soluciones de nutrientes minerales, sin suelo (es decir, cultivos sin suelo). Las plantas en sistemas de cultivo hidropónicos pueden crecer en sustratos de diversos tipos, tales como lana mineral, lana de vidrio, turba de coco (fibra de coco) o losas de turba, por ejemplo.

Se sabe que las plantas pueden crecer en sustratos de crecimiento de lana mineral. Estos sustratos de crecimiento se proporcionan típicamente como un tapón, bloque, losa o estera/manta homogéneos y generalmente incluyen un aglutinante, usualmente un aglutinante orgánico, para proporcionar integridad estructural al producto.

Típicamente, el proceso de crecimiento de la planta se gestiona en dos etapas: una primera etapa gestionada por un “ propagador” en el que la planta crece de una semilla; y una segunda etapa gestionada por un “ agricultor” durante la cual se mantiene la planta y se recoge la cosecha. Por ejemplo, en el caso de la planta de tomate, el propagador puede plantar semillas de tomate individuales en tapones cilíndricos que tengan un espesor del orden de 25-30 mm y un radio de alrededor de 20-30 mm. Después de la germinación de la semilla, el propagador coloca el tapón dentro de un bloque cuboide para permitir un mayor crecimiento del sistema radicular y de la planta. A continuación, la planta individual dentro del bloque se cuida hasta una etapa en la que se puede transferir del propagador al agricultor.

Aunque frecuentemente solo se proporciona una única planta en cada bloque, es posible proporcionar múltiples plantas en un solo bloque. En algunos ejemplos, una única planta en un bloque se divide en dos dividiendo un tallo durante una fase de crecimiento temprana, lo que da como resultado dos plantas que comparten un solo sistema radicular. En otra alternativa, pueden injertarse juntas múltiples plantas y crecer dentro de un único bloque.

El uso de un tapón y un bloque separados por parte del propagador no es esencial para todas las plantas, pero se ha descrito, por ejemplo, en la solicitud de patente europea EP2111746, que proporciona una serie de ventajas. En particular, el pequeño tamaño del tapón permite el riego más regular de la planta en la etapa inicial sin saturar su sustrato.

Después de recibirlos del propagador, el agricultor coloca un número de bloques en una única losa de lana mineral para formar un sistema de crecimiento de plantas. La losa de lana mineral está típicamente encerrada en una lámina u otra capa impermeable a los líquidos, excepto por aberturas en una superficie superior para recibir los bloques con las plantas y un orificio de drenaje provisto en la superficie inferior.

Durante el crecimiento posterior de la planta, el agua y los nutrientes se proporcionan usando dispositivos de goteo que suministran un líquido que contiene agua y nutrientes al sistema ya sea directamente a los bloques o a las losas. El agua y los nutrientes en los bloques y las losas son absorbidos por las raíces de las plantas y las plantas crecen en consecuencia. El agua y los nutrientes que no son absorbidos por la planta permanecen en el sistema de sustrato o se drenan a través del orificio de drenaje.

Existe el deseo de usar agua y nutrientes lo más eficientemente posible durante el proceso de crecimiento. Esto es tanto por motivos de coste como medioambientales. En particular, los nutrientes son caros de obtener, mientras que el agua residual que contiene estos nutrientes es difícil de eliminar debido a la legislación medioambiental. Estas presiones aumentarán a medida que las materias primas (particularmente fertilizantes tales como los fosfatos) se vuelvan cada vez más escasos. El deseo de evitar estos residuos coincide con el deseo de mejorar las condiciones de crecimiento de las plantas y, de este modo, aumentar la producción y la calidad de los frutos obtenidos de las plantas de esta manera.

Un entorno de sistemas de cultivo hidropónicos (por ejemplo, un invernadero) puede controlarse mediante un ordenador de control climático configurado para ajustar factores tales como horas de luz solar, velocidad del viento o dirección del viento, por ejemplo. El ordenador de control climático también puede monitorizar el crecimiento de las plantas, la salud de las plantas, el agua y el contenido de nutrientes en un sustrato. Se conoce medir el contenido de agua y/o nutrientes dentro de un sustrato de crecimiento de plantas. Aunque los sistemas y dispositivos conocidos pueden proporcionar información útil sobre la composición agrícola del suelo y pueden ayudar a la automatización del riego del suelo, no proporcionan, sin embargo soluciones para la gestión eficaz del agua y la distribución de agua/nutrientes en sistemas de cultivo hidropónicos tales como los sustratos de lana mineral.

La solicitud de patente europea EP3016492 proporciona una solución para la gestión eficiente del agua y la distribución de nutrientes en sistemas de cultivo hidropónicos. Cuando se usa un sistema de este tipo, los agricultores adoptan una estrategia de riego (que representa la cantidad de nutrientes y agua que se suministrarán a un sistema), monitorizan el sistema y a continuación ajustan el nivel de riego en base a las mediciones del contenido de agua o los nutrientes, por ejemplo. Sin embargo, un problema de este enfoque es que la estrategia de riego no se ajusta de manera oportuna y los niveles objetivo (p.ej., agua o nutrientes) se alcanzan demasiado pronto o demasiado tarde.

Sigue existiendo el requisito de mejorar los sistemas disponibles para que un usuario gestione el riego de las plantas durante el crecimiento de las plantas en sistemas de cultivo hidropónicos. En particular, es deseable mejorar el control de las condiciones de crecimiento en respuesta a factores que cambian rápidamente, tales como factores medioambientales o cambios en plantas, sustratos u otros materiales utilizados en el sistema.

US 2014/0115958 A1 describe un sistema que incluye un espacio cerrado que define una cámara con un entorno controlable. El sistema también incluye al menos un dispositivo de monitorización configurado para medir múltiples características de un entorno dentro de la cámara. El sistema incluye además múltiples accionadores configurados para alterar las características del entorno dentro de la cámara. El espacio cerrado incluye al menos un sistema de estantes configurado para ser colocado dentro del espacio cerrado. Cada sistema de estantes incluye múltiples capas configuradas para recibir múltiples plantas que cultivar en la cámara. Los accionadores están configurados para ajustar las características del entorno dentro de la cámara para acondicionar el entorno en base a las plantas que se van a cultivar en la cámara.

US 2015/0040473 A1 describe un riego automatizado específico de un cultivo que incluye el medio ambiental y la gestión de nutrientes. El funcionamiento de un aparato de riego puede regularse según la demanda específica de agua de un cultivo. La demanda de agua puede evaluarse evaluando las condiciones de contenido de agua del medio ambiental que comprende las características del cultivo, del medio y/o las características del suministro de nutrientes y del transporte en el medio. La regulación del funcionamiento del aparato de riego puede comprender el control de uno o más del suministro de agua al aparato, colocación y/o movimiento del aparato de riego, o la configuración de dispositivos detectores para la recopilación de información adecuada para esta regulación.

Resumen de la invención

Para abordar los inconvenientes de la técnica anterior, la presente invención proporciona un sistema según la reivindicación 1

Se apreciará que el sistema es apropiado para los sistemas hidropónicos en las etapas de propagación así como en las de crecimiento, como se ha descrito anteriormente; en otras palabras, el sistema puede ser usado tanto por propagadores como por agricultores.

De forma ventajosa, el sistema de control según la invención proporciona a los usuarios (p. ej., propagadores o agricultores) la capacidad de ejercer un control óptimo sobre sus cultivos en momentos cruciales durante el cultivo. Esto se posibilita emitiendo una alerta al usuario cuando la estrategia de riego debe cambiarse para garantizar que las propiedades previstas del sustrato puedan alcanzarse de manera oportuna.

Los datos se obtienen de los detectores desplegados en el sitio y se transmiten a un primer medio de procesamiento de datos. En realizaciones preferidas, los detectores son sensores inalámbricos. A continuación, los datos se envían desde el primer medio de procesamiento de datos a un medio de almacenamiento de datos tal como una nube y se almacenan a lo largo del tiempo como datos registrados. En algunas realizaciones, el medio de almacenamiento de datos y el primer medio de procesamiento de datos pueden ser parte de una única unidad o dispositivo, que puede denominarse “ caja inteligente” . En otras realizaciones, el medio de almacenamiento de datos y el primer medio de procesamiento de datos pueden ser parte de un servicio en la nube, por ejemplo. Se apreciará que las funcionalidades del primer y segundo medio de procesamiento de datos pueden lograrse, por ejemplo, mediante la misma unidad o servicio en la nube.

Un segundo medio de procesamiento de datos, que puede ser un PC o teléfono inteligente, por ejemplo, calcula las propiedades previstas del sustrato en base a los datos registrados. Por “ propiedad prevista” se entiende una indicación de una propiedad esperada en base a los datos registrados. Por ejemplo, el contenido de agua alcanzado por una sección de crecimiento en un día particular puede predecirse a partir del contenido de agua logrado en un día anterior si las condiciones meteorológicas permanecen iguales. Una vez almacenados en la nube, los datos registrados pueden ser analizados por cualquier medio analítico.

Según la invención, se activa una alerta cuando hay una diferencia entre los valores procesados y predichos y esa diferencia cumple con una condición de alerta, p.ej., está dentro de un rango predeterminado o por encima de un umbral predeterminado, que puede ser establecido por un usuario. Por ejemplo, un usuario puede establecer los desencadenantes de la alerta introduciendo “ referencias” que representen los valores o las propiedades deseados de un sistema (también denominado objetivos). Al establecer una o más de tales alertas, un usuario es capaz de crear una estrategia de riego personalizada rápidamente y con mayor eficiencia que en los sistemas existentes.

Una propiedad procesada puede relacionarse con una propiedad medida directamente tal como temperatura o con una propiedad calculada tal como el contenido de nutrientes, en base a los datos del sensor. Por propiedad prevista se entiende una indicación de una propiedad en base a datos registrados, por ejemplo, datos almacenados en una nube. En otras palabras, el valor predicho se basa en un valor obtenido en un momento anterior para un conjunto similar de condiciones.

En realizaciones preferidas, las propiedades procesadas y las propiedades previstas se muestran, por ejemplo, en una interfaz gráfica de usuario que permite a un usuario compararlas visualmente y, por lo tanto, tomar decisiones rápidas y obtener una respuesta rápida sobre las consecuencias de estas decisiones. La interfaz gráfica de usuario puede pertenecer a una aplicación ejecutada en un PC o un dispositivo móvil denominado “ dispositivo portátil de comunicación” , tal como un teléfono inteligente, tableta, etc. Por ejemplo, las propiedades procesadas y previstas pueden mostrarse juntas (es decir, curvas representadas juntas) en una interfaz gráfica de usuario. En particular, las decisiones del usuario se refieren al ajuste de los niveles de desencadenante de alerta y/o la estrategia de riego. La interacción entre el usuario y la interfaz gráfica de usuario permite un control más flexible y preciso de las condiciones de crecimiento, que pueden reconfigurarse fácil y centralizadamente en respuesta a nuevos datos o en respuesta a otros factores que influyen tales como los factores medioambientales o cambios en las plantas o sustratos u otros materiales utilizados en el sistema.

