РОБОТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СРЕДСТВ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ РАСТЕНИЙ Российский патент 2023 года по МПК A01G31/02 A01G9/24 

Изобретение относится к области сельского хозяйства и предназначено для выращивания растений.

Известно интеллектуальное устройство для выращивания, включающее устройство сбора данных о выращивании растений, устройство классификации-маркировки, регулирующее устройство, устройство для управления условиями выращивания, управление поливом, регулированием температуры, управление борьбой с болезнями, информацию о выращивании растения, включая виды растений, о почве, типе основных удобрений, соотношении компонентов почвенной матрицы и основных удобрений, о состоянии роста листьев, состоянии болезней, вредителей, о высоте всходов растений и площади листьев, о процессе управления (патент РФ 2688234, опубл. 25.05.2019, Бюл. №15)

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности оперативного внесения питательного раствора.

Известен автономный транспортируемый модуль на базе ISO-контейнера для выращивания растений, включающий накопительный резервуар для питательного водного раствора, дозаторы, канал подачи питательного водного раствора из резервуара, соединенный с форсунками, установленными в кассете для полива растений, систему видеонаблюдения с функцией распознавания объектов, в том числе листьев, стеблей, цветов и плодов, систему сбора и хранения параметров выращивания в базе данных, систему анализа процесса выращивания с использованием систем искусственного интеллекта, а также устройство отображения данных процесса выращивания (патент РФ 2720919, опубл. 14.05.2020, Бюл. №14).

Недостатком известного модуля является то, то в нем нет возможности получения необходимого удобрения и оперативного приготовления из него питательного раствора в строго необходимом количестве.

Наиболее близкой системой того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является роботизированный автономный модуль для выращивания растений на искусственных средах с применением автоматизированных средств жизнеобеспечения растений на всех стадиях выращивания, включающий автономную роботизированную тележку с возможностью ручного управления перемещением или автоматического перемещения по заданным маршрутам; резервуар для питательного раствора; устройство дозированной подачи питательного раствора к корням растений; устройство подачи питательного раствора к устройству дозированной подачи питательного раствора к корням растений; устройство видеонаблюдения (патент РФ 2748379, опубл. 25.05.2021, Бюл. №15). Данное устройство принято за прототип.

Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым изобретением, - автономная роботизированная тележка с возможностью ручного управления перемещением или автоматического перемещения по заданным маршрутам; резервуар для питательного раствора; устройство подачи питательного раствора к устройству дозированной подачи питательного раствора к корням растений; размещенные на автономной роботизированной тележке устройