RU192890U1

RU192890U1 - Автономная ферма

Info

Publication number: RU192890U1
Application number: RU2019119653U
Authority: RU
Inventors: Сергей Сергеевич Бадеко; Ксения Юрьевна Пономаренко
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Центр Турбинных Технологий"
Priority date: 2019-06-24
Filing date: 2019-06-24
Publication date: 2019-10-04

Abstract

Настоящая полезная модель относится к модульным автономным фермам и может быть использована в агропромышленном комплексе для выращивания высокорослых растений. Технический результат – повышение урожайности высокорослых растений в закрытом пространстве с одного квадратного метра полезной площади.Модульная автономная ферма состоит из контейнера (1), снабженного связанными с блоком управления датчиками для получения данных о микроклимате внутри контейнера и средствами обеспечения такого микроклимата (2,3,4,5,6). Внутри контейнера установлен стеллаж (8) для выращивания высокорослых растений, снабженный связанными с блоком управления светодиодными панелями со светодиодами с различными спектральными диапазонами. Светодиодные панели представлены панелью боковой досветки и панелью верхнего света. При этом панель верхнего света установлена на подвижной в вертикальном направлении внутри стеллажа раме. 1 фиг., 5 з.п. ф-лы.

Description

Область техники

Полезная модель относится к модульным автономным фермам и может быть использована в агропромышленном комплексе для выращивания высокорослых растений, употребляемых в пищу, например, огурцов, помидоров, сладкого перца.

Уровень техники

Известны зарубежные аналоги - фермы Local Roots (режим доступа: https://ecotechnica.com.ua/technology/2956-vertikalnye-fermy-v-mobilnykh-kontejnerakh-local-roots-v-600-raz-produktivnee-otkrytykh-ferm.html, дата обращения: июнь 2019 года) и Modular Farms (http://www.modularfarms.com.au, дата обращения: июнь 2019 года). Известные решения позволяет обеспечить производство растений в условиях с относительно мягкой зимой, не предусматривают обогрев для внешних температур значительно ниже нуля и предполагают сравнительно высокие капиталовложения. Известные контейнерные фермы Modular Farms предназначены в первую очередь для выращивания зелени, и не приспособлены для производства овощей.

Известна конструкция помещения для выращивания растений в искусственно регулируемых условиях - фитотрона, раскрытого в патенте на изобретение РФ №2557572 (опубликован 27.07.2015, МПК A01G 9/26, также опубликован в качестве патента на полезную модель РФ №134744). Это решение содержит рабочую камеру, размещенный в ней датчик температуры, стеллажи для помещения контейнеров с растениями, установленную над контейнерами подсветку и систему управления подсветкой. Подсветка включает в себя панели со светодиодами с различными спектральными диапазонами. Однако известный фитотрон не адаптирован для выращивания высокорослых растений, для которых необходимо обеспечение светового излучения не только сверху по отношению к растению, но и в его прикорневой зоне, что может снизить урожайность таких растений с одного квадратного метра используемой полезной площади.

Раскрытие сущности полезной модели

Техническая задача, поставленная перед авторами настоящей полезной модели, заключается в создании технического средства для обеспечения условий, необходимых для выращивания высокорослых растений в закрытом пространстве вне зависимости от климатических условий, внешних по отношению к такому средству.

Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящей полезной модели, заключается в повышении урожайности высокорослых растений в закрытом пространстве с одного квадратного метра полезной площади.

Сущность полезной модели заключается в следующем. Автономная ферма для выращивания зеленных культур состоит из контейнера, снабженного связанными с блоком управления датчиками для получения данных о микроклимате внутри контейнера и средствами обеспечения такого микроклимата. Внутри контейнера установлен стеллаж для выращивания высокорослых растений, снабженный связанными с блоком управления светодиодными панелями со светодиодами с различными спектральными диапазонами. Светодиодные панели представлены панелью боковой досветки и панелью верхнего света. При этом панель верхнего света установлена на подвижной в вертикальном направлении внутри стеллажа раме.

Настоящая полезная модель проиллюстрирована одной фигурой, на которой представлена схема компоновки заявленной фермы.

