СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ И КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК A01G31/04 

Область техники

Данное изобретение относится к способу выращивания растений в башенной теплице и конструкции для его осуществления. Более конкретно, данное изобретение относится к способу выращивания растений промышленным образом в башенной теплице и конструкции для его осуществления.

Известный уровень техники

Проблема городских массивов заключается в том, что продовольствие, выращенное и собранное в других регионах и странах, преодолевает большие расстояния на пути к потребителям в городах. В связи с данной транспортировкой продовольствия затрачивается энергия и добавляется загруженность на дорогах в городах. Другой проблемой является то, что теплицы обычно расположены далеко от городских массивов, поэтому деньги городских потребителей уходят на оплату издержек на транспортировку и хранение продовольствия.

Отсюда, выращивание продовольственных культур в башенных теплицах в городах поможет снизить как степень загрязнения окружающей среды, вызываемая транспортировкой, так и издержки на транспортировку, поскольку продовольствие будет выращиваться в непосредственной близости от потребителей. Более того, башенные теплицы являются компактными и будут приспособлены к расширяющимся городам, в которых присутствует недостаток свободного пространства. В дополнение к этому, башенные теплицы будут построены в непосредственной близости от потребителей; вследствие этого, сельскохозяйственная продукция будет доставляться свежей и по более низкой цене.

Патентный документ US 3432965 предоставляет информацию по аппарату по выращиванию растений в питательных растворах для автоматического проращивания семян, роста сельскохозяйственной продукции и ее сбора. Главным недостатком данного аппарата является то, что он не приспособлен для промышленного производства растений и сельскохозяйственных культур в городских массивах, поскольку площадь прорастания сельскохозяйственных культур сильно ограничена, что подтверждено конкретными примерами. Более того, примеры, как и формулы, четко иллюстрируют, что множество контейнеров, хранящих семена, соединены с парой параллельных и расположенных напротив друг друга деталей и что контейнеры транспортируются горизонтально вдоль данных деталей. Однако главным недостатком данной системы является то, что расстояние между параллельными деталями ограничено, и данная система, поэтому, не приспособлена для высоких растений. Отсюда вытекает, что данная система не применима для выращивания растений и сельскохозяйственных культур всех размеров. В дополнение к этому, горизонтальная конвейерная система является негибкой и предоставляет средства по транспортировке растений на длинные расстояния вертикально и диагонально, что делает данную систему уязвимой в случае отказа горизонтальной конвейерной системы. Более того, аппарат по выращиванию растений в питательных растворах не модифицируется для интеграции в компактные башенные теплицы, поскольку аппарат по выращиванию растений в питательных растворах использует горизонтальные средства транспортировки контейнеров. Примечательно, что аппарат по выращиванию растений в питательных растворах даже не предлагается интегрировать или подключать к какому-либо типу теплицы. Другим недостатком является то, что семена не высеваются в горшки, что делает данную систему негибкой, поскольку семена, которые не проросли, нельзя эффективно удалить. Еще одним недостатком остается то, что горшки не стерилизуются после сбора урожая вместе с питательной средой; отсюда вытекает, что метод сокращения отходов не показан в US 3432965.

В патентной заявке WO 2010/138027 описываются конвейерная система и способ транспортировки контейнеров. Система и способ, главным образом, предполагают перемещение контейнеров с растениями в теплицах для их культивации. Однако, данный документ не (i) раскрывает каких-либо специфических способов и конструкций для выращивания растений, (ii) показывает систему культивации, в которой горшки стерилизуются вместе с питательной средой с целью снижения отходов, и (iii) описывает использование пемзы для выращивания растений. Более того, теплица, описанная в WO 2010/138027, не включает высевающий аппарат, устройство для проращивания, устройство для перемещения горшков в и/или из лотков, подъемник, который перемещает лотки с горшками с проросшими семенами на исходную позицию сверху ленты, стерилизующее устройство, а также дополнительное оборудование по производству биогаза. Что гораздо важнее, транспортировка лотков является негибкой, поскольку она зависит от устройства транспортировки, а какие-либо другие средства транспортировки лотков вдоль и/или между лентами не были описаны.

В патентной заявке US 2009/0307973 А1 описывается вертикально-интегрированная теплица, которая предоставляет систему производства продовольствия в зданиях и которое можно установить на двойной фасад. Лотки с растениями расположены и прикреплены на подвесной системе лотков, к которой регулируемо прикреплены лотки один над другим вертикальными параллельными рядами и которая может подниматься или опускаться по вертикали. Однако главным недостатком данной системы является то, что расстояние между лотками должно быть увеличено из-за прорастания растений, что ограничивает количество лотков в обращении. Отсюда вытекает, что данная система не приспособлена для промышленного выращивания растений и сельскохозяйственных культур.

Сущность изобретения

Важной целью данного изобретения является предоставление гибкого и автоматизированного способа и конструкции для выращивания растений всех размеров, а также предоставление более высокой площади для роста сельскохозяйственных культур и, тем самым, обеспечение средств для промышленного производства сельскохозяйственных культур.

Целью данного изобретения является предоставление способа и конструкции энергоэффективного выращивания растений.

