TW201904405A - 用於裝配線生長儲罐中的分散式控制系統及方法 - Google Patents

用於裝配線生長儲罐中的分散式控制系統及方法

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Abstract

一種用於一裝配線生長儲罐中之分散式控制系統包含一主控制器及一硬體控制器裝置。該主控制器包含一第一處理器及用於儲存支配植物生長操作之一第一指令集及支配複數個分散式控制功能之一第二指令集之一第一記憶體。該硬體控制器裝置經由一插入式網路介面耦合至該主控制器。該硬體控制器裝置包含一第二處理器及用於儲存支配該複數個分散式控制功能之一選定控制功能之一第三指令集之一第二記憶體。在插入式連接之後，該主控制器識別該硬體控制器裝置之一位址且發送定義與該選定控制功能相關之複數個任務之一參數集。

Description

用於裝配線生長儲罐中的分散式控制系統及方法
本文中描述之實施例大體上係關於用於一裝配線生長儲罐中的分散式控制系統及方法且更具體言之，係關於用於提供一主控制器及複數個控制模組之分散式控制系統及方法，該複數個控制模組經組態以執行用於控制裝配線生長儲罐之各種組件之操作以無縫且高效率地運行裝配線生長儲罐之分散式功能。
雖然作物生長技術多年來已進步，但如今的農耕及作物產業仍存在許多問題。作為一實例，雖然技術進步已增加各種作物之效率及生產，但許多因素可影響一收穫，諸如天氣、疾病、感染及類似者。另外，雖然美國當前具有適合農地來對美國人口充分提供食物，但其他國家及未來人口可不具有足夠農地來提供適當量之食物。
一有組織的植物生長儲罐系統促進生長微型蔬菜及其他植物以供收穫之一快速生長、小佔用面積、無化學品、低勞動力解決方案。有組織的植物生長儲罐系統可提供受控且最佳環境狀況(例如，光之定時及波長、壓力、溫度、灌溉、養分、分子大氣及/或其他變數)以便最大化植物生長及產量。在有組織的植物生長儲罐中，監測且檢查植物或種子之生長型樣及生長狀態以便對各植物或種子提供個別及客製化護理且針對經歷生長問題之植物或種子採取適當措施係重要的。
有組織的植物生長儲罐同時支援大量多樣植物及種子，該等植物及種子需要多樣且不同的環境狀況，諸如灌溉、照明、養分饋給、氣壓、濕度、溫度、大氣、氧氣位準、CO2 位準等。一旦植物及種子進入有組織的植物生長儲罐中，便可需要環境狀況之持續控制及供應直至收穫植物。環境狀況之此控制及供應已結合運算系統之使用而自動化。
運算系統控制有組織的植物生長儲罐之各種組件之操作。搭配有組織的植物生長儲罐一起使用之運算系統可需要判定客製化環境狀況且控制各種組件以提供及時且精確的環境狀況。舉例而言，可存在需要灌溉及養分饋給之不同量及頻率連同不同生長週期及照明要求之若干不同植物。解決不同植物群體之各不同需要且有效地控制相關組件趨於需要巨大的處理資源及處理負荷。在實行許多且連續的任務時，運算系統可經歷高處理負擔。另外，甚至運算系統之一短停機時間可顯著影響若干植物及種子的生長狀況且整個有組織的植物生長儲罐之維護及操作亦可受到不利影響。舉例而言，當運算系統之一作業系統可經升級且需要運算系統之完全重設時，運算系統之此重設或重啟操作對於有組織的植物生長儲罐環境而言可能係無法接受的。
另外，有組織的植物生長儲罐環境可顯著變動。舉例而言，有組織的植物生長儲罐可具有支撐植物之數個托盤，或支撐植物之大量托盤。有組織的植物生長儲罐可包含各種資產，諸如灌溉機器人、發光二極體(LED)照明裝置、水泵、閥、水管線、搬運車、流體罐等。一小生長儲罐可不利用全部可用資產，而一大生長儲罐需要利用更多資產。若可使用經設計且經組態以操作一小生長儲罐之運算系統使有組織的植物生長儲罐自動化，則難以將此等運算系統用於具有一較大規模之一生長儲罐。即使一些資產可用，該等資產仍可能無法投入使用。類似地，經組態以操作一大生長儲罐之運算系統可能無法有效且高效率地維持一小生長儲罐。再者，當有組織的生長儲罐在操作時，一些資產可發生故障且需要修理或完全替換。重新設計且重新組態自動化系統以適應各不同有組織的植物生長儲罐且資產庫存之持續改變可導致資源之非所要浪費及無效率。
因此，需要提供用於有組織的植物生長儲罐中之一控制系統，該控制系統可視需要分散控制功能以促進有組織的植物生長儲罐中可用之資產之最高效率使用及來自一主要控制器之處理負載之分配。又，需要提供可視需要促進控制系統之修理、重新程式化、重新部署及擴展而不引起有組織的植物生長儲罐之操作之停機時間之可靠且相容的控制系統。
描述用於提供一分散式控制系統之系統及方法。在一項實施例中，一種用於一裝配線生長儲罐中之分散式控制系統包含一控制外殼、一主控制器及一硬體控制器裝置。該控制外殼包含經塑形且經定大小以放置一或多個離散硬體控制器裝置之複數個槽。各槽配備一插入式網路介面。該主控制器駐留在該控制外殼中且包含一第一處理器及一第一記憶體。該第一記憶體儲存支配植物生長操作之一第一指令集及支配複數個分散式控制功能之一第二指令集。該硬體控制器裝置在放置於該控制外殼之一槽中之時經由該插入式網路介面而通信地且可移除地耦合至該主控制器。該硬體控制器裝置包含一第二處理器及用於儲存支配該複數個分散式控制功能之一選定控制功能之一第三指令集之一第二記憶體。在連接至該插入式網路介面中之後，該主控制器識別該硬體控制器裝置之一位址且將定義與該選定控制功能相關之複數個任務之一參數集發送至該硬體控制器裝置。
在另一實施例中，一種用於一裝配線生長儲罐中之分散式控制系統包含一主控制器、一第一硬體控制器裝置、一第二硬體控制器裝置及一隨插即用(plug and play)網路介面。該主控制器包含一第一處理器及用於儲存支配植物生長操作之一第一命令集之一第一記憶體。該第一硬體控制器裝置包含一第二處理器及用於儲存控制一第一組件之操作之一第二命令集之一第二記憶體。該第二硬體控制器裝置包含一第三處理器及用於儲存控制一第二組件之操作之一第三命令集之一第三記憶體。該第一組件及該第二組件執行作為由該第一命令集支配之該等植物生長操作之一部分之操作。該隨插即用網路介面經調適以使用一共同通信協定將該主控制器與該第一硬體控制器裝置及該第二硬體控制器裝置通信地且可移除地連接。
在又一實施例中，一種用於提供用於一裝配線生長儲罐中之一分散式控制系統之方法包含以下步驟：(i)配置包括經塑形且經定大小以放置一或多個離散硬體控制器裝置之複數個槽之一控制外殼，各槽配備一插入式網路介面；(ii)配置一主控制器以駐留在該控制外殼中，其中該主控制器包括一第一處理器及用於儲存支配植物生長操作之一第一指令集及支配複數個分散式控制功能之一第二指令集之一第一記憶體；(iii)藉由將一硬體控制器裝置插入一槽之該插入式網路介面中而將該硬體控制器裝置與該主控制器連接；(iv)使用該主控制器識別該硬體控制器裝置之一位址；(v)將定義與該選定控制功能相關之複數個任務之一參數集自該主控制器發送至該硬體控制器裝置；及(vi)運用該硬體控制器裝置控制在一裝配線生長儲罐中操作之一或多個組件之操作以執行該複數個任務。該硬體控制器裝置包含一第二處理器及用於儲存支配該複數個分散式控制功能之一選定控制功能之一第三指令集之一第二記憶體。
鑑於結合圖式之以下詳細描述，將更完全理解由本發明之實施例提供之此等及額外特徵。
交叉參考
本申請案主張2017年6月14日申請且標題為「SYSTEMS AND METHODS FOR PROVIDING A MODULAR CONTROL INTERFACE IN AN ASSEMBLY LINE GROW POD」之美國臨時申請案第62/519,419號之權利，該案以全文引用的方式併入。本申請案進一步主張以下申請案之權利：2017年6月14日申請且標題為「SYSTEMS AND METHODS FOR PROVIDING CROP CONTROL HARDWARE FOR A MODULAR CONTROL INTERFACE IN AN ASSEMBLY LINE GROW POD」之美國臨時申請案第62/519,420號；2017年6月14日申請且標題為「SYSTEMS AND METHODS FOR PROVIDING DOSAGE CONTROL HARDWARE FOR A MODULAR CONTROL INTERFACE IN AN ASSEMBLY LINE GROW POD」之美國臨時申請案第62/519,421號；2017年6月14日申請且標題為「SYSTEMS AND METHODS FOR PROVIDING VALVE CONTROL HARDWARE FOR A MODULAR CONTROL INTERFACE IN AN ASSEMBLY LINE GROW POD」之美國臨時申請案第62/519,425號；及2017年6月14日申請且標題為「SYSTEMS AND METHODS FOR PROVIDING PUMP CONTROL HARDWARE FOR A MODULAR CONTROL INTERFACE IN AN ASSEMBLY LINE GROW POD」之美國臨時申請案第62/519,428號；及2018年5月29日申請且標題為「DISTRIBUTED CONTROL SYSTEMS AND METHODS FOR USE IN AN ASSEMBLY LINE GROW POD」之美國申請案第15/991,198號，該等案之揭示內容以全文引用的方式併入。
本文中揭示之實施例包含用於提供用於一裝配線生長儲罐中之一分散式控制系統之系統及方法。作為一主要控制器之一主控制器控制裝配線生長儲罐之各種組件之操作。主控制器與執行分散式特定功能之複數個控制模組一起操作。控制模組包含經客製化以控制裝配線生長儲罐之各種組件之硬體控制器。為了促進與複數個控制模組之通信及複數個控制模組之控制，主控制器可提供一模組化控制介面，諸如一隨插即用網路介面。