Según la invención, el nivel de diferencia en el que se desencadena la alerta, es decir, el rango o umbral predeterminado dentro del cual la diferencia justifica una alerta, puede ser ajustado por el usuario. De forma ventajosa, este nivel de flexibilidad mejora el control y puede mejorar la experiencia del usuario.

El segundo medio de procesamiento de datos de detector está dispuesto para ajustar la entrada indicativa de un desencadenante de alerta. Esto permite que el personal del sistema cargue las referencias y los cálculos a un sistema de control de riego del agricultor de manera que se aconseje automáticamente al usuario la mejor estrategia de riego. De forma ventajosa, las referencias y los cálculos óptimos se obtienen mediante una evaluación analítica de los datos (p.ej., gráficos y valores calculados) recopilados para un sistema a lo largo del tiempo, como parte de los datos registrados.

El dispositivo portátil de comunicación en el sistema puede ser un teléfono inteligente o tableta, por ejemplo, que comprenda el segundo medio de procesamiento de datos. En consecuencia, el dispositivo portátil de comunicación con el detector es adecuado de forma ventajosa para ejecutar una aplicación para controlar el crecimiento de las plantas. Alternativamente, el dispositivo portátil de comunicación puede ser un dispositivo “ de mano” dedicado en comunicación con un receptor. El receptor también puede transmitir datos directamente al medio de almacenamiento de datos.

Cuando el dispositivo portátil de comunicación está en comunicación con los detectores, puede denominarse “ dispositivo portátil de comunicaciones con el detector” . Un dispositivo portátil de comunicación en el sistema permite, de forma adicional, llevar a cabo comprobaciones y pruebas de componentes individuales del sistema y permite una configuración más fácil del sistema ya que un usuario puede colocar detectores en el área de crecimiento y comprobar las salidas sin necesidad de volver a un ordenador o dispositivo de procesamiento central para comprobar o actualizar la configuración y el rendimiento del sistema. Se pueden usar uno o más detectores en el sistema y las realizaciones preferidas pueden incluir de 1 a 3 detectores o más. De forma ventajosa, el sistema puede desplegarse de forma inalámbrica en el área monitorizada como se describirá con más detalle a continuación.

El dispositivo portátil de comunicación puede disponerse para controlar una entrada de riego a un sustrato de crecimiento de la planta en base a la salida indicativa de una entrada de riego deseada. La “ salida indicativa de una entrada de riego deseada” se refiere a parámetros de entrada para el sustrato de crecimiento proporcionados por el primer medio de procesamiento de datos de detector del sistema. Por ejemplo, los parámetros de entrada de riego pueden ser una entrada en un ordenador de control climático de un sistema hidropónico. En otras palabras, no solo el sistema puede determinar si se alcanzará un objetivo deseado en el tiempo y recomendar cambios en la estrategia, sino que la recomendación puede actuar automáticamente cambiando la estrategia de riego del ordenador de climatización.

En realizaciones preferidas, la transmisión mediante un detector de datos al primer medio de procesamiento de datos de detector se realiza en un intervalo de tiempo inferior a 10 minutos, preferiblemente inferior a 5 minutos, más preferiblemente inferior a 3 minutos. Esto permite monitorizar y controlar oportunamente la estrategia de riego. De forma adicional, el detector puede transmitir directamente datos al segundo medio de procesamiento de datos de detector o al medio de almacenamiento de datos.

En consecuencia, la presente invención puede usar propiedades tales como temperatura (es decir, temperatura de la raíz), contenido de agua y contenido de nutrientes, determinando la conductividad eléctrica del fluido en el sustrato, por ejemplo, para determinar con precisión el contenido de nutrientes en el sustrato artificial en lugar de los niveles de los elementos individualmente. “ Contenido de nutrientes” también se refiere al contenido individual de los nutrientes que puede medirse mediante un sensor, por ejemplo.

A diferencia de los sistemas existentes, por lo tanto, la presente invención proporciona una solución flexible para controlar el problema de desperdicio de agua específico para cultivos sin suelo de sistemas hidropónicos. Como se ha explicado anteriormente, los sustratos en los sistemas hidropónicos frecuentemente tienen volúmenes de agua fijos, a diferencia de los suelos y el transporte en los suelos, en los que el agua puede esparcirse sobre un volumen de sustrato ilimitado, en cualquier dirección. Los volúmenes de agua fijos de los sistemas hidropónicos son típicamente de aproximadamente 1-30 litros por m2, más comúnmente entre 4-15 litros por m2. Por planta, los volúmenes de agua fijos están típicamente entre 0,5-10 litros. Los volúmenes de agua fijos en los sistemas hidropónicos también son bastante pequeños en comparación con las áreas de enraizamiento de las plantas en el suelo.

Los sustratos sin suelo en los sistemas hidropónicos pueden ubicarse en la parte superior del suelo, en suelos de hormigón, en canales, mesas móviles, etc. Los volúmenes de agua relativamente más pequeños junto con el crecimiento sin suelo hacen posible que los agricultores recojan el exceso de agua, desinfecten el agua y reutilicen el agua para aplicar nuevas soluciones nutrientes. La cantidad de agua drenada es relativamente pequeña (p. ej., de 0 a -60 m3 por ha en un día de verano). Con los sistemas de desinfección existentes (mediante el uso de, p. ej., bombas específicas para este propósito) el agua drenada recogida puede desinfectarse típicamente dentro de las 24 horas, de modo que esté lista para usar al siguiente día.

En sustratos artificiales, por ejemplo, la presión de succión aplicada por las plantas para la absorción de agua se encuentra comúnmente en el intervalo entre pF 0 y 2, más común entre pF 0 y 1,5. Aunque la absorción de agua por las plantas en este intervalo es ilimitada, las diferencias en este intervalo pueden determinar diferencias en las distribuciones de materia seca en las plantas. Por el contrario, en suelos agrícolas, los intervalos de pF normales están entre pF 2 y pF 4,2 (la presión de succión aplicada por las plantas es de entre 100 y 16.000 atm). En este intervalo se habla sobre la disponibilidad de agua para las plantas en lugar de efectos sobre la distribución del peso seco.

Un dispositivo portátil de comunicación puede disponerse además para: recibir datos de detector de un detector del sistema; y transmitir datos de detector al primer medio de procesamiento de datos de detector. Esto puede permitir a un usuario comprobar los datos de detector relacionados con una salida o de un estado de un detector en el área de crecimiento y reenviar posteriormente los datos recibidos al primer medio de procesamiento de datos de detector para almacenar datos para su posterior análisis, o para actualizar entradas o datos de configuración al sistema después de la corrección, o actualizar la instalación o configuración de componentes del sistema.

El primer medio de procesamiento de datos de detector puede disponerse además para: procesar las propiedades medidas recibidas de cada detector para determinar un contenido de nutrientes de un sustrato asociado a cada detector; y proporcionar una salida indicativa de una entrada de riego deseada para el sustrato de crecimiento, en base al contenido de nutrientes calculado del sustrato. Se desconoce la entrada para dirigir el riego en base al contenido de nutrientes ya que generalmente se usan otras entradas, tales como radiación detectada o niveles de agua detectados. El uso de niveles de nutrientes para dirigir el riego refleja un reconocimiento de que, al menos en ocasiones, el nivel de contenido de agua no debe mantenerse en un cierto punto si tiene un efecto perjudicial sobre el nivel de nutrientes. Por ejemplo, si se hace un esfuerzo deliberado para reducir el nivel de contenido de agua en un sustrato, existe el riesgo de que esto dé como resultado un aumento del nivel de nutrientes. Por lo tanto, se ha reconocido como inadecuado ignorar el nivel de nutrientes al aplicar el control del nivel de contenido de agua. En realizaciones preferidas, una propiedad indicativa del contenido de nutrientes es la conductividad eléctrica del fluido en el sustrato de crecimiento.

El dispositivo portátil de comunicación puede configurarse además para: recibir un identificador del detector desde un detector del sistema; recibir datos de detector relacionados con el detector; y transmitir el identificador del detector y los datos de detector al primer medio de procesamiento de datos, también denominado “ medio central de procesamiento de detector” . Esto permite la entrada flexible de datos de detector al medio central de procesamiento del sistema sin necesidad de estar presente en el medio central de procesamiento de datos de detector, de modo que la configuración pueda llevarse a cabo con más eficiencia en el área de crecimiento.

El dispositivo portátil de comunicación puede configurarse además para: recibir, mediante la entrada del usuario, datos de detector definidos por el usuario; asociar los datos de detector definidos por el usuario con el identificador del detector; y transmitir el identificador del detector y los datos de detector definidos por el usuario al primer medio de procesamiento de datos de detector. La entrada de datos por parte del usuario permite que un usuario defina datos para un detector y transmita los datos al primer medio de procesamiento de datos de detector a una ubicación remota, de modo que la configuración pueda llevarse a cabo con más eficiencia en el área de crecimiento.

Los datos asociados con el identificador del detector pueden incluir cualquiera o todos los datos de ubicación del detector; un estado de carga del detector; un estado de un enlace de comunicación entre el detector y el primer medio de procesamiento de datos de detector; información que indique un tipo y/o tamaño del sustrato de crecimiento medido por el detector; y/o una propiedad o propiedades del sustrato de crecimiento medidas por el detector. Algunos o todos los datos anteriores pueden ser transmitidos por el detector o ser introducidos al dispositivo portátil de comunicación con el detector por un usuario.

El dispositivo portátil de comunicación puede configurarse además para: recibir propiedades medidas del detector; asociar las propiedades medidas con el identificador de detector del detector; y transmitir el identificador del detector y las propiedades medidas asociadas al primer medio de procesamiento de datos de detector del sistema. Esto puede permitir que un usuario compruebe las salidas del detector en el área de crecimiento y los reenvíe posteriormente al medio central de procesamiento para almacenar datos para su posterior análisis, o para actualizar entradas o datos de configuración al sistema después de la corrección o actualización de la instalación o configuración de componentes del sistema.

El dispositivo portátil de comunicación puede comprender además medios localizadores para determinar datos de ubicación del dispositivo o un detector, y estar configurado además para: asociar el identificador del detector a datos de ubicación determinados; y transmitir el identificador del detector y los datos de ubicación asociados al primer medio de procesamiento de datos de detector del sistema. Esto permite que las ubicaciones del detector o de los detectores del sistema se envíen al primer medio de procesamiento de datos de detector sin la necesidad de volver al primer medio de procesamiento de datos de detector.