Осуществление полезной модели

Устройства, обеспечивающие возможность поддержания закрытой светокультуры, являются одним из новейших направлений в развитии агробизнеса и позволяют получать стабильный урожай вне зависимости от сезона, климатических и экологических условий окружающей среды. Ключевой особенностью заявленной автономной фермы является возможность наладить бесперебойный круглогодичный процесс выращивания высокорослых растений, использовать ее для селекции и семеноводства, и, соответственно, в разы увеличить урожайность производства. Под высокорослыми растениями преимущественно понимаются такие овощные культуры как огурец, помидор и сладкий перец, при этом характеризуются длительным циклом созревания, являются светолюбивыми, а даже краткосрочные заморозки могут быть губительными. Учитывая тот факт, что большая часть территории России расположена в зонах континентального и резко континентального климата, обеспечить урожайность высокорослых растений в таких условиях представляет собой достаточно сложную проблему. В связи с этим возникает необходимость в решениях, относящихся к созданию замкнутых систем обеспечения микроклимата, подходящего для конкретной овощной культуры. Более остро эта проблема характерна для отдаленных районов страны, в которых объективно наблюдается потребность в повышении доступности продовольственного обеспечения граждан.

Закрытая светокультура имеет ряд преимуществ в сравнении с традиционными методами выращивания: позволяет обеспечить независимость от факторов внешней среды, снизить энергетические затраты, более эффективно использовать полезные площади, размещать производство в черте города, обеспечить санитарную безопасность и экономное потребление воды.

В соответствии с настоящей полезной моделью, заявленная ферма состоит из контейнера 1, который может быть представлен стандартным 40-футовым контейнером (ISO-контейнер), что обеспечивает мобильность ферме и независимость ее размещения. Такой контейнер 1 позволяет обеспечить перемещение фермы при помощи автомобильного, железнодорожного, водного транспорта, приспособлен для механизированной перегрузки с одного транспортного средства на другое. Упомянутый контейнер 1 снабжен блоком управления и связанными с этим блоком датчиками для получения данных о микроклимате внутри контейнера и средствами обеспечения такого микроклимата. При необходимости в стенках контейнера могут быть выполнены вентиляционные отверстия, обеспечены узлы для подключения к системам внешних инженерных коммуникаций: электро- и водоснабжение.

Датчики для получения данных о микроклимате внутри контейнера могут быть представлены датчиками влажности, температуры, парциального давления, уровня pH. Средства обеспечения микроклимата внутри контейнера могут быть представлены кондиционером (сплит-системой) 2 с воздуховодом 3 для регулирования температуры воздуха, осветительными панелями, станцией приготовления питательного раствора 4 с баком 5, увлажнителем воздуха 6 и тому подобными средствами. Средства обеспечения микроклимата предпочтительно размещаются вблизи зоны роста растений. Такие средства как станция приготовления питательного раствора непосредственно подведены к дренажным емкостям 7 стеллажей 8 для выращивания растений.

Блок управления предпочтительно представляет собой автоматизированный блок управления, позволяющий обеспечить автоматический контроль микроклимата, в том числе, дистанционно при помощи средств компьютерной техники, а также регулировать функционирование средств обеспечения микроклимата в соответствии с запрограммированным циклом день/ночь/сумерки для конкретной овощной культуры.

Одним из отличий настоящей полезной модели является компоновка светодиодных панелей, одна из которых может быть представлена панелью боковой досветки, а вторая - панелью верхнего света. Используемые светодиодные панели состоят из светодиодов с различными спектральными диапазонами. Панели размещают таким образом, чтобы направление их излучения было ориентировано на выращиваемые в стеллажах 8 растения.

Светодиодную панель боковой досветки размещают на уровне нижней прикорневой зоны выращиваемого в стеллаже 8 растения. Панель верхнего света установлена на подвижной в вертикальном направлении внутри стеллажа раме. Эта рама может быть подвешена на тросах, и с помощью системы обводных блоков оператор может поднимать или опускать раму верхнего света относительно растения. Такая компоновка светодиодных панелей позволяет обеспечить условия светового излучения, благоприятно способствующие росту и, соответственно, урожайности высокорослого растения. В дополнение к этому, применение механизма регулирования положения панели верхнего света, позволяет достичь равномерного распределения фотоактивной радиации в зоне роста без дополнительного рассеивания, что в свою очередь влечет за собой снижение энергопотребления системы освещения. Для улучшения процессов фотосинтеза в растениях в конструкциях светодиодных панелей использованы лампы со специально подобранными спектрально областями излучения. Запрограммированный на блоке управления режим освещения (день/ночь/сумерки) позволяют уменьшить вегетативный срок созревания.