Еще одной целью данного изобретения является предоставление способа и конструкции для промышленного выращивания растений, которые требуют минимальной площади и минимальных затрат энергии. Как минимум одна из данных целей предоставляет способ и конструкцию согласно независимым пунктам формулы изобретения.

Дополнительные преимущества предоставляются согласно признакам зависимых пунктов формулы изобретения.

Способ согласно изобретению для выращивания растений включает шаги по высеву семян в питательной среде в стерилизованные горшки, используя высевающий аппарат и давая растениям прорастать в устройстве для проращивания. Горшки автоматически перемещаются по теплице, чтобы позволить проросшим семенам вырасти в саженцы, с которых затем собираются урожай с помощью уборочной машины. После сбора горшки стерилизуются вместе с питательной средой в стерилизующем устройстве для получения стерилизованных горшков с питательной средой. Способ позволяет эффективно выращивать растения и может осуществляться с минимальным вмешательством человека. Не меняя питательную среду, но, вместо этого, путем стерилизации горшка с питательной средой, отходы при данном способе существенно снижаются по сравнению с традиционными способами.

Питательная среда, которая была утеряна во время сбора, может быть заполнена заново перед посевом.

Питательной средой может быть любая питательная среда, которая подходит для повторного использования после стерилизации без удаления из горшка. Предпочтительной питательной средой является пемза, которая неожиданным образом оказалась весьма удобной для использования в способе согласно изобретению.

Размер пемзы влияет на ее пригодность для выращивания растений. Подходящим практическим размером пемзы для выращивания овощных культур, таких как китайская капуста, японская капуста, хризантема увенчанная и множества других овощных культур, является 0,5-3 мм. Такая пемза продается под маркой Hekla green. Основная часть пемзы предпочтительно имеет размер 0,5-3 мм. Горшки должны иметь преимущественно квадратную форму при виде сверху. Это преимущественная форма для работы с автоматическими устройствами.

Высота, ширина и длина горшков должны быть в пределах 0,03-0,3 метров, предпочтительно 0,05-0,2 метров и наиболее предпочтительно в пределах 0,07-0,12 метров. С такими размерами значительное количество питательной среды может содержаться в горшке для выращивания вышеупомянутых растений. Предпочтительно не превышать упомянутых размеров, поскольку это приведет к увеличению веса, который необходимо транспортировать системе и, поэтому, приведет к повышению потребления энергии. Более того, желательно, чтобы горшки не превышали размеров по высоте, потому что снабжение растений водой может стать более затруднительным, если горшки будут слишком высокими. Если горшки слишком высокие, они не могут впитывать воду снизу.

Горшки как минимум должны иметь две противоположные стенки с небольшим уклоном, чтобы площадь сечения горшков снижалась по направлению к дну горшков. Это упрощает отделение горшков от опоры.

Горшки с проросшими семенами предпочтительно следует размещать в лотки. Таким образом, большое количество горшков можно контролировать более простым способом. Горшки, помещаемые в лотки, предпочтительно должны иметь вышеупомянутые стенки под наклоном для простоты их отделения от лотков.

Горшки могут отделяться от лотков до прорастания, но после стерилизации, чтобы лотки стерилизовались одновременно с горшками. После отделения горшков от лотков, горшки следует разместить вплотную друг к другу во время засева и прорастания. Это позволяет экономить пространство и, поэтому, снижает размер издержек на устройства по обработке горшков во время засева и прорастания. Во время засева и прорастания саженцы не должны выходить за пределы горшка. Во время роста саженцы могут вырасти за пределы горшка, создавая необходимость в размещении горшков на расстоянии друг от друга. Лотки могут иметь сужающуюся ширину по направлению ко дну, которая будет соответствовать ширине горшков. Обладая соответствующими формами горшков и лотков, горшки будут хорошо поддерживаться в лотках.

Лотки должны быть удлинены по оси длины и предназначены для размещения горшков в один ряд вдоль оси длины. Обладая только одним рядом горшков, расположенных в лотках, расстояние между горшками может одномерно варьироваться во время прорастания растений, что позволяет приспосабливать размер между горшками, как функцию размера лотков во время прорастания. Это позволяет использовать пространство в теплице более эффективно. Альтернативный вариант предусматривает возможность иметь лотки, в которых можно размещать более одного ряда горшков.

Способ также может включать шаг, перед размещением горшков в лотки, контроля прорастания семян в горшках и размещения в лотках только горшков с проросшими растениями. Это является важным шагом для оптимизации производительности способа. В данном случае горшки без растений не будут транспортироваться по теплице.

Способ может содержать шаг по использованию теплицы с лентой, включающей как минимум две в сущности параллельных балки для поддержки лотков, лента которой имеет форму, схожую на спираль, на которой лотки расположены для перемещения так, чтобы они были подвержены солнечному свету. При использовании данного рода теплиц обеспечивается эффективное использование земли, что является преимуществом данного способа для использования в городской среде.

Способ может включать использование теплицы, в которой лотки на лентах располагаются осями длины перпендикулярно к балкам лент. Это является преимуществом, поскольку расстояние между горшками в одном направлении может легко приспосабливаться к размеру растений.