La invención proporciona además un método según la reivindicación 9.

El método puede comprender además introducir la entrada de condición de alerta en el dispositivo portátil de comunicación que ejecuta una aplicación según la invención como se ha descrito anteriormente.

También se proporciona un dispositivo portátil de comunicación según la reivindicación 13. Preferiblemente, en uso, el dispositivo portátil de comunicación forma parte del sistema según la invención.

La invención proporciona además un producto de programa informático según la reivindicación 14.

La invención proporciona además una plataforma según la reivindicación 15. De forma ventajosa, esto permite a los usuarios recibir consejos de expertos en base a datos analizados.

Un número de factores monitorizados por detectores del sistema pueden ser influyentes, ya sea solos o junto con el nivel de nutrientes, y esos factores pueden variar a través de un gran sistema de crecimiento de plantas. El sistema de la presente invención permite a un usuario implementar un sistema de bajo coste y volver a desplegar rápida y fácilmente el equipo o los detectores a diferentes áreas del invernadero u otra área de crecimiento de modo que las condiciones puedan ser monitorizadas en múltiples áreas rápida y fácilmente sin necesidad de comprar nuevos equipos para cada área.

Por lo tanto, la presente invención proporciona un sistema de retroalimentación rápido, flexible que puede usarse para monitorizar de manera cercana y fiable el nivel de nutrientes en la losa y controlar el agua aplicada en función de este nivel. Esto permite controlar el entorno de cada planta de manera oportuna, proporcionando el resultado máximo para un suministro dado de agua y/o nutrientes.

Las ventajas de la mejora en el control de la distribución de agua y/o nutrientes son particularmente significativas durante una etapa temprana cuando un bloque que contiene plantas se coloca nuevamente en la losa. En este punto es importante que la primera capa contenga suficiente agua y nutrientes para asegurar un buen enraizamiento dentro de la losa. Esto permite el desarrollo positivo de la raíz para asegurar el crecimiento óptimo y saludable de las plantas. De manera ventajosa, no solo la losa de la presente invención permite proporcionar suficiente agua y nutrientes, sino que también permite que el nivel de agua y los nutrientes en las proximidades de las raíces se controlen rigurosamente. Esto puede ayudar a evitar la sobrealimentación de la planta, lo que puede reducir el crecimiento de frutos y/o verduras.

El sistema de la presente invención puede ser usado en cualquier sistema de crecimiento de plantas (tanto por propagadores como por agricultores) y puede ser implementado esencialmente con cualquier sustrato de crecimiento de plantas, que puede comprender materiales naturales o artificiales y que puede ser implementado en un entorno gestionado tal como un invernadero, en túneles de plástico o en un entorno externo. Las ventajas de la invención se pueden materializar esencialmente en cualquier aplicación agrícola u hortícola donde se deban monitorizar las condiciones de crecimiento descritas en la presente memoria.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se describirán realizaciones preferidas de la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la Figura 1 ilustra una losa utilizada para el crecimiento de plantas;

la Figura 2 ilustra un sistema de crecimiento de plantas que comprende un bloque junto con la losa de la Figura 1;

la Figura 3 ilustra el bloque de la Figura 2 junto con un tapón y una planta;

la Figura 4 ilustra un dispositivo de riego en su lugar junto al sistema de crecimiento de plantas de la Figura 2; la Figura 5 ilustra la ubicación de los detectores de agua y nutrientes en el sistema de crecimiento de plantas de la Figura 2;

la Figura 6 muestra esquemáticamente un sistema de control del crecimiento de plantas que comprende elementos de la presente invención;

la Figura 7 ilustra otro sistema que comprende elementos de la presente invención;

la Figura 8 muestra un ejemplo de una interfaz gráfica de usuario que muestra el contenido de agua, la conductividad eléctrica y los niveles de temperatura;

las Figuras 9A y 9B muestran otros ejemplos de interfaces gráficas de usuario;

la Figura 10 muestra un ejemplo de una interfaz gráfica de usuario que muestra varias mediciones del contenido de agua, conductividad eléctrica y niveles de temperatura;

la Figura 11A es un ejemplo de una interfaz gráfica de usuario que representa la dinámica del día en un sistema en donde un usuario puede introducir una referencia;

la Figura 11B es un ejemplo de una interfaz gráfica de usuario que representa la dinámica de los años en un sistema en donde se muestra una línea de referencia (es decir, objetivo) junto con una curva de dirección del riego;

la Figura 11C es un ejemplo de una interfaz gráfica de usuario que muestra las líneas previstas que se representan en base a ciertas referencias;

la Figura 11D muestra un ejemplo de alertas; y

la Figura 11E muestra otra captura de pantalla de una interfaz gráfica de usuario que se ejecuta en un teléfono inteligente.

Descripción detallada

Con referencia a la Figura 1, se muestra una losa 1 de lana mineral que tiene una primera capa de una primera densidad dispuesta por encima de una segunda capa de una segunda densidad. La losa 1 tiene un volumen de 6,8 litros, aunque más generalmente para realizaciones preferidas el volumen puede estar en el intervalo de 3 litros a 20 litros, más preferiblemente en el intervalo de 5 litros a 15 litros, y con la máxima preferencia en el intervalo de 5 a 11 litros. Algunas losas pueden tener un volumen en el intervalo de 6 litros a 8 litros. Alternativamente, el volumen puede estar en el intervalo de 3 litros a 15 litros, o de 3 litros a 10 litros, por ejemplo. Una losa preferida alternativa tiene un volumen de 9 litros. La losa puede comprender múltiples capas, que incluyen una capa inferior y una capa superior, cuyas condiciones de crecimiento pueden variar entre sí.

Como en el caso de la realización mostrada en la Figura 1, es preferible que la altura de la capa inferior sea mayor que la de la capa superior. Por ejemplo, las relaciones entre las alturas de las capas superior e inferior pueden ser 1:(1-3), o preferiblemente 1 :(1,2-2,5). Más preferiblemente, esta relación es 1:(1,2-1,8).

Se ha descubierto que el uso de dos densidades que difieren en la losa de la realización preferida, junto con su tamaño relativamente pequeño, ayuda a la retención de agua y nutrientes y también garantiza que estos se distribuyan de manera sustancialmente uniforme a través de la losa.

Con referencia ahora a la Figura 2, la losa 1 se muestra con un bloque 2 colocado en su superficie superior. La losa 1 comprende además una envoltura impermeable a los líquidos alrededor de la lana mineral, teniendo la envoltura dos aberturas. En primer lugar, hay una abertura en la superficie superior para permitir el contacto entre la lana mineral de la losa 1 y el bloque 2. En segundo lugar, hay una abertura en una superficie inferior que actúa como un orificio 3 de drenaje.

El bloque 2 y la losa 1 están formados preferiblemente del mismo material o de un material similar. Por lo tanto, la descripción a continuación con respecto al material de la losa 1 puede aplicarse igualmente al bloque 2. En particular, el bloque 2 puede comprender lana de roca y los aglutinantes y/o agentes humectantes descritos más abajo.

Las dimensiones del bloque se pueden elegir dependiendo de la planta que cultivar. Por ejemplo, la longitud y el ancho preferidos de un bloque para las plantas de pimiento o pepino son de 10 cm. Para las plantas de tomate, la longitud se aumenta a 15 cm o incluso 20 cm. La altura de los bloques está preferiblemente en el intervalo de 7 a 12 cm, y más preferiblemente en el intervalo de 8 a 10 cm.

Por lo tanto, las dimensiones preferidas para el pimiento y el pepino varían de 10 cm*10 cm*7 cm a 10 cm*10 cm*12 cm, y más preferiblemente de 10 cm*10 cm*8 cm a 10 cm*10 cm*10 cm.

La Figura 3 ilustra una planta 5 en posición dentro de un tapón 4 dispuesto dentro de un bloque 2, tal como el que se muestra en la Figura 2. Al igual que el bloque 2, el tapón 4 está formado típicamente de una lana mineral con un aglutinante y/o agente humectante como se describe más abajo en el contexto de la losa 1.

En algunas realizaciones, no se proporciona el tapón 4, y la semilla se dispone directamente dentro de un orificio en el bloque, de la que la planta 5 crece posteriormente. Un ejemplo de una planta para la que se adopta este enfoque es el pepino.

Preferiblemente, la planta 5 es una planta de frutos o verduras, tal como una planta de tomate o similar. Alternativamente, la planta puede ser una planta de pepino, berenjena o pimiento dulce, por ejemplo. La presente invención puede ayudar a aumentar la producción de frutos o verduras de una planta y también puede aumentar la calidad de ese fruto o esa verdura aumentando la precisión del control de las condiciones de crecimiento del sustrato en el que está creciendo la planta.

Como se ha mencionado anteriormente, la losa 1 es preferiblemente una losa de lana mineral. Las fibras minerales empleadas pueden ser cualquier fibra vítrea artificial (MMVF) tales como fibras de vidrio, fibras de cerámica, fibras de basalto, lana de escoria, lana de roca y otras, pero normalmente son fibras de lana de roca. La lana de roca tiene generalmente un contenido de óxido de hierro de al menos 3 % y un contenido de metales alcalinotérreos (óxido de calcio y óxido de magnesio) de 10 a 40 %, junto con los otros constituyentes de óxido habituales de la lana mineral. Estos son sílice; alúmina; metales alcalinos (óxido de sodio y óxido de potasio) que normalmente están presentes en pequeñas cantidades; y también pueden incluir dióxido de titanio y otros óxidos menores. En general, el producto puede formarse de cualquiera de los tipos de fibra vítrea sintética conocidos convencionalmente para la producción de sustratos de crecimiento.

La lana mineral se une típicamente mediante un sistema de unión que comprende una composición aglutinante y, de forma adicional, un agente humectante.

La Figura 4 muestra un sistema de crecimiento de plantas que comprende la losa 1, el bloque 2 y el tapón 4 de las Figuras 1 a 3 y un dispositivo de riego. El dispositivo 6 de riego se dispone para proporcionar una solución de agua y nutrientes al sistema, ya sea directamente al bloque o a la losa. Preferiblemente, el dispositivo de riego se dispone para proporcionar agua y/o solución de nutrientes directamente al bloque 2. Dado que el bloque se dispone lejos del orificio 3 de drenaje (como se ha descrito anteriormente con referencia a la Figura 2), la solución del dispositivo de riego debe pasar más del 50 % de la distancia a lo largo de la losa 1 antes de alcanzar el orificio 3 de drenaje. Alternativamente, el dispositivo de riego puede proporcionar la solución de agua y nutrientes a la losa 1 directamente, pero preferiblemente se dispone para hacerlo ya sea adyacente al bloque o en un lado distal del bloque 2 con relación al orificio 3 de drenaje.

