RU2676316C1 - Device for plant cultivation - Google Patents
Device for plant cultivation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2676316C1 RU2676316C1 RU2018114287A RU2018114287A RU2676316C1 RU 2676316 C1 RU2676316 C1 RU 2676316C1 RU 2018114287 A RU2018114287 A RU 2018114287A RU 2018114287 A RU2018114287 A RU 2018114287A RU 2676316 C1 RU2676316 C1 RU 2676316C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plants
- microorganisms
- module
- plant
- air
- Prior art date
Links
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 31
- 230000012010 growth Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 5
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 22
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 abstract description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 114
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 28
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 24
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 20
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 8
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 241000223259 Trichoderma Species 0.000 description 4
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 3
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000008121 plant development Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 2
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 2
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 2
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 239000012527 feed solution Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000015816 nutrient absorption Nutrition 0.000 description 1
- 235000019645 odor Nutrition 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 230000005070 ripening Effects 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G31/00—Soilless cultivation, e.g. hydroponics
- A01G31/02—Special apparatus therefor
- A01G31/06—Hydroponic culture on racks or in stacked containers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
- Y02P60/20—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions in agriculture, e.g. CO2
- Y02P60/21—Dinitrogen oxide [N2O], e.g. using aquaponics, hydroponics or efficiency measures
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Hydroponics (AREA)
- Greenhouses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области гидропонного и аэропонного автоматизированного культивирования растений различного морфологического строения и может быть применено в быту, а также на предприятиях пищевой и сельскохозяйственной промышленности. The invention relates to the field of hydroponic and aeroponic automated cultivation of plants of different morphological structure and can be applied in everyday life, as well as in the food and agricultural industries.
Известно устройство для культивирования растений, содержащее корпус, внутри которого расположен модуль освещения, модуль фильтрации и модуль выращивания растений, снабженный средством гидропонной подачи веществ в корневую зону [US2014259920, дата публикации: 18.09.2014 г., МПК: A01G 1/00].A device for cultivating plants is known, comprising a housing inside which an illumination module, a filtration module and a module for growing plants are provided, provided with a means for hydroponically feeding substances into the root zone [US2014259920, publication date: 09/18/2014, IPC:
Известно устройство для культивирования растений, содержащее корпус, внутри которого расположен контроллер, модуль освещения, модуль вентиляции и модуль выращивания растений, снабженный средством аэропонной подачи веществ в корневую зону [WO2017 207508, дата публикации: 07.12. 2017 г., МПК: A01G 31/06].A device for cultivating plants is known, comprising a housing inside which a controller, an lighting module, a ventilation module and a plant growing module are provided, equipped with an aerophone supplying agent to the root zone [WO2017 207508, publication date: 07.12. 2017, IPC:
В качестве прототипа выбрано устройство для культивирования растений, содержащее корпус, в верхней части которого расположена камера выращивания растений с затемняющимся стеклом, при этом внутри камеры расположен модуль освещения и ультразвуковой датчик высоты растения, а в корпусе расположен контроллер, модуль вентиляции и модуль выращивания растений, включающий средство аэропонной подачи веществ в корневую зону [US2018007845, дата публикации: 11.01.2018 г., МПК: A01G 31/00].As a prototype, a device for cultivating plants was selected, comprising a housing, in the upper part of which a plant growing chamber with obscuring glass is located, with a lighting module and an ultrasonic plant height sensor located inside the chamber, and a controller, a ventilation module and a plant growing module located inside the chamber, including the means of aeroponic supply of substances to the root zone [US2018007845, publication date: 11.01.2018, IPC:
Недостатком прототипа и известных технических решений является несбалансированный рост и развитие растений из-за недостаточного ухода за растениями на каждой стадии их роста, что может проявляться в отсутствии качественных изменений в строении клеток растений, либо в медленном формировании соцветий и плодов, вследствие чего в значительной степени снижается эффективность культивирования растений. The disadvantage of the prototype and the known technical solutions is unbalanced growth and development of plants due to insufficient plant care at each stage of their growth, which can manifest itself in the absence of qualitative changes in the structure of plant cells, or in the slow formation of inflorescences and fruits, resulting in reduced efficiency of cultivation of plants.
Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности культивирования растений. The technical problem that the invention is directed to is to increase the efficiency of plant cultivation.
Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является обеспечение сбалансированного роста и развития растений. The technical result, the achievement of which the invention is directed, is to ensure a balanced growth and development of plants.
Сущность изобретения заключается в следующем. The invention consists in the following.
Устройство для культивирования растений содержит камеру выращивания растений, управляемые контроллером модуль освещения, модуль вентиляции, модуль выращивания растений и средство отслеживания стадии роста растений. В отличие от прототипа устройство содержит управляемые контроллером средство увлажнения потоков воздуха, средство дифференцирования потоков воздуха и средство введения микроорганизмов. The plant cultivation device comprises a plant growing chamber, a controller-controlled lighting module, a ventilation module, a plant growing module, and a means of tracking the growth stage of the plants. Unlike the prototype, the device contains controller-controlled means for humidifying air flows, means for differentiating air flows and means for introducing microorganisms.