Способ также может включать периодический полив растений через лотки, согласно которому горшки и лотки расположены так, чтобы питательная среда в горшках впитывала воду в лотках. Это несложный способ полива растений, поскольку питательная среда в горшках впитывает необходимое количество воды.

Способ может включать шаг по обеспечению лотков дном с наклоном 0,5-2 градусов по горизонтали. На лотках с дном под уклоном вода будет стекать вдоль лотка. Таким образом, водой будут обеспечиваться все горшки в лотке. Дно под уклоном также позволит избежать образования стоячих луж, в которых развиваются микробы и бактерии.

Стерилизация проводится путем нагрева горшков с питательной средой. Стерилизация нагревом позволяет избежать использования химических реактивов, что может считаться преимуществом.

Нагрев должен производиться с использованием пара. Использование пара является простым способом стерилизации питательной среды, горшка и лотка.

Альтернативный вариант предусматривает нагрев с использованием микроволнового излучения для нагрева остатка воды в горшках, таким образом, нагревая питательную среду и горшки. Это быстрый и эффективный способ нагрева питательной среды.

Период времени, во время которого нагреваются горшки, можно выбрать так, чтобы убивать основную часть бактерий.

Согласно второму аспекту данного изобретения предоставляется конструкция для культивации растений, элементы которой включают в себя: высевающий аппарат для посева семян в питательную среду, расположенную в горшках; устройство для проращивания для прорастания семян в горшках; теплицу для того, чтобы проросшие семена доросли до саженцев; средства перемещения горшков по теплице; уборочную машину для сбора урожая с выращенных саженцев; стерилизующее устройство для стерилизации горшков с питательной средой после сбора для получения стерилизованных горшков с питательной средой.

Конструкция согласно второму аспекту изобретения обеспечивает эффективный рост саженцев и может функционировать при минимальном вмешательстве человека. Не меняя питательную среду, но вместо этого стерилизуя горшок с питательной средой, отходы при данном способе существенно снижаются по сравнению с традиционными способами.

Конструкция может включать расстановочное устройство (например, устройство для перемещения горшков) для размещения горшков в лотках по оси длины. Размещая горшки в лотках, можно свести к минимуму размер горшков и поэтому вес питательной среды, проводя устойчивое размещение горшков во время прорастания.

Лотки могут иметь сужающуюся ширину по направлению ко дну, которая соответствует ширине горшков. Когда горшки и локти расставлены таким образом, горшки хорошо поддерживаются лотками и будут также легко отсоединяться из-за уменьшающейся ширины горшков. Защемление горшков в лотках предотвращается благодаря снижающейся ширине горшка.

Лотки могут быть удлинены, чтобы разместить один ряд горшков в лотке вдоль оси длины. При таких лотках, расстояние между лотками, а поэтому и горшками, может варьироваться.

Средства перемещения могут включать ленту, включающую как минимум две, в основном, параллельные балки для поддержки лотков, лента которых может иметь форму, напоминающую спираль, а также как минимум одно устройство транспортировки, которое может перемещаться вдоль ленты и которое включает аппарат перемещения лотка, который после прохождения лотка с растениями перемещает как минимум один лоток на один шаг вдоль ленты, поэтому, транспортное устройство перемещает контейнеры постепенно вдоль ленты во время перемещения вдоль ленты. Данные средства для перемещения требуют ограниченной мощности, поскольку только небольшое количество лотков перемещается одновременно. Альтернативный вариант предусматривает, что средства для перемещения могут включать стандартные ленточные транспортеры, которые будут перемещать лотки.

Альтернативный вариант предусматривает, что лента может быть разделена на несколько участков ленты, соединенных средствами соединения лент, такими как, например, подъемник. Участки лент могут быть горизонтальными.

Ленты можно использовать для размещения лотков на ленте осями длины перпендикулярно к балкам лент. При размещении лотков таким способом расстояние между горшками может с легкостью варьироваться в одном направлении.

Лента может иметь уклон в 0,5-2 градуса по горизонтали, что позволит избежать образования остатка воды на дне лотков. Поэтому горшки должны быть обеспечены водой, предоставляя воду на верхнем конце. Затем вода будет стекать вниз по лотку и попадать в горшки. Питательная среда в горшках будет впитывать воду, а оставшаяся вода будет выливаться из лотка через отверстие, расположенное на нижнем конце лотка.

Конструкция может включать средства полива, установленные для периодического обеспечения водой лотков на самой высокой стороне лотка. Путем периодического обеспечения водой лотков полив может выполняться более экономично.

Средства полива могут включать трубы, расположенные на расстоянии, соответствующем длине шагов постепенного перемещения лотков. Поэтому лотки перемещаются на позиции, соответствующие позициям труб.

Конструкция также должна включать систему по непрерывной очистке избыточной воды, которая вытекает из отверстий в лотках. Избыточная вода должна проходить через механический фильтр для отделения частей растений и пемзы от воды. Биологический фильтр, включающий цеолит и пемзу, может использоваться для очистки воды от возбудителей инфекций и метаболитов. Второй механический фильтр может использоваться для отделения частиц цеолита и пемзы от воды, прошедшей очистку в биологическом фильтре. УФ-фильтр также при необходимости может использоваться. Избыточная вода, прошедшая через несколько фильтров, собирается в буферных емкостях. Рециркуляционная избыточная вода смешивается с питательным веществом, удобрением и свежей водой, а затем закачивается обратно в соответствующие части системы размещения.