El dispositivo 6 de riego puede conectarse a depósitos de nutrientes y agua separados, y puede controlarse para seleccionar las proporciones apropiadas de nutrientes y agua. Alternativamente, se puede proporcionar un único depósito combinado de nutrientes y agua de manera que el dispositivo de riego proporcione líquido al sistema que tenga las mismas proporciones de agua y nutrientes que se encuentran en el depósito.

El control del dispositivo de riego puede efectuarse, de forma ventajosa, usando un sistema o método de control según realizaciones de la presente invención. El sistema de control puede controlar los dispositivos de riego que proporcionan nutrientes y agua a una pluralidad de sistemas de crecimiento de plantas que comprenden cada uno una losa 1 sobre la que se coloca un bloque 2 que contiene plantas. El sistema de control puede controlarse sobre la base de los niveles de nutrientes y agua detectados en una o más de las losas, como se describe en EP2953447A.

El control adicional puede llevarse a cabo sobre la base de los niveles de contenido de agua y/o temperaturas detectados en una o más losas.

Las ubicaciones de los detectores 7 utilizados para detectar estos niveles en una realización se ilustran en la Figura 5. Ejemplos de detectores preferidos se describen en EP2953446A.

Los detectores comprenderán típicamente una parte de cuerpo junto con una o más, usualmente tres o seis sondas, que se extienden desde el cuerpo hasta la losa. Las sondas se hacen típicamente de acero inoxidable u otro material conductor, y se usan para medir los niveles de contenido de agua y/o conductividad eléctrica (CE) del sustrato mediante el análisis de la temperatura, resistencia y/o capacitancia del sustrato. Los niveles de CE se pueden usar para inferir el nivel de nutrientes dentro de la solución en la losa 1 ya que reflejan el contenido iónico de esa solución.

Preferiblemente, el nivel de CE se mantiene en el intervalo de 1,0 mS/cm a 812 mS/cm, más preferiblemente en el intervalo de 2 mS/cm a 7 mS/cm. Los niveles de CE preferidos pueden elegirse según el tipo de cultivo. Si la CE es a baja (p. ej., menos de 1, 0 mS/cm) a la planta le faltarán nutrientes. Si la CE está en el intervalo de 2 mS/cm a 3,5 mS/cm, esto maximizará la cantidad de producción. Si la CE es ligeramente mayor, esto dará como resultado una mejor calidad del fruto (p. ej., la CE en el intervalo de 3,5 mS/cm a 5 mS/cm). Si la<C e>es demasiado alta (por ejemplo, más de 5 mS/cm para pimiento y pepinos o más de 12 mS/cm para tomate), esto conducirá a problemas de calidad del fruto como la podredumbre apical. Una alta CE implica que habrá altos niveles de sodio y cloro en el sustrato que pueden conducir a una pérdida de producción y a la necesidad de desechar el agua del invernadero

En los sistemas de la técnica anterior, los detectores 7 se colocan en la superficie superior de la losa 1, con las sondas extendiéndose verticalmente a través de la losa. Este enfoque está destinado a proporcionar una medición que refleje el contenido global de agua o nutrientes en la extensión vertical de la losa 1. Sin embargo, en la práctica, tales sondas típicamente devuelven resultados que están influenciados de manera desproporcionada por las condiciones en una o más áreas de la losa 1, tal como en la parte superior de la losa. Una razón de esta disparidad puede surgir debido a la variación en el nivel de CE a través de la losa 1, que afecta claramente a las propiedades eléctricas medidas, tales como resistencia y/o capacitancia, de las cuales, por ejemplo, se calcula el contenido de agua.

En los enfoques de la técnica anterior surgen otras dificultades debido al número de bloques 2 usualmente colocados en una losa 1. Frecuentemente es difícil encontrar posiciones en la losa 1 que sean funcionalmente equivalentes para cada bloque 2, particularmente dada la posible asimetría en el sistema causada por la ubicación del orificio 3 de drenaje en un extremo de la losa 1.

En el sistema de la presente invención, estas dificultades pueden superarse. En particular, la Figura 5 muestra que los detectores 7 están dispuestos en el lado de la losa 1 (es decir, la parte de cuerpo del detector 7 está dispuesta contra una cara vertical de la losa y las sondas se extienden horizontalmente). Este enfoque puede aplicarse debido a las mejoras en el contenido de agua y las distribuciones de la CE dentro de la losa 1.

Dado que estos son sustancialmente uniformes en la losa 1 de la realización preferida, la extensión horizontal de las sondas proporciona una lectura precisa.

De hecho, aunque la losa 1 de la Figura 5 se ilustra con una pluralidad de detectores 7, no es así en todas las realizaciones preferidas. La matriz de detectores 7 que se muestra en la Figura 5 permite la medición de la distribución de contenido de agua y la distribución de la CE, y se ha usado para analizar las características de la losa 1, proporcionando resultados tales como los detallados más abajo. Sin embargo, en la práctica se ha descubierto que solo puede requerirse un único detector 7 por losa, y los detectores pueden distribuirse alrededor de diferentes losas en un área de crecimiento para obtener una indicación ilustrativa de las condiciones globales de crecimiento para el área. Este detector 7 comprende preferiblemente sondas que se extienden horizontalmente ubicadas en una posición desplazada del bloque hacia el orificio 3 de drenaje.

Los detectores 7 pueden usarse para controlar la cantidad de agua y/o nutrientes proporcionados en la losa 1 usando un sistema 10 de control tal como el ilustrado en la Figura 6, como se describe en EP3016492A1.

El sistema de control también puede variar la concentración de nutrientes dentro de la solución proporcionada por los dispositivos 6 de riego a las losas 1. Como se puede ver en la Figura 6, los detectores 7 observan los datos en las losas 1 y los comunican a través de una red 8 a una unidad 9 de control y un dispositivo portátil 12 de comunicación tal como un teléfono móvil, teléfono inteligente, tableta o un dispositivo similar en comunicación con la red. Los datos se cargan en una base de datos tal como un servicio en la nube. La unidad de control acciona entonces los dispositivos 6 de riego (dispositivos de goteo) a través de la red 8 para proporcionar agua y nutrientes a las losas 1. La unidad 9 de control puede programarse con una estrategia de riego deseada y puede garantizar automáticamente que el riego se lleve a cabo para controlar los niveles de nutrientes en la losa 1 y también puede controlar los niveles de contenido de agua de esta manera. De esta manera, se logra un control automático del proceso de riego para proporcionar un resultado deseado.

El sistema puede comprender uno o más dispositivos portátiles 12 de comunicación, tales como un teléfono inteligente, tableta o similares, y/o un dispositivo “ de mano” dedicado junto con un receptor (no mostrado) como se describirá en relación con la Figura 7. El dispositivo portátil 12 de comunicación o un PC conectado a la red, por ejemplo, puede configurarse para ejecutar una aplicación que realiza un método de control como se describirá con más detalle a continuación.

Típicamente, cada sistema de control comprenderá un gran número de losas 1. Puede haber detectores 7 colocados en cada losa 1, o puede haber detectores colocados en una selección de las losas 1 para proporcionar resultados representativos. Los detectores 7 se montan de forma fija en las losas 1 para que puedan proporcionar resultados a la unidad 9 de control a intervalos regulares. Por ejemplo, los detectores pueden proporcionar resultados a intervalos de un minuto, cinco minutos u otro período de tiempo adecuado. Esto permite que las losas 1 dentro del sistema se monitoricen constante o periódicamente para que se puedan regar adecuadamente.

Los dispositivos 6 de riego del sistema pueden controlarse para aplicar una estrategia de riego específica. Por ejemplo, tal estrategia puede comprender un número de fases distintas, diseñadas para dirigir las plantas a través del crecimiento generativo y vegetativo. Como se entiende en la técnica, el crecimiento generativo se refiere a un tipo de crecimiento en el que se fomenta la producción de flores/frutos, mientras que durante el crecimiento vegetativo de la planta se produce una mayor proporción de hojas y otros elementos verdes. Se fomenta el crecimiento generativo cuando una planta tiene una falta relativa de agua a, mientras que el crecimiento vegetativo se fomenta mediante un suministro abundante de agua. El crecimiento vegetativo produce el mayor aumento en la biomasa global de la planta, mientras que el crecimiento generativo aumenta la proporción del crecimiento que contribuye a la producción de frutos o flores.

Se conoce el aprovechamiento de estos diferentes tipos de crecimiento aplicando estrategias de riego durante las cuales varía el nivel de contenido de agua preferido. Según tal estrategia de riego, el sustrato de crecimiento de plantas se riega cada día en un intento de alcanzar un nivel de contenido de agua deseado. El contenido de agua del sustrato se mide como un porcentaje del contenido de agua del sustrato cuando el sustrato está totalmente saturado. Por lo tanto, un valor del 0 % representa un sustrato seco, mientras que un valor del 100 % representa un sustrato totalmente saturado.

Típicamente, una estrategia de riego de este tipo comprende un número de etapas distintas. En primer lugar, antes de colocar el bloque 2 en la losa 1, la losa 1 está típicamente saturada o casi saturada de agua. Esto ayuda a garantizar que, cuando el bloque 2 se coloque primero en la losa 1, se fomente el crecimiento de la raíz en la losa 1. Sin embargo, en este punto, el agricultor está ansioso por garantizar que la planta 5 proporcione fruto lo antes posible. Para lograrlo, el agricultor tiene como objetivo impartir un 'impulso generativo' (es decir, un impulso para iniciar el crecimiento generativo). Esto se hace durante un primer período de la estrategia de riego, reduciendo el contenido de agua deseado hasta un nivel mínimo antes de aumentarlo de nuevo. El principio es que la reducción del contenido de agua fomentará el crecimiento generativo de la planta y, por lo tanto, la floración de la planta que conduce al fruto a la mayor brevedad posible.

Después de aplicar el impulso generativo, el agricultor desea devolver la planta a una fase sostenible de crecimiento predominantemente vegetativo para obtener hojas y una estructura de la planta que soportará el fruto ahora en crecimiento. Por lo tanto, hacia el final del primer período de la estrategia de riego, se aumenta el contenido de agua deseado. El nivel de contenido de agua deseado aumenta hasta que alcanza un valor sostenible en el que se mantiene sustancialmente constante durante un segundo período de la estrategia de riego.

