[发明专利]用于在受控耕作环境中优化资源的有效使用的系统、方法和设备

说明书

技术领域

本发明的实施例总体上涉及耕作技术，更具体地涉及用于在受控耕作环境中优化资源的有效使用的系统、方法和设备，受控耕作环境包括但不限于水栽培系统。

背景技术

在过去的年代，农场主完全依赖大自然供给其农作物的需求。任何植物的主要需求是水和阳光。植物还需要某些养分，可经由植物根从土壤接收所述养分。农场主依赖雨水提供水，依赖太阳提供光，并且依赖土壤中的养分满足农作物的养分需求。尽管指望大自然提供这些资源的农场主节省了人工提供这些资源的成本，但这些农场主由于大自然的不可预测的禀性而每年面对巨大的不确定性。

随着耕作的进步，农场主已变得较少依赖大自然满足所有这些生物需求。随着人工灌溉的出现，农场主开始控制由其农作物接收的水的量，而非完全依赖雨水。利用肥料，农场主可以增加土壤中的养分的量。利用诸如植物生长灯的人工光，农场主可以提供光合作用所需的光的量，而不管太阳的位置如何。

因此，当耕作继续朝着完全人工环境前进时，在本领域需要一种在这些受控耕作环境中优化资源的使用的系统、方法和设备。

发明内容

因此，为了解决上述需要和缺点，本发明的各种实施例提供一种用于在受控耕作环境中优化资源的有效使用的系统、方法和设备，受控耕作环境包括但不限于水栽培系统。

在本发明的一个实施例中，公开了一种用于在受控环境中优化植物生长的系统，该系统包括：控制器，其中，所述控制器具有与因特网的双向通信链路；阀，其中，所述阀被远程地激活并与水源耦接；阀接口，提供从阀到控制器的通信链路；电源，其中，电源与一个或多个光源耦接；以及电气接口，提供与电源和控制器的通信链路。控制器被配置为经由双向通信链路从电力公司网站接收电力费率信息，或者经由双向通信链路从水务公司网站接收水费率信息。阀接口可以包括从阀到控制器的无线或有线的通信链路。

在本发明的另一个实施例中，公开了一种在受控环境中优化多种植物的植物生长的方法。所述方法包括如下步骤：确定一种或多种植物的养分信息；确定受控环境中的输入的当前水平；以及基于养分信息和输入的当前水平来调整对受控环境的输入。所述方法还可以包括经由与诸如电力公司网站的第三方网站的双向通信链路来访问第三方输入信息的步骤，其中，第三方输入信息可以包括电费率信息。

确定养分信息可以包括：经由通信链路访问养分信息数据库，接收需光量，或接收多种植物的需水量。调整步骤可以包括调度光源在一天的某些时间期间不工作。调整步骤还可以包括改变水阀以在预定的时间或时间量期间给多种植物提供预定量的水。

在本发明的又一个实施例中，公开一种用于在受控环境中优化植物生长的设备。所述设备包括：至少一个处理器；以及至少一个存储器，包括计算机程序代码，所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为，利用所述至少一个处理器使得所述设备至少：确定一种或多种植物的养分信息；确定受控环境中的输入的当前水平；以及基于养分信息和输入的当前水平来调整对受控环境的输入。

本发明的其它实施例在对由光源提供给多种植物的光照进行调整时考虑CO2的价格。通过增加CO2，可以每天将光照水平从17摩尔降低到12摩尔。因此，降低光照量是节省电力的价格，但是也呈现CO2的成本的增加。所以，本发明的各种实施例基于电力和CO2的价格来动态地改变对环境的输入，以确定最佳的成本策略。

在另一些实施例中，本发明可以包括可再生能量作为输入。由于各种可再生能量的输出是可变的、因此是不可预测的，所以本发明的各种实施例可以被应用来调整对受控环境的输入以解决这些可再生能源的变化。

所述至少一个存储器和计算机程序代码还可以被配置为：利用所述至少一个处理器使得所述设备经由与第三方网站的双向通信链路访问第三方输入信息。例如，响应于来自电力公司网站的费率信息，所述设备在调整步骤中可以发送信号到电气接口，以调度光源在一天的某些时间期间不工作，从而利用电力公司提供的激励或者仅仅在较低费率时间段期间用电。此外，所述设备可以发送信号到阀接口，以调度受控环境在某些时间内用水。本实施例和其它实施例中的设备可以包括能够控制受控耕作环境中的一个或多个输入的控制器或任何其它装置。

附图说明

如此已在一般方面描述了本发明的实施例，现在将参照附图，附图未必按照比例绘制，并且其中：

图1示出根据本发明的各种实施例的系统。

图2进一步示出根据本发明的实施例的系统。

图3示出根据本发明的实施例的控制器。