Конструкция должна быть интегрирована или подключена к установке по производству биогаза, чтобы органические отходы от сбора транспортировались на установку по производству биогаза, а биологические питательные вещества от производства биогаза транспортировались к средствам для посева семян в горшки. Такая интеграция установки по производству биогаза обеспечивает взаимные преимущества, предоставляя способ распределения отходов от одного процесса в пользу другого процесса.

Конструкция также должна включать средства проверки прорастания семян в горшках. Такие средства могут включать камеру, подсоединенную к компьютеру. Благодаря этим средствам, горшки, семена в которых не проросли, будут возвращаться на устройство засевания. Таким образом, может быть оптимизирована эффективность конструкции.

Лотки могут включать уникальную идентификационную этикетку, такую как радиочастотная идентификация (РЧИД) или штрихкод, а сканирующие устройства должны быть размещены в различных частях конструкции. Отсюда вытекает, что перемещение лотков по участку ленты, а также между одним участком ленты и другим участком ленты ниже, может отслеживаться и управляться.

Краткое описание чертежей

Следующие предпочтительные варианты осуществления изобретения будут описаны со ссылкой на приложенные чертежи, в которых:

На фиг. 1 схематически, частично в поперечном сечении отображена конструкция для промышленного выращивания растений.

На фиг. 2 в поперечном сечении отображен пол конструкции, показанной на фиг. 1.

На фиг. 3 частично в поперечном сечении отображена конструкция для промышленного выращивания растений согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 4 схематически отображается конструкцию для выращивания растений согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5 представляет собой блок-схему процесса проращивания саженцев согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 6 отображается лоток и механизм по размещению и/или отсоединению горшков от лотка.

На фиг. 7 схематически отображается устройство для проращивания семян в горшках.

На фиг. 8 в поперечном сечении отображается лоток с горшками, которые используются в процессе для промышленного выращивания растений согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 9 представляет собой изображение лотка и горшков, показанных на фиг. 8, в разобранном виде.

На фиг. 10 схематически отображается уборочная машина, которая используется для способа и конструкции согласно изобретению.

На фиг. 11 в поперечном сечении отображается лента для размещения лотков с горшками и растениями согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 12 отображается лента для размещения лотков с горшками и растениями согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

В следующем описании предпочтительных вариантов осуществления изобретения будут использоваться одинаковые номера позиций для схожих характеристик в различных фигурах. Следует отметить, что фигуры выполнены не в масштабе.

На фиг. 1 частично в поперечном сечении отображена конструкция согласно варианту осуществления изобретения в виде здания 1 для промышленного выращивания растений. Основной частью здания является теплица 2, в которой две параллельных ленты 3, 3ʹ размещены для поддержки лотков (фиг. 3). Ленты 3, 3ʹ имеют форму, напоминающую двустороннюю спираль, лотки (фиг. 3) расположены для перемещения от верха здания к низу здания так, чтобы растения находились под воздействием солнечного света. Ленты 3, 3ʹ могут включать до четырех параллельных участков ленты (14). Высевающий аппарат, устройство для проращивания, уборочная машина и стерилизующее устройство (фиг. 2) расположены внизу здания 1. Здание 1 также включает подъемник 4 для перемещения лотков от низа здания к началу ленты на верху здания 1.

На фиг. 2 в поперечном сечении отображен низ здания, показанного на фиг. 1. На фиг. 2 показано, как ленты попадают на нижний этаж здания 1. Лотки затем проходят через уборочную машину 5 и стерилизующее устройство 6. Затем горшки отсоединяются от лотков и проходят через устройство засевания 7 и устройство для проращивания 8, перед тем как горшки размещаются в лотках и поднимаются наверх здания с помощью подъемника 4.

На фиг. 3 частично в поперечном сечении отображено здание 1 по промышленному выращиванию растений согласно альтернативному варианту осуществления настоящего изобретения. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 3, теплица включает ленту 3 с несколькими участками ленты 14 с осью длины 15 для размещения лотков 9. Участки ленты соединены со средствами соединения лент 18, каждое из которых имеет ось длины 19 и которое соединяет участки ленты 14. Лотки 9 удлинены по оси длины 16, чтобы разместить горшки 17 в один ряд вдоль по оси длины 16 лотка. Питательная среда, в которой растут саженцы, находится в горшках 17. Участки ленты 14 расположены для размещения лотков 9 осями длины 16 перпендикулярно к осям длины 15 участков лент 14. В показанном варианте осуществления изобретения соединительное средство лент включает прямолинейные каналы 18 под уклоном с осями длины 19, в которых каналы 18 размещены для транспортировки лотков 9 осями длины 16 параллельно к их направлению транспортировки. Прямолинейные каналы 18 установлены для скольжения лотков вниз (по диагонали) от одного участка ленты 14 к другому участку ленты 14 ниже. Более того, вариант осуществления изобретения также предоставляет гибкие средства для лотков по обходу препятствий или остановки на маршруте транспортировки, например, вызванной отказом вертикального транспортировочного маршрута подъемника, предоставляя средства диагональной транспортировки лотков в теплице.