Камера выращивания растений представляет собой полость внутри устройства, в которой расположена система побегов растений и созданы благоприятные условия для их роста и развития. Камера выращивания может иметь любую форму и размер, обеспечивающие возможность размещения растений, а также их дальнейшего роста и развития. The plant growing chamber is a cavity inside the device in which the system of plant shoots is located and favorable conditions for their growth and development are created. Growing chamber can be of any shape and size, providing the possibility of placing plants, as well as their further growth and development.
Средство увлажнения потоков воздуха обеспечивает возможность изменения влажности и температуры воздуха внутри камеры выращивания растений путем добавления в нее мелкодисперсных частиц жидкости. Средство увлажнения потоков воздуха может содержать узел подачи и узел распыления жидкости. Узел подачи жидкости может представлять собой погружной насос, находящийся в емкости с жидкостью, либо трубопровод, который подключен к коммунальному водопроводу. Узел распыления жидкости может представлять собой форсунки или распылители, которые могут быть расположены внутри камеры выращивания растений. The means of humidifying the air flows provides the possibility of changing the humidity and temperature of the air inside the plant growing chamber by adding fine particles of liquid to it. The means for moistening airflows may comprise a supply unit and a fluid atomization unit. The fluid supply unit may be a submersible pump located in a container with a liquid, or a pipeline that is connected to the public water supply system. The liquid spray unit may be nozzles or sprayers that may be located inside the plant growing chamber.
Средство увлажнения может быть снабжено узлом теплообмена, который обеспечивает возможность организации испарительного охлаждения и повышения эффективности изменения влажности и температуры воздуха внутри камеры выращивания, например узел теплообмена может представлять собой перфорированную пластину или теплообменник, которые снабжены вентиляторами, сдувающими жидкость с их поверхности. Средство увлажнения потоков воздуха может быть интегрировано в модуль вентиляции.The moistening means can be equipped with a heat exchange unit, which allows organizing evaporative cooling and increasing the efficiency of changing humidity and air temperature inside the growing chamber, for example, the heat exchange unit can be a perforated plate or heat exchanger, which are equipped with fans that blow the liquid from their surface. The air flow humidifier can be integrated into the ventilation module.
Модуль вентиляции обеспечивает возможность организации приточно-вытяжного вентилирования камеры выращивания растений. Модуль вентиляции может содержать элементы климат-контроля, обеспечивающие возможность контроля параметров воздуха внутри камеры выращивания растений и снаружи устройства. Элементы климат-контроля могут представлять собой датчики температуры, влажности или скорости воздуха, а также датчики содержания веществ в воздухе, датчики освещенности и др. Элементы климат-контроля могут быть установлены внутри модуля вентиляции и/или внутри камеры выращивания растений и/или снаружи устройства. The ventilation module provides the possibility of organizing the supply and exhaust ventilation of the plant growing chamber. The ventilation module may contain climate control elements that provide the ability to control the air parameters inside the plant growing chamber and outside the device. Climate control elements can be temperature, humidity or air velocity sensors, as well as sensors for airborne substances, light sensors, etc. Climate control elements can be installed inside the ventilation module and / or inside the plant growing chamber and / or outside the device .
Модуль вентиляции может содержать контур циркуляции воздуха внутри камеры выращивания растений и контур воздухообмена с внешней средой. Контур циркуляции воздуха внутри камеры выращивания и контур воздухообмена с внешней средой могут быть соединены посредством воздуховодов, при этом для изменения количества воздуха, поступающего в камеру выращивания, может быть применена система управляемых клапанов, задвижек или заслонок. Контур циркуляции воздуха внутри камеры выращивания растений может содержать вентилятор контура циркуляции, узел подкормки растений углекислым газом и систему воздуховодов, соединенных с камерой выращивания. Контур воздухообмена с внешней средой может содержать вентилятор контура воздухообмена, а также узел очистки воздуха, который может содержать элементы ионизации и фильтрации воздуха, обеспечивающие возможность очистки воздуха, выходящего наружу.The ventilation module may contain an air circulation circuit inside the plant growing chamber and an air exchange circuit with the external environment. The air circulation circuit inside the growing chamber and the air exchange circuit with the external environment can be connected by means of air ducts, while a system of controlled valves, valves or dampers can be used to change the amount of air entering the growth chamber. The air circuit inside the plant growing chamber may contain a circulation loop fan, a plant feeding unit with carbon dioxide and an air duct system connected to the growing chamber. The air exchange circuit with the external environment may contain an air exchange circuit fan, as well as an air purification unit, which may contain elements of ionization and air filtration, ensuring the possibility of cleaning the air going outside.