分散式控制系統經組態且經結構化以適應在裝配線生長儲罐中可用且操作之資產。在一些實施例中，資產可包含植物、搬運車、各種硬體組件，諸如閥、泵、流體罐、灌溉機器人、水管線、空氣管線、發光二極體(LED)照明裝置、軌道、托盤等。分散式控制系統識別裝配線生長儲罐中可用之資產且判定如何在主控制器與離散控制模組之間分散控制功能以最佳化資產之利用。分散式控制系統在使用離散控制裝置實施控制功能之分散時進一步考量運行裝配線生長儲罐之效率、可靠性及可持續性。
一些實施例經組態為具有遵循一軌道之植物之一裝配線，該軌道在一垂直向上方向上圍繞一第一軸線且在一垂直向下方向上圍繞一第二軸線。此等實施例可利用用於模擬使植物生長之複數個不同光波長之發光二極體(LED)組件。實施例亦可經組態以對一搬運車上之一托盤之一或多個區段個別地播種，以及將客製化水及養分提供至固持該等種子之個別單元。可在經由一模組化控制介面與複數個可熱抽換控制模組連接之一中央裝置處完成此等各種組件之控制，如下文將更詳細描述。
現參考圖式，圖1描繪根據本文中描述之實施例之一裝配線生長儲罐100。如繪示，裝配線生長儲罐100可包含固持一或多個搬運車104之一軌道102，該一或多個搬運車104之各者在其上支撐一或多個托盤105。軌道102可包含一上升部分102a、一下降部分102b及一連接部分102c。軌道102可(在圖1中之一逆時針方向上，但亦預期順時針或其他組態)圍繞一第一軸線，使得搬運車104在一垂直方向上向上上升。連接部分102c可相對水平(雖然此非一要求)且用於將搬運車104傳遞至下降部分102b。下降部分102b可(再次在圖1中之一逆時針方向上)圍繞實質上平行於第一軸線之一第二軸線，使得搬運車104可返回至更接近地平面。
雖然在圖1中未明確繪示，但裝配線生長儲罐100亦可包含複數個照明裝置，諸如發光二極體(LED)。照明裝置可與搬運車104相對地安置於軌道102上，使得照明裝置將光波引導至在正下方之軌道102之部分上之搬運車104。在一些實施例中，照明裝置經組態以取決於應用、所生長之植物之類型及/或其他因素而產生複數個不同色彩及/或波長之光。雖然在一些實施例中，為了此目的利用LED，但此並非一要求。可利用產生低熱且提供所要功能性之任何照明裝置。
在圖1中亦描繪一主控制器106。主控制器106可包含一運算裝置及用於控制裝配線生長儲罐100之各種組件之各種控制模組，諸如一水分配控制模組、一養分分配控制模組、一作物控制器模組、一閥控制模組、一泵控制模組及/或類似者。在一些實施例中，控制模組包含離散硬體控制器。作為一實例，可包含用於控制一水分配控制模組、一養分分配控制模組、一空氣分配控制模組等之控制模組作為可提供一模組化控制介面之主控制器106之部分。主控制器106之模組化控制介面實現各控制模組之移除、替換、升級及擴展而不改變或影響其他控制模組之操作，或閉合主控制器106或裝配線生長儲罐100之其他組件。主控制器106可配置為含有複數個可熱抽換控制模組之模組化控制介面。
在一些實施例中，主控制器106可儲存植物之一主配方，該主配方可支配光之定時及波長、壓力、溫度、灌溉、養分、分子大氣及/或最佳化植物生長及產量之其他變數(諸如搬運車之速度、停留在裝配線生長儲罐100中之一時間段等)。舉例而言，主配方支配在裝配線生長儲罐100處之一特定植物之第三天之照明要求、在植物之第四天之不同照明要求等。作為另一實例，主配方支配針對自將植物引入至裝配線生長儲罐100中之日期計數之一特定天數在特定位置處引導至攜載於搬運車上之植物之灌溉需要、養分饋給等。主配方係特定、廣泛及客製化地以涵蓋由裝配線生長儲罐100支援之植物。僅藉由實例，配方可具有用以輔助在裝配線生長儲罐100中同時操作且攜載多樣植物群體之1500個搬運車之指令。在一些實施例中，主控制器106可儲存特定配方，諸如一灌溉配方、一養分配方、一劑量配方、一波配方、一溫度配方、一壓力配方等。
在一些實施例中，主配方可採取一結構化資料集、一資料庫等之任何形式，使得資料被組織成列、行及表。另外或替代地，主配方可經結構化以透過資料處理操作促進資料之儲存、擷取、修改、添加及刪除。
在一些實施例中，主控制器106自主配方讀取資訊且基於植物在裝配線生長儲罐100處之已知位置而調整資訊。舉例而言，主控制器106可基於指示裝配線生長儲罐100中之植物之生長階段之一搬運車識別符而識別植物位置。一旦植物進入裝配線生長儲罐100中，植物便沿著螺旋軌道自上升側移動至下降側直至植物到達收穫階段。在一些實施例中，攜載植物之搬運車之位置可指示裝配線生長儲罐100處之植物之生長階段。接著，主控制器106可應用與植物之階段相關之主配方，諸如特定於在裝配線生長儲罐100處在第四天生長之植物之照明、灌溉、壓力及/或波要求。在其他實施例中，可用主配方至裝配線生長儲罐100之不同應用。
主控制器106處理主配方且控制裝配線生長儲罐100之各種組件。為了減少處理負載(例如，處理主配方及用於處置攜載多樣植物群體之大量同時操作搬運車之全部相關事件)，主控制器106可將不同及特定功能分散至若干控制模組，諸如一機器人控制器、一光控制器、一環境控制器、一劑量控制器、一泵控制器等。此等控制模組自主地工作、完成(若干)任務且向主控制器106報告。在一些實施例中，控制模組可經組態為具有其等自身(例如，專屬)指令集以便改良穩定性且避免推送更新及重啟/重設之硬體模組。在其他實施例中，在相關技術中可用之控制模組之其他組態係可能的。
在一項實施例中，主控制器106可與將控制信號提供至一或多個閥108及/或自閥108接收狀態信號之一閥控制模組(未展示)一起工作。基於此等信號，閥控制模組可有效地引導閥108以控制至裝配線生長儲罐100內之任何位置之流體流。舉例而言，某些閥108可流體耦合至一或多個水管線110且可藉由相應地敞開或閉合而經由水管線110引導水及/或養分。在完成任務之後，閥控制模組將一通知發送至主控制器106，該主控制器106繼而更新相關資訊及狀態。
在另一實施例中，主控制器106可與將控制信號提供至一或多個泵及/或自泵接收狀態信號之一泵控制模組(未展示)一起工作。基於此等控制信號，泵控制模組可有效地引導一個泵將流體泵送至裝配線生長儲罐100內之任何位置。在完成任務之後，泵控制模組將一通知發送至主控制器106，該主控制器106繼而更新相關資訊及狀態。
結合閥108及/或泵，水管線110可在由泵泵送水及/或養分時，將此等水及/或養分分配至裝配線生長儲罐100之特定區域處之一或多個托盤105。在一些實施例中，閥108亦可流體耦合至流體分配歧管，該等流體分配歧管經由水管線110分配水及/或養分，使得藉由敞開或閉合閥108而控制進入流體分配歧管之流體之量且藉此控制流體分配歧管內之流體之壓力。在一些實施例中，種子可被噴水以減小浮力且接著被淹沒。另外，可監測水使用量及消耗量，使得在後續灌溉站處，可利用此資料以判定在彼時間施加至一種子之水之一量，且水之控制可至少部分藉由一或多個閥完成。
應理解，雖然圖1之實施例描繪圍繞複數個軸線之一裝配線生長儲罐100，但此僅係一個實例。使用裝配線生長儲罐100之雙塔結構論述本發明之實施例，但本發明不限於此。在其他實施例中，可用生長儲罐之四塔結構。可利用裝配線或固定生長儲罐之任何組態執行本文中描述之功能性。
在一些實施例中，裝配線生長儲罐100之各種組件可包含偵測與植物、種子或兩者相關之關於其等生長狀態、其等位置、污染、影響裝配線生長儲罐100或其組件之任何其他因素之資訊之感測器。舉例而言，可提供重量感測器以偵測植物之重量、搬運車之有效負載之重量等。重量感測器可配置於搬運車、軌道上或適用於偵測植物之重量之任何位置處。藉由實例，重量感測器可配置於搬運車上以偵測植物之重量。作為另一實例，重量感測器可定位於軌道上。可將由配置於軌道上之重量感測器偵測之重量資訊提供至主控制器106。主控制器106自重量資訊減去搬運車之重量且判定植物之重量。在一些實施例中，可使用植物之重量以判定裝配線生長儲罐之一平衡狀態。在其他實施例中，可為了其他目的(諸如判定植物之一生長狀態、追蹤一托盤上之種子或植物之一位置、判定搬運車之一位置等)使用植物之重量。
在其他實施例中，主控制器106可估計植物之重量。當一特定搬運車104進入裝配線生長儲罐100中時，可基於搬運車104之已知重量及托盤之已知重量以及系統已知之種子之量而估計在進入點處之攜載固持種子之一托盤之特定搬運車104之重量。主控制器106含有支配欲供應至種子及植物之流體之量之主配方。因此，供應至種子及植物之流體之量可係已知的。基於已知資訊集，主控制器106可量測在收穫點處之搬運車104之一重量。舉例而言，搬運車104可在收穫發生之前停留在一收穫站處。此資訊使主控制器106能夠估計植物之重量。
圖2描繪具有複數個流體容納罐206之裝配線生長儲罐100而不展示螺旋軌道。流體容納罐206包含一循環水部分206a、一灰水部分206b、一養分水部分206c及一處理水部分206d。舉例而言，若消毒機組件210需要水來清洗搬運車104及/或托盤105，則流體容納罐206之一處理水部分206d經由可控制流體之移動之閥108將水提供至消毒機組件210。灰水部分206b中含有之灰水亦係清潔及再循環水。流體容納罐206不斷地再循環水以保持水與養分良好混合且對水注入氧氣。
圖3描繪裝配線生長儲罐100之一後側之一項實施例。一播種機組件108耦合至主控制器106，如圖2及圖3中展示。播種機組件108可經組態以在搬運車104在裝配線中經過播種機組件108時將種子提供至由一或多個搬運車104之各者支撐之一或多個托盤105，如圖3中展示。取決於特定實施例，各搬運車104可包含用於接納複數個種子之一單區段托盤。一些實施例可包含用於在各區段(或單元)中接納個別種子之一多區段托盤。在一些實施例中，種子可使用養分及/或抗浮劑(諸如水)預處理，此係因為此等實施例可不利用土壤來生長種子且因此可能需要被浸沒。
灌溉組件可耦合至一或多個水管線110，該一或多個水管線110將水及/或養分分配至裝配線生長儲罐100之預定區域處之一或多個托盤105。在一些實施例中，種子可被噴水以減小浮力且接著被淹沒。另外，可監測水使用量及消耗量，使得在後續灌溉站處，可利用此資料以判定在彼時間施加至一種子之水之一量。
在圖1中亦描繪氣流管線112。具體言之，主控制器106可包含及/或耦合至遞送氣流用於溫度控制、壓力、二氧化碳控制、氧氣控制、氮氣控制等之一或多個組件。因此，氣流管線112可在裝配線生長儲罐100中之預定區域處分配氣流。
應理解，雖然圖1之實施例描繪圍繞複數個軸線之一裝配線生長儲罐100，但此僅係一個實例。圖1及圖2繪示裝配線生長儲罐100之雙塔結構，但在其他實施例中，可用四塔結構。另外，可利用裝配線或固定生長儲罐之任何組態來執行本文中描述之功能性。
圖2及圖3描繪根據本文中描述之實施例之用於一裝配線生長儲罐100之複數個組件。如圖2及圖3中繪示，繪示播種機組件108以及一照明裝置206、一收穫機組件208及一消毒機組件210。如上文描述，播種機組件108可經組態以對搬運車104之托盤105進行播種。照明裝置206可提供可促進植物生長之光波。取決於特定實施例，照明裝置206可係固定及/或可移動的。作為一實例，一些實施例可基於植物類型、發展階段、配方及/或其他因素更改照明裝置206之位置。
另外，在對植物照明、灌溉及提供養分時，搬運車104將在裝配線生長儲罐100之軌道102上來回移動。另外，裝配線生長儲罐100可偵測一植物之一生長及/或果實產量且可判定確保可收穫的時點。若確認在搬運車104到達收穫機之前可收穫，則在搬運車104到達收穫機之後即可針對該特定搬運車104進行對植物生長之主配方之修改。在一些實施例中，植物生長之配方可支配光之定時及波長、壓力、溫度、灌溉、養分、分子大氣及/或最佳化植物生長及產量之其他變數。相反地，若一搬運車104到達收穫機之前已判定該搬運車104中之植物尚未準備好收穫，則裝配線生長儲罐100可使該搬運車104投入另一圈。此額外圈可包含一不同劑量之光、水、養分等且搬運車104之速度可基於搬運車104上之植物之發展而改變。若判定一搬運車104上之植物準備好收穫，則收穫機組件208可促進此一收穫程序。
在一些實施例中，收穫機組件208可在一預定高度處切割植物用於收穫。在一些實施例中，可翻轉托盤以自托盤移除植物且將植物移至用於切碎、搗碎、榨汁等之一處理容器中。由於裝配線生長儲罐100之許多實施例不使用土壤，故在處理之前，可能僅需對植物進行最低限度的清洗或完全無須清洗。
類似地，一些實施例可經組態以諸如經由搖動、梳理等自動地分離果實與植物。若剩餘植物材料可被再使用來生長額外果實，則搬運車104可保留剩餘植物且返回至裝配線之生長部分。若不欲再使用植物材料以生長額外果實，則其可視需要被丟棄或處理。
一旦搬運車104及托盤清除植物材料，便可實施消毒機組件210以移除可能保留在搬運車104上之任何微粒、植物材料等。因而，消毒機組件210可實施複數個不同清洗機構之任何者，諸如高壓水、高溫水及/或用於清潔搬運車104及/或托盤之其他溶液。在一些實施例中，可翻轉托盤以輸出植物用於處理且托盤可保留在此位置中。因而，消毒機組件210可接納在此位置中之托盤，該消毒機組件210可清洗搬運車104及/或托盤且使托盤返回至生長位置。一旦搬運車104及/或托盤經清潔，托盤便可再次經過播種機組件108，該播種機組件108將判定托盤需要播種且將開始播種之程序。
在一些實施例中，裝配線生長儲罐100之各種組件之各者可藉由經特定組態以控制相關聯組件之各種功能之一特定控制模組控制。舉例而言，圖2中展示之消毒機組件210可包含經特定組態以控制消毒機組件210之各種功能之一控制模組(未展示)。在另一實例中，收穫機組件208可包含經特定組態以控制收穫機組件208之各種功能之一控制模組，如圖2中展示。應理解，一控制模組亦可控制複數個組件或可僅控制一組件之一部分。
圖4繪示根據各項實施例之用於與裝配線生長儲罐一起使用之一分散式控制系統400之一方塊圖。在圖4中，主控制器106及各種控制模組(諸如一機器人控制器410、一搬運車及軌道控制器420、一環境控制器430、一劑量控制器440 (稱為一養分控制器)及一光控制器445)包含於分散式控制系統400中。此等控制器僅係藉由實例且分散式控制系統不限於此。如圖4中展示，各控制器與裝配線生長儲罐100之相關資產相關聯。此等資產包含機器人、閥、搬運車、水泵、空氣泵、水管線、水罐、空氣管線、水管線、照明裝置、裝配線生長儲罐100之各種組件，諸如消毒機210、播種機108、收穫機208，如上文結合圖2及圖3論述。在一些實施例中，資產進一步包含在裝配線生長儲罐100處處於生長程序中之植物及種子。
考量資產之有效及最佳使用實施分散式控制系統400。舉例而言，主控制器106儲存與藉由(例如)在裝配線生長儲罐100處同時操作之1500個搬運車攜載之植物相關之一主配方404。存在許多泵、閥、灌溉機器人等及需要控制之各種組件。鑑於此等資產實施分散式控制系統400以在主控制器106與各種控制模組之間分散控制功能。如圖4中展示，在一些實施例中，各種控制模組可包含機器人控制器410、搬運車及軌道控制器420、環境控制器430、劑量控制器440及光控制器445。機器人控制器410經組態以執行與機器人450相關之控制功能。機器人450可包含灌溉機器人且在遍及裝配線生長儲罐100之整個空間之植物上方執行灌溉。搬運車及軌道控制器420經組態以執行與裝配線生長儲罐100之搬運車104及軌道相關之控制功能。環境控制器430經組態以執行與溫度、相對濕度、氣流及大氣(氧氣及CO2 速率)相關之控制功能。劑量控制器440經組態以執行與一劑量供應(諸如灌溉、養分饋給等)相關之控制功能。光控制器445經組態以基於植物之需要執行與照明系統(諸如LED照明系統、客製化光譜)相關之控制功能。
下文進一步詳細論述機器人控制器410、搬運車及軌道控制器420、環境控制器430、劑量控制器440及光控制器445之操作及功能。泵控制模組之操作在2018年4月27日申請之同在申請中的美國申請案第15/965,163號中論述且其主張2017年6月14日申請且標題為「DEVICES, SYSTEMS, AND METHODS FOR PROVIDING AND USING A PUMP CONTROL MODULE IN A MASTER CONTROLLER IN AN ASSEMBLY LINE GROW POD」之美國臨時申請案第62/519,428號之權利，該等案之揭示內容以全文引用的方式併入本文中。
在如圖4中展示之分散式控制系統400中，鑑於在裝配線生長儲罐100中可用且操作之資產，主控器106包含處理器402及分配式網路組態程式406。主控制器106將各種功能委派且分散至其他控制模組，諸如機器人控制器410、搬運車及軌道控制器420、環境控制器430、劑量控制器440及光控制器445。此等控制器410、420、430、440及445處置相關組件及資產之控制功能。一旦經委派且經分散，藉由此等控制器410、420、430、440及445處置之控制功能便獨立於主控制器106且係自主的。一旦完成經委派任務，控制器410、420、430、440及445便將任務之完成報告至主控制器106且在主控制器106中更新相關記錄及資料。
控制器410、420、430、440及445通信地耦合至主控制器106。作為一個實例，控制器410、420、430、440及445經由一有線連接而耦合至主控制器106。有線連接可包含不需要定址設定之一隨插即用(plug and play)網路490。分散式控制系統400容許主控制器106及控制器410、420、430、440及445透過一個共同通信協定連接。在一些實施例中，控制器410、420、430、440及445之一或多者可插入主控制器106中且實質上同時與主控制器105連接。類似地，控制器410、420、430、440及445之一或多者可拔出主控制器106且與主控制器106斷開連接。一旦可進行有線連接，主控制器106便可(例如)基於(若干)實體定位符識別具有其等唯一位址之各控制器410、420、430、440及445。在其他實施例中，控制器410、420、430、440及445可無線地耦合至主控制器106。
在一些實施例中，分散式控制系統400透過一專屬網路操作。通信頻道490可係專屬網路。再者，在一些實施例中，主控制器106之作業系統使用由本申請案之受讓人Grow Solutions Tech LLC開發之專屬程式設計語言。分散式控制系統400之此專屬性質在提供裝配線生長儲罐100之經改良安全性及實質上零停機時間上係有用的，此係因為分散式控制系統400可不經受藉由市售軟體及作業系統起始且推送之重設、關閉及重啟。換言之，可完全基於裝配線生長儲罐100之需要及要求而排程及/或控制網路490之操作及維護、主控制器106及其他控制器410、420、430、440及445之升級、重新組態、修理及替換。
在一些實施例中，可使用邊緣運算技術實施分散式控制系統400。主控制器106及各種控制器410、420、430、440及445可遠離在雲端中可用之集中式運算系統駐留。代替性地，分散式控制系統400可接近資料源(即，在裝配線生長儲罐100內或鄰近裝配線生長儲罐100)配置。因此，資料蒐集以及資料之收集及分析可發生於存在資料源之位置處。分散式控制系統400之此能力及特性對於裝配線生長儲罐100可係有價值及/或不可缺少的。裝配線生長儲罐100可基於植物之生長型樣/生長結果而產生具有許多變數之大量資料且需要快速、無縫及客製化回應。使用邊緣運算實施分散式控制系統400之優點可包含無計劃停機時間之減少、資產效能之改良、維護之較低成本、不需要來往於雲端往返傳送資料、系統組態靈活性等。此等優點對於裝配線生長儲罐100之操作可係高度相關且有價值的。
在一些實施例中，分散式控制系統400係一專屬系統且使用其自身用於操作裝配線生長儲罐100之作業系統。在其他實施例中，分散式控制系統400可若需要且視需要將資料傳送至一雲端系統。隨著裝配線生長儲罐100繼續操作，可累積大量資料且現場儲存可不再係最佳選項。可為了資料儲存目的或其他目的使用雲端系統。
圖5描繪主控制器106之一闡釋性方塊圖。如上文論述，主控制器106儲存主配方404。在一些實施例中，使用專屬程式設計語言針對一特定植物設計主配方。各配方包含以下命令：HVAC (溫度、濕度、氣流)、LIGHT(光) (紅光、藍光、暖光、冷光、UV光)、WATER(水)、TIMER(計時器)、DOSER(劑量)、CYCLE(循環)、BREAK(中斷)、EXIT(退出)、ALERT(警報)等。此處列舉之命令係為了例示性目的且針對主配方之命令不限於此。HVAC命令改變環境變數，諸如溫度、濕度、氣流等。LIGHT命令指定欲開啟之光。舉例而言，LIGHT命令可指定不同光(諸如紅光、藍光、暖光或冷光)之使用。WATER命令用於控制灌溉。WATER命令指定欲自其汲取水以執行灌溉之一罐。WATER命令進一步指定將開啟灌溉裝置之一秒數。可藉由使用TIMER命令而控制灌溉裝置之操作持續時間。DOSER命令用於將特定養分添加至由WATER命令指定之一罐中。DOSER命令亦指定養分之量。CYCLE命令指定經指定命令之迴圈之一設定數目。舉例而言，CYCLE命令可指定開啟一紅光達75秒達12次。BREAK命令停止迴路循環且EXIT命令停止執行。ALERT命令發送一訊息以通知預定操作者或使用者且不停止或暫停程式。
在一些實施例中，主配方404經組態以涵蓋不同生長環境，諸如自一小單一托盤至覆蓋數千英畝之大量生長儲罐。此係因為主配方404可經組態以視需要針對一特定植物定義各配方。一旦配方經設定，便可在一客製化測試腔室中模擬配方以判定配方是否起作用。在此模擬程序期間，可進行對配方之調整且重複模擬程序直至配方經測試起作用。一旦配方已完成，便將其等匯出至一較大儲罐作業系統。儲罐作業系統在其性質上係專屬的且不經受外部推送升級、修改或重新組態。儲罐作業系統運行一個共同通信協定以促進與其他控制器之通信，如圖4中展示。
圖6A至圖6C描繪根據各項實施例之分散式控制系統400之一外殼之闡釋性組態。如圖6A中展示，分散式控制系統400包含容置主控制器106及各種控制模組之外殼。外殼促進主控制器106與各種控制模組(諸如一隨插即用網路)之間之連接。外殼進一步促進各種控制模組之簡單及方便的放置及移除。
分散式控制系統400具有可支撐複數個控制模組510之一模組化控制介面。控制模組510可經組態以作為如圖4中展示之機器人控制器410、搬運車及軌道控制器420、環境控制器430、劑量控制器440及光控制器445執行。因而，分散式控制系統400之外殼可包含可放置各控制模組510之複數個槽502。各槽502通常係分散式控制系統400內之經定大小且經塑形以接納控制模組510之任一者之一腔。另外，各槽502可具有與主控制器106之其他槽502類似之一形狀及大小，使得任何控制模組510可插入任何槽502中。亦即，在一些實施例中，無槽502經特定塑形以僅接受一特定控制模組510。
複數個槽502之各者可進一步包含一支撐機構504。支撐機構504可係支撐控制模組510上之對應支撐件506之一軌條或類似者。另外，支撐機構504亦可充當一導引件以確保控制模組510適當地插入且定位於槽502內。
參考圖6B，複數個槽502之各者可進一步包含一槽I/O埠610。槽I/O埠610可對應於控制模組510上之I/O埠808 (圖7A)，使得槽I/O埠506及控制模組510上之I/O埠808 (圖7A)可配合地耦合在一起。再者，槽I/O埠610可含有各種通信組件，使得當槽I/O埠610配接至控制模組510上之I/O埠808 (圖7A)時，可發生控制模組510與經由槽I/O埠601通信地耦合之外部裝置之間之通信。在一些實施例中，控制模組510可(例如)經由一插入式連接機構耦合至連接至主控制器106之一電纜且開始與主控制器106之通信。當電纜連接至控制模組510時，主控制器106可立刻獲得控制模組501之位址。類似地，當控制模組510可(例如)藉由將電纜斷開連接而自托盤502拔出時，接著控制模組510可與主控制器106斷開連接。
由於槽502之各者在形狀及大小上係類似的且含有相同組件(即，支撐機構504及槽I/O埠506)，故無關於功能性，任何控制模組510可放置於槽502之任一者中以便進行操作。某些槽502可含有正在操作以控制裝配線生長儲罐100 (圖1)之一或多個功能之一控制模組510而其他槽502可保持空的且準備好接受一控制模組510，如圖6B中描繪。
另外，主控制器106經組態使得其容許控制模組510可熱抽換。亦即，各控制模組510可在任何時間插入主控制器106之一槽502中以起作用。此外，控制模組510自一槽502之移除不更改插入其他槽502中之其他控制模組510之功能性。因而，一使用者可在任何時間自一槽502移除一特定控制模組510而不更改剩餘經安裝控制模組510之功能性。此在可能需自一槽502移除一控制模組510而不關閉整個裝配線生長儲罐100 (圖1)以完成此之情境中可係尤其有用的。應理解，可為了任何數目個理由自一槽502移除一特定控制模組510。舉例而言，可自一槽502移除一控制模組510用於修理、升級、將一個控制模組510切換至另一控制模組510 (即，提供不同功能性之一控制模組)及/或類似者。另外，控制模組510之可熱抽換能力容許取決於裝配線生長儲罐100 (圖1)或其之一組件之一特定使用而根據特定規範構建許多不同控制模組，使得可根據所要規範精確地特定客製化各裝配線生長儲罐100之功能性。
在一些實施例中，主控制器106可進一步包含用於在各種控制模組510操作時冷卻其等以避免對控制模組510之熱相關損害之導管、風扇及/或類似者。諸如在某些種子及/或植物需要用於最佳生長狀況之一加熱大氣之例項中，可擷取及/或使用由控制模組510在操作期間產生之熱能以將加熱空氣提供至裝配線生長儲罐100 (圖1)之各個部分。亦可將熱能轉換為可用於對裝配線生長儲罐100 (圖1)之各種組件供電之電能。
在一些實施例中，可為了一些原因(諸如修理、升級、替換等)自裝配線生長儲罐100移除主控制器106。如圖4中展示，各種控制器410、420、430、440及445經組態以執行經分散控制功能及操作。支援且連接主控制器106與各種控制器410、420、430、440及445之網路可係不需要位址設定且進行自診斷及錯誤校正之隨插即用網路490。此網路490容許許多不同硬體裝置透過一個共同通信協定連接。即使可移除主控制器106，此移除仍可不影響控制器410、420、430、440及445之控制功能之操作。當重新連接主控制器106時，控制器410、420、430、440及445可報告經完成任務且相對於委派至控制器410、420、430、440及445之各控制功能更新主控制器106。分散式控制系統之此態樣可改良分散式控制系統400之靈活性及可靠性。
雖然圖6A至圖6C描繪具有配備用於接納控制模組510之五個垂直配置槽502之外殼之分散式控制系統400，但此僅係闡釋性的。亦即，應理解，分散式控制系統400之外殼可具有任何數目個槽502且可以任何組態進一步配置而不脫離本發明之範疇。
舉例而言，如圖6C中描繪，各槽502中之支撐機構504之各者接受控制模組510上之對應支撐件506，使得控制模組510以正確定位滑動至槽502中。一旦控制模組510滑動至槽502中，其便可連接至一隨插即用網路(諸如圖4中之網路490)。應理解，支撐機構504及支撐件506之特定配置及組態僅係闡釋性的，且確保控制模組510適當地放置於槽502內之其他構件係可能的而不脫離本發明之範疇。
圖7A描繪根據各項實施例之一闡釋性控制模組510。控制模組及控制器可在本文中描述之實施例中可互換地使用。控制模組510可包含耦合至一支撐件806之一外殼804。支撐件806可支撐一主控制器單元內之外殼804，如本文中更詳細描述。控制模組510可進一步包含外殼804內之一I/O埠808。I/O埠808可係含有容許控制模組510內之各種組件與控制模組510外部之裝置通信之電路及機械耦合組件之一通信埠或類似者，如本文中更詳細描述。控制模組510係藉由一個實例且本發明不限於此。在其他實施例中，可用一控制模組之不同形狀及組態。
如圖7B中展示，控制模組510可經組態為一硬體控制模組。如上文結合圖4論述，控制模組510包含一運算裝置且獨立地操作。控制模組510之此硬體組態可對裝配線生長儲罐100提供可靠性。舉例而言，控制模組510可不經受一推送升級、歸因於軟體替換或升級的中斷等。作為另一實例，控制模組510可不經受可影響裝配線生長儲罐100之操作之系統之推送重設或重啟。如上文論述，其中連接控制模組510且使用共同通信協定之網路490可係專屬的。控制模組510可不經受外部軟體更新、效能之外部或推送中斷等。
再者，如圖7A中展示之硬體控制模組可提供用於擴展、替換、修理及更新之一簡單及方便的機構。舉例而言，若搬運車及軌道控制器420需要替換，則可使用在裝配線生長儲罐100處可用之任何硬體控制模組以經組態為另一搬運車及軌道控制器420。不需要等待自一系統提供者接收任何裝運。可使用任何硬體控制模組以經程式化以執行經分散功能，即，搬運車及軌道控制功能，替換舊控制器410，插入槽結構502中且經由隨插即用網路490連接至分散式控制系統400。此靈活性可促進且確保對於生長植物可不可缺少的裝配線生長儲罐100之連續及可靠操作。
在一些實施例中，分散式控制系統400可考量在裝配線生長儲罐100中可用之資產且基於資產及/或主控制器106上之處理負載而做出分散及委派控制功能之一判定。一旦做出此判定，(若干)硬體控制模組便可提供促進程式化經分散及經委派控制功能且設定為(若干)控制模組以執行經分散及經委派控制功能之靈活性。此組態及程式化可不需要考量市售程式及作業系統(諸如Microsoft Windows®)之要求及與該等市售程式及作業系統之相容性。