Средства полива в виде отверстий слива воды 10, из которых показаны только три, предоставляются для периодического снабжения водой лотков 9 на участках ленты 14. Отверстия слива воды 10 размещены на расстоянии, соответствующем планируемому шагу 12 между лотками 9. Таким образом, каждый лоток 9 обеспечивается водой каждый раз. Интервал между временем, когда лотки 9 снабжаются водой, приспосабливается к овощной культуре в горшках 17 лотков 9. Описание расстановки лотков на ленту действительно также для варианта осуществления изобретения на фиг. 1.

Теплицы, описанные выше, являются предпочтительными вариантами осуществления теплиц в соответствии с формулой изобретения. В то же время, в соответствии с формулой изобретения, существует возможность использования любого другого типа теплиц, в которых растения перемещаются автоматически.

На фиг. 4 схематически показана конструкция 1 для выращивания растений в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Фиг. 5 представляет собой блок-схему процесса выращивания растений в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Конструкция и способ будут описаны позднее. Питательная среда в горшках 17 может быть любой, подходящей для многократной культивации растений, так чтобы новые семена могли быть засеяны в горшки после сбора урожая без необходимости смены питательной среды. Подходящей питательной средой является пемза. Существует множество источников пемзы, и она может иметь различные свойства. Подходящий размер частиц пемзы для выращивания овощей, таких как пекинская капуста, японская капуста, хризантема увенчанная и многих других овощей, составляет 0,5-3 мм. Такая пемза продается под маркой Hekla green. Подходящий объем питательной среды составляет примерно 0,5-1 литр. Горшки и лотки более подробно описаны ниже, со ссылкой на фиг. 8 и 9.

Горшки с питательной средой направляются в высевающий аппарат 7, в котором семена высеваются в питательную среду в горшках. Это соответствует шагу 32 на фиг. 3. Высевающий аппарат 7 может представлять собой машину, например робота, который помещает семена в питательную среду и наливает в нее достаточное количество воды. В высевающем аппарате 7 питательная среда в горшках может также дополняться питательными веществами и удобрениями для улучшения роста саженцев.

В качестве альтернативы высевающий аппарат может быть только частично автоматизированным. Высевание семян может производиться вручную человеком, управляющим высевающим аппаратом. Вследствие чего высевающий аппарат может производить только часть операций высевания.

После высевания, горшки 17 перемещаются автоматически или вручную в устройство для проращивания 8, в котором высеянные семена проращиваются. Это соответствует шагу 33 на фиг. 3. В устройстве для проращивания 8 температура и влажность оптимизированы для улучшения проращивания, и горшки 17 могут также поливаться с подходящими интервалами времени. Температура и влажность в устройстве для проращивания 8 поддерживаются на уровне, подходящем для проращивания конкретных семян. Горшки 17 выдерживаются в устройстве для проращивания 8 в течение предопределенного периода времени, после которого они перемещаются вручную или автоматически к средствам контроля 24.

В средствах контроля 24 горшки осматриваются вручную или с помощью автоматизированной системы, использующей цифровую камеру 23 для определения того, проросли ли семена. Горшки 17, в которых семена не проросли, отправляются обратно на станцию наполнения 21, а горшки 17, в которых семена проросли, отправляются на расстановочное устройство 25 (например, устройство для перемещения горшков).

В расстановочном устройстве 25 (например, устройстве для перемещения горшков), горшки размещаются в один ряд на удлиненные лотки 9. Горшки 17 размещаются в лотках 9 вручную или автоматически. Затем, лотки 9 перемещаются в теплицу 2.

В теплице 2 лотки перемещаются автоматически по лентам 3, 3ʹ так, как было описано выше, чтобы позволить проросшим семенам вырасти до саженцев. Это соответствует шагу 34 на фиг. 3. Лента в теплице простирается от начала, которое предпочтительно находится наверху теплицы, до конца, который предпочтительно находится внизу теплицы. Установив наклон ленты от начала до конца, сила притяжения будет помогать перемещать лотки по ленте. Лента в теплице 2 более подробно описана с использованием фиг. 11 и 12. Во время движения в теплице 2, пемза в горшках поливается водой с помощью периодической подачи воды в лотки 9, в которых установлены горшки 17. Горшки 17 размещаются таким образом, чтобы пемза в горшках 17 впитывала воду из лотков 9.

После прохождения теплицы растения готовы к сбору урожая, и направляются в уборочную машину 5, в которой производится сбор выросшего урожая. Это соответствует шагу 35 на фиг. 5. Урожай тщательно проверяется перед сбором для определения соответствия предопределенным требованиям по размеру и/или качеству. Проверка может производиться автоматически, с помощью камеры, подсоединенной к компьютеру, который может определять размер и цвет урожая по изображениям с камеры. Урожай, не соответствующий предопределенным требованиям, предпочтительно направляется в установку для производства биогаза 28, которая предпочтительно является частью или непосредственно соединена с механизмом 1. Собранный урожай может упаковываться и продаваться в устройстве, являющемся частью механизма 1. В качестве альтернативного варианта, урожай упаковывается и транспортируется в пункт торговли, такой, как супермаркет.