Средство дифференцирования потоков воздуха обеспечивает возможность имитации естественных потоков ветра внутри камеры выращивания путем изменения скорости и направления потоков воздуха. Средство дифференцирования потоков воздуха может получать данные от элементов климат-контроля. Средство дифференцирования потоков воздуха может содержать нагнетающий и направляющий узлы. Нагнетающий узел может представлять собой компрессор и ресивер, либо вентилятор, либо в качестве нагнетающего узла могут быть использованы вентиляторы модуля вентиляции. Направляющий узел может представлять собой воздуховод любой формы и размера, соединенный с камерой выращивания растений и снабженный на конце дефлектором с управляемой заслонкой. При этом управляемый дефлектор может иметь телескопическую гибкую конструкцию для обеспечения возможности подведения потоков воздуха к определенным частям растений. Также в качестве направляющего узла может быть использован контур циркуляции воздуха внутри камеры выращивания модуля вентиляции.The air flow differentiator provides the ability to simulate the natural wind flow inside the growing chamber by changing the speed and direction of the air flow. A means of differentiation of air flow can receive data from the elements of climate control. The means of differentiating the flow of air may contain injection and guide nodes. The delivery unit can be a compressor and receiver, either a fan, or fans of a ventilation module can be used as a delivery unit. The guide assembly can be an air duct of any shape and size, connected to the plant growing chamber and provided at the end with a deflector with a controlled damper. In this case, the controlled deflector may have a telescopic flexible structure to allow the air flow to be made to certain parts of the plants. Also, the air circulation circuit inside the growing room of the ventilation module can be used as a guide unit.
Модуль выращивания растений обеспечивает возможность размещения корневой системы растений и подведения к корневой системе питательных веществ. Модуль выращивания растений может содержать узел размещения корневой системы растений, узел подготовки питательного раствора и узел подведения питательного раствора к корневой системе растений. Узел размещения корневой системы растений может представлять собой перфорированные чашеобразные лунки любой формы и размера, подобранные в соответствии с размерами корней растений. Узел подготовки питательного раствора может представлять собой одну или несколько соединенных между собой емкостей, которые в месте соединения могут содержать систему клапанов, задвижек, заслонок или насосов. Также узел подготовки питательного раствора может содержать элементы контроля состояния питательного раствора, которые могут представлять собой датчики солей, минералов, кислотности, температуры, плотности, уровня, и др. Узел подведения питательного раствора может содержать элементы аэропонной и/или гидропонной подачи питательного раствора, снабженные насосом подачи питательного раствора. The plant growing module provides the possibility of placing the root system of plants and bringing nutrients to the root system. The module for growing plants may contain a node for placing the root system of plants, a node for preparing a nutrient solution, and a node for feeding the nutrient solution to the root system of plants. The node for placing the root system of plants can be perforated cup-shaped holes of any shape and size, selected in accordance with the size of the plant roots. The nutrient solution preparation unit can consist of one or several interconnected containers, which at the junction can contain a system of valves, gate valves, dampers or pumps. Also, the nutrient solution preparation unit may contain elements for monitoring the state of the nutrient solution, which may be sensors of salts, minerals, acidity, temperature, density, level, etc. The nutrient solution supply unit may contain elements of the aeroponic and / or hydroponic nutrient solution supply, equipped with feed pump feed solution.
Средство введения микроорганизмов обеспечивает возможность содержания и дальнейшего роста и развития микроорганизмов, необходимых на каждой стадии роста и развития растения и их подведения к растениям. Средство введения микроорганизмов может быть интегрировано в модуль выращивания растений. Средство введения микроорганизмов может содержать узел дозирования, обеспечивающий возможность введения определенного объема и/или вида микроорганизмов. При этом узел дозирования может представлять собой заслонку, задвижку, клапан или насос. The means of introducing microorganisms provides the possibility of maintaining and further growth and development of microorganisms necessary at each stage of growth and development of the plant and their supply to the plants. The means of introducing microorganisms can be integrated into the plant growing module. The means of introducing microorganisms may contain a dosing unit, providing the possibility of introducing a specific volume and / or type of microorganisms. In this case, the dosing unit may be a valve, gate valve, valve or pump.
Средство введения микроорганизмов может содержать узел разведения микроорганизмов и узел подведения микроорганизмов к растению. Узел разведения микроорганизмов может представлять собой одну или несколько открытых или закрытых емкостей любых форм и размеров, внутри которых созданы благоприятные условия для активной жизнедеятельности микроорганизмов. Узел подведения микроорганизмов к растению может представлять собой трубопровод любой формы и размеров в поперечном сечении, обеспечивающий соединение узла разведения микроорганизмов с полостью, в которой находится питательный раствор, корневая система или другие части растения, например, с полостью камеры выращивания растений или с узлом размещения корневой системы растений модуля выращивания растений. В качестве микроорганизмов может быть выбрана микориза, триходерма, и др.The means of introducing microorganisms may comprise a microorganism dilution unit and a microorganism supply unit for a plant. The microbial breeding unit can consist of one or several open or closed containers of any shape and size, within which favorable conditions are created for the active life of the microorganisms. The host of microorganisms to the plant can be a pipeline of any shape and size in cross section, providing connection of the breeding unit of microorganisms with the cavity containing the nutrient solution, root system or other plant parts, for example, with the cavity of the plant growing chamber or with the root placement unit plant systems module growing plants. As microorganisms, mycorrhiza, trichoderma, etc. can be chosen.
