TW201830181A - 農作管理系統 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種室內農作管理系統，其包含：至少一個感測器；一中央處理單元，其經配置成與該至少一個感測器信號通訊；一裝置，其經調適以在一操作狀態與一非操作狀態之間操作；該中央處理單元可操作以基於自該感測器接收之資料來控制一農作系統的至少一個室內環境參數；該中央處理單元進一步可操作以將一控制信號發送至該裝置，以使該裝置在該操作狀態與該非操作狀態之間操作。

Description

農作管理系統
發明領域 本發明係關於農作管理系統，其適合，但不限於，室內農場之管理。
發明背景 對本發明之背景技術的以下論述僅意欲促進對本發明之理解。應瞭解，論述並不確認或承認所提及材料中的任一者為如在本發明之優先權日期所公佈、已知或在任何司法權中熟習此項技術者之公共常識的部分。
土地稀少的國家面對土地密集型之傳統蔬菜農作的挑戰。因此，大部分的蔬菜需求係藉由進口來滿足。然而，對蔬菜進口之過度依賴係非理想的，此係因為蔬菜之量及價格容易具有波動。能夠以空間高效方式在土地稀少國家中生產蔬菜能夠充當對突然供應中斷之決定性緩衝。
傳統蔬菜農作之另一挑戰為因不可控制的環境因素及害蟲所致的低生產率。此等因素包括大雨或乾旱及能夠經由風攜孢子自其他國家傳播的病害的延長時間，及由土壤侵蝕或污染引起之土壤損害。另外，遭受諸如昆蟲之害蟲能夠破壞蔬菜作物之品質及產率。
傳統蔬菜農作之又一挑戰係勞動密集性。在前進經濟中，年輕一代中更少人有興趣將農作作為職業，此限制了農作之可縮放性及生產率。詳言之，蔬菜之各種生長階段(例如種子至幼苗、幼苗至長成)需要人力來移植、維護。
鑒於以上內容，需要更好地管理農場系統以減輕前述問題中之一或多者。
發明概要 在整個文件中，除非上下文另有規定，否則詞「包含(comprise)」或諸如「包含(comprises)」或「包含(comprising)」之變體應理解為暗示包括所陳述整體或整體的群組，但不排除任何其他整體或整體的群組。
此外，在整個說明書中，除非上下文另有規定，否則詞「包括(include)」或諸如「包括(includes)」或「包括(including)」之變體應理解為暗示包括所陳述整體或整體的群組，但不排除任何其他整體或整體的群組。
技術解決方案試圖組合物流管理原理與農作解決方案，以及提供用於室內農場且尤其適合室內農場的綜合農場管理系統，室內農場包括但不限於在溫室、倉庫或建築物中發展或所含以用於任何用途，包括用於植物及蔬菜、水果、動物之生長的農場。
根據本發明之一態樣，存在一種室內農作管理系統，其包含：至少一個感測器；一中央處理單元，其經配置成與該至少一個感測器信號通訊；一裝置，其經調適以在一操作狀態與一非操作狀態之間切換；該中央處理單元可操作以基於自該感測器接收之資料來控制一農作系統的至少一個室內環境參數；該中央處理單元進一步可操作以將一控制信號發送至該裝置，以使該裝置在該操作狀態與該非操作狀態之間切換。
有利地，該農作管理系統允許基於來自該感測器之回饋而精確地控制室內農作環境，以達到蔬菜之最佳生長。該農作管理系統進一步允許精確地調諧建築物102內之空間環境條件以迎合不同植物品種。
在結合附圖綜述對本發明之特定實施例之以下描述後，本發明之其他態樣對一般技術者而言將顯而易見。
較佳實施例之詳細說明 在整個說明書中，除非上下文另有規定，否則詞「包含(comprise)」或諸如「包含(comprises)」或「包含(comprising)」之變體應理解為暗示包括所陳述整體或整體的群組，但不排除任何其他整體或整體的群組。
此外，在整個說明書中，除非上下文另有規定，否則詞「包括(include)」或諸如「包括(includes)」或「包括(including)」之變體應理解為暗示包括所陳述整體或整體的群組，但不排除任何其他整體或整體的群組。
應瞭解，即使關於植物及蔬菜來描述本發明，但本發明可類似地用於動物農作，諸如家禽農作或家畜農作。在一些實施例中，農場可為利用水耕農業技術系統之蔬菜農場，水耕農業技術系統又利用自動化儲存及擷取系統(ASRS)之概念來管理農場。ASRS系統可用於基於預定義條件，例如根據特定植物之生長階段而在自動化層級儲存及擷取一或多個農作模組(因此將人工勞動減至最少)。該農場管理系統操作以控制諸如用於光合成之光照及二氧化碳的關鍵參數。在一些實施例中，農場可為用於飼養雞以獲得肉及/或蛋之家禽農場。ASRS系統可用於基於預定義條件而在自動化層級儲存及擷取(含有蛋的)一或多個農作模組(因此將人工勞動減至最少)。該農場管理系統操作以控制諸如用於蛋孵化之溫度的關鍵參數。
根據如圖1中所示的本發明之各種實施例，存在用於以自動化方式生長蔬菜的垂直農作系統100。垂直農作系統100包含將室內農作環境與室外環境分隔或隔離之建築物或罩殼102。圖28說明本發明管理系統可應用的農作系統之模擬正視圖、側視圖以及變焦視圖。
在一較佳實施例中，農作系統100包括以下元件： - 一自動化系統，其包含農作床的硬體及控制軟體、一或多個農作模組之裝載及卸載、水/營養物質供應及照明； - 環境控制系統，其涵蓋溫度、濕度、CO2/氫氣含量控制以及空氣通風；以及 - 一農場操作管理系統，其整合先前系統且提供農場內之農作程序之有效操作。
在各種實施例中，建築物或罩殼102之壁可為不透明的，以阻止室外太陽能輻射進入建築物102。此外，該等壁亦可能保溫良好以將與室外環境之熱交換減至最小。有利地，壁之先前分隔特徵允許更精確地控制室內環境。另外，壁可形成抵抗害蟲之屏障，或可包含應用化學品、設備或其類似物以固定或殺死害蟲。
建築物102容納可用以儲存農作模組106之多個生長架或擱架104，該等農作模組用於生長諸如蔬菜及/或水果的作物。在各種實施例中，各生長架104在建築物102之縱向方向上伸長且能夠沿著垂直方向及縱向方向儲存農作模組106，如圖2中之農場佈局的側視圖中所示。在各種實施例中，多個生長架104可橫向地配置以界定沿著側向、垂直及縱向方向的單元格之3維(3D)陣列。3D陣列內之各單元格可接收且儲存農作模組106。
在各種實施例中，使用裝置/機器108來運輸個別農作模組106且將該等農作模組裝載或堆疊至生長架104上。裝置108可經組配以在一操作狀態與一非操作狀態之間切換。當在操作狀態下時，可認為裝置108處於「開」模式且可以運載、保持、移動、儲存單元格且對單元格執行各種其他動作的方式來操作該裝置。當裝置在非操作狀態下時，可認為裝置108處於「關模式」/「等待模式」(在此情況下，不操作裝置108以例如運載、保持、移動、儲存單元格且對單元格執行各種其他動作)。如圖1至圖3中所示，農作模組106可藉由機器108而垂直地及沿著建築物102之縱向方向運輸以用於裝載或堆疊至生長架104之3D陣列中的各種單元格上。
在如圖3之區域中所示的各種實施例中，一個機器108可用以將一或多個農作模組106載入或堆疊至兩個對置的生長架104中之單元格上。在此情況下，如圖3之區域A中所示，機器108可沿著分開兩個對置的生長架104之通道移動。農作模組106接著可從側向302裝載至生長架104中之任一者中(參看圖3上之雙箭頭)。為了進一步增強空間效率，如圖3之區域B中所示，兩個鄰近生長架係彼此鄰接地堆疊，使得各生長架不由兩個機器108服務。有利地，先前配置允許農作模組106被緊密地堆積或堆疊且可同時存取。圖29係機器操作系統在自動化時之概述的實例。
在各種實施例中，各通道(且因此兩個生長架104)可配備一台機器108。在其他實施例中，一台機器108可同時用於多於一個通道。在各種實施例中，各機器108可經導引以藉由分別沿著各別通道安裝於建築物102之樓面及天花板上的底部軌道110及頂部軌道112而沿著建築物102之縱向方向移動。
在如圖2中所示之各種實施例中，生長架104可劃分為至少兩個不同區域，育苗區域202及生長區域204。就此而言，育苗區域202用於將植物從種子培育成出芽及/或從出芽培育成幼苗。由於出芽及幼苗與長成蔬菜相比在大小上相對較小，因此在初始發芽及幼苗階段期間每個植物需要較小面積。因而，育苗區域相對小於生長區域。此後，已發芽種子及幼苗在下一階段中被進一步移植至生長農作盤，種子及幼苗在生長農作盤中被進一步間隔開以促進進一步生長。藉由分開發芽、幼苗及生長階段，生產率得以增強，此係因為空間視蔬菜之生長階段而最佳地分配。此與傳統農作相反，在傳統農作中，種子最初以預期蔬菜在成熟期期間的大小之種子間間距播種。
在各種實施例中，亦可存在用於準備在生長週期之各種階段中(諸如在育苗或生長階段期間)所使用之農作盤404的第三區域206。在各種實施例中，準備農作盤404可包括用營養物質浸泡發泡體及將浸透了營養物質之發泡體置放或配置在農作盤中。有利地，預先準備農作盤減少在不同農作階段期間將植物移植至已準備的農作盤404所需的處理時間。
垂直農作系統100可進一步包含分類運輸車輛(sorting transport vehicle，STV)迴路116，其與機器108之各別裝載平台114耦接，用於充當生長架之3D陣列的裝載及卸載艙。在各種實施例中，在將育苗中之幼苗沿著建築物102之橫向方向移植且運輸之後，STV迴路116可在裝載點118處接收農作模組106，從而到達其在生長區域中之各別指定生長架104的機器108以供裝載。在各種實施例中，STV迴路116亦可將自生長架之3D陣列卸載的農作模組106運輸至收穫點120，其中含有成熟蔬菜之農作模組106可自生長架運輸且進行收穫。此後，可將所收穫蔬菜包裝且直接裝載至貨運卡車122上以供配送。
農作系統之佈局(未描繪)可包含可分割成不同區段之大廳。在一較佳實施例中，另外，大廳可包括多個樓層，其中較佳地，各樓層較佳鄰近於生長區而連接/定位。舉例而言，可存在兩個樓層，其中一個樓層可用於育苗、播種及移植、將材料提供至生長架以及供植物及蔬菜之各種生長階段進行；而另一樓層可用於收穫蔬菜及將蔬菜包裝成方塊。當然，本發明包括可在此等樓層上進行之其他活動。此佈局係有利的，此係因為其將可供用於農作系統之空間最佳化。在如圖4中所示之各種實施例中，農作模組106可包含用於支撐垂直地間隔開的多個農作盤404之3D框架402。垂直間距允許足夠空間供蔬菜垂直地生長。在各種實施例中，LED照明器406可安裝在各農作盤404上方，以提供人造陽光以幫助植物生長。在各種實施例中，LED照明器406與農作盤404之間的距離可為可調的，以用於控制光強度。為了在將農作模組裝載至生長架104中時向LED照明器406供電，各農作模組106可安裝有電連接至LED照明器406之陣列的第一中心電氣配件。相應地，生長架104中之單元格安裝有第二電氣配件，其用於在農作模組106被裝載或安裝至生長架104上時與第一中心電氣配件耦接以將電力提供至農作模組106。第一中心電氣配件及第二電氣配件可經整形且經調適/經對準，以使得當將農作模組106插入至生長架104中以儲存時，LED照明器406在插入後接通。在各種實施例中，自生長架104移除或卸下農作模組106分開第一中心電氣配件與第二電氣配件，且LED照明器406在卸下後斷開。
有利地，與其他類型之光源，諸如螢光或白熾光燈泡相比，使用LED照明器406係能量高效的。此外，LED 406之窄帶發射允許更精確地調諧人造陽光之頻譜，以用於不同蔬菜或植物品種之最佳生長。另外，與傾向於改變之傳統陽光相比，可以不變方式(藉由預定義照明之週期)將人造陽光提供至蔬菜。有利地，植物或蔬菜之生長速率增加，從而允許更快地收穫。
在各種實施例中，農作盤404係基於水耕的(無土)，其根除了與基於土壤之農作相關聯的問題。在如至少圖19及圖20中所示之各種實施例中，各農作盤404可為自含式的，不需要水循環，此係因為植物或蔬菜在用營養物質浸漬的生長培養基上生長，營養物質係經由栽植板的多個孔而在適當的位置保持在農作盤404內，其中栽植板在適當的位置配合且保持在農作盤404之主要凹陷內。有利地，農作盤404之自含式性質根除了對安裝用於水循環之管道的需要，從而允許生長架104垂直地按比例縮放。在各種實施例中，生長培養基可為發泡體。在各種實施例中，發泡體可以聚胺酯為主。發泡體之密度或孔隙率可經最佳化或經調諧，以用於調整發泡體中所吸收的營養物質之量。有利地，先前描述允許發泡體迎合不同的植物品種。
在如上所述之各種實施例中，可有至少兩種類型之農作盤404用於育苗及生長。與用於生長階段農作盤404的蓋或栽植板中之孔切口相比，蓋或栽植板中的配合用於保持種子之育苗農作盤404之主要凹陷的孔切口可相對更接近地間隔。
根據本發明之各種實施例，存在用於自動化儲存及擷取生長架104之3D陣列中之農作模組106的自動化擷取系統，其包含與至少一個機器108及STV 116通訊之中央處理單元(CPU)。在各種實施例中，CPU記住每個農作模組106之狀態，包括生長階段及在生長架104之3D陣列內的位置。當到達農作模組106之特定里程碑時(例如在10天之後)，該自動化擷取系統將控制信號傳輸至對應機器108以自生長架104擷取農作模組106以供前進至接下來的生產階段(針對例如收穫階段)。CPU可包含一或多個處理器伺服器及/或雲端伺服器。
根據本發明之各種實施例且如圖16及圖14中所示，存在一農場操作管理系統(FOMS)，其包含與多個感測器資料通訊的CPU，該等多個感測器諸如二氧化碳感測器、光感測器、溫度計以及影像擷取裝置。基於來自不同感測器之回饋資訊，FOMS能夠控制影響蔬菜生長之環境因素，包括光強度、溫度、濕度及/或二氧化碳含量。在各種實施例中，感測器在空間上跨建築物102分佈而形成網路，從而允許擷取及監測環境參數或條件之空間變化。此後，FOMS接著可控制空間的環境參數以迎合在建築物102之不同區域生長的不同植物品種。如上文所提及，FOMS可用於諸如植物農作之園藝活動中，該等園藝活動可包括為了觀賞目的所培育的植物或為了利潤所培育的高價值花卉。FOMS亦可用於如培育植物、蔬菜及動物的農業農作中。FOMS結合裝置/機器108工作以儲存或擷取農作模組以供儲存於生長架中，且不限於任何特定花卉或動物群或動物之農作。
在一些實施例中，FOMS可基於預定義程式或模板而用於不同類型的農場。此等預定義程式或模板包括用於特定植物自發芽至長成之生長；一類家禽自孵化至長成之生長等的程式或模板。
FOMS可操作以基於自一或多個感測器接收之資料來控制農作系統之至少一個室內環境參數，以將一控制信號發送至該裝置，以使裝置108在其操作狀態與其非操作狀態之間操作。
在如圖6至圖15中所示之各種實施例中，FOMS亦可藉由整合蔬菜或植物農作或生產之值鏈或生產鏈而實現「智慧型農作」，從而允許視消費者需求來動態地管理農作。圖6說明總體FOMS架構及系統/模組。應瞭解，系統可具有更多或更少組件。FOMS能夠以至少以下方式操作： 1. 知識獲取及管理 2. 氣候監測及控制 3. 生產監測及管理