После сбора урожая на лотках 9, горшки 17 и питательная среда в горшках 17 стерилизуются путем перемещения лотков и горшков с питательной средой в стерилизующее устройство 6, в котором лотки и горшки подвергаются воздействию пара. После стерилизующего устройства лотки 9 перемещаются через охлаждающее устройство 30, в котором лотки 9, горшки 17 и питательная среда остужаются. После того как лотки 9 остынут, лотки 9 перемещаются в отделительное устройство 40, в котором горшки 17 снимаются с лотков 9 и перемещаются в высевающий аппарат 7, описанный выше.

На фиг. 6 показано отделительное устройство 40 или, как вариант, расстановочное устройство 25 (например, устройство для перемещения горшков), предназначенное для перемещения горшков 17 в и из лотка 9. Устройства 25, 40 представляют собой робота 42. В отделительном устройстве робот 42 перемещает стерилизованные горшки 17 из лотков 9 и размещает их на поддоне 41. В расстановочном устройстве (например, устройстве для перемещения горшков) робот 42 перемещает горшки 17 с пророщенными семенами с поддона 41 на лоток 17.

На фиг. 7 показано устройство для проращивания 8, в котором поддоны 41 с лотками 9 перемещаются для проращивания.

На фиг. 8 показано поперечное сечение лотка 9 с горшками 17 с растениями 32.

Фиг. 9 представляет собой перспективное изображение лотка 9 с горшками 17 и растениями 32. Как показано на фиг. 7, лоток состоит из дна 44 и крышки 45. К крышке проделаны отверстия 34 для приемки горшков 17. Водяные резервуары 56 сделаны с обеих сторон лотка 8.

На фиг. 10 показан особый вариант осуществления уборочной машины 5, рассматриваемый как уборочный аппарат 46, предназначенный для сбора выращенного урожая 43. Три параллельных ленточных транспортера 47 перемещают лотки 9 с растениями 43 в уборочный аппарат 46. Пустые лотки перемещаются из уборочной машины на втором ленточном транспортере 48. Собранный урожай перемещается на третьем ленточном транспортере 49. Камера 50 установлена для проверки собираемого урожая. В ином варианте камера может быть установлена для проверки урожая в лотках до сбора. Стерилизующее устройство 6 может быть выполнено в составе уборочного аппарата 46.

На фиг. 11 более подробно показано поперечное сечение ленты 14 в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Лента 14 состоит из первой балки 51 и второй балки 52. Лоток 9 с некоторым количеством горшков 17 поддерживается первой балкой 51 с одной стороны лотка 9 и второй балкой 52 с другой стороны лотка 9. Транспортное приспособление 53 перемещается по первой балке 51 и представляет собой аппарат перемещения лотка 55, который после прохода лотка 9 перемещает его на один шаг по участку ленты 14. В первой балке 51 проделаны отверстия слива воды 10. Горшки 17, в которых растут саженцы 43, размещаются в лотках 9.

На фиг. 12 более подробно показано поперечное сечение участка ленты 14 в соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения. Будут описаны только отличия между вариантами осуществления согласно фиг. 5 и фиг. 6. Участок ленты 14 представляет собой третью балку 54, на которой установлено транспортное приспособление 53. Кроме того, вторая балка 52 поддерживает лоток 9 между краями лотка 9.

Группа изобретений относится к области тепличного растениеводства и может быть использована для выращивания растений. Конструкция для выращивания растений включает здание с теплицей. При осуществлении способа выращивания растений в здании с теплицей высевают семена в питательную среду в стерилизованных горшках. Высевание производят высевающим аппаратом. Проращивают семена в горшках в устройстве для проращивания. Контролируют проращивание. Располагают горшки с пророщенными семенами на лотках. Перемещают лотки на ленту. С помощью подъемника перемещают лотки на ленте снизу здания в начало ленты наверху здания. Собирают урожай с помощью уборочной машины. Стерилизуют горшки с питательной средой после сбора урожая. Обеспечиваются минимизация затрат энергии и сокращение площади для выращивания растений. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Способ выращивания растений (43) в здании (1), имеющем теплицу (2), включающий следующие шаги:

высевание семян в питательную среду в стерилизованных горшках (17) с помощью высевающего аппарата (7), где высевающий аппарат (7) также обеспечивает полив, добавление питательных веществ и/или удобрений в питательную среду,

проращивание семян в горшках (17) в устройстве для проращивания (8),

контроль проращивания семян в горшках (17),

расположение только горшков (17) с проросшими семенами на лотки (9) с осью длины (16) с помощью устройства для перемещения горшков (25),

перемещение лотков (9) на участок (14) одной из нескольких параллельных лент 3, 3' с помощью подъемника (4), где лотки (9) перемещаются снизу здания в начало участка ленты (14) наверху здания (1),