Средство отслеживания стадии роста растений обеспечивает возможность контроля динамики роста и развития растений в камере выращивания растений путем оценки их физического состояния. Средство отслеживания стадии роста растений может содержать элементы оптического и звукового контроля. Элементы оптического контроля могут представлять собой видеокамеру, фотодатчик, ультрафиолетовый либо инфракрасный датчики и др. Элементы звукового контроля могут представлять собой ультразвуковые датчики расстояния различного диапазона. Средство отслеживания стадии роста растений может быть установлено в любом месте камеры выращивания растений при условии того, что растения будут находиться в радиусе его действия. A tool for tracking the stage of plant growth provides the ability to control the dynamics of plant growth and development in the plant growing chamber by assessing their physical condition. The plant growth tracking tool may contain elements of optical and sound control. The elements of optical control can be a video camera, photo sensor, ultraviolet or infrared sensors, etc. The elements of sound control can be ultrasonic distance sensors of various ranges. The plant growth tracking tool can be installed anywhere in the plant growing chamber, provided that the plants are within its range.
Модуль освещения обеспечивает возможность создания внутри камеры выращивания необходимых световых условий для роста и развития растений. Модуль освещения может представлять собой панель, снабженную светодиодными лампами различного спектра, например светодиодами ультрафиолетового, синего, зеленого, желтого, оранжевого, красного, инфракрасного и белого цветов, обеспечивающими возможность дифференцирования спектра и интенсивности света для внесения изменений в морфологическое строение растений. Модуль освещения может иметь любую форму и размер и может быть установлен в любом месте устройства при условии обеспечения попадания световых лучей на растения в количестве достаточном для прохождения процесса фотосинтеза. Модуль освещения может быть подвижно закреплен любыми известными способами, например, при помощи шарниров, приводов или систем пазов.The lighting module provides the possibility of creating inside the growing room the necessary light conditions for the growth and development of plants. The lighting module can be a panel equipped with LED lamps of various spectra, such as ultraviolet, blue, green, yellow, orange, red, infrared, and white LEDs, providing the ability to differentiate the spectrum and light intensity to make changes in the morphological structure of plants. The lighting module can be of any shape and size and can be installed anywhere on the device, provided that the amount of light on the plants is sufficient for the photosynthesis process. The lighting module can be movably fixed by any known means, for example, by means of hinges, actuators or groove systems.
Контроллер обеспечивает возможность обработки информации, поступающей от электронных компонентов устройства, и взаимодействия электронных компонентов между собой для обеспечения роста и развития растений в камере выращивания. Контроллер может быть представлен совокупностью интегральных микросхем, чипов и микропроцессоров.The controller provides the ability to process information from the electronic components of the device, and the interaction of electronic components with each other to ensure the growth and development of plants in the growing room. The controller can be represented by a set of integrated circuits, chips and microprocessors.
Корпус может иметь любую форму и размер, обеспечивающие возможность размещения внутри него камеры выращивания и остальных конструктивных элементов устройства. Корпус может содержать верхний и нижний технологический отсеки, расположенные вокруг камеры выращивания растений. При этом в верхнем технологическом отсеке может быть расположен модуль вентиляции, а в нижнем-модуль для выращивания растений. Корпус снаружи может содержать отверстия, обеспечивающие возможность забора и вывода воздуха модулем вентиляции, а также обеспечивающие возможность выхода воздуха, нагреваемого модулем освещения. Корпус может содержать дверь, снабженную стеклом с функцией автозатемнения, обеспечивающей возможность защиты растения от воздействия прямых солнечных лучей.The body can be of any shape and size, providing the possibility of placing inside the growing chamber and the remaining structural elements of the device. The housing may contain upper and lower technological compartments located around the plant growing chamber. In this case, the ventilation module can be located in the upper process compartment, and the plant growth module in the lower one. The housing from the outside may contain openings that allow air to be drawn in and out by the ventilation module, as well as allowing the air that is heated by the lighting module to escape. The body may contain a door, equipped with glass with auto-darkening function, which provides the ability to protect the plant from direct sunlight.
Корпус может содержать устройства ввода, обеспечивающие возможность изменения и выбора программ выращивания растений. При этом устройства ввода могут быть представлены клавишами, реостатами, потенциометрами или сенсорной панелью.The housing may contain input devices that provide the ability to change and select programs for growing plants. At the same time, input devices can be represented by keys, rheostats, potentiometers or a touch panel.
