[发明专利]用于植物生长的方法和设备

说明书

相关申请的交叉引用

本发明与于2014年4月23日提交的题为“Methods and apparatus for a hybrid distributed hydroculture system”的美国临时专利申请No.61/983,212相关并且基于35U.S.C.§119(e)要求该申请的优先权，并且在此将其通过引用整体并入本文中。

背景技术

溶液培养是一种通过水和营养素的水生分布在无土基质中培养植物的方法。首先，溶液培养是主要用于在实验室中使植物生长的方法，从而允许科学家靶向特定属性(如营养素)进行测试。随着可控环境农业(CEA)和室内生长的发展，溶液培养越来越频繁地被用在实验室外。存在两种主要类型的溶液培养：水培法和气培法。

水培法在植物根部被浸没在水和溶解的营养素中的同时将营养素和水合输送到植物根部。在植物的基底处并且有时在根部处使用支撑材料以保持植物直立。

气培法采用喷雾器，喷雾器被定位为利用营养素溶液来喷洒植物的根部而不使用围绕根部的诸如土壤的聚合基质。在植物的基底处使用支撑材料，并且根部被包封在被喷雾的腔室中，而植物的冠层保持开放。

发明内容

本文中描述的技术能够用于优化溶液培养中的植物生长和弹性。在一些示例中，该技术提供一种分布式系统，该分布式系统包括具有专用蓄水池和将每个生长腔室的根部区域隔离例如以在可控环境中控制疾病的传播并消除作物失败的风险的电子器件的模块化生长腔室。在一些示例中，该技术提供混合溶液培养，包括在早期植物生长期间通常利用水培法、在中期植物生长期间通常利用混合法和/或在成熟期植物生长期间通常利用气培法的混合溶液培养系统。在一些示例中，该技术提供实现对分布式系统中的模块化生长腔室的总体系统管理和独立操纵的网络化控制和基于云的通信协议。在一些示例中，该技术提供基于植物种类和专用系统属性的植物的生长简档和生长算法的开发。在一些示例中，该技术提供基于植物类型和生长阶段的可定制的种子筒。

所公开的主题在一个方面中包括一种用于自动地控制针对一组植物生长单元中的每个植物生长单元的一组生长参数的计算机化方法，其中，针对来自一组植物生长单元的每个植物生长单元的一组生长参数基于植物生长单元被定位在其中的环境和生长在植物生长单元中的植物的类型两者来定制。该计算机化方法包括由计算装置将一组生长简档存储在与计算装置进行通信的数据库中，其中每个生长简档定义针对一类型的植物的一组生长参数。该计算机化方法包括由计算装置接收指示来自一组生长简档的生长简档与来自与计算装置进行通信的一组植物生长单元的植物生长单元相关联的数据。该计算机化方法包括由计算装置将来自生长简档的一组生长参数发送到植物生长单元，使得植物生长单元能够运行生长参数以使被种植在植物生长单元中的植物生长。该计算机化方法包括由计算装置从植物生长单元接收指示来自被本地安装在植物生长单元处的一个或多个传感器的数据的传感器数据。该计算机化方法包括由计算装置基于来自植物生长单元的传感器数据来定制一组生长参数使得一组生长参数能够针对植物生长单元被定位在其中的环境而被定制。

所公开的主题在另一方面中包括一种用于自动地控制针对一组植物生长单元中的每个植物生长单元的一组生长参数的计算系统，其中，针对来自一组植物生长单元的每个植物生长单元的一组生长参数基于植物生长单元被定位在其中的环境和生长在植物生长单元中的植物的类型两者来定制。该计算机系统包括处理器，处理器被配置为运行在存储器中存储的模块，模块被配置为使处理器将一组生长简档存储在与计算系统进行通信的数据库中，其中每个生长简档定义针对一类型的植物的一组生长参数。在存储器中存储的模块还被配置为接收指示来自一组生长简档的生长简档与来自与计算装置进行通信的一组植物生长单元的植物生长单元相关联的数据。在存储器中存储的模块还被配置为将来自生长简档的一组生长参数发送到植物生长单元，使得植物生长单元能够运行生长参数以使被种植在植物生长单元中的植物生长。在存储器中存储的模块还被配置为从植物生长单元接收指示来自被本地安装在植物生长单元处的一个或多个传感器的数据的传感器数据。在存储器中存储的模块还被配置为基于来自植物生长单元的传感器数据来定制一组生长参数使得一组生长参数能够针对植物生长单元被定位在其中的环境而被定制。