FOMS之知識管理態樣包含以下系統模組： ● 系統管理 此模組提供用以界定使用者、作用、其對系統及資訊之存取等級的功能。 ● 生命週期程序定義 此模組使得系統能夠定義生命週期程序及相關資訊。 ● 產品及其生長參數定義 對於各蔬菜，在各生命週期階段的生長條件及環境參數以及生長持續時間/前置時間係經由此模組來定義，且由相關FOMS軟體應用程式使用以控制及管理農作操作。 ● 客戶資訊 關於客戶及潛在客戶之所有相關資訊可由此模組來定義及管理。資訊供銷售、客戶訂單、生產訂單以及運送管理使用。 ● 農作R&D管理 關於新類型之蔬菜的知識及對現有蔬菜生長知識之持續改良對農場的成功而言係決定性的。經由研究及開發(R&D)來發現知識且將其擷取至系統中。
圖21說明氣候控制及管理模組之總系統架構的實例。氣候控制及管理模組提供用於監測、自動化警告服務及相關裝置之自動化執行的功能以維持生長箱中之設定氣候參數。如自圖22可見，此模組連續地即時地監測房間中之四個氣候參數：空氣溫度(℃)、房間空氣相對濕度(%RH)、光照強度(勒克司)以及CO2 含量(ppm)。應瞭解，本發明包括如所描述地監測更多或更少參數。
經由如上文所提及的定位於農場之不同位置或地點處的感測器來收集參數資料。監測該等參數之值。當值在預定義範圍外時，經由電子郵件或SMS向諸如負責之操作員的使用者發送警告。可基於預定之光合週期來自動地操作照明器在開狀態與關狀態之間的切換。基於預定室溫來自動地啟動或停止空氣通風。自動地擷取所有感測器資料且將其存檔在FOMS中。此等資料亦為要收集且用於FOMS機器以不斷地學習及演變的資料之部分，由此建構利用人工智慧、機器學習或深度學習原理的智慧型農作系統。此等可包括例如經由使用人造神經網路。
圖23係FOMS之生產監測及管理模組之實例系統架構。在此較佳實例中，開發五個行動軟體應用程式以貫穿整個產品生命週期提供端對端生產監測及管理之所需功能，產品生命週期自客戶訂單開始、經過程序任務及執行、原料管理至產品運送。生產儀錶板軟體應用程式實現即時監測、警告以及生產任務之執行。成本報告軟體應用程式提供關於各產品批次之成本要素及產品之總/單位成本的資訊。此模組連結客戶訂單與製造及處理可視化，從而實現定製的混合蔬菜訂單及同一天的收穫及運送。基於最新的客戶需求來動態地產生及執行生產計劃。
圖24係FOMS之較佳實施例之生產監測及管理系統的工作流程。
在輸入客戶訂單後，系統檢查(1)發芽及生產容量是否仍然可用(即任何預訂)；及(2)訂單之材料是否可獲得。保留可獲得的材料，且標記不可獲得的材料以便採購，且亦檢查現有供應商是否能夠滿足需求。當訂單經確認時，系統自動地準備生產材料，產生生產計劃，且準備成本單。當生產計劃經確認時，系統(生產執行)自動地產生對各程序(工作台)之工作訂單且自動地將該等訂單排隊且區分優先次序以便及時執行。
在生產期間，系統提供關於主要生產狀態及在各產品壽命階段處產生之問題的即時指示符，如圖25中所描繪。系統經設計以使得所有產品/生產資訊由各盤(基本產品單元)處之RFID來記錄或關聯。在各程序/工作站處，各盤之ID (RFID)係由系統取得且加以處理。當前系統完全與室內蔬菜農作發芽/生長及收穫機器整合以用於自動地執行生產計劃。本發明包括以不同方式設計且包括如所說明的來自其之不同參數的儀錶板。
蔬菜生長需要特定的溫度及濕度條件。進行計算流體動態(CFD)分析以確定本發明的進氣溫度與穩定室溫之間的關係。在20℃、25℃及28℃之進氣溫度下執行CDF分析，且房間之穩態溫度將在約60分鐘後達到。在圖26(a)中說明了處於穩定狀態下的房間中之溫度分佈。高溫帶在頂部區域中且在單元格(熱源)內。在圖26(b)中描繪了進氣溫度與最小/最大室溫之間的關係。如自圖表可見，當入口溫度為20℃時，腔室中之溫度範圍在20℃與27.9℃之間。當入口溫度為28℃時，腔室中之最高溫度可達到36℃。熟習本領域之人員將清楚，先前數字僅為所進行之分析的實例，且例如進氣溫度及腔室溫度的其他值包括於本發明之範疇中。