Устройство может быть снабжено элементами питания, обеспечивающими возможность его автономной работы. Элементы питания могут представлять собой аккумуляторную и/или солнечную батареи. The device can be equipped with batteries that provide the possibility of its autonomous operation. Batteries can be a battery and / or solar cells.
Конструктивные элементы устройства могут быть изготовлены из любых конструкционных материалов, например из металла, пластика или композиционных материалов.Structural elements of the device can be made of any structural materials, such as metal, plastic or composite materials.
Изобретение обладает неизвестной ранее совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что устройство содержит: The invention has previously unknown set of essential features, characterized in that the device contains:
— средство дифференцирования потоков воздуха, обеспечивающее возможность изменения скорости и направления потоков воздуха и воздействия на растения с различной интенсивностью, благодаря чему укрепляется стебель повышается эффективность поступления питательных веществ к листьям, цветам и плодам растений. - a means of differentiating air flow, providing the ability to change the speed and direction of air flow and exposure to plants with different intensity, thereby strengthening the stem increases the efficiency of nutrients to the leaves, flowers and fruits of plants.
— средство увлажнения потоков воздуха, обеспечивающее возможность изменения влажности и температуры воздуха внутри устройства, благодаря чему создаются благоприятные климатические условия для активного роста и развития растений. - a means of humidifying airflows, providing the possibility of changing humidity and air temperature inside the device, thereby creating favorable climatic conditions for the active growth and development of plants.
— средство введения микроорганизмов, обеспечивающее возможность развития и переноса полезных микроорганизмов в корневую зону растений, благодаря чему обеспечивается возможность повышения эффективности потребления растением питательных веществ и воды, а также снижения риска возникновения патогенов на начальной стадии развития растения. - a means of introducing microorganisms, providing the opportunity for the development and transfer of beneficial microorganisms to the root zone of plants, thereby providing the possibility of increasing the efficiency of plant consumption of nutrients and water, as well as reducing the risk of pathogens at the initial stage of plant development.
Совокупность существенных признаков обеспечивает возможность подбора наиболее эффективных режимов работы устройства в зависимости от физического состояния растений на каждом этапе развития растений благодаря чему обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в обеспечении сбалансированного роста и развития растений, тем самым повышается эффективность их культивирования. The set of essential features provides the ability to select the most effective modes of operation of the device depending on the physical condition of the plants at each stage of plant development, thereby ensuring the achievement of the technical result, which is to ensure balanced growth and development of plants, thereby increasing the efficiency of their cultivation.
Наличие новых отличительных существенных признаков свидетельствует о соответствии изобретения критерию патентоспособности «новизна».The presence of new distinctive essential features testifies to the compliance of the invention with the criteria of patentability "novelty".
Совокупность существенных признаков устройства ведет к достижению неочевидного технического эффекта, заключающегося в обеспечении сбалансированного роста и развития растения. Это происходит за счет средства введения микроорганизмов, которое постоянно снабжает растения (корневую систему, стебель, листья) полезными микроорганизмами в необходимом объеме и в случае регистрации устройством отставания или наоборот – опережения роста и/или развития растения, устройство регулирует вид и объем микроорганизмов, подаваемых к растению, соответственно ускоряя либо замедляя рост и/или развитие растения. Также это происходит за счет средства дифференцирования потоков воздуха, которое способствует укреплению стебля растения и стимулирует растение на поглощение питательных веществ за счет воздействия на него ветряных потоков разной скорости и направления, которые при этом могут быть сфокусированы на менее развитых или наоборот – на более развитых частях растений. При этом благодаря динамичному изменению температуры и влажности ветряных потоков обеспечивается возможность создания разных климатических зон для разных растений, имеющих отставание или опережение роста и развития, восстанавливая баланс между этими показателями для одновременного плодоношения. Таким образом достигается неожиданный технический эффект, заключающийся в обеспечении сбалансированного роста растений, что свидетельствует о соответствии изобретения критерию патентоспособности «изобретательский уровень». The set of essential features of the device leads to the achievement of unobvious technical effect, which consists in ensuring balanced growth and development of the plant. This is due to the means of introducing microorganisms, which constantly supply the plants (root system, stem, leaves) with useful microorganisms in the required volume and, if the device registers a lag or vice versa - advancing the growth and / or development of the plant, the device regulates the type and volume of microorganisms supplied to the plant, respectively, accelerating or slowing the growth and / or development of the plant. This is also due to the means of differentiating the air flow, which strengthens the plant stem and stimulates the plant to absorb nutrients due to exposure to wind streams of different speeds and directions, which can be focused on less developed or vice versa - on more developed parts. plants. At the same time, due to the dynamic change in the temperature and humidity of wind streams, it is possible to create different climatic zones for different plants that are lagging or advancing growth and development, restoring the balance between these indicators for simultaneous fruiting. Thus, an unexpected technical effect is achieved, which consists in ensuring balanced plant growth, which indicates that the invention conforms to the patentability criterion of "inventive step".