在一些實施例中，控制模組510可經組態以執行用於裝配線生長儲罐中之各種組件之操作及功能。在一項實施例中，如同在申請中之美國專利申請案第15/926,771號及美國臨時申請案第62/519,420號中描述，控制模組510可實施為一作物控制模組。在進一步另一實施例中，如同在申請中之美國申請案第15/965,163號及美國臨時申請案第62/519,428號中描述，控制模組510可實施為一泵控制模組。
如圖4中論述，控制模組510可經組態為機器人控制器410、搬運車及軌道控制器420、環境控制器430、劑量控制器440及光控制器445。機器人控制器410可控制機器人450之操作。此等機器人450可包含灌溉機器人。機器人控制器410基於經由連接490自主控制器106接收之參數而控制機器人450之操作。機器人控制器410自主地操作且獨立於在由主控制器106委派之控制功能之範疇內之主控制器106之控制。舉例而言，若一或兩個機器人停止操作且需要替換，則機器人控制器410可做出決策替換此等機器人且確保不影響剩餘機器人之操作。
圖8描繪與由機器人控制器410控制之機器人450之操作相關之例示性組件。如上文論述，機器人450可包含灌溉機器人。如圖8中展示，機器人450可耦合至一流體容納罐880。罐880不斷地再循環水以保持水與養分良好混合且對水注入氧氣，如圖8中展示。在一些實施例中，如圖8中展示之一冷交換將水保持為比周圍環境低5度。機器人450耦合至流體容納罐880以便供應流體。作為一個實例，灌溉機器人可對超過50,000個位置灌溉，其中裝配線生長儲罐100中之任何給定托盤中之每一位置少至.075毫升。在一些實施例中，此灌溉作為一小水滴而非加壓噴霧發生以減少設備上之回濺量。
在其他實施例中，控制模組510可作為搬運車及軌道控制器420、環境控制器430、劑量控制器440及光控制器445操作。搬運車及軌道控制器420控制搬運車104在軌道上之移動，諸如自搬運車進入裝配線生長儲罐100中至植物之收穫階段之搬運車104之停留或移動。在一些實施例中，搬運車104可經指派唯一識別符且搬運車及軌道控制器420可接收此等識別符且連同來自搬運車104之另一資訊集(諸如生長植物之搬運車104之重量、存在於由搬運車攜載之托盤上之種子之量、由搬運車104攜載之植物之類型等)一起提供至主控制器106。另外，搬運車及軌道控制器420可偵測搬運車104在裝配線生長儲罐100處之特定位置。在一些實施例中，搬運車及軌道控制器420控制搬運車之庫存。舉例而言，若一個搬運車發生故障，則搬運車及軌道控制器420判定是否存在一替換搬運車、是否修理發生故障的搬運車、是否請求一新搬運車等。
光控制器445控制提供根據植物客製化之不同光波長色彩之一LED照明系統。可在2018年4月10日申請之同在申請中之美國申請案第15/949,432號中找到裝配線生長儲罐中可用之LED照明系統之詳細解釋，該案主張2017年6月14日申請且標題為「SYSTEMS AND METHODS FOR UTILIZING LED RECIPES FOR A GROW POD」之臨時申請案第62/519,607號之優先權。光控制器445基於與照明相關之配方而控制LED照明系統之操作及持續時間，使得植物將曝露於不同光波長色彩，如上文結合來自主配方之LIGHT命令論述。下文將結合圖10進一步詳細論述劑量控制器440之操作。
返回參考圖7B，繪示闡釋性控制模組510之各種內部組件。在一些實施例中，此等內部組件可通常係一運算環境。如繪示，控制模組510可包含一運算裝置720。運算裝置720包含一處理器730、輸入/輸出硬體732、網路介面硬體739、一資料儲存組件736 (其儲存系統資料738a、植物資料738b及/或其他資料)及記憶體組件790。記憶體組件790可經組態為揮發性及/或非揮發性記憶體且因而，可包含隨機存取記憶體(包含SRAM、DRAM及/或其他類型之RAM)、快閃記憶體、安全數位(SD)記憶體、暫存器、光碟(CD)、數位多功能光碟(DVD)及/或其他類型之非暫時性電腦可讀媒體。取決於特定實施例，此等非暫時性電腦可讀媒體可駐留在運算裝置720內及/或運算裝置720外部。
記憶體組件790可儲存操作邏輯792、系統邏輯744a及植物邏輯744b。作為一實例，系統邏輯744a及植物邏輯744b可各包含複數個不同邏輯件，其等之各者可體現為一電腦程式、韌體及/或硬體。如下文更詳細描述，系統邏輯744a可監測且控制裝配線生長儲罐100 (圖1)之組件之一或多者之操作。植物邏輯744b可經組態以判定及/或接收植物生長之一配方且可促進經由系統邏輯744a之配方之實施。
操作邏輯742可包含一作業系統及/或用於管理運算裝置720之組件之其他軟體。如上文亦論述，系統邏輯744a及植物邏輯744b可駐留在記憶體組件740中且可經組態以執行如本文中描述之功能性。
在一些實施例中，控制模組510可包含劑量控制器440，如圖4中展示。系統邏輯744a及植物邏輯744b經程式化以執行操作裝配線生長儲罐所需之必要劑量功能性。亦即，可在判定所要流體提供功能性時考量流體之量、流體之類型(例如，水、養分等)、關於欲泵送流體之位置、欲用於控制劑量之各種組件及/或類似者。劑量控制器440經組態且經由分散式控制系統400之外殼與主控制器106連接，如圖6A、圖6B及圖6C中展示。接收關於欲提供至一種子及/或一植物之一劑量之一輸入。在一些實施例中，輸入可係與一特定類型之種子及/或植物相關之一輸入或來自一配方之一輸入且劑量控制器440可相應地判定劑量。接著，劑量控制器440之系統邏輯744a經程式化以判定需要哪些組件以提供適當劑量且各組件需要哪些設定。接著，劑量控制器440將一或多個信號發送至各種組件以相應地調整且提供適當劑量。因此，劑量控制器440基於輸入判定植物或種子之適當劑量且控制相關組件以提供經判定劑量。
應理解，雖然將圖7B中之組件繪示為駐留在運算裝置720內，但此僅係一實例。在一些實施例中，一或多個組件可駐留在運算裝置720外部。亦應理解，雖然將運算裝置720繪示為一單一裝置，但此亦僅係一實例。在一些實施例中，系統邏輯744a及植物邏輯744b可駐留在不同運算裝置上。作為一實例，本文中描述之功能性及/或組件之一或多者可由一使用者運算裝置及/或一遠端運算裝置提供。
另外，雖然運算裝置720經繪示為具有作為單獨邏輯組件之系統邏輯744a及植物邏輯744b，但此亦係一實例。在一些實施例中，一單一邏輯件(及/或若干經連結模組)可引起運算裝置720提供所述功能性。
一本端介面746亦包含於圖7B中且可實施為一匯流排或其他通信介面以促進運算裝置720之組件間之通信。
處理器730可包含可操作以(諸如自一資料儲存組件736及/或記憶體組件790)接收指令且執行指令之任何處理組件。輸入/輸出硬體732可包含以下項及/或經組態以與以下項介接：麥克風、揚聲器、一顯示器及/或其他硬體。
網路介面硬體739可包含任何有線或無線網路硬體及/或經組態用於與任何有線或無線網路硬體通信，有線或無線網路硬體包含一天線、一數據機、LAN埠、無線保真(Wi-Fi)卡、WiMax卡、ZigBee卡、藍芽晶片、USB卡、行動通信硬體及/或用於與其他網路及/或裝置通信之其他硬體。自此連接，可促進運算裝置720與控制模組510外部之其他裝置之間之通信。因而，網路介面硬體739可通信地耦合至控制模組510之I/O埠808。
在一些實施例中，控制模組510可耦合至一網路。網路可包含網際網路或其他廣域網路、一本端網路(local network) (諸如一區域網路 (local area network))、一近場網路(諸如藍芽或一近場通信(NFC)網路)。各種其他控制模組、其他運算裝置及/或類似者亦可耦合至網路。闡釋性其他運算裝置包含(例如)一使用者運算裝置及一遠端運算裝置。使用者運算裝置可包含一個人電腦、膝上型電腦、行動裝置、平板電腦、伺服器等且可用作與一使用者之一介面。作為一實例，一使用者可將一配方發送至運算裝置720用於藉由控制模組510至少部分實施。另一實例可包含控制模組510將通知發送給使用者運算裝置之一使用者。
類似地，遠端運算裝置可包含一伺服器、個人電腦、平板電腦、行動裝置等且可用於機器間通信。作為一實例，若裝配線生長儲罐100 (圖1)判定所使用之種子之一類型(及/或其他資訊，諸如周圍狀況)，則運算裝置720可與遠端運算裝置通信以擷取針對該等狀況之一先前儲存配方。因而，一些實施例可利用一應用程式介面(API)以促進此或其他電腦間通信。
圖9描繪根據各項實施例之提供一分散式控制系統之一流程圖。如圖9中展示，方法包含方塊902中之提供主控制器。如上文論述，主控制器106儲存且管理包含一植物生長指令或命令集之主配方。基於主配方404，主控制器106控制根據植物、種子或兩者客製化之流體、照明、氣流等之供應。存在在裝配線生長儲罐100處同時操作之大量搬運車。主控制器106偵測許多事件之發生且無縫地控制各種組件以將必要劑量及時且充分地提供至植物。
在方塊904中，做出關於操作裝配線生長儲罐所需之必要功能性之一判定。在一些實施例中，裝配線生長儲罐可具有雙塔結構，如圖1至圖2中展示。裝配線生長儲罐之各塔可具有相同功能性集，或雙塔可具有不同功能性。在其他實施例中，裝配線生長儲罐可具有四塔結構(未展示)。此裝配線生長儲罐之各塔亦可具有相同功能性集或不同功能性。如上文論述，在判定必要功能性時考量在裝配線生長儲罐100處可用之資產。主控制器106分散且委派必要功能性以最大化資產之使用且找到最佳系統組態以將資產投入使用。在一些實施例中，主控制器106設定若干節點，諸如機器人控制器410、搬運車及軌道控制器420、環境控制器430、劑量控制器440及光控制器，如圖4中展示。然而，本發明不限於此且可將更多或更少控制器設定為節點。如上文論述，裝配線生長儲罐之大小可顯著變動，諸如一單一托盤至佔用大量土地之多個儲罐。在判定運行裝配線生長儲罐所需之必要功能性時應考量此等因素。在一些實施例中，使一單一托盤之生長程序自動化可由主控制器106處置而不分散功能性。隨著裝配線生長儲罐之大小擴展且在規模上更大，可更高效率將功能分散至離散控制模組。