En el segundo período, se fomenta un crecimiento más vegetativo debido al mayor contenido de agua en el sustrato. El segundo período corresponde sobre todo a la temporada de verano, durante la cual la cantidad relativamente alta de sol hace que las plantas transpiren a una mayor velocidad. En consecuencia, se debe proporcionar una proporción relativamente alta de agua a las plantas. Debe reconocerse que, aunque el crecimiento puede dirigirse hacia el crecimiento vegetativo durante este período más que en otros períodos, el fruto continúa creciendo, aunque la velocidad es controlada por esta dirección. Cuando la estación vuelve a ser otoño y luego invierno, la tasa de transpiración se reduce. Como resultado, ya no es necesario mantener el mismo contenido de agua en el sustrato. Además, en esta etapa existe un deseo de fomentar un mayor crecimiento del fruto antes de que la planta llegue al final del ciclo. Por estos dos motivos, la estrategia de riego puede comprender un tercer período en el que se reduce el nivel de contenido de agua. La velocidad de reducción es relativamente gradual.

La reducción en el contenido de agua durante el tercer período fomenta el crecimiento generativo en la planta y, de este modo, extiende la temporada durante la cual se puede obtener fruto útil de la planta.

En consecuencia, las estrategias de riego pueden usarse para intentar dirigir la planta entre estados de crecimiento generativos y vegetativos para aumentar la producción de frutos obtenidos de la planta. Convencionalmente, este proceso se ha llevado a cabo impulsando los niveles de contenido de agua dentro del sustrato a los niveles deseados. Sin embargo, ahora se reconoce que tal control no es suficiente para ofrecer condiciones óptimas de crecimiento. En particular, la reducción en los niveles de contenido de agua puede conducir a mayores niveles de nutrientes que se ha descubierto que pueden inhibir el crecimiento de las plantas. En consecuencia, en las presentes realizaciones, el nivel de agua proporcionado a la losa se controla dependiendo de los niveles de nutrientes para evitar efectos no deseados.

La Figura 7 muestra un sistema 11 que comprende una pluralidad de detectores 1101 (también denominados sensores), un receptor 1102, un primer dispositivo 1103 de procesamiento de datos de detector (denominado en algunas realizaciones dispositivo central de procesamiento de datos de detector o caja inteligente), un convertidor 1104 (un “ convertidor” ) de señales y dispositivos portátiles 1105 y 12 de comunicación.

En este ejemplo, el primer dispositivo portátil 1105 de comunicaciones es un dispositivo 'de mano' dedicado que se comunica, usando tecnología de radio, con el receptor 1102. En este ejemplo, el segundo dispositivo portátil 12 de comunicación es un teléfono inteligente que no requiere un receptor 1102.

El sistema también incluye una base de datos tal como un servicio 1120 en la nube y el dispositivo central 1103 de procesamiento de datos de detector está configurado para acceder al conjunto de datos de la nube y recuperar datos para almacenarlos temporalmente en su memoria para su procesamiento. Los datos pueden enviarse desde los detectores 1101 al receptor 1102 y desde el receptor 1102 a la caja inteligente 1103. La caja inteligente procesa los datos sin procesar para obtener valores procesados. Por ejemplo, un detector (es decir, un sensor) puede medir una propiedad de un sustrato, la caja inteligente procesa o traslada los datos sin procesar y los datos se envían a la nube para almacenarse como datos registrados.

Como se puede ver en la Figura 7, la comunicación de datos es bidireccional. En consecuencia, los datos se pueden enviar desde la caja inteligente 1103 a la nube 1120 o de la nube 1120 a la caja inteligente 1103. Se apreciará que, en realizaciones alternativas, los datos se pueden enviar a la nube directamente desde el receptor y/o el sensor como se muestra en la Figura 7. En tales realizaciones, la funcionalidad de una caja inteligente como se describe en la presente memoria puede realizarse de forma remota desde el sitio del crecimiento, por ejemplo en un servicio en la nube. En otras palabras, es la funcionalidad del dispositivo de caja inteligente en lugar del propio dispositivo la que es importante, independientemente de si se implementa en un dispositivo en el sitio del crecimiento o de forma remota.

En este ejemplo, el sistema incluye tanto un teléfono inteligente 12 como un dispositivo 1105 de mano dedicado, aunque se apreciará que solo un dispositivo portátil de comunicación puede usarse para alertar a un usuario. También se apreciará que la alerta desencadenada por la aplicación puede transmitirse a un usuario por cualquier medio, sin usar un dispositivo portátil de comunicación, por ejemplo, por correo electrónico o un mensaje enviado a un terminal de usuario tal como un PC del usuario.

Sin embargo, un dispositivo portátil de comunicación tiene la ventaja de garantizar que la alerta llegue a tiempo al usuario. El teléfono inteligente 12 puede comunicarse de forma inalámbrica con la nube 1120 y es capaz de ejecutar aplicaciones que incluyen interfaces gráficas de usuario como se describirá con más detalle a continuación. El dispositivo de mano requiere un receptor 1102 y puede descargar datos almacenados desde un sensor 1101. En realizaciones alternativas, el teléfono inteligente puede actuar como un dispositivo de mano para comprobar los sensores y como un dispositivo de procesamiento para ejecutar la aplicación según la invención, alertar al usuario y mostrar interfaces gráficas de usuario.

El sistema también puede conectarse a un ordenador climático 1106 para controlar el suministro de agua y nutrientes en los sustratos de crecimiento. Un terminal de usuario tal como un ordenador portátil, un ordenador de sobremesa, un dispositivo de comunicación móvil u otra interfaz electrónica puede conectarse al sistema a través de una red física o inalámbrica como en 1107. Un sistema de la presente invención puede comprender algunos o todos los elementos anteriores y su descripción en relación con esta realización no implica que alguno o todos sean elementos esenciales, ya que la invención puede implementarse con un subconjunto de los componentes y/o características descritos.

Cada uno de los detectores o sensores 1101 del sistema está configurado para ser capaz de medir al menos una propiedad del sustrato, tal como una temperatura, un contenido de agua, un nivel de pH y un contenido de nutrientes de un sustrato de crecimiento de plantas, cuando el detector se coloca sobre o en contacto con, o al menos parcialmente insertado en, el sustrato de crecimiento de las plantas. Los detectores pueden, en ciertos sistemas, tomar una medición directa de los nutrientes individualmente y de la temperatura, y hacer un cálculo del contenido de agua, nivel de pH o contenido de nutrientes del sustrato, por ejemplo. Sin embargo, se ha descubierto que es preferible en el sistema de la presente invención que el detector haga una lectura de una propiedad relacionada indicativa de la temperatura, contenido de agua, contenido de oxígeno, contenido global de nutrientes, contenido de nutrientes individualmente (tal como calcio, potasio, sodio), parámetros de la raíz, parámetros de la planta o niveles de pH del sustrato y transmita esa propiedad directamente a un procesador remoto, tal como una caja inteligente de una realización preferida, de manera que la conversión de un parámetro registrado y transmitido se puede controlar, gestionar y llevar a cabo central y remotamente desde el detector o sensor 1101. En general, la conductividad eléctrica (CE) puede usarse como una referencia para el estado de nutrientes globales. Sin embargo, las mediciones individuales de los nutrientes pueden ser importantes para detectar los elementos de equilibrio individuales, por ejemplo, para establecer cómo se relacionan las concentraciones entre amoniaco y nitrato.

El detector también puede disponerse para determinar otros parámetros relevantes de la planta, tales como extrudados o microorganismos, p. ej., mediante espectroscopía de masas. Los parámetros de la planta pueden referirse, por ejemplo, a parámetros de la raíz física tales como longitud y ancho, pero también al pH alrededor de las raíces (relevante para los procesos de absorción), el uso de oxígeno químico por parte de las raíces o la producción de etileno como estado de crecimiento, por ejemplo. Las mediciones de las plantas pueden incluir, por ejemplo, la fotosíntesis, el área de la hoja, la longitud, el grosor del tallo, el grosor de la cabeza, la CE en el flujo que discurre por el tallo.

Los ejemplos de propiedades indicativas de las propiedades anteriores pueden incluir: capacitancia, que es indicativa del contenido de agua, o conductividad eléctrica, que es indicativa del contenido de nutrientes. Las propiedades indicativas de los niveles de nutrientes globales, o de los niveles individuales de los nutrientes, pueden derivarse de valores de conductividad eléctrica. El contenido de aire en la losa también se puede medir indirectamente, ya que se relaciona con el volumen de la losa, que puede conocerse, su densidad de fibra, contenido de agua y contenido de nutrientes. Por lo tanto, el contenido de aire puede calcularse una vez que se han medido estas propiedades. Por ejemplo, si una losa tiene un volumen de 11 litros, en algunos ejemplos, el 2 % lo forman fibras y el 98 % lo forman poros. Si el contenido de agua es del 60 %, un volumen de poro - volumen de agua es un 98 %-60 % = un 38 % de contenido de aire. El 38 % de 11 litros = 4,18 litros de aire. La temperatura puede medirse directamente y transmitirse directamente, necesitando una conversión mínima o nula después de la transmisión del detector o sensor.

La transmisión de propiedades indicativas y el cálculo de los valores reales en la caja inteligente o en el primer dispositivo de procesamiento de datos de detector, o en el dispositivo de mano del sistema de la invención puede ayudar a mantener los requisitos de rendimiento y los costes relacionados de la electrónica en el detector o sensor 1101 más bajos que si los cálculos se llevan a cabo en el detector o sensor en sí. Además, esto puede permitir la gestión central de cualquier factor de calibración para la corrección y conversión que puedan ser necesarias y además permite una precisión mejorada de las mediciones y el proceso de conversión del sistema en su conjunto. Esto también puede ayudar a reducir la carga sobre una fuente de energía de los detectores 1101, para ahorrar vida de la batería de los detectores cuando se alimentan por batería, ya que se necesita menos procesamiento en los detectores, porque el procesamiento se puede llevar a cabo en un dispositivo de control central, que puede tener una fuente de energía más sólida o que dure más tiempo, tal como una fuente de energía de red, energía solar o eólica, o una batería más sólida, por ejemplo. Estos factores también pueden ayudar a reducir el peso de los detectores 1101. Esto permite colocar los detectores 1101 sobre o en un sustrato de crecimiento de plantas sin necesidad de dispositivos de montaje significativos o medios de retención para sujetar el detector en su lugar.

Los datos de los sensores o detectores de la realización preferida se difunden a intervalos, preferiblemente cada 3 minutos en una cierta frecuencia usando las bandas RFID-UHF (Mhz/Ghz) que son medios conocidos para la comunicación electrónica. Los intervalos de tiempo útiles pueden variar entre, por ejemplo, 20 segundos y 10 minutos, dependiendo de la frecuencia de actualizaciones requeridas y requisitos del usuario.