Каждое растение может быть помещено в подходящий по типоразмерам ящик, кассету или горшок, устанавливаемый внутри стеллажа 8. При этом стеллаж 8 может быть представлен многосекционным стеллажом, состоящим из нескольких рядов, ярусов, уровней для того, чтобы обеспечить максимально полное использование полезной площади. Растения внутри контейнера хорошо проветриваются, равномерно получают искусственное освещение и питание, плоды во время уборки не травмируются, растения легче пасынковать и удалять больные листья, быстрее и удобнее собирать плоды.

Производство с использованием настоящей полезной модели может быть организовано в комплексе с выращиванием других растений: салатом, базиликом, щавелем и тому подобными. Зоны размещения этих растений могут быть отделены от зоны размещения высокорослых растений герметичными перегородками.

Внутри контейнера может быть обеспечена специальная техническая зона с топливным баком 9, баллоном CO₂ 10, электрическим щитом 11, дизель-генераторной установкой 12, воздухозаборным клапаном 13.

Вблизи этого контейнера также может быть размещена зона обеспечения (например, контейнер обеспечения), предназначенная для хранения семян и другого необходимого материала. Для доступа технического персонала внутрь контейнера может быть предусмотрен шлюз 14, предотвращающий проникновение внешнего воздуха внутрь контейнера.

Перед началом цикла, семена и необходимый материал переносятся из контейнера обеспечения.

Технический персонал выполняет операцию посева. После проращивания, рассада переводится на программу «Рост». В зависимости от высаживаемых культур, на блоке управления задают параметры кормления (периодичность подачи питательного раствора, концентрация ЕС/РН) и искусственного освещения (продолжительность светового дня, интенсивность освещения, спектр освещения). В процессе роста технический персонал осуществляет контроль функционирования инженерных систем. По завершении цикла, технический персонал осуществляет сбор урожая в зоне роста, и его подготовку (упаковку) для передачи потребителю.

За 35 дней до завершения цикла выращивания, в зоне посева высаживаются новые семена. После сбора урожая, сразу высаживается новая рассада. Таким образом, сокращается время цикла, из-за высадки уже подготовленной рассады. Проращивание, выращивание, уборка могут быть выполнены одновременно.

Заявленная автономная ферма позволяет организовать производство продовольственных сельскохозяйственных культур в любом регионе, безотносительно его климатических условий, в любом подходящем для этих целей помещении, в городской черте или за городом, под землей или на крыше зданий.

Claims

1. Автономная ферма для выращивания высокорослых растений, состоящая из контейнера, снабженного связанными с блоком управления датчиками для получения данных о микроклимате внутри контейнера, средствами обеспечения такого микроклимата, а внутри контейнера установлен стеллаж для выращивания высокорослых растений, снабженный связанными с блоком управления светодиодными панелями со светодиодами с различными спектральными диапазонами, отличающаяся тем, что светодиодные панели представлены панелью боковой досветки и панелью верхнего света, при этом панель верхнего света установлена на подвижной в вертикальном направлении внутри стеллажа раме.

2. Ферма по п. 1, в которой контейнер представлен ISO-контейнером.

3. Ферма по п. 1, в которой стеллаж для выращивания высокорослых растений представлен многосекционным стеллажом.

4. Ферма по п. 1, в которой датчики для получения данных о микроклимате внутри контейнера представлены датчиками влажности, температуры, парциального давления, уровня pH.

5. Ферма по п. 1, в которой средства обеспечения микроклимата внутри контейнера представлены кондиционером для регулирования температуры воздуха, осветительными панелями, станцией приготовления питательного раствора, увлажнителем воздуха.

6. Ферма по п. 1, в которой панель боковой досветки размещена на уровне прикорневой зоны выращиваемого в стеллаже растения.