Изобретение может быть выполнено из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о соответствии изобретения критерию патентоспособности «промышленная применимость».The invention can be made from known materials using known means, which indicates the compliance of the invention with the patentability criterion of "industrial applicability".
Изобретение поясняется следующими чертежами. The invention is illustrated by the following drawings.
Фиг.1 – Устройство для культивирования растений, аксонометрический вид. Figure 1 - Device for the cultivation of plants, axonometric view.
Фиг.2 – Устройство для культивирования растений, дверь снята для наглядности, аксонометрический видFigure 2 - Device for the cultivation of plants, the door is removed for clarity, axonometric view
Фиг.3– Внутреннее пространство устройства для культивирования растений, вид спереди.Figure 3 - The internal space of the device for the cultivation of plants, front view.
Фиг.4 – Модуль вентиляции с интегрированным средством дифференцирования и средством увлажнения потоков воздуха, аксонометрический вид.Figure 4 - Ventilation module with an integrated differentiation tool and a means of humidifying air flows, axonometric view.
Фиг.5 – Модуль выращивания растений с интегрированным средством введения микроорганизмов, аксонометрический вид. Figure 5 - Module cultivation of plants with an integrated means of introducing microorganisms, axonometric view.
Устройство для культивирования растений содержит корпус 1, выполненный в виде шкафа с дверцей 2, которая содержит сенсорную панель 3 управления, внутри которой расположен контроллер, и тонированное стекло 4. При этом корпус 1 снаружи имеет вход 5 воздуха, выход 6 отработанного очищенного воздуха и выход 7 теплого воздуха и разделен на три отсека: верхний технологический отсек 8, нижний технологический отсек 9 и камеру 10 для выращивания растений. The device for cultivating plants includes a
Внутри камеры 10 для выращивания растений находится ультразвуковой датчик 11, HD-камера 12, датчики 13 климат-контроля, боковые и потолочные модули 14 освещения, вход 15 и выход 16 воздуха в боковых стенках, а также отверстия для посадки растений в дне.Inside the
Верхний технологический отсек 8 содержит модуль 17 вентиляции, а нижний технологический отсек 9 содержит модуль 18 выращивания растений. The upper
Модуль 17 вентиляции содержит интегрированное средство 19 увлажнения потоков воздуха, работающее по принципу испарительного охлаждения и содержащее внутри поддон с жидкостью, насос, форсунки и теплообменник (не показаны на чертеже), средство 20 подмешивания углекислого газа, вентилятор 21 контура циркуляции, вентилятор 22 контура воздухообмена, элемент 23 ионизации, клапан 24 понижения температуры, клапан 25 повышения температуры и угольный фильтр 26. При этом модуль 17 вентиляции содержит интегрированное в него средство дифференцирования потоков воздуха (не показано на чертеже), которое функционирует за счет вентиляторов 21 и 22, а в качестве дефлекторов использует вход 15 и выход 16 воздуха. The
Модуль 18 выращивания растений содержит чаши 27 и 28 поддержки корней, оснащенные средством аэропонной и гидропонной подачи питательного раствора, систему 29 клапанов, элементы 30 контроля состояния питательного раствора, включающие датчики солей, нитратов, кислотности и температуры питательного раствора, бак 31 с питательным раствором и емкости 32 с жидкостями. Средство введения микроорганизмов состоит из емкостей 33 и 34, внутри которых размещены бактерии микориза и триходерма, при этом емкости 33 и 34 снабжены заслонками (не показаны на чертежах).
Изобретение работает следующим образом.The invention works as follows.