在設定各節點且啟動連接之後，主控制器106識別各節點之位址且將相關參數發送至各節點。藉由使用具有經塑形且經定大小以接納各種控制模組之多個槽502之分散式控制系統之外殼，簡單及方便的連接係可能的，如圖6A至圖6B中展示。各槽具有插入類型之連接機構且一旦插入控制模組502，便啟動與主控制器106之連接且主控制器106可獲得特定控制模組502之位址。因此，各種控制器(諸如控制器410、420、430、440及445)之隨插即用係可能的。
在方塊906中，做出關於達成裝配線生長儲罐功能性之必要控制模組之一判定。如上文論述，可基於在裝配線生長儲罐100中可用之資產而判定必要控制模組之組態。舉例而言，若可存在在裝配線生長儲罐100中可用之少量灌溉機器人，則主控制器106可控制灌溉機器人之操作而非將此等操作委派或分散至一離散控制模組，諸如機器人控制器410。然而，舉例而言，若可存在無縫地操作以對由1500個搬運車攜載之植物灌溉及/或對50,000個位置灌溉之灌溉機器人，則機器人控制器410可經組態且設定以自主地控制該等灌溉機器人。舉例而言，可需要劑量控制器440以控制至裝配線生長儲罐之各個部分之灌溉及養分分配，如下文結合圖10論述。
作為另一實例，可需要一泵控制模組或一閥控制模組以控制且指示泵及/或閥之操作。作為進一步另一實例，可需要一收穫控制模組以控制且指示收穫機組件208 (圖2)之操作。另外或替代地，可設定一種子控制模組以控制且指示播種機組件108 (圖2)之操作。在其他實施例中，一收穫控制模組可經組態以控制收穫組件208。另外，可組態一作物控制模組、使用水作為壓載物之一平衡控制模組等。一旦判定必要控制模組，便可使用如圖7A及圖7B中展示之控制模組(如控制模組510)以如判定般程式化且組態控制功能性。
在方塊908中，一旦經組態，必要控制模組便經由分散式控制系統400之槽連接至網路以便與主控制器106連接。在一些實施例中，槽可配備電纜、導線、連接埠等，使得當接納控制模組時，此等模組處於隨插即用模式中。槽亦經指派實體定位符，使得當接納控制模組時，主控制器106可判定各節點之網路位置。
在方塊910中，做出關於是否存在一問題之一判定，諸如(例如)一控制模組或其組件需要修理、期望控制模組之功能性之一改變、期望控制模組使用一不同控制模組之一替換或類似者。如上文論述，網路490容許不同硬體裝置透過一個共同通信協定連接。再者，網路490係不需要位址設定且進行自診斷及錯誤校正之一隨插即用網路。若不存在，則程序可結束直至出現一問題之時。否則，在方塊912中，判定對問題負責之(若干)控制模組。在方塊914中，自分散式控制系統400移除(若干)經判定控制模組。在一些實施例中，(若干)控制模組之移除不影響放置於槽中之(若干)其他控制模組之操作。在一些實施例中，(若干)其他控制模組可接收指示(若干)控制模組之移除之一信號或資訊。由(若干)經移除控制模組控制之操作及功能可與由(若干)剩餘控制模組控制之操作及功能相關。在該等例項中，(若干)剩餘控制模組可接收移除資訊且被通知(若干)控制模組之移除。
在方塊916中，藉由執行修理、替換、新功能性之添加、升級等而校正問題。在方塊918中，將(若干)控制模組重新插入主控制器中。再次，(若干)控制模組之重新插入不影響插入主控制器之槽中之其他控制模組之操作。(若干)控制模組之重新插入可促進(若干)重新插入控制模組與主控制器106之間之通信，此允許(若干)控制模組連同主控制器106控制(若干)特定組件。由分散式控制系統400提供之簡單及方便的連接機構進一步促進各種控制功能在主控制器106與其他硬體控制模組之間之分散及委派。
圖10描繪根據一項實施例之對一模組化控制介面提供劑量控制硬體(諸如劑量控制器440 (圖4))之一闡釋性流程圖。如圖10中展示，在方塊1002中提供主控制器。如上文結合圖1及圖2論述，主控制器106藉由與裝配線生長儲罐之各種組件通信且控制該各種組件而控制裝配線生長儲罐100之整個操作。如上文論述，主控制器106包含可支援劑量控制器440之一模組化控制介面。主控制器106包含複數個槽502，其中各槽容納不同控制模組且實現插入各槽中之不同控制模組與主控制器106之間之通信。一旦劑量控制模組440插入槽中，控制模組便在主控制器106之監督及控制下之與與劑量控制模組440相關聯之各種相關組件通信且控制該各種相關組件。
在方塊1004中，做出關於操作裝配線生長儲罐所需之必要劑量功能性之一判定。在一些實施例中，必要劑量功能性包含判定所要流體提供功能性，諸如判定及識別流體之一量、流體(例如，水、養分等)之一類型、關於欲泵送流體之一位置、欲用於控制劑量之各種組件及/或類似者。此外，如上文論述，鑑於裝配線生長儲罐100中可用之資產做出必要劑量功能性之判定以便促進且實現裝配線生長儲罐環境中之當前資產之最佳使用。
在方塊1006中，做出關於達成裝配線生長儲罐功能性之所要劑量控制模組之一判定。所要劑量控制模組510可經組態以具有實施所判定功能性之系統邏輯744a及植物邏輯744b。如上文結合圖4、圖7A及圖7B論述，經組態為劑量控制器440之控制模組510經組態以具有實施功能性之系統邏輯744a及植物邏輯744b。劑量控制器440經組態以具有系統邏輯744a，使得劑量控制器組件、泵、水管線、閥、流體分配歧管或含有用於將一特定劑量提供至種子及/或植物之組件之其他組件之一或多者之操作被監測且控制。植物邏輯744b可經組態以判定及/或接收植物生長之配方且可經由系統邏輯744a促進配方之實施。在一些實施例中，植物生長之配方可支配光之定時及波長、壓力、溫度、灌溉、養分、分子大氣及/或最佳化植物生長及產量之其他變數。在一些實施例中，植物邏輯744b亦含有相關聯於植物及其等在裝配線生長儲罐100中之位置之資訊。因此，植物邏輯744b可將關於植物及其等對應位置之資訊提供至系統邏輯744a。接著，系統邏輯744a可基於此資訊判定關於欲泵送且供應流體之位置。在另一實施例中，劑量控制器440可自其它感測器(諸如一近接感測器、一重量感測器、一攝影機等)獲得植物之位置資訊。在進一步另一實施例中，劑量控制器440可自追蹤一搬運車上之一特定托盤中之植物或種子之位置之另一控制模組獲得植物之位置資訊。在進一步另一實施例中，劑量控制器440可自主控制器106接收植物之位置資訊。
劑量控制模組510可係一單一劑量控制模組或複數個控制模組。可基於多個因素(諸如裝配線生長儲罐之大小、植物之一數目、劑量控制組件之一數目、泵之一數目、閥之一數目、劑量供應之頻率)判定劑量控制模組510之一數目。如上文論述且在圖4至圖7中展示，分散式控制系統400之模組化控制介面可配備複數個槽502，使得兩個或兩個以上劑量控制模組可被容納而無技術問題。
在方塊1008中，所要劑量控制器440在組態以實施所要功能性之後藉由插入分散式控制系統400之外殼中而被連接，如圖4至圖7中展示。一旦插入劑量控制器440，劑量控制器440便可通信地耦合至主控制器106及裝配線生長儲罐之各種組件(諸如劑量控制組件、泵、閥等)。
在方塊1010中，當劑量控制器440被啟動且在操作中時，接收關於欲提供至一種子及/或一植物之一劑量之一輸入。在一些實施例中，輸入可係關於一特定類型之種子及/或植物之一輸入或來自植物生長之配方之一輸入。如上文論述，一使用者可使用一使用者運算裝置將一配方發送至劑量控制器。回應於輸入，劑量控制模組302可相應地判定劑量。
在方塊1012中，基於輸入做出關於需要哪些組件以提供適當劑量之一判定。如上文論述，劑量控制模組510之系統邏輯744a可包含劑量控制組件及相關其他組件。在方塊1014中，做出關於各組件需要哪些設置之一判定。舉例而言，設置包含基於適當劑量(其基於輸入)調整泵、閥、劑量控制組件等。作為另一實例，設置包含基於劑量供應之位置及需要劑量供應之植物或種子之位置而排程且協調劑量控制組件、泵、閥等之使用。
在方塊1016中，經由劑量控制器440將一或多個信號發送至各種組件以相應地調整且提供適當劑量。可視需要在方塊1110中重複程序用於各連續劑量判定。
如上文繪示，揭示用於提供分散式控制系統及方法之各項實施例。一種用於一裝配線生長儲罐中之分散式控制系統包含一控制外殼、一主控制器及一硬體控制器裝置。該控制外殼包含經塑形且經定大小以放置一或多個離散硬體控制器裝置之複數個槽。各槽配備一插入式網路介面。該主控制器駐留在該控制外殼中且包含一第一處理器及一第一記憶體。該第一記憶體儲存支配植物生長操作之一第一指令集及支配複數個經分散控制功能之一第二指令集。該硬體控制器裝置在放置於該控制外殼之一槽中之時經由該插入式網路介面而通信地且可移除地耦合至該主控制器。該硬體控制器裝置包含一第二處理器及用於儲存支配該複數個經分散控制功能之一選定控制功能之一第三指令集之一第二記憶體。在連接至該插入式網路介面中之後，該主控制器識別該硬體控制器裝置之一位址且將定義與該選定控制功能相關之複數個任務之一參數集發送至該硬體控制器裝置。
在另一實施例中，該硬體控制器裝置使用該第二處理器執行該第三指令集且藉由控制與該選定控制功能相關聯之一或多個組件而執行與該選定控制功能相關之該複數個任務。在另一實施例中，該硬體控制器裝置包含耦合至複數個劑量控制組件之一劑量控制器。該第三指令集在藉由該第二處理器執行之後執行包含以下項之操作：(i)判定針對一特定類型之植物之劑量資訊，其中該劑量資訊包括一劑量之量、流體之一含量、該等劑量控制組件之設置及一流體供應位置；(ii)基於該劑量資訊而在供應該流體之該等劑量控制組件當中選擇一或多個組件；(iii)基於該劑量資訊而判定針對該等選定組件之設置；(iv)基於該特定類型之植物在該裝配線生長儲罐中之一位置而判定用於供應該流體之一位置；及(v)藉由控制該等選定劑量控制組件之該等設置而將該經判定劑量之量之該流體供應至該流體供應位置。