автоматическое перемещение горшков по теплице (2) для роста проросших семян в саженцы (43), где теплица состоит из по крайней мере двух параллельных лент 3, 3' для перемещения лотков (9) от начала, наверху здания (1), вниз,

перемещение лотков (9), поддерживаемых первой балкой (51) и второй балкой (52), по теплице (2) с помощью ленточного транспортера, характеризующегося транспортным приспособлением (53) с аппаратом перемещения лотка (55), который перемещается вдоль первой балки (51) и перемещает лоток (9) на один шаг вдоль участка ленты (14) после прохождения лотка (9), транспортное приспособление (53) при этом перемещает лотки (9) постепенно вдоль участка ленты (14) во время прохождения по ленте (14),

соскальзывание лотков с одного участка ленты (14) на другой участок ленты (14) вниз при помощи средств соединения лент (18), установленных как диагонально наклонные каналы с осью длины (19), где указанные средства соединения лент (18) соединяют концевую часть верхнего участка ленты (14) с начальной частью участка ленты (14), находящегося снизу,

сбор выращенного урожая (43) с помощью уборочной машины (5), и

стерилизация горшков с питательной средой в стерилизующем устройстве (6) после сбора урожая для получения стерилизованных горшков (17) с питательной средой.

2. Способ по п. 1, в котором семена высеваются в среду в горшках (17), которые имеют, по крайней мере, две противоположные стенки с небольшим уклоном, чтобы площадь сечения горшков (17) снижалась по направлению ко дну горшков (17), горшки (17) размещаются в лотках (9), имеющих сужающуюся ширину по направлению ко дну, которая будет соответствовать ширине горшков (17), лотки (9) удлинены по оси длины (16) и предназначены для размещения горшков (17) в один ряд на лотке (9) вдоль оси длины (16), эти лотки (9) располагаются на ленте (14) таким образом, чтобы их оси длины (16) были перпендикулярны балкам (51, 52) ленты (14).

3. Способ по любому предшествующих пунктов, включающий шаг промежуточного полива растений (43) с помощью периодической подачи воды в лотки (9), где горшки (17) и лотки (9) установлены таким образом, чтобы питательная среда в горшках (17) впитывала воду из лотков (9), а также включающий шаг предотвращения скопления воды на дне лотков (9), дно которых выполнено с наклоном в 0,5-2 градуса по горизонтали, при этом оставшаяся вода вытекает из лотка через отверстие, проделанное в нижнем крае лотка.

4. Способ по п. 3, включающий шаги по непрерывной очистке и рециркуляции избыточной воды, которая вытекает из отверстий в лотках, где избыточная вода проходит через (i) механический фильтр для отделения частей растений и питательной среды от воды, (ii) биологический фильтр, включающий цеолит и пемзу для очистки воды от возбудителей инфекций и метаболитов, (iii) второй механический фильтр для отделения частиц цеолита и питательной среды от воды, очищенной биологическим фильтром, и/или (iv) УФ-фильтр, в котором избыточная вода, прошедшая через несколько фильтров, собирается и потом смешивается с питательным веществом, удобрением и/или свежей водой, а затем закачивается обратно в здание (1) для полива и обеспечения растений питательным веществом и удобрением.

5. Способ по любому из пп. 1, 2, в котором шаг по проверке того, что семена в горшках (17) проросли, включает применение автоматизированных средств контроля (24), использующих цифровую камеру (23), подключенную к компьютеру.

6. Способ по любому из пп. 1, 2, включающий шаг по сбору выращенного урожая (43) при помощи уборочной машины (5) с уборочным аппаратом (46), где три параллельных конвейерных ленты (47) перемещают лотки (9) с растениями (43) в уборочный аппарат (46), в котором пустые лотки выводятся из уборочной машины на второй конвейерной ленте (48), а собранный урожай транспортируется на третьей конвейерной ленте (49), при этом камера (50), подключенная к компьютеру, служит для проверки собранного урожая с определением его размера и цвета.

7. Способ по любому из пп. 1, 2, в котором органические отходы после проверки урожая, включающие в себя урожай, который не отвечает установленным требованиям, транспортируются на установку по производству биогаза (28), а биологические питательные вещества от производства биогаза транспортируются в высевающий аппарат (7).

8. Способ по любому из пп. 1, 2, включающий шаг по стерилизации горшков с питательной средой (17) при помощи стерилизующего устройства (6), в котором лотки и горшки подвергаются воздействию пара, а лотки (9) затем проходят через охлаждающее устройство (30), где лотки (9), горшки (17) и питательная среда охлаждаются и транспортируются на отделительное устройство (40), в котором горшки (17) извлекаются из лотков (9) и перемещаются в высевающий аппарат (7).

9. Способ по любому из пп. 1, 2, в котором стерилизация осуществляется при помощи микроволнового излучения для нагрева остаточной воды в горшках, и, следовательно, нагрева питательной среды и горшков.