圖27展示用以圍封特定植物之生長的腔室的佈局及所涉及之熱條件。在良好隔熱之腔室中，熱源主要來自LED照明器。在本發明之一較佳實施例中，LED之總功率係10,000瓦。進氣來自直徑450 mm之電風扇，具有1.8 m/秒之氣流速率。以上分析概述了用於蔬菜生長之微氣候之條件。本發明亦包括能夠控制其他條件以用於形成其他微氣候。
在如圖7中所示之各種實施例中，FOMS可與消費者或客戶之平台介接或通訊以預先對植物或蔬菜發出訂單。消費者可提供訂單資訊，諸如，但不限於，植物之類型、所需數量以及運送日期。此後，FOMS可操作以處理訂單資訊且利用儲存於一資料庫中的至少一個庫存來檢驗是否有足夠的農作資源(例如農作盤404之數目及所需的原料)可用於完成該訂單。隨後，FOMS可藉由產生工作訂單來分配及保留農作資源，且在預定日子開始農作，使得可在或接近運送日期收穫植物。在各種實施例中，一旦農作資源被分配，FOMS即可更新資料庫中之至少一個庫存，以防止農作資源之過度預訂。在各種實施例中，可至少基於運送日期及所訂購的植物類型之生長週期來計算訂單的開始農作之預定日子。在各種實施例中，預定日子亦可將運送植物至消費者所用之時間算在內。一旦農作或生產程序完成，即可在或接近運送日期收穫植物或蔬菜，且隨機將植物或蔬菜包裝並運輸至消費者。有利地，FOMS至少允許農場管理對植物需求之季節性波動，同時在維持低成本時確保運送品質。
在各種實施例中，FOMS可利用人工智慧分析來自消費者之歷史訂單資訊以用於預測對植物之未來需求。有利地，FOMS至少能夠在預測季節性變化時取得諸如種子、營養物質及發泡體的原料，使得因農作資源不足所致的拒絕訂單之機率減小。
FOMS可充當全部整合來自開始運送之訂單的農作之整個值或生產鏈的整體平台。FOMS可藉由更新用於分配農作資源之資料庫中之至少一個庫存來負責植物容量管理。在各種實施例中，可提供可呈儀錶板形式之使用者介面，以允許操作員觀察及檢測農作之整個值鏈中的重要參數，使得可快速地矯正異常。此等參數可包括，但不限於，原料庫存、來自消費者之訂單資訊、來自感測器網路之資訊以及運送狀態。
在各種實施例中，FOMS亦可經規劃以偵測異常且向操作員發出警告。在各種實施例中，FOMS可向操作員提供用以矯正異常之校正性措施。舉例而言，當對諸如蕃茄的特定類型之植物之需求猛增時，此耗盡用於生長彼特定類型之植物的原料，FOMS可向操作員發出警告且推薦諸如「請購買更多的蕃茄種子」的校正動作。在如圖11中所示之各種實施例中，FOMS亦可整合原料之供應商，使得原料之採購可變得自動化且根據消費者需求來動態地管理。舉例而言，當對蕃茄之需求猛增時，FOMS可自動地向相關供應商下關於番茄種子及適合於生長蕃茄之生長培養基及營養物質的訂單。
在各種實施例中，部分或整個FOMS可以專用軟體「應用程式」之形式在分散式網路中或在行動電話上實施。作為一實例可供行動裝置下載之應用程式可包含供使用者控制特定農作參數的使用者介面。現將關於操作垂直農作系統100以用於生長植物的程序在技術上更詳細地描述本發明。在各種實施例中，存在用以使植物生長之室內垂直農作程序500。垂直農作程序500包含初始發芽階段502，其涉及準備生長培養基及將水及/或營養物質添加至生長培養基。此後，播種機器將種子播種至培養基中，且在無光照及營養物質之情況下浸泡種子。在此情況下，種子可在預定天數之後出芽。下一階段為幼苗階段504，在幼苗階段中，將生長培養基與已出芽種子一起轉移至含有其他營養物質之農作盤404中。隨後將農作盤404安裝在農作模組106上。接著藉由機器108將含有具已出芽晶種之農作盤404的農作模組106運輸至用於儲存的生長架104之3D陣列，其中用LED照明器406照射出芽以便進一步生長成幼苗。接著可在預定天數之後經由機器108擷取農作模組106以用於下一階段。