在另一實施例中，該劑量控制器經由一I/O埠與一閥、一泵及一流體分配歧管之一或多者通信以將經判定劑量之量之該流體提供至該流體供應位置。在另一實施例中，該硬體控制器裝置進一步包含一機器人控制器裝置且該選定控制功能進一步包含控制在一裝配線生長儲罐中操作之一或多個灌溉機器人。該硬體控制器裝置進一步包含一光控制器裝置且該選定控制功能進一步包含控制複數個LED光裝置以產生如由該第一指令集支配之不同光波長色彩。該硬體控制器裝置進一步包含一搬運車及軌道控制器且該選定控制功能進一步包含控制攜載植物之一搬運車在一軌道上之移動。
在另一實施例中，該第二指令集在藉由該第一處理器執行之後執行包含以下項之操作：(i)識別在一裝配線生長儲罐中操作之包含植物、種子、LED照明裝置、流體容納罐、灌溉機器人、泵、閥及搬運車之複數個資產；(ii)基於該等經識別資產及起因於該第一指令集藉由該第一處理器之執行之事件而填入一任務清單；(iii)藉由將一或多個任務、該等經識別資產及該等事件分組成一經分散控制功能而判定該複數個經分散控制功能；及(iv)將該複數個經分散控制功能儲存於該第一記憶體中。
在另一實施例中，一種用於一裝配線生長儲罐中之分散式控制系統包含一主控制器、一第一硬體控制器裝置、一第二硬體控制器裝置及一隨插即用網路介面。該主控制器包含一第一處理器及用於儲存支配植物生長操作之一第一命令集之一第一記憶體。該第一硬體控制器裝置包含一第二處理器及用於儲存控制一第一組件之操作之一第二命令集之一第二記憶體。該第二硬體控制器裝置包含一第三處理器及用於儲存控制一第二組件之操作之一第三命令集之一第三記憶體。該第一組件及該第二組件執行作為由該第一命令集支配之該等植物生長操作之一部分之操作。該隨插即用網路介面經調適以使用一共同通信協定將該主控制器與該第一硬體控制器裝置及該第二硬體控制器裝置通信地且可移除地連接。
在另一實施例中，該第一硬體控制器裝置包含經組態以控制灌溉機器人之操作之一機器人控制器且該第二硬體控制器裝置包含以下項之一者：一搬運車及軌道控制器，其經組態以控制搬運車在軌道上之移動；一環境控制器，其經組態以控制與一裝配線生長儲罐中之溫度、氣流、濕度及大氣相關之操作；一劑量控制器，其經組態以控制流體之一劑量之量及該流體之遞送；及一光控制器，其經組態以控制複數個LED照明裝置之操作。該主控制器使用該共同通信協定將與該第一組件之該等操作相關之一參數集傳輸至該第一硬體控制器裝置。該第一硬體控制器裝置使用該共同通信協定將指示該等任務之完成之一通知發送至該主控制器。該分散式控制系統進一步包含一第三硬體控制器裝置，該第三硬體控制器裝置經由該隨插即用網路介面而通信地且可移除地耦合至該主控制器且包含該第三命令集之一經升級或經修理版本。
在另一實施例中，一種用於提供用於一裝配線生長儲罐中之一分散式控制系統之方法包含以下步驟：(i)配置包括經塑形且經定大小以放置一或多個離散硬體控制器裝置之複數個槽之一控制外殼，各槽配備一插入式網路介面；(ii)配置一主控制器以駐留在該控制外殼中，其中該主控制器包括一第一處理器及用於儲存支配植物生長操作之一第一指令集及支配複數個經分散控制功能之一第二指令集之一第一記憶體；(iii)藉由將一硬體控制器裝置插入一槽之該插入式網路介面中而將該硬體控制器裝置與該主控制器連接；(iv)使用該主控制器識別該硬體控制器裝置之一位址；(v)將定義與該選定控制功能相關之複數個任務之一參數集自該主控制器發送至該硬體控制器裝置；及(vi)運用該硬體控制器裝置控制在一裝配線生長儲罐中操作之一或多個組件之操作以執行該複數個任務。該硬體控制器裝置包含一第二處理器及用於儲存支配該複數個經分散控制功能之一選定控制功能之一第三指令集之一第二記憶體。
在另一實施例中，用於提供一分散式控制系統之該方法進一步包含以下步驟：(i)自該槽之該插入式網路移除該硬體控制器裝置；(ii)修改該第三指令集用於更新、重新組態或修理，或替代地使用一新指令集替換該第三指令集；及(iii)重新連接具有一經修改第三指令集之該硬體控制器裝置與該槽。用於提供一分散式控制系統之該方法進一步包含運用該硬體控制器裝置，使用一共同通信協定經由該插入式網路將指示該複數個任務之完成之一通知發送至該主控制器之步驟。
如上文繪示，揭示用於在一裝配線生長儲罐中提供一模組化控制介面之各項實施例。此等實施例產生可經客製化且可修理而無需關閉整個裝配線生長儲罐之一控制介面。該模組化控制介面包含經塑形且經定大小以接納配置於該模組化控制介面中之複數個控制硬體模組之複數個槽。一第一控制硬體模組插入該複數個槽之一第一槽中。一第二控制硬體模組自該複數個槽之一第二槽移除。一第三控制硬體模組插入該複數個槽之該第二槽中。該裝配線生長儲罐之一第一組件藉由該第一控制硬體模組之控制而控制，且該裝配線生長儲罐之一第三組件藉由該第三控制硬體模組之控制而控制。因此，一些實施例可包含一裝配線生長儲罐中之一模組化控制介面，該模組化控制介面包含具有複數個相同槽之一主控制器，該複數個相同槽之各者接納複數個控制模組之任一者。該複數個控制模組之各者經組態以將一特定功能性提供至該裝配線生長儲罐。
上文揭示內容係關於該裝配線生長儲罐之該模組化控制介面，其中該模組化控制介面包括各經組態以在其中接納複數個可熱抽換控制模組之任一者之一或多個相同或不同槽，且其中該模組化控制介面之各槽包括一I/O埠，該I/O埠經組態以與該複數個可熱抽換控制模組之任一者上之一對應埠耦合，使得該複數個可熱抽換控制模組之任一者可自該模組化控制介面移除而不影響該模組化控制介面之整體功能性。另外，隨著各控制模組執行經指派且經組態給它之特定功能，與應用至該裝配線生長儲罐之整個操作之一聯合控制相反，此控制可將效率及靈活性提供至該裝配線生長儲罐之操作及控制。
如論述，模組化控制介面具體與裝配線生長儲罐一起使用。本發明之裝配線生長儲罐可提供促進生長微型蔬菜及其他植物以供收穫之一快速生長、小佔用面積、無化學品、低勞動力解決方案之一有組織的植物生長儲罐系統。同時，裝配線生長儲罐可提供受控環境狀況(例如，光之定時及波長、壓力、溫度、灌溉、養分、分子大氣及/或其他變數)且確保各植物或種子基於與植物或種子相關之個別生長因素及參數而接收客製化及選擇性護理以便最佳化植物生長及產量。裝配線生長儲罐之模組化控制介面可確保裝配線生長儲罐之各種組件之高效率、靈活及有效控制。
如上文繪示，揭示用於對一裝配線生長儲罐中之一模組化控制介面提供各種控制硬體之各項實施例。一項實施例產生具體控制裝配線生長儲罐之各種流體泵、閥、水管線及/或流體分配歧管之一劑量控制介面。另一實施例產生具體控制各種閥及對應地，裝配線生長儲罐內之流體流之方向之一閥控制介面。劑量控制介面及閥控制介面在模組化控制介面內係可熱抽換的，使得其可視需要被插入及移除。
因此，一些實施例可包含用於一裝配線生長儲罐中之一模組化控制介面之劑量控制硬體，該模組化控制介面包含具有複數個相同槽之一主控制器，該複數個相同槽之各者可接納一劑量控制模組。該劑量控制模組經特定組態以控制定位於該裝配線生長儲罐內之各種泵、閥、水管線及/或流體分配歧管，使得在一特定時間將一適當劑量之流體提供至該裝配線生長儲罐內之一特定種子及/或植物。
劑量控制硬體/模組具體處置劑量供應之控制及劑量控制組件之操作。此容許來自主控制器之劑量供應之委派及獨立控制，其可有助於減少主控制器上之處理負擔。又，由於裝配線生長儲罐可在其大小上擴展或減小，故可簡單且有效地擴展或減小劑量控制硬體/模組。換言之，若可將更多植物或種子添加至該裝配線生長儲罐，則一或多個劑量控制硬體/模組可經組態且準備以容納所添加植物或種子而不需要主控制器之重新程式化、替換或升級。若可收穫植物且可減少劑量供應，則可自主控制器之槽移除額外劑量控制模組，此可導致處理資源之節省。此外，劑量控制模組之組態靈活性可使裝配線生長儲罐能夠反映任何新或經更新劑量供應需要，或以對現有組件、主控制器及用於控制相關聯組件之其他控制模組之最小改變進行改變。
上文揭示內容係關於用於一裝配線生長儲罐之一模組化控制介面中之一主控制器之劑量控制硬體。該劑量控制硬體體現為在該主控制器之一或多個槽內可熱抽換之一模組。該劑量控制硬體包含一處理裝置及在其上含有程式化指令之一非暫時性處理器可讀儲存媒體，該等程式化指令在藉由該處理裝置執行時，引起該處理裝置控制一閥、一泵及一歧管之一或多者以將一經量測劑量之水及/或養分提供至該裝配線生長儲罐中之一種子或一植物。
雖然在本文中已繪示且描述本發明之特定實施例及態樣，但可進行各種其他改變及修改而不脫離本發明之精神及範疇。再者，雖然本文中已描述各種態樣，但不需要組合利用此等態樣。因此，隨附發明申請專利範圍因此旨在涵蓋在本文中展示且描述之實施例之範疇內之全部此等改變及修改。
現應理解，本文中揭示之實施例包含用於提供用於一裝配線生長儲罐中之一模組化控制介面之系統、方法及非暫時性電腦可讀媒體。亦應理解，此等實施例僅係例示性的且不旨在限制本發明之範疇。
100‧‧‧裝配線生長儲罐
102‧‧‧軌道
102a‧‧‧上升部分
102b‧‧‧下降部分
102c‧‧‧連接部分
104‧‧‧搬運車
105‧‧‧托盤
106‧‧‧主控制器
108‧‧‧閥/播種機組件
110‧‧‧水管線
112‧‧‧氣流管線
206‧‧‧流體容納罐/照明裝置
208‧‧‧收穫機組件
210‧‧‧消毒機組件
400‧‧‧分散式控制系統
404‧‧‧主配方
410‧‧‧機器人控制器
420‧‧‧搬運車及軌道控制器
430‧‧‧環境控制器
440‧‧‧劑量控制器
445‧‧‧光控制器
450‧‧‧機器人
490‧‧‧隨插即用網路/通信頻道
502‧‧‧槽
504‧‧‧支撐機構
506‧‧‧支撐件
510‧‧‧控制模組
610‧‧‧槽I/O埠
720‧‧‧運算裝置
730‧‧‧處理器
732‧‧‧輸入/輸出硬體
736‧‧‧資料儲存組件
738a‧‧‧系統資料
738b‧‧‧植物資料
739‧‧‧網路介面硬體
744a‧‧‧系統邏輯
744b‧‧‧植物邏輯
746‧‧‧本端介面
790‧‧‧記憶體組件
792‧‧‧操作邏輯
804‧‧‧外殼
806‧‧‧支撐件
808‧‧‧I/O埠
880‧‧‧流體容納罐
902‧‧‧方塊
904‧‧‧方塊
906‧‧‧方塊
908‧‧‧方塊
910‧‧‧方塊
912‧‧‧方塊
914‧‧‧方塊
916‧‧‧方塊
918‧‧‧方塊
