Система культивации растений в помещении в условиях, имитирующих естественное освещение - RU2017136716A
Код документа: RU2017136716A
Формула
1. Система беспочвенного культивирования растений в помещении для эмулирования условий выращивания растений в открытом грунте, содержащая:
а) множество стационарных световых опор, каждая из которых приспособлена к освещению предопределенного сектора помещения, в соответствии с предопределенной сигнатурой освещения, при этом сигнатура освещения одной или более упомянутых световых опор эмулирует условия полуденного света, и сигнатура освещения одной или более упомянутых световых опор эмулирует условия утреннего или дневного света;
b) множество башенок для выращивания растений, которые подвергаются воздействию света, генерируемого в любой данный момент времени одной или более световыми опорами, и которые объединены, по меньшей мере, в один модуль, определяющий затемненную внутреннюю область модуля, с помощью которой фактически находящиеся растения получают ощущение ночного времени;
с) множество световых элементов, установленных на каждой из упомянутых световых опор, при этом каждый из упомянутых световых элементов оснащен линзой с направленным действием, выполненной с возможностью создания угла испускания света, угловые границы которого падают на периферию одной или двух башенок, вызывая блокировку распространения испускаемого света во внутреннюю область модуля, находящегося между двумя рядом расположенными башенками, в результате его падения на периферию башенки, чтобы тем самым обеспечить затемнение упомянутой внутренней области до уровня излучения, меньшего, чем предопределенный уровень фотосинтетического активного излучения для культивируемого растения.
d) блок привода, выполненный с возможностью циклического поворота каждой из упомянутых башенок вокруг, по существу, вертикальной оси с полным оборотом башенки один раз в каждый 24-часовой период с тем, чтобы последовательно подвергаться воздействию условий утреннего света, условий полуденного света, условий дневного света и условий ночного света, в соответствии с сигнатурой освещения, испускаемого световыми опорами, по меньшей мере, одного модуля; а также
e) ирригационное устройство для снабжения растений, культивируемых на каждой из упомянутых башенок, питательным раствором.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что каждая из башенок выполнена со множеством установочных элементов, с помощью каждого из которых соответствующее растение устанавливается на другом периферийном участке башенки и вынуждено расти наружу от упомянутого периферийного участка, причем группы упомянутых установочных элементов распложены на разных уровнях высоты башенки.
3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что листья всех растений, выращиваемых на одной из башенок, подвергаются, по существу, равномерному распределению света, испускаемого из световых элементов, установленных на одной из световых опор, расположенной рядом, в течение заданного времени эмулирования, несмотря на разницу в высоте между растениями.
4. Система по п. 3, отличающаяся тем, что световые элементы – достаточно малы, поэтому их плотность составляет не менее 40 световых элементов в пределах высоты световой опоры 50 см, и они установлены на каждой из световых опор таким образом, что только один световой элемент устанавливается на любой заданной высоте.
5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что сегмент световых элементов имеет предопределенное количество и последовательность световых элементов, объединенных таким образом, что избирательные лучи, испускаемые из световых элементов упомянутого сегмента, смешиваются внутри угла конического распределения с тем, чтобы создать плотность фотосинтетического фотонного потока на периферийном участке башенки, с помощью которого смешанный луч падает, что стимулирует фотосинтез у данного выращиваемого растения.
6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что плотность фотосинтетического фотонного потока на другом периферийном участке башенки, освещенном в данный эмулируемый период времени, по существу, одинакова.
7. Система по п. 5, отличающаяся тем, что предопределенное количество и последовательность световых элементов повторяются вдоль высоты световой опоры для всех других сегментов.
8. Система по п. 1, дополнительно содержащая дозировочный насос для доставки предопределенного количества питательных веществ, необходимых для культивируемого растения, и контроллер, обменивающийся данными с упомянутым дозировочным насосом, который работает для регулирования проводимости и рН ирригационного раствора, доставляемого в ирригационное устройство в предопределенные моменты времени.
9. Система по п. 8, отличающаяся тем, что помещение – изолировано от внешних условий, существующих снаружи помещения.
10. Система по п. 9, дополнительно содержащая систему искусственного опыления для облегчения производства фруктовых и семенных культур в помещении.
11. Система по п. 10, отличающаяся тем, что система искусственного опыления содержит множество вертикально размещенных насадок для выпуска воздуха, имеющихся на каждой из световых опор, импульсный источник сжатого воздуха, получаемого параллельно расположенными упомянутыми насадками из воздухоприемного резервуара, служащего для принуждения высвобождения пыльцы из пыльника растений, фактически находящихся вблизи упомянутых насадок.
12. Система по п. 11, отличающаяся тем, что система искусственного опыления дополнительно содержит трубу, расположенную с наружной стороны по отношению к световой опоре, которая проходит от резервуара с воздухом и обменивается жидкостью с каждой из насадок, и клапан управления, функционально связанный с упомянутой трубой и обменивающийся данными с контроллером, с помощью которого регулируется давление сжатого воздуха.
13. Система по п. 12, отличающаяся тем, что система искусственного опыления дополнительно содержит блок для управления локальной влажностью воздуха вблизи каждой башенки модуля, при этом функции контроллера заключаются в:
a) отдаче команды упомянутому блоку значительно снизить локальную влажность до уровня, обеспечивающего достаточное снижение адгезионных свойств пыльцы, чтобы способствовать высвобождению пыльцы;
b) получении информации от источника данных, связанного с блоком привода, относительно того, когда данное растение будет размещено на таком расстоянии от насадки, которое обеспечивает доступ к высвобождаемой пыльце;
c) отдаче команды открыть клапан управления в течение предопределенного времени, с тем, чтобы сжатый воздух был направлен на упомянутое растение;
d) отдаче команды упомянутому блоку повысить в значительной степени уровня локальной влажности после высвобождения пыльцы с тем, чтобы обеспечить жизнеспособность пыльцы; а также
e) закрытии клапана управления в конце цикла опыления.
14. Система по п. 13, отличающаяся тем, что блок представляет собой кондиционер и осушитель.
15. Система по п. 1, дополнительно содержащая потолочный вентилятор, расположенный по центру внутри и сверху затемненной внутренней области модуля, для выведения во время его работы диоксида углерода, высвобождаемого растениями, в наружную область модуля, которая характеризуется условиями утреннего освещения, условиями полуденного освещения или условиями дневного освещения с тем, чтобы вызвать увеличение темпов роста растений в результате поглощения соответствующего увеличенного количества диоксида углерода.
16. Система по п. 1, дополнительно содержащая систему рециркуляции с открытым контуром для повторного использования излишней ирригационной жидкости, не потребленной корнями растений.
17. Система по п. 1, отличающаяся тем, что световые элементы, установленные на каждой из световых опор, непрерывно работают и охлаждаются посредством охлаждающей жидкости, вводимой через внутреннюю область световой опоры.
18. Система по п. 17, отличающаяся тем, что охлаждающая жидкость представляет собой ирригационную жидкость.
19. Система по п. 1, отличающаяся тем, что световые элементы, установленные на каждой из световых опор, являются модулированными для стимуляции улучшения метаболических процессов растений.
20. Система по п. 1, дополнительно содержащая в затемненной внутренней области многонаправленную колонну для распыления пестицидов, подаваемых трубой для доставки пестицидов, причем упомянутая распылительная колонна имеет множество насадок, выступающих в разных направлениях, и которые направлены на одну или более башенок, и которые приспособлены для распыления предопределенного количества пестицидов.
21. Система культивирования растений в помещении, содержащая:
а) устройство для выращивания растений, на котором установлено одно или более растений;
b) стационарную световую опору, приспособленную для освещения упомянутого одного или более растений, в соответствии с предопределенной сигнатурой освещения; а также
c) ирригационное устройство для снабжения упомянутого одного или более растений питательным раствором,
при этом каждый один или более сегментов световых элементов, установленных на упомянутой световой опоре, имеет предопределенное количество и последовательность световых элементов, расположенных таким образом, что избирательные лучи, испускаемые из световых элементов упомянутого сегмента, смешиваются внутри угла конического распределения для создания плотности фотосинтетического фотонного потока на периферийном участке упомянутого устройства для выращивания растений, благодаря чему смешанный луч падает, что стимулирует фотосинтез у упомянутого одного или боле выращиваемых растений,
при этом световые элементы, установленные на каждой из световых опор, являются модулированными для стимуляции улучшения метаболических процессов растений.
22. Система искусственного опыления, содержащая:
a) световую опору, на которой установлена насадка для выпуска воздуха;
b) поворачивающуюся башенку для выращивания растений, на которой установлено один или более пыльценосов;
c) датчик для обнаружения фактического положения упомянутого одного или более растений;
d) воздухоприемный резервуар для хранения сжатого воздуха;
e) трубу, проходящую от упомянутого воздухоприемного резервуара и обменивающуюся жидкостью с упомянутой насадкой;
f) клапан управления, функционально соединенный с упомянутой трубой;
g) блок для регулирования локальной влажности воздуха вблизи указанной башенки для выращивания растений; а также
h) контроллер, обменивающийся данными с упомянутым датчиком, упомянутым клапаном управления и упомянутым блоком,
при этом функции упомянутого контроллера заключаются в:
i. отдаче команды упомянутому блоку значительно снизить локальную влажность до уровня, обеспечивающего достаточное снижение адгезионных свойств пыльцы, чтобы способствовать высвобождению пыльцы;
ii. отдаче команды открыть упомянутый клапан управления в течение предопределенного времени, когда сигнал, передаваемый упомянутым датчиком, указывает, что, по меньшей мере, одно из упомянутых растений находится на таком расстоянии от указанной насадки, которое обеспечивает доступ к высвобождаемой пыльце, с тем, чтобы импульсная подача сжатого воздуха при достаточно высоком давлении способствовала высвобождению пыльцы из своего пыльника, и чтобы перемещаемая по воздуху упомянутая высвобожденная пыльца, которая должна попасть на карпель того же или расположенного рядом растения, была направлена на упомянутое растение, находящееся на таком расстоянии от насадки, которое обеспечивает доступ к высвобождаемой пыльце;
iii. отдаче команды упомянутому блоку повысить в значительной степени уровень локальной влажности после высвобождения пыльцы с тем, чтобы обеспечить жизнеспособность пыльцы; а также
iv. закрытии клапана управления в конце цикла опыления.