En algunas realizaciones, el detector puede comprender una pluralidad de sondas alargadas 1108, que están configuradas para insertarse en el sustrato de crecimiento de plantas para medir sus propiedades. El detector puede comprender además un elemento o placa 1109 de guiado, que está dispuesto para mantener la sonda alargada 1108 a una distancia establecida de una superficie del sustrato de crecimiento de plantas, que puede ser una superficie sustancialmente superior. El uso de pocos componentes electrónicos, una fuente de energía que pesa poco y un mecanismo de montaje simple permite que el detector o los detectores sean fácilmente transportables y, por lo tanto, se desplieguen fácilmente en múltiples ubicaciones en un área de crecimiento de las plantas tal como un invernadero o área de riego con un esfuerzo mínimo y mínimas etapas de un nuevo montaje que llevar a cabo.

Los detectores o sensores 1101 pueden estar dispuestos para comunicarse a través de un enlace de comunicaciones con un dispositivo central 1103 de procesamiento de datos de detector, conocido en la realización preferida como caja inteligente, o con el dispositivo portátil de comunicación descrito en relación con el sistema. El enlace de comunicaciones puede ser mediante conexiones por cable directas. Sin embargo, se ha descubierto que es preferible usar una conexión inalámbrica, ya que esto permite una fácil reubicación de los detectores y un esfuerzo de instalación mínimo. La comunicación inalámbrica puede ser directa con el dispositivo central 1103 de procesamiento de datos de detector, si el dispositivo central de procesamiento de datos de detector tiene capacidades de comunicaciones inalámbricas. Sin embargo, puede ser preferible proporcionar un receptor inalámbrico 1102 separado para recibir comunicaciones inalámbricas desde los detectores 1101 y, opcionalmente, enviar comunicaciones inalámbricas a estos. El receptor 1102 puede conectarse a través de un enlace físico tal como Ethernet, conexión por cable o a través de un enlace inalámbrico 1110 al dispositivo central 1103 de procesamiento de datos de detector. Tanto el receptor como la caja inteligente pueden estar provistos de un grupo de baterías para proporcionar energía. Este puede integrarse en el dispositivo central 1103 de procesamiento de datos de detector de la caja inteligente.

Las comunicaciones inalámbricas pueden proporcionarse mediante tecnologías conocidas como se usan comúnmente en comunicaciones electrónicas, tales como las bandas RFID-UFH en el intervalo de 800 a 1000 MHz o 2,4 GHz. Sin embargo, se pueden usar medios de comunicación inalámbrica alternativos, tal como IEEE 802.11, por ejemplo. Las conexiones físicas entre diversos dispositivos en el sistema pueden ser a través de conexiones Ethernet por cable de cobre, fibra óptica y cualquier otro medio de comunicaciones adecuado como se conoce generalmente en comunicaciones electrónicas e informáticas, incluidas las redes de comunicaciones de datos móviles, si es necesario.

El dispositivo central 1103 de procesamiento de datos de detector, caja inteligente, contiene al menos un procesador y al menos una memoria. La memoria puede almacenar, ya sea en una base de datos o bien como archivos de datos separados, o en cualquier medio de almacenamiento de datos adecuado, uno o más archivos de datos relacionados con una o más estrategias o ciclos de riego. Preferiblemente, el conjunto de datos se recopila a lo largo del tiempo como datos registrados y se almacenan en una base de datos tal como un servicio 1120 en la nube. Preferiblemente, el dispositivo 1103 de caja inteligente está configurado para acceder al conjunto de datos desde la nube y recuperar datos para almacenarlos temporalmente y en su memoria para su procesamiento.

El conjunto de datos puede proporcionar relaciones entre los parámetros medidos proporcionados por los detectores y las salidas de riego deseadas también denominadas parámetros de riego deseados. Las salidas de riego deseadas representan parámetros que definen una estrategia de riego. Por ejemplo, las salidas de riego pueden relacionarse con un ciclo de riego deseado, una indicación de encendido/apagado simple para el equipo de riego o puede contener información adicional tal como un caudal de riego, un ciclo de riego que defina las longitudes de los períodos de encendido y apagado para un ciclo de riego y un período de tiempo durante el cual deba aplicarse el ciclo de riego. Una realización preferida incluye 1 base de datos, pero puede contener más, por ejemplo, 2, 3 o 4 bases de datos. Una primera base de datos contiene parámetros grabados sin procesar, mientras que una segunda base de datos podría contener parámetros traducidos o convertidos después de la conversión, para propiedades tales como contenido de agua, conductividad eléctrica y temperatura.

Uno o más, preferiblemente dos modelos también se mantienen en una memoria del dispositivo 1103. Un primer modelo puede conocerse como un modelo de sustrato y contiene instrucciones para convertir los datos de salida sin procesar del detector o sensor en valores reales del contenido de agua, la conductividad eléctrica y la temperatura. Otro modelo mantenido en el dispositivo 1103 puede denominarse modelo de riego, y contiene instrucciones para calcular nuevos valores, tales como calcular la disminución en el contenido de agua entre 2 ciclos de riego, o disponer datos para el análisis, presentación o comparación de manera que se puedan producir ciclos de riego adicionales para el sustrato. Los modelos también pueden combinarse en una única base de datos. Otras salidas del dispositivo central de procesamiento de datos de detector pueden incluir datos agregados recopilados de los detectores a lo largo del tiempo y/o visualizarse en relación con ubicaciones que difieren del detector o de cada detector.

Por lo tanto, el procesador del dispositivo 1103 de procesamiento de datos puede configurarse para recibir datos de salida de detector relacionados con parámetros medidos por los detectores, para procesar los datos de salida de detector para determinar uno o más de una temperatura, contenido de agua, niveles de pH y contenido de nutrientes del sustrato de crecimiento y para emitir datos de detector agregados, una estrategia de riego deseada o una instrucción de riego.

El primer dispositivo ('central') 1103 de procesamiento de datos también puede conectarse a cualquiera o a ambos del ordenador climático 1106 y el terminal 1107 de usuario. El ordenador climático puede configurarse para monitorizar y controlar diversos factores climáticos en el área de crecimiento, tal como radiación, temperatura, humedad y similares. La conexión 1111 entre el dispositivo 1103 de procesamiento y el ordenador climático 1106 puede ser una conexión inalámbrica, física o Ethernet u otra conexión de red informática. Sin embargo, en algunos casos, el dispositivo central 1103 de procesamiento y el ordenador climático 1106 pueden integrarse en un único dispositivo y pueden simplemente representar programas informáticos lógicos separados que se ejecuten en un dispositivo de hardware común. En este caso, la comunicación entre los dos elementos puede simplemente ser a través de medios de comunicación internos en el hardware, tal como un bus de procesador o memoria en el dispositivo de hardware o pasando funciones y variables entre procesos informáticos lógicos que se ejecutan en el dispositivo. Como tal, el medio central 1103 de procesamiento de datos de detector y un ordenador climático pueden implementarse como procesos lógicos separados en un dispositivo informático común. Por lo tanto, el presente sistema puede funcionar junto con un ordenador climático para que el presente sistema controle el riego y/o el fertirriego, mientras que el ordenador climático puede, si es necesario, controlar las condiciones climáticas tales como calefacción, ventilación y/o aire acondicionado.

Como alternativa, en determinadas circunstancias, es necesario comunicar con un ordenador climático a través de conexiones analógicas de entrada y salida. En este caso, puede ser necesario un convertidor 1104 digital a analógico, que puede conectarse al dispositivo central 1103 de procesamiento de datos de detector a través de una conexión física, o puede formarse íntegramente en el dispositivo de procesamiento de datos, y puede configurarse para convertir valores digitales emitidos desde el dispositivo central de procesamiento de datos de detector en señales de salida electrónicas analógicas, que luego se comunican al ordenador climático a través de una interfaz analógica 1112, después de pasar a través de una interfaz digital 1113.

Como se ha descrito anteriormente, un terminal 1107 de usuario puede conectarse a, o integrarse lógicamente con, uno o ambos del ordenador climático 1106 y el dispositivo central 1103 de procesamiento de datos. El terminal de usuario puede comprender una pantalla y medios de entrada, en forma de un teclado, pantalla táctil, medios de entrada de audio u otras interfaces hombre-máquina que son muy conocidos para dispositivos electrónicos. El terminal de usuario puede usarse para configurar el medio central de procesamiento de datos de detector, cargando archivos de datos al medio de procesamiento, para definir relaciones entre entradas de detector y salidas de control de riego y para aplicar ajustes de configuración generales al medio de procesamiento. La supervisión del riego frecuentemente se basa en referencias tales como: tiempo de inicio establecido para iniciar el riego; tiempo de parada; velocidad de goteo, longitud y/o frecuencia del ciclo; tiempos de intervalo establecidos (tiempo de descanso) antes de reiniciar el riego.

El sistema de la presente invención permite que una o varias diferentes entradas del sensor de una serie de áreas en el área de crecimiento se midan, conviertan y combinen en un solo sistema, lo que puede producir un control de aporte de riego deseado o de nutrientes para iniciar o detener el aporte de riego o nutrientes y adaptar los ciclos y las frecuencias de aporte de riego o nutrientes y similares.

El sistema puede incluir además un dispositivo portátil 1105 de comunicación de detector, también conocido como dispositivo de mano, ya que puede configurarse de forma ventajosa para poder llevarlo en una sola mano de un usuario, para permitir un fácil transporte del dispositivo y otro elemento, tal como uno o más detectores 1101, en una segunda mano del usuario. Los detectores 1101 frecuentemente pueden ubicarse en ubicaciones remotas o diferentes alrededor de un invernadero o área de riego, que puede cubrir en ocasiones varias hectáreas. Por lo tanto, frecuentemente es necesario que un usuario viaje distancias significativas para llegar al detector para comprobar sus configuraciones o instalación o para desplazarlo a una nueva ubicación. Por lo tanto, es ventajoso tener un dispositivo de mano ligero y portátil para ayudar a comprobar la instalación, calibración, configuración y estado general de los detectores en el sistema. Esto evita la necesidad de múltiples viajes de retorno desde detectores de vuelta al terminal de usuario o dispositivo central de procesamiento para cambiar aspectos de la instalación y luego comprobar la configuración o salidas. Por lo tanto, el dispositivo portátil de mano está provisto de su propia fuente de energía, de manera que puede transportarse independientemente. También incluye una pantalla integral, de manera que las salidas o información de estado de cualquiera de los detectores 1101 se pueden visualizar en el dispositivo. El dispositivo puede ser duradero y su cuerpo está hecho de un material resistente a los impactos para evitar daños cuando se use en entornos agrícolas u hortícolas. El dispositivo se configura generalmente de modo que un usuario pueda transportarlo fácilmente si necesita desplazarse distancias largas a pie para llegar a los detectores en el sistema.

Sin embargo, el dispositivo de mano debe incluir ciertos aspectos funcionales para facilitar la instalación, comprobación y configuración de los detectores y el sistema en su conjunto.

El medio central de procesamiento de datos debe conocer un número de factores para cada detector. El dispositivo portátil de comunicaciones puede usarse para leer, introducir o comunicar cualquiera o todos estos al dispositivo central de procesamiento de datos de detector (caja inteligente). Estos incluyen: información de su ubicación actual, una fecha y/u hora en la que el detector se colocó en su ubicación actual, cualquier configuración del detector con respecto a qué propiedades se establecen para monitorizar y transmitir, un estado de carga de una fuente de energía del detector, estado de conexión del detector al dispositivo central de procesamiento, comprobación de la salida de lectura del sensor, de un punto de acceso al que se asigna el sensor o detector para comunicaciones del sistema, revisión de datos de salida sin procesar, o propiedades de un sustrato al que se aplica el detector o sensor, tal como material, tipo y dimensiones, y cualquier otro dato de sensor relevante.

En consecuencia, el dispositivo portátil de comunicaciones incluirá preferiblemente las siguientes funciones. Será capaz de determinar su propia ubicación o recibir una entrada de usuario relacionada con una ubicación del dispositivo y/o un detector relacionado. Será capaz de recibir al menos un identificador de un detector con el que se comunica, ya sea por una entrada de usuario, mediante comunicación directa con el detector 1101. Esto puede incluir leer ópticamente un código de barras, un identificador alfanumérico, un código OR u otro identificador óptico o visual o leer un RFID o un identificador de comunicaciones de campo cercano (NFC). Las realizaciones preferidas utilizan bandas RFID-UHF seleccionadas, en consecuencia, en un intervalo de frecuencias típicamente de 800 a 1000 Mhz o 2,4 GHz. El identificador puede incluir un número de serie y/o un código de producto del detector o sensor. El dispositivo portátil de comunicaciones puede configurarse para relacionar sus datos de ubicación a un detector particular y transmitir los datos de ubicación y el identificador del detector al dispositivo central de procesamiento de datos, de modo que el dispositivo central de procesamiento de datos pueda almacenar un registro de una ubicación de cada detector, que el medio central de procesamiento de datos puede asociar a los parámetros que el detector emite a lo largo del tiempo. El dispositivo portátil de comunicaciones también puede ser capaz de poner el detector en modo de prueba.

En realizaciones preferidas, muchos aspectos funcionales serán comunes entre el dispositivo central de procesamiento de datos de detector de la caja inteligente y el dispositivo de mano. Estos incluyen: mostrar nodos disponibles o conectados (sensores o detectores) a un usuario y datos relacionados con los detectores o sensores, seleccionar nodos (sensores o detectores) y probar la salida, funcionalidad de comunicaciones, etc.; verificar la precisión de las lecturas de los sensores; establecer una ubicación de nodo; verificar la conexión del sensor con el medio central de procesamiento de datos; direccionar los nodos al punto de acceso/procesador central de datos de detector correcto; calcular el contenido de agua (WC), la conductividad eléctrica (CE) y los valores de temperatura.

El dispositivo portátil de comunicación (p. ej., un dispositivo de mano dedicado o teléfono inteligente que ejecute una aplicación dedicada) también puede tener características adicionales tales como: registrar mediciones en bloques de múltiples mediciones; puede hacer análisis estadísticos básicos de los resultados, por ejemplo, puede calcular, por bloque, los valores promedios y la desviación estándar; puede incluirse una función de ayuda de texto y se pueden establecer variables de idiomas; también se pueden hacer lecturas de estado de carga.

El dispositivo 1105 de mano dedicado junto con al menos un sensor 1109 se puede denominar “ medidor” . El dispositivo de mano puede comunicarse con un detector en el momento. A diferencia de un teléfono inteligente, por ejemplo, un dispositivo de mano funciona de forma autónoma y no está conectado a la red. Un dispositivo de mano puede tomar mediciones individuales, mediciones múltiples, datos de registro tomados durante un período de tiempo (p. ej., un número de días). Los datos registrados se pueden recopilar, procesar y mostrar en función del tiempo en una aplicación adecuada en cualquier dispositivo adecuado tal como, por ejemplo, en un PC, tableta, teléfono móvil, etc.

El dispositivo central 1103 de procesamiento de datos de detector o la caja inteligente pueden enviar datos a la base de datos o la nube 1120 (según muestra la Figura 7, la comunicación es bidireccional). Ejemplos de interfaces de usuario que incluyen gráficos en base a tales datos se muestran en las Figuras 8 a 11 descritas a continuación. Las interfaces de usuario se muestran preferiblemente en un dispositivo portátil de comunicaciones, preferiblemente un dispositivo inalámbrico tal como un teléfono inteligente o tableta, por ejemplo, aunque también pueden mostrarse en cualquier terminal de usuario que ejecute la aplicación tal como un PC.

La Figura 8 muestra un ejemplo de mediciones de conductividad eléctrica (CE), contenido de agua (WC) y temperatura (T) en función del tiempo, representando cada curva el promedio de las mediciones respectivas recibidas de uno o más detectores desplegados en una “ sección” del sitio de crecimiento). La Figura 9A es una representación de una función de “ panel de mandos” de la interfaz gráfica de usuario, con gráficos de datos promedio obtenidos durante 36 horas en varias secciones. La fecha se recibe de uno o más detectores. En el ejemplo de la Figura 9B, los datos de dos sensores en una sección se muestran uno al lado del otro. WC se expresa en % de WC en base al volumen, CE se expresa en dS/m (deca Siemens por metro) y T se expresa en grados C en este ejemplo. Según muestra la Figura 10, se muestran el WC, la CE y la temperatura detectada en dos ubicaciones del invernadero. En realizaciones preferidas, un sistema comprende al menos tres detectores.

En realizaciones preferidas, un dispositivo portátil de comunicación tal como un teléfono inteligente o tableta muestra automáticamente los promedios y la distribución de los valores por serie, por ejemplo, por sección de riego. De forma ventajosa, esto permite un ajuste fiable de la configuración para la optimización de la estrategia de riego. Las mediciones se realizan usualmente en aproximadamente 20 losas y se genera una medición promedio para una losa representativa, que puede denominarse losa de referencia. Las losas de referencia en un invernadero pueden determinarse fácilmente usando múltiples mediciones.

El dispositivo de mano dedicado también puede configurarse para comunicarse con un detector para cambiar un modo del detector de una salida periódica a una salida continua. Se pueden usar salidas periódicas para preservar la vida de la batería del detector, mientras que la salida continua se puede usar para la búsqueda completa o la comprobación del estado del detector.

Por ejemplo, en algunas realizaciones preferidas, el medidor puede estar provisto de una función de registro en la que las mediciones se tomen a intervalos de tiempo preestablecidos. Por ejemplo, un usuario puede ajustar fácilmente los intervalos de tiempo en los que las mediciones deben llevarse a cabo en una losa. En realizaciones preferidas, el medidor puede tomar y almacenar 2.300 o más mediciones realizadas en una losa. Esto proporciona información fiable con respecto a los valores de WC, CE y temperatura en función del tiempo (es decir, curvas) tomados durante un período de tiempo determinado por un agricultor, por ejemplo. Ejemplos de tales curvas se muestran en las Figuras 8, 9 y 10. El uso a largo plazo del medidor sin interrupciones ni fallos también contribuye a datos medidos estables y fiables. En base a estos datos, la estrategia de riego puede ajustarse usando un método según la invención para optimizar el cultivo.

Un agricultor puede introducir referencias, por ejemplo sobre el contenido de agua, para establecer las condiciones en las que se desencadena una alerta. Por ejemplo, un agricultor puede configurar el sistema para obtener una alerta si el contenido de agua disminuye un 3 % (EG). El sistema puede usar los datos registrados para predecir los parámetros de una sección en el día actual, por ejemplo. Por lo tanto, el sistema puede usar datos registrados del día de antes, por ejemplo, para realizar una predicción que indique dónde finalizará el contenido de agua si las condiciones meteorológicas son similares. Esto se puede visualizar desde la puesta de sol, por ejemplo.

Las Figuras 11A y 11B muestran ejemplos de interfaces gráficas de usuario en las que un usuario puede introducir referencias para controlar la estrategia de riego, en base a la dinámica diaria y anual respectivamente. La configuración de una referencia puede realizarse sobre los niveles de WC y/o CE, por ejemplo. Con referencia a la Figura 11A, una referencia o umbral de WC se establece en el 10 % para el aumento del contenido de agua en un día (dinámica diaria). Por ejemplo, el % de disminución puede ser entre el 0,5 y el 30 %. La duración puede establecerse en horas y/o minutos.

La Figura 11B muestra, en un ejemplo, un generador de referencias para la dinámica anual, donde un agricultor puede establecer los valores deseados de CE y WC en ciertas semanas del año. En la Figura 11B, las semanas mostradas representan semanas desde el inicio del cultivo (en lugar de semanas de calendario), indicando la semana del inicio del cultivo como semana 0. Junto a las referencias establecidas por un agricultor, es posible mostrar una referencia aconsejada, por ejemplo, recibida de una plataforma analítica o un supervisor. Se apreciará que las referencias pueden variar por tipo de cultivo o tipo de losa, por ejemplo. La curva con puntos marcada por triángulos representa la CE objetivo, mientras que la curva con puntos marcada por cuadrados representa el WC objetivo. Las líneas continuas representan, respectivamente, los niveles medidos reales de CE y WC (como datos procesados de la caja inteligente). En la Figura 11C, las líneas previstas (diamantes) se representan en base a ciertas referencias. En la Figura 11D se proporciona un ejemplo de alertas. La Figura 11E muestra otra captura de pantalla de una interfaz gráfica de usuario que se ejecuta en un teléfono inteligente. En la Figura 11E, se muestra un “ menú” básico de una interfaz gráfica de usuario, donde el usuario puede seleccionar entre tipos de gráfico que se mostrarán (sección, sensores individuales, dinámica diaria/anual).

En realizaciones preferidas, el sistema está conectado al ordenador climático y puede informar, de forma ventajosa, de datos en forma gráfica, ya sea de forma inmediata o continua. Por ejemplo, los datos pueden enviarse directamente a la nube o al ordenador climático cada 3 minutos y, por lo tanto, los datos se envían continuamente. Los datos también pueden mostrarse en gráficos inmediatamente, cuando se reciben.