920‧‧‧運算裝置
1002‧‧‧方塊
1004‧‧‧方塊
1006‧‧‧方塊
1008‧‧‧方塊
1010‧‧‧方塊
1012‧‧‧方塊
1014‧‧‧方塊
1016‧‧‧方塊
在圖式中闡述之實施例在性質上係闡釋性及例示性的且不旨在限制本發明。當結合以下圖式閱讀時可理解闡釋性實施例之以下詳細描述，其中使用相同元件符號指示相同結構且其中：
圖1描繪根據本文中展示且描述之一或多項實施例之一闡釋性裝配線生長儲罐；
圖2描繪根據本文中展示且描述之一或多項實施例之軌道經移除之一裝配線生長儲罐；
圖3描繪根據本文中展示且描述之一或多項實施例之裝配線生長儲罐之一後側；
圖4描繪根據本文中展示且描述之一或多項實施例之用於一裝配線生長儲罐中之一分散式控制系統之一方塊圖；
圖5描繪根據本文中展示且描述之一或多項實施例之用於一裝配線生長儲罐中之一分散式控制系統之一主控制器之闡釋性操作；
圖6A描繪根據本文中展示且描述之一或多項實施例之一分散式控制系統之一闡釋性模組化介面；
圖6B描繪根據本文中展示且描述之一或多項實施例之一分散式控制系統之另一闡釋性模組化介面；
圖6C描繪根據本文中展示且描述之一或多項實施例之用於接納一硬體控制器之一分散式控制系統之另一闡釋性模組化介面；
圖7A描繪根據本文中展示且描述之一或多項實施例之一硬體控制器之一透視圖；
圖7B描繪如圖7A中展示之硬體控制器之一內部組態；
圖8描繪根據本文中展示且描述之一或多項實施例之用於一裝配線生長儲罐中之一闡釋性流體容納罐；
圖9描繪根據本文中展示且描述之一或多項實施例之提供一分散式控制系統之一闡釋性方法之一流程圖；
圖10描繪根據本文中展示且描述之一或多項實施例之提供一劑量控制器之一闡釋性方法之一流程圖。

Claims (20)

  1. 一種用於一裝配線生長儲罐中之分散式控制系統，其包括： 一控制外殼，其包括經塑形且經定大小以放置一或多個離散硬體控制器裝置之複數個槽，各槽配備一插入式網路介面； 一主控制器，其駐留在該控制外殼中且包含一第一處理器及用於儲存支配植物生長操作之一第一指令集及支配複數個經分散控制功能之一第二指令集之一第一記憶體；及 一硬體控制器裝置，其在放置於該控制外殼之一槽中之時經由該插入式網路介面而通信地且可移除地耦合至該主控制器，其中該硬體控制器裝置包括一第二處理器及用於儲存支配該複數個經分散控制功能之一選定控制功能之一第三指令集之一第二記憶體； 其中在連接至該插入式網路介面中之後，該主控制器識別該硬體控制器裝置之一位址且將定義與該選定控制功能相關之複數個任務之一參數集發送至該硬體控制器裝置。
  2. 如請求項1之分散式控制系統，其中： 該硬體控制器裝置使用該第二處理器執行該第三指令集且藉由控制與該選定控制功能相關聯之一或多個組件而執行與該選定控制功能相關之該複數個任務。
  3. 如請求項1之分散式控制系統，其中該硬體控制器裝置包括耦合至複數個劑量控制組件之一劑量控制器且該第三指令集在藉由該第二處理器執行之後執行包括以下項之操作： 判定針對一特定類型之植物之劑量資訊，其中該劑量資訊包括一劑量之量、流體之一含量、該等劑量控制組件之設置及一流體供應位置； 基於該劑量資訊而在供應該流體之該等劑量控制組件當中選擇一或多個組件； 基於該劑量資訊而判定針對該等選定組件之設置； 基於該特定類型之植物在該裝配線生長儲罐中之一位置而判定用於供應該流體之一位置；及 藉由控制該等選定劑量控制組件之該等設置而將該經判定劑量之量之該流體供應至該流體供應位置。
  4. 如請求項3之分散式控制系統，其中該劑量控制器經由一I/O埠與一閥、一泵及一流體分配歧管之一或多者通信以將該經判定劑量之量之該流體提供至該流體供應位置。
  5. 如請求項1之分散式控制系統，其中該硬體控制器裝置進一步包含一機器人控制器裝置且該選定控制功能進一步包含控制在一裝配線生長儲罐中操作之一或多個灌溉機器人。
  6. 如請求項1之分散式控制系統，其中該硬體控制器裝置進一步包含一光控制器裝置且該選定控制功能進一步包含控制複數個LED光裝置以產生如由該第一指令集支配之不同光波長色彩。
  7. 如請求項1之分散式控制系統，其中該硬體控制器裝置進一步包含一搬運車及軌道控制器且該選定控制功能進一步包含控制攜載植物之一搬運車在一軌道上之移動。
  8. 如請求項1之分散式控制系統，其中該第二指令集在藉由該第一處理器執行之後引起該第一處理器執行包括以下項之操作： 識別在一裝配線生長儲罐中操作之包含植物、種子、LED照明裝置、流體容納罐、灌溉機器人、泵、閥及搬運車之複數個資產； 基於該等經識別資產及起因於該第一指令集藉由該第一處理器之執行之事件而填入一任務清單； 藉由將一或多個任務、該等經識別資產及該等事件分組成一經分散控制功能而判定該複數個經分散控制功能；及 將該複數個經分散控制功能儲存於該第一記憶體中。
  9. 一種用於一裝配線生長儲罐中之分散式控制系統，其包括： 一主控制器，其包括一第一處理器及用於儲存支配植物生長操作之一第一命令集之一第一記憶體； 一第一硬體控制器裝置，其包括一第二處理器及用於儲存控制一第一組件之操作之一第二命令集之一第二記憶體； 一第二硬體控制器裝置，其包括一第三處理器及用於儲存控制一第二組件之操作之一第三命令集之一第三記憶體； 其中該第一組件及該第二組件執行作為由該第一命令集支配之該等植物生長操作之一部分之操作；及 一隨插即用網路介面，其經調適以使用一共同通信協定將該主控制器與該第一硬體控制器裝置及該第二硬體控制器裝置通信地且可移除地連接。
  10. 如請求項9之分散式控制系統，其進一步包括： 該第一硬體控制器裝置包含經組態以控制灌溉機器人之操作之一機器人控制器；且 該第二硬體控制器裝置包含以下項之一者： 一搬運車及軌道控制器，其經組態以控制搬運車在軌道上之移動； 一環境控制器，其經組態以控制與一裝配線生長儲罐中之溫度、氣流、濕度及大氣相關之操作； 一劑量控制器，其經組態以控制流體之一劑量之量及該流體之遞送；或 一光控制器，其經組態以控制複數個LED照明裝置之操作。
  11. 如請求項9之分散式控制系統，其中： 該主控制器使用該共同通信協定將與該第一組件之該等操作相關之一參數集傳輸至該第一硬體控制器裝置。
  12. 如請求項9之分散式控制系統，其中： 該第一硬體控制器裝置使用該共同通信協定將指示該等任務之完成之一通知發送至該主控制器。
  13. 如請求項9之分散式控制系統，其進一步包括： 一第三硬體控制器裝置，其經由該隨插即用網路介面而通信地且可移除地耦合至該主控制器且包含該第三命令集之一經升級或經修理版本。
  14. 一種用於提供用於一裝配線生長儲罐中之一分散式控制系統之方法，其包括： 配置包括經塑形且經定大小以放置一或多個離散硬體控制器裝置之複數個槽之一控制外殼，各槽配備一插入式網路介面； 配置一主控制器以駐留在該控制外殼中，其中該主控制器包括一第一處理器及用於儲存支配植物生長操作之一第一指令集及支配複數個經分散控制功能之一第二指令集之一第一記憶體； 藉由將一硬體控制器裝置插入一槽之該插入式網路介面中而將該硬體控制器裝置與該主控制器連接； 其中該硬體控制器裝置包括一第二處理器及用於儲存支配該複數個經分散控制功能之一選定控制功能之一第三指令集之一第二記憶體； 使用該主控制器識別該硬體控制器裝置之一位址； 將定義與該選定控制功能相關之複數個任務之一參數集自該主控制器發送至該硬體控制器裝置；及 運用該硬體控制器裝置控制在一裝配線生長儲罐中操作之一或多個組件之操作以執行該複數個任務。
  15. 如請求項14之方法，其進一步包括： 自該槽之該插入式網路移除該硬體控制器裝置； 修改該第三指令集用於更新、重新組態或修理，或替代地使用一新指令集替換該第三指令集；及 重新連接具有一經修改第三指令集之該硬體控制器裝置與該槽。
  16. 如請求項14之方法，其進一步包括：運用該硬體控制器裝置，使用一共同通信協定經由該插入式網路將指示該複數個任務之完成之一通知發送至該主控制器。
  17. 如請求項14之方法，其進一步包括： 識別在一裝配線生長儲罐中操作之包含植物、種子、LED照明裝置、流體容納罐、灌溉機器人、泵、閥及搬運車之複數個資產； 基於該等經識別資產及起因於該第一指令集藉由該第一處理器之執行之事件而填入一任務清單； 藉由將一或多個任務、該等經識別資產及該等事件分組成一經分散控制功能而判定該複數個經分散控制功能；及 將該複數個經分散控制功能儲存於該第一記憶體中。
  18. 如請求項14之方法，其進一步包括： 將一或多個硬體控制器配置於該控制外殼中且插入該控制外殼之各槽中，該一或多個硬體控制器包括： 一機器人控制器，其經組態以控制灌溉機器人之操作； 一搬運車及軌道控制器，其經組態以控制搬運車在軌道上之移動； 一環境控制器，其經組態以控制與溫度、氣流、濕度及大氣相關之操作； 一劑量控制器，其經組態以控制流體之一劑量之量及該流體之遞送；及 一光控制器，其經組態以控制複數個LED照明裝置之操作。
  19. 如請求項14之方法，其進一步包括： 藉由插入該控制外殼之各槽中而將一劑量控制器配置於該控制外殼中： 判定針對一特定類型之植物之劑量資訊，其中該劑量資訊包括一劑量之量、流體之一含量、該等劑量控制組件之設置及一流體供應位置； 基於該劑量資訊而在供應該流體之該等劑量控制組件當中選擇一或多個組件； 基於該劑量資訊而判定針對該等選定組件之設置； 基於該特定類型之植物在該裝配線生長儲罐中之一位置而判定用於供應該流體之一位置；及 藉由控制該等選定劑量控制組件之該等設置而將該經判定劑量之量之該流體供應至該流體供應位置。
  20. 如請求項14之方法，其中連接該硬體控制器裝置與該主控制器進一步包括使用一共同通信協定在該主控制器與該硬體控制器裝置之間通信。
TW107118908A 2017-06-14 2018-06-01 用於裝配線生長儲罐中的分散式控制系統及方法 TW201904405A (zh)

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