10. Конструкция (1) для выращивания растений (43) в виде здания (1) с теплицей (2), отличающаяся тем, что она оснащена высевающим аппаратом (7) для посева семян в питательной среде, находящейся в горшках (17), где высевающий аппарат (7) также предусмотрен для подачи воды, питательного вещества и/или удобрения в питательную среду,

устройством проращивания (8) для прорастания семян в горшках (17),

средствами контроля (24) для определения прорастания семян,

устройством для перемещения горшков (25), размещения горшков (17) в лотки (9) по оси длины (16),

подъемником (4) для перемещения лотков (9) на участки (14) параллельных лент 3 и 3', где подъемник (4) перемещает лотки (9) снизу здания в начальное положение участка ленты (14) вверху здания (1),

теплицей (2) для того, чтобы проросшие семена доросли до саженцев (43), где теплица включает две параллельные ленты 3 и 3' для перемещения лотков (9) из начального положения в конечное,

средствами транспортировки лотков (9) по теплице (2), где средство перемещения лотков (9) включает участок ленты (14), состоящий из первой балки (51) и второй балки (52), лоток (9) поддерживается балками, транспортное устройство (53), проходящее вдоль первой балки (51), включает аппарат перемещения лотков (55), который, после прохождения лотка (9), перемещает лоток (9) на один шаг вперед по участку ленты (14), таким образом, транспортное устройство (53) постепенно перемещает лотки (9) по участку ленты (14) во время хода вдоль участка ленты (14),

средствами соединения лент (18), установленных как наклонные каналы с осью длины (19), где каналы предназначены для транспортировки лотков (9) по их осям длины (16) параллельно направлению транспортировки, где указанные средства соединения лент (18) установлены для соскальзывания лотков с одного участка ленты (14) на другой участок ленты (14) ниже и где указанные средства соединения лент (18) соединяют концевую часть верхнего участка ленты (14) с начальной частью участка ленты (14), находящегося снизу,

уборочной машиной (5) для сбора выращенного урожая (43), и,

стерилизующим устройством (6) для стерилизации горшков (17) с питательной средой после сбора для обеспечения стерилизованных горшков (17) питательной средой.

11. Конструкция по п. 10, где горшки (17) имеют как минимум две противоположные стенки, которые слегка наклонены так, чтобы площадь поперечного сечения горшков (17) уменьшалась ко дну горшков (17); лотки (9) имеют уменьшающуюся ширину ко дну, что соответствует ширине горшков (17); лотки (9) вытянуты для размещения в них одного ряда горшков (17) по оси длины (16); участок ленты (14) предназначен для размещения лотков (9) на участке ленты (14) по их осям длины (16), перпендикулярным балкам (51, 52) участка ленты (14).

12. Конструкция (1) по любому из пп. 10. 11, в которой средства полива установлены для периодического обеспечения лотков (9) водой с наивысшей стороны, участок ленты (14) имеет угол в 0,5-2 градуса относительной горизонтали, который препятствует задержке воды на дне лотков (9), а остаточная вода вытекает из лотка через отверстие, предусмотренное в нижней части лотка.

13. Конструкция по п. 12, в которой средства полива включают трубы (10), расположенные на расстоянии, соответствующем длине шагов постепенного перемещения лотков (9).

14. Конструкция по п. 12, включающая средства для непрерывной очистки и рециркуляции избыточной воды, которая вытекает из отверстий в лотках, где избыточная вода проходит через механические фильтры, биологические фильтры и/или УФ-фильтры, избыточная вода, прошедшая через фильтры, собирается и потом смешивается с питательным веществом, удобрением и/или свежей водой, а затем закачивается обратно в здание (1) для полива и обеспечения растений питательным веществом и удобрением.

15. Конструкция по любому из пп. 10, 11, где средства контроля (24) для проверки того, что семена в горшках (17) проросли, включают автоматизированную систему, использующую цифровую камеру (23), подключенную к компьютеру.

16. Конструкция по любому из пп. 10, 11, в которой уборочная машина (5) включает уборочный аппарат (46) для сбора выращенного урожая (43), где три параллельных конвейерных ленты (47) перемещают лотки (9) с растениями (43) в уборочный аппарат (46), пустые лотки выводятся из уборочной машины на второй конвейерной ленте (48), собранный урожай транспортируется на третьей конвейерной ленте (49), при этом предусмотрена камера (50) для проверки собранного урожая для определения его размера и цвета.

17. Конструкция по любому из пп. 10, 11, где органические отходы после проверки урожая, включающие в себя урожай, который не отвечает установленным требованиям, транспортируются на установку по производству биогаза (28), встроенную или соединенную с механизмом (1), а биологические питательные вещества от производства биогаза транспортируются на высевающий аппарат (7) для посева семян.

18. Конструкция по любому из пп. 10, 11, включающая стерилизующее устройство (6), в котором лотки и горшки подвергаются воздействию пара, и охлаждающее устройство (30), в котором стерилизованные лотки (9), горшки (17) и питательная среда охлаждаются, а также отделительное устройство (40), при помощи которого горшки (17) извлекаются из лотков (9) и перемещаются в высевающий аппарат (7).

19. Конструкция по любому из пп. 10, 11, где стерилизующее устройство включает источник микроволнового излучения, чтобы использовать микроволновое излучение для нагрева остаточной воды в горшках, и, таким образом, нагреть питательную среду и горшки.