Дверцу 2 устройства для культивирования растений открывают, заливают питательный раствор в бак 31 и устанавливают емкости 32 с жидкостями Колонии микроорганизмов помещают в емкости 33. Растения (не показаны на чертежах) помещают внутрь камеры 10 для выращивания растений и размещают корни в чашах 27 и 28. Дверцу 2 закрывают и посредством сенсорной панели 3 управления вносят в контроллер данные о виде посаженных растений. Контроллер подбирает необходимую программу для ухода за растениями на всех стадиях их роста.The door 2 of the plant cultivation device is opened, the nutrient solution is poured into the
Модуль 18 выращивания растений получает команду от контроллера на подготовку питательного раствора путем подмешивания в бак 31 жидкостей из емкостей 32 посредством системы 29 клапанов. Элементы 30 контроля состояния питательного раствора регистрируют изменения содержания минералов, солей, а также кислотности и температуры питательного раствора и передают их контроллеру, который, при достижении необходимых значений, останавливает подмешивание жидкостей в бак 31. Средство аэропонной и гидропонной подачи питательного раствора распыляет питательный раствор на корни растений. При этом контроллер регистрирует физическое состояние растений посредством HD-камеры 12 и вносит корректировки в состав и интенсивность распыления питательного раствора на корни растений относительно физического состояния растений. При этом микориза из емкости 33 попадает в бак 31 и вместе с питательным раствором перемещается к корням растений, повышая количество поглощаемых растениями питательных веществ. Контроллер регистрирует достаточный уровень микоризы в баке за счет элементов 30 контроля состояния питательного раствора и перекрывает емкость 33. Для снижения риска возникновения патогенов у растений контроллер открывает емкость 34 и триходерма попадает в бак 31 и вместе с питательным раствором перемещается к корням растений, защищая растения. При регистрировании достаточного объема триходермы, контроллер перекрывает емкость 34.The
Модуль 17 вентиляции получает команду от контроллера на активацию вентилятора 21 контура циркуляции и воздух начинает поступать внутрь корпуса 1 через вход 5 и внутрь камеры 10 выращивания через вход 15, а за счет клапанов 24 и 25 происходит повышение и понижение температуры внутри камеры. При этом контроллер регистрирует изменение температуры и влажности внутри камеры 10 посредством датчиков 13 климат-контроля. В случае понижения влажности контроллер отдает команду на активацию насоса средства 19 увлажнения потоков воздуха, который посредством форсунок разбрызгивает жидкость на поверхность теплообменника, с поверхности которого она попадает в контур циркуляции, понижая температуру и повышая влажность внутри камеры 10 выращивания для создания благоприятных условий роста и развития выращиваемого вида растения. В случае превышения значений температуры и/или влажности, контроллер дает команду на активацию вентилятора 22 контура воздухообмена, в результате чего воздух через выход 16 воздуха из камеры 10 выращивания проходит через элемент 23 ионизации, угольный фильтр 26 и, очищенный от пыльцы и неприятных запахов, попадает наружу через выход 7 в корпусе 1. В результате вентилирования камеры выращивания 10 контроллер посредством датчиков 13 климат-контроля регистрирует падение уровня углекислого газа, необходимого для эффективного прохождения фотосинтеза в клетках растений, и отдает команду на активацию средства 20 подмешивания углекислого газа внутрь камеры 10 и необходимый уровень углекислого газа восстанавливается.The
Контроллер регистрирует высоту растений посредством ультразвукового датчика, в результате чего он получает данные о достаточном развитии стебля растений. Контроллер отдает команду вентиляторам 21 и 22, и они начинают прерывисто вращаться с разной частотой, имитируя потоки ветра, в результате чего растения начинают раскачиваться и происходит укрепление их стебля, а эффективность поглощения питательных веществ растениями повышается. The controller registers the height of the plants by means of an ultrasonic sensor, as a result of which it receives data on the sufficient development of the stem of the plants. The controller gives the command to the
Контроллер получает данные от ультразвукового датчика 11 HD-камеры 12 и датчиков 13 климат-контроля, включающим датчик освещенности, о текущем физическом состоянии растений и отдает команду боковым и потолочным модулям 14 освещения на активацию светодиодов необходимого на данном этапе роста растений светового спектра, формируя необходимый световой поток и состав света для ускорения набора растением вегетативной массы, а также увеличения высоты и толщины стебля. При этом для исключения возможности нагрева воздуха внутри камеры 10 выращивания растений и изменения климатических условий, теплый воздух от потолочных модулей 14 освещения отводится через выход 7 теплого воздуха. Контроллер регистрирует недостаточную освещенность растения 35 и изменяет положение модуля освещения, после чего необходимый уровень освещенности растения 35 восстанавливается.The controller receives data from the ultrasonic sensor 11 of the
Контроллер регистрирует изменения физического состояния растений посредством ультразвукового датчика 11 и HD-камеры 12, и постоянно вносит корректировку в работу боковых и потолочных модулей 14 освещения, модуля 17 вентиляции и модуля 18 выращивания растений. При этом контроллер регистрирует отставание или опережение роста и/или развития отдельных частей растений и сравнивает динамику роста и развития самих растений. В случае отклонения значений этих параметров от заданных контроллер, в зависимости от показаний ультразвукового датчика 11, HD-камеры 12, датчиков 13 климат-контроля, а также элементов 30 контроля состояния питательного раствора, вносит корректировки в работу средства 19 увлажнения, средства дифференцирования потоков воздуха и средства введения микроорганизмов. При формировании и созревании плодов у растений контроллер подает сигнал на сенсорную панель 3 о необходимости сбора урожая.The controller registers changes in the physical state of the plants by means of the ultrasonic sensor 11 and the
Таким образом достигается технический результат, заключающийся в обеспечении сбалансированного роста и развития растений, тем самым повышается эффективность их культивирования. Thus, a technical result is achieved, which consists in ensuring balanced growth and development of plants, thereby increasing the efficiency of their cultivation.