幼苗階段之後的下一階段可為生長階段506，其中將幼苗轉移至生長農作盤404，在生長農作盤中，再次添加水及營養物質。自動化擷取系統將裝載有生長農作盤404之農作模組106再運輸至生長架104中。進一步用安裝在農作模組106上之LED照明器406照射幼苗以供進一步生長。在預定天數之後，準備收穫在生長盤中生長之蔬菜。
下一階段係收穫及包裝階段508，其中自動化擷取系統經由機器108將生長農作盤404運輸至收穫區且檢查蔬菜之品質，選擇最健康的蔬菜，對蔬菜稱量且將輸出運輸之包裝區。包裝機器接著在將蔬菜儲存在冷庫中之前收集蔬菜。最後階段係運送階段510，其中將已包裝蔬菜裝載至卡車中且運送至零售商。
在各種實施例中且如上所述，垂直農作程序500可整合上游且在經由與FOMS通訊之訂單平台自消費者接收到對植物或蔬菜之訂單時被觸發。在各種實施例中，垂直農作程序500可考慮到零售商或最終消費者之偏好而整合下游。舉例而言，可規劃收穫程序以在接近零售商之較佳運送時間時進行，從而確保所運送之植物或蔬菜的品質或新鮮度。在如圖14中所示之各種實施例中，FOMS亦可記住各運送訂單且在有任何運送延遲或不成功的情況下警告操作員。此後，在FOMS提供或不提供建議之情況下，操作員可相應地矯正不成功運送。在各種實施例中，一旦運送被簽收且成功，FOMS亦可更新庫存。
熟習此項技術者應進一步理解，可組合上文所描述之特徵的變體及組合而非替代例或替代物以形成屬於本發明之既定範疇的又一實施例。詳言之， ● 可在其他生產階段中採用自動化，從而將適當機械用於播種、用機器人臂進行收穫及包裝蔬菜。 ● 垂直農場可經組配以使很多種蔬菜或植物生長，包括但不限於小白菜、奶白菜(Naibai)、菜心(Chyesim)、長葉萵苣(Romaine Lettuce)、奶油萵苣(Butterhead Lettuce)、唐萵苣、芥藍、芝麻菜、羅勒、櫻桃蕃茄、草莓、稻米以及日本黃瓜。 ● 在如圖18中所示之各種實施例中，可分配農作資源(諸如原料、生長架、農作盤、農作模組)以用於研究及開發(R&D)。研究專案可經由FOMS起始，FOMS將藉由檢查資料庫中之至少一個庫存來檢驗是否有足夠的農作資源可供用於研究專案。此後，可執行研究專案，且可由FOMS自動地監測進展，且可將研究結果記錄在FOMS中。在各種實施例中，FOMS可經規劃以自R&D結果自我學習，且連續地更新用於各植物品種的大多數最佳生長配方以供在接下來的農作或生產週期中使用。
100‧‧‧農作系統
102‧‧‧建築物或罩殼
104‧‧‧生長架或擱架
106‧‧‧農作模組
108‧‧‧裝置或機器
110‧‧‧底部軌道
112‧‧‧頂部軌道
114‧‧‧裝載平台
116‧‧‧分類運輸車輛(STV)迴路
118‧‧‧裝載點
120‧‧‧收穫點
122‧‧‧貨運卡車
202‧‧‧育苗區域
204‧‧‧生長區域
206‧‧‧第三區域
302‧‧‧側向
402‧‧‧3D框架
404‧‧‧農作盤
406‧‧‧LED照明器
500‧‧‧室內垂直農作程序
502‧‧‧初始發芽階段
504‧‧‧幼苗階段
506‧‧‧生長階段
508‧‧‧收穫及包裝階段
510‧‧‧運送階段
A、B‧‧‧區域