Un dispositivo portátil de comunicación (ya sea un dispositivo de mano dedicado o un dispositivo de teléfono inteligente como se ha descrito anteriormente) puede comprender una interfaz de comunicaciones para comunicarse con los detectores. El dispositivo puede configurarse además para comunicarse con un detector para determinar un identificador del detector, para combinar el identificador del detector con información de ubicación y para reenviar la información a un medio central de procesamiento de datos de detector. Por ejemplo, la información de ubicación puede ser introducida en el dispositivo 1105 de mano por un usuario, o puede ser determinada de forma alternativa o adicional por el propio dispositivo usando un hardware de GPS u otros medios localizadores. Los medios localizadores pueden incluir medios dispuestos para leer ópticamente un código de barras, un identificador alfanumérico, un código OR u otro identificador óptico o visual, un dispositivo RFID o de comunicaciones de campo cercano (NFC) ubicado en la ubicación del dispositivo, e indicar información sobre la ubicación. La información de ubicación puede comprender coordenadas de mapa o coordenadas de GPS o información de la columna y la fila relacionada con la ubicación de sustratos en el área de crecimiento. La información de ubicación puede incluir además el número o código de invernadero, código de sección de riego, código de la cubierta protectora, número de fila y número de losa. En una realización preferida, la información de ubicación incluye, como mínimo, un código de sección de riego y un número de fila entre otros. El dispositivo puede configurarse además para tomar mediciones de la salida del detector, para mostrarlos a un usuario y para reenviarlos opcionalmente al procesador central de datos a través de otro enlace de comunicaciones. El dispositivo puede configurarse, en respuesta a la entrada del usuario, para poner el detector en modo de configuración o modo de prueba y transmitir los resultados del cambio de estado o de los resultados de una prueba al medio central de procesamiento de datos de detector a través de otro enlace de comunicaciones. El enlace de comunicaciones puede ser físico o inalámbrico, sin embargo, el uso de comunicaciones inalámbricas reduce la instalación y los tiempos de configuración y puede reducir costes de material cuando las distancias son largas.

El dispositivo portátil de comunicación puede ser una pieza estándar de un equipo electrónico de comunicaciones, tal como una PDA o un teléfono móvil, tal como un teléfono inteligente, y por lo tanto la invención puede incorporarse en un producto de programa informático que contenga instrucciones que, cuando sean llevadas a cabo por un procesador de un dispositivo electrónico de comunicaciones que comprenda medios de comunicación remota, configuren el dispositivo para establecer un enlace de comunicaciones con el detector, para interrogar al detector para determinar un identificador de detector, para asociar el identificador con la información de configuración del detector y para transmitir la información de configuración a un medio central de procesamiento de datos de detector. La información de configuración puede comprender datos de ubicación, datos de configuración del detector, datos del estado del detector, tales como información de la fuente de energía, tiempo en uso, además de las funciones y parámetros explicados anteriormente en relación con el dispositivo de mano.

Los datos recopilados de los agricultores se cargan en una nube y pueden almacenarse en un servidor para procesarlos en una plataforma analítica, por ejemplo. Esto permite a los supervisores ver de forma remota los datos del agricultor en un dispositivo remoto, tal como un ordenador portátil, un PC, una tableta o un teléfono inteligente, por ejemplo. Las plataformas analíticas pueden implementar las etapas de visualización de datos, análisis de datos, integración de datos y control de procesos. Preferiblemente, los datos cargados se recopilan a lo largo del tiempo y se evalúan. Por ejemplo, los resultados de la evaluación analítica realizada por expertos o supervisores pueden presentarse en informes que se proporcionarán a los usuarios automáticamente. En realizaciones preferidas, las referencias y los cálculos pueden cargarse automáticamente al ordenador climático del agricultor de modo que se permita, de forma ventajosa, la supervisión automática (es decir, el control del riego). Los datos analizados pueden enviarse desde la nube a un ordenador climático y/o cualquier otro dispositivo remoto, por ejemplo, para dirigir o corregir la estrategia de riego individual.

Los datos registrados (también denominados datos de plataforma) pueden recopilarse, de forma adicional, de cualquier dispositivo de medición u ordenadores climáticos para formar datos integrados en la plataforma, siendo visible la plataforma para los dispositivos remotos. Los datos de la plataforma también pueden incluir datos tales como referencias y parámetros del ordenador climático, datos de registro de cultivos y otros datos relevantes para los agricultores.

Las variaciones y modificaciones de las realizaciones descritas anteriormente serán evidentes para el experto. Tales variaciones y modificaciones pueden implicar características equivalentes y otras que ya sean conocidas y que pueden usarse en lugar de, o además de, las características descritas en la presente memoria. Las características que se describen en el contexto de realizaciones separadas pueden proporcionarse combinadas en una sola realización. Por el contrario, las características que se describen en el contexto de una sola realización también pueden proporcionarse por separado o en cualquier subcombinación adecuada.

El alcance de la invención está definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

i.Un sistema (10, 11) para controlar las condiciones de crecimiento de las plantas en sistemas de cultivo hidropónicos, comprendiendo el sistema de control de las condiciones de crecimiento de las plantas:

al menos un detector (7, 1101) para medir al menos una propiedad de un sustrato de crecimiento de plantas;

un primer (9, 1103) y un segundo medio (9, 12, 1107) de procesamiento de datos; un medio (1120) de almacenamiento de datos; y

estando el o cada detector (7, 1101) dispuesto para medir una propiedad o propiedades de un sustrato de crecimiento de plantas y para transmitir un identificador de detector y la propiedad o propiedades medidas a través de un enlace de comunicaciones al primer medio de procesamiento de datos;

estando el primer medio (9, 1103) de procesamiento de datos dispuesto para:

mantener en una memoria los datos de riego predefinidos que definen una relación entre:

varios valores para uno o más de temperatura, nivel de pH,

contenido de agua, contenido de nutrientes, contenido de oxígeno y parámetros de plantas del sustrato; y

varios parámetros de riego deseados;

procesar las propiedades medidas recibidas de cada detector para obtener propiedades procesadas del sustrato;

proporcionar una salida indicativa de un aporte de riego deseado para el sustrato de crecimiento, en base a las propiedades procesadas y los datos de riego predefinidos; y enviar datos procesados al medio (1120) de almacenamiento de datos, estando el medio de almacenamiento de datos dispuesto para almacenar los datos enviados como datos registrados;

estando el segundo medio (9, 12, 1107) de procesamiento de datos dispuesto para:

recibir datos del medio (1120) de almacenamiento de datos;

calcular las propiedades previstas del sustrato en base a los datos registrados; determinar una diferencia entre las propiedades procesadas del sustrato y las propiedades previstas del sustrato;

recibir una entrada de condición de alerta para emitir una alerta en base a dicha diferencia; ajustar la condición de alerta a una condición de alerta óptima, determinándose la condición de alerta óptima mediante parámetros de riego deseado óptimos obtenidos por medio de una evaluación analítica de los datos registrados; y

emitir una alerta cuando dicha diferencia cumpla con la condición de alerta ajustada.
2. Un sistema (10, 11) según la reivindicación 1, en donde el segundo medio (9, 12, 1107) de procesamiento de datos comprende medios de visualización dispuestos para mostrar las propiedades procesadas del sustrato y las propiedades previstas.
3. Un sistema (10, 11) según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que comprende además un dispositivo portátil (12, 1102) de comunicación.
4. Un sistema (10, 11) según la reivindicación 3, en donde el dispositivo portátil (12) de comunicación comprende el segundo medio de procesamiento de datos, o en donde el sistema comprende además un receptor (1110) en comunicación con el dispositivo portátil (1120) de comunicación y el primer medio (1103) de procesamiento de datos y, opcionalmente, cuando el sistema comprende además un receptor en comunicación con el dispositivo portátil de comunicación y el primer medio de procesamiento de datos, el receptor (1110) está en comunicación con el medio (1120) de almacenamiento de datos y está configurado para recibir datos del al menos un detector inalámbrico y enviar los datos recibidos al medio (1120) de almacenamiento de datos.
5. Un sistema (10, 11) según la reivindicación 3 o la reivindicación 4, en donde el dispositivo portátil (12) de comunicación está dispuesto además para controlar una entrada de riego para un sustrato de crecimiento de plantas en base a los parámetros de entrada de riego para el sustrato de crecimiento proporcionado por el primer medio de procesamiento de datos de detector del sistema.
6. Un sistema (10, 11) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el o cada detector (7, 1101) está dispuesto además para transmitir un identificador de detector y la propiedad o propiedades medidas a través de un enlace de comunicaciones al primer medio de procesamiento de datos de detector en un intervalo de tiempo inferior a 10 minutos, preferiblemente inferior a 5 minutos, más preferiblemente inferior a 3 minutos y/o al segundo medio (9, 12, 1107) de procesamiento de datos de detector en un intervalo de tiempo inferior a 10 minutos, preferiblemente inferior a 5 minutos, más preferiblemente inferior a 3 minutos y/o al medio (1120) de almacenamiento de datos en un intervalo de tiempo inferior a 10 minutos, preferiblemente inferior a 5 minutos, más preferiblemente inferior a 3 minutos.
7.Un sistema (10, 11) según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en donde el dispositivo portátil (1105) de comunicación está dispuesto además para:

recibir datos de detector de un detector; y

transmitir los datos de detector al primer medio de procesamiento de datos de detector.
8. Un sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer medio de procesamiento de datos y el medio de almacenamiento de datos son parte de una sola unidad, o en donde el medio de almacenamiento de datos es una base de datos de un servicio en la nube.
9. Un método para controlar las condiciones de crecimiento de las plantas usando un sistema (10, 11) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
10. El método de la reivindicación 9, en donde el sistema (10, 11) es según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 8, comprendiendo el método además introducir datos de configuración del detector al dispositivo portátil (12) de comunicación del sistema y hacer que el dispositivo portátil de comunicación transmita la información de configuración del detector al primer medio de procesamiento de datos del detector.
11. El método de la reivindicación 9 o la reivindicación 10, en donde el sistema (10, 11) es según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 8, comprendiendo el método además introducir la entrada de condición de alerta en el dispositivo portátil (12) de comunicación.
12. El método de la reivindicación 9 a la reivindicación 11, en donde el sistema (10, 11) es según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 8, comprendiendo el método además alertar al usuario mediante el dispositivo portátil (12) de comunicaciones cuando el segundo medio de procesamiento de datos emite la alerta.
13. Un dispositivo portátil (12, 1105) de comunicación con el detector adaptado para usarse en un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, estando dispuesto el dispositivo para proporcionar el primer y segundo medio de procesamiento de datos del sistema y para alertar al usuario de la emisión de una alerta y visualizar interfaces gráficas de usuario para el sistema y, opcionalmente, en donde el dispositivo es un teléfono móvil.
14. Un producto de programa informático que puede cargarse en una memoria de un dispositivo electrónico de comunicación y que contiene instrucciones que, cuando son ejecutadas por el dispositivo electrónico de comunicación, hacen que se configure como el dispositivo portátil (12, 1105) de comunicación de la reivindicación 13.
15. Una plataforma para el análisis de datos para procesar datos registrados utilizados en un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.