Claims (10)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018114287A RU2676316C1 (en) | 2018-04-18 | 2018-04-18 | Device for plant cultivation |
PCT/RU2019/050043 WO2019203695A1 (en) | 2018-04-18 | 2019-04-15 | Device for cultivating plants |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018114287A RU2676316C1 (en) | 2018-04-18 | 2018-04-18 | Device for plant cultivation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2676316C1 true RU2676316C1 (en) | 2018-12-27 |
Family
ID=64753697
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018114287A RU2676316C1 (en) | 2018-04-18 | 2018-04-18 | Device for plant cultivation |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2676316C1 (en) |
WO (1) | WO2019203695A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2781176C1 (en) * | 2021-06-15 | 2022-10-07 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр картофеля имени А.Г. Лорха" (ФГБНУ "ФИЦ картофеля имени А.Г. Лорха") | Apparatus for sterilising and supplying air to the in vitro micro-plant growth zone |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021105990A2 (en) * | 2019-11-26 | 2021-06-03 | Hortica Ltd | Closed-loop, pressurized and sterile, controlled micro-environment cultivation |
TR202022763A1 (en) * | 2020-12-31 | 2022-07-21 | Vahaa Dikey Tarim Coezuemleri Ve Teknoloji Anonim Sirketi | AN AGRICULTURAL UNIT |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2298911C1 (en) * | 2005-09-29 | 2007-05-20 | Федеральное образовательное учреждение высшего профессионального образования Красноярский Государственный аграрный университет | Vegetation chamber |
US20140259920A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | Aquaharvest Technologies, Inc. | Led light timing in a high growth, high density, closed environment system |
WO2017207508A1 (en) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | Monteleone Fabio | Completely automatic device for aeroponic cultivation |
US20180007845A1 (en) * | 2015-04-09 | 2018-01-11 | Growx Inc. | Systems, methods, and devices for aeroponic plant growth |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003079254A (en) * | 2001-07-05 | 2003-03-18 | Ccs Inc | Plant cultivator and control system therefor |
-
2018
- 2018-04-18 RU RU2018114287A patent/RU2676316C1/en active
-
2019
- 2019-04-15 WO PCT/RU2019/050043 patent/WO2019203695A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2298911C1 (en) * | 2005-09-29 | 2007-05-20 | Федеральное образовательное учреждение высшего профессионального образования Красноярский Государственный аграрный университет | Vegetation chamber |
US20140259920A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | Aquaharvest Technologies, Inc. | Led light timing in a high growth, high density, closed environment system |
US20180007845A1 (en) * | 2015-04-09 | 2018-01-11 | Growx Inc. | Systems, methods, and devices for aeroponic plant growth |
WO2017207508A1 (en) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | Monteleone Fabio | Completely automatic device for aeroponic cultivation |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2781176C1 (en) * | 2021-06-15 | 2022-10-07 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр картофеля имени А.Г. Лорха" (ФГБНУ "ФИЦ картофеля имени А.Г. Лорха") | Apparatus for sterilising and supplying air to the in vitro micro-plant growth zone |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019203695A1 (en) | 2019-10-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105052720B (en) | A kind of shoot vegetable breeding apparatus | |
CN104798627A (en) | Automatic control device for plant growth environment | |
RU188785U1 (en) | Device for the cultivation of plants | |
TW201633900A (en) | High density soilless plant growth system and method | |
US20220192105A1 (en) | Hvac system for hydroponic farm | |
CN204929893U (en) | A kind of shoot vegetable breeding arrangement | |
RU2676316C1 (en) | Device for plant cultivation | |
KR102450980B1 (en) | A plant cultivation device | |
CN105165591A (en) | Cabinet type sprouting vegetable cultivation apparatus | |
CN209376386U (en) | Soilless cultivation cabinet and soilless culture system | |
CN111296129A (en) | Intelligent plant generation-adding breeding cabin | |
CN212971124U (en) | Intelligent fog cultivation device | |
EA036252B1 (en) | Device for cultivating plants | |
WO2021097073A1 (en) | Hydroponic growth system and assembly | |
WO2020039268A1 (en) | Domestic agricultural machinery with the ability to geoponics, hydroponics, and aeroponics, equipped with ultraviolet ray disinfectant system and recycling water system | |
RU209770U1 (en) | Automatic Plant Cultivation Device | |
CN212910967U (en) | Intelligent plant generation-adding breeding cabin | |
JP7522294B2 (en) | Watering system for indoor garden centers and method of operation thereof | |
Kumar et al. | Climate regulation in protected structures: A review | |
CN210721178U (en) | Plant growing cabin environment control system | |
CN212116433U (en) | Semi-closed system of greenhouse | |
CN204929900U (en) | A kind of cabinet type shoot vegetable breeding arrangement | |
KR20220086292A (en) | Growth period control system | |
US20230017136A1 (en) | Automatic plant cultivation device | |
CN218388940U (en) | Environment-friendly greenhouse capable of controlling carbon dioxide |