現將參看隨附圖式僅以實例描述本發明，在隨附圖式中： 圖1展示垂直農場之各種等角視圖。 圖2係展示垂直農場之平面圖及側視圖的工程化佈局。 圖3係垂直農場之展開平面圖，其展示了車輛沿著生長架之通道的行進路徑。 圖4展示包含生長盤及在各生長盤上方的多個LED之模組化單元的實施例。 圖5展示垂直農作之程序中的各種步驟。 圖6示意性地說明農作操作管理系統(FOMS)之整合性質。 圖7係展示上游客戶訂單與FOMS之整合的流程圖。 圖8概括FOMS中用於管理客戶或消費者訂單之各種模組的功能。 圖9係展示由FOMS與其他離線程序合作管理之生產或農作程序的流程圖。 圖10概括FOMS中用於管理生產或農作程序之各種模組的功能。 圖11係展示FOMS對材料及/或設備庫存之管理的流程圖。 圖12概括FOMS中用於管理材料及/或設備庫存之各種模組的功能。 圖13係展示FOMS對成品庫存之管理的流程圖。 圖14係展示FOMS對成品之運送程序之管理的流程圖。 圖15概括FOMS中用於管理成品之運送程序之各種模組的功能。 圖16係說明FOMS內之氣候監測及控制系統的方塊圖。 圖17概括FOMS中用於監測及控制農場中之氣候之各種模組的功能。 圖18概括FOMS中用於管理室內農作研究及開發之各種模組的功能。 圖19係說明自含式或自給自足農作盤之側視圖及平面圖的工程化圖式。 圖20係說明蓋或栽植板之平面圖的工程化圖式。 圖21係FOMS之氣候控制及管理模組之系統架構的實例。 圖22係即時氣候監測之圖形使用者介面。 圖23係FOMS之生產監測及管理模組之系統架構的實例。 圖24展示FOMS之監測及管理模組的工作流。 圖25係生產及設備監測儀錶板之實例。 圖26展示計算流體動態分析測試之結果。 圖27為形成微氣候之腔室的佈局。 圖28係農作系統之電腦模擬視圖。

Claims (14)

  1. 一種室內農作管理系統，其包含 至少一個感測器； 一中央處理單元，其經配置成與該至少一個感測器信號通訊； 一裝置，其處於一操作狀態及一非操作狀態中的一者中； 該中央處理單元可操作以基於自該感測器接收之資料來控制一農作系統的至少一個室內環境參數；該中央處理單元進一步可操作以將一控制信號發送至該裝置， 其中該裝置可組配成基於該控制信號而在該操作狀態與該非操作狀態之間切換。
  2. 如請求項1之農作管理系統，其中各農作模組經組配以使至少一種類型之植物生長，且進一步其中該裝置在該操作狀態與該非操作狀態之間的切換係至少基於該類型之植物之至少一生長階段。
  3. 如請求項1之農作管理系統，其進一步包含經調適以儲存多個農作模組的一生長架，其中該裝置經調適以儲存或擷取至少一個農作模組。
  4. 如請求項1之農作管理系統，其中該系統與能夠允許對農場產品發出訂單之一平台整合。
  5. 如請求項1之農作管理系統，其中該至少一個室內環境參數係溫度、光強度、濕度以及二氧化碳含量中之至少一者。
  6. 如請求項1之農作管理系統，其中該系統可操作以處理訂單資訊且利用儲存於一資料庫中的至少一個庫存來檢驗該庫存是否有足夠的數量及/或前置時間來完成該訂單。
  7. 如請求項1之農作管理系統，其中該系統經規劃以偵測一預定條件之一偏差且在該偏差出現時向一操作員發出一警告。
  8. 如請求項5之農作管理系統，其中該警告係經由電子郵件及/或簡訊服務(SMS)傳輸至該操作員。
  9. 如請求項5或請求項6之農作管理系統，其中該系統包含能夠矯正該偏差之一校正性量測。
  10. 如請求項1之農作管理系統，該系統進一步包含能夠允許一操作員監測該至少一個室內環境參數之一使用者介面。
  11. 如請求項1之農作管理系統，其中該系統可操作以與人工智慧合作以用於分析歷史植物需求之資料及預測未來植物需求。
  12. 如請求項1之農作管理系統，用於控制中央處理單元追蹤不同植物品種之生長狀態。
  13. 如請求項1之農作管理系統，其中對該至少一個室內環境參數的該控制係由該中央處理單元在空間上實現。
  14. 如請求項1之農作管理系統，該系統操作地連接至用於控制一或多個農作盤之移動的一自動化擷取系統。
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