PL445451A1

PL445451A1 - Modular vertical crop production system and method for managing crop cultivation in a modular vertical crop production system

Info

Publication number: PL445451A1
Application number: PL445451A
Authority: PL
Inventors: Michael Kotov; Sylwester Smoleń; Marek Prymon; Igor Sikończyk; Paweł Ozygała; Jan Wrona; Maxim Telish; Edyta Kąkol
Original assignee: Urbanika Farms Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością
Priority date: 2023-07-03
Filing date: 2023-07-03
Publication date: 2025-01-07

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest wertykalny system produkcji roślinnej o budowie modułowej, który składa się z modułu sterującego, modułu dostarczania roztworu odżywczego, modułu dystrybucji powietrza i energii oraz co najmniej jeden moduł uprawny, charakteryzujący się tym, że: moduł sterujący stanowi urządzenie do przetwarzania w chmurze obejmujące procesor zawierający pamięć zawierającą programowalne instrukcje do zarządzania uprawą jednego lub większej liczby gatunków roślin niezależnie w każdym z co najmniej jednego modułu uprawnego w programowalnym cyklu upranym dzień-noc, bazę danych, bramkę sieciową, interfejsy do urządzeń zewnętrznych, a programowane instrukcje obejmują: określenie startowych warunków klimatycznych indywidualnie dla co najmniej jednego modułu uprawnego; przesyłanie komunikatu zawierającego instrukcje dotyczące zadanych warunków uprawy indywidualnie do co najmniej jednego modułu uprawnego obejmujących dane dotyczące hodowanego gatunku, zadaną wilgotność, skład atmosfery, temperaturę powietrza, poziom oświetlenia, długość cyklu dzień-noc, poziomy składników odżywczych, skład pożywki, harmonogram nawadniania, prędkość powietrza owiewającego rośliny; dostosowanie w odpowiedzi na dane z czujników co najmniej jednego z warunków uprawy obejmujących wilgotność, skład atmosfery, zawartość CO2, temperaturę powietrza, poziom oświetlenia, poziomy składników odżywczych, kontrolę parametrów i składu roztworu odżywczego, harmonogram nawadniania, prędkość powietrza owiewającego rośliny; moduł dystrybucji powietrza i energii wyposażony w wentylatory, wymienniki ciepła, komorę mieszania, rekuperator oraz zasilanie za pomocą pompy ciepła, połączony przewodami głównymi z co najmniej jednym modułem uprawnym; moduł dostarczania roztworu jest połączony przewodami z co najmniej jednym modułem uprawnym i składa się z zespołu zbiorników zawierającego co najmniej jeden zbiornik zasilający (19) oraz co najmniej jeden zbiornik powrotny (20), pompy recyrkulacyjnej (21), pompy nawadniającej (22), zespołu filtrów (23) sterylizatora (24), zanurzonego zespołu czujników (25) oraz kontrolera (26); co najmniej jeden moduł uprawny składa się z inteligentnego systemu optymalizacji mikroklimatu do uprawy roślin w warunkach zmodyfikowanej atmosfery zawierającej 15%-20% tlenu oraz od 0,03% do 0,15% CO2 w postaci komory uprawnej wyposażonej w zamykalne regały (15) z półkami (16), z których każda półka (16) jest wyposażona w system oświetlenia (17), w ściany komory wbudowany jest kanał doprowadzający powietrze (5) oraz kanał odprowadzający powietrze (6) do modułu dystrybucji powietrza i energii, ponadto komora jest wyposażona w dystrybutory powietrza i energii w postaci przepustnic (7, 8) napędzanych siłownikami (9), nawiewniki powietrza (13), nagrzewnicę (14) oraz czujniki. Kolejnym przedmiotem zgłoszenia jest sposób zarządzania uprawą roślin w wertykalnym systemie produkcji roślinnej o budowie modułowej.The subject of the application is a vertical crop production system of modular construction, which consists of a control module, a nutrient solution supply module, an air and energy distribution module, and at least one cultivation module, characterized in that: the control module is a cloud computing device comprising a processor comprising a memory comprising programmable instructions for managing the cultivation of one or more plant species independently in each of at least one cultivation module in a programmable day-night cultivation cycle, a database, a network gateway, interfaces to external devices, and the programmable instructions include: determining the starting climatic conditions individually for at least one cultivation module; sending a message comprising instructions regarding the set cultivation conditions individually to at least one cultivation module comprising data on the species being cultivated, set humidity, atmospheric composition, air temperature, light level, day-night cycle length, nutrient levels, nutrient composition, irrigation schedule, air velocity blowing over the plants; adjusting in response to data from sensors at least one of the following growing conditions: humidity, atmospheric composition, CO2 content, air temperature, light level, nutrient levels, control of nutrient solution parameters and composition, irrigation schedule, air velocity across the plants; an air and energy distribution module having fans, heat exchangers, a mixing chamber, a recuperator and a heat pump supply, connected by main conduits to at least one growing module; the solution supply module is connected by conduits to at least one growing module and comprises a tank assembly including at least one supply tank (19) and at least one return tank (20), a recirculation pump (21), an irrigation pump (22), a filter assembly (23), a sterilizer (24), a submerged sensor assembly (25) and a controller (26); at least one cultivation module consists of an intelligent microclimate optimization system for growing plants in modified atmosphere conditions containing 15%-20% oxygen and from 0.03% to 0.15% CO2 in the form of a cultivation chamber equipped with lockable racks (15) with shelves (16), each shelf (16) of which is equipped with a lighting system (17), an air supply channel (5) and an air discharge channel (6) to the air and energy distribution module are built into the walls of the chamber, furthermore the chamber is equipped with air and energy distributors in the form of dampers (7, 8) driven by actuators (9), air inlets (13), a heater (14) and sensors. Another subject of the application is a method of managing plant cultivation in a vertical plant production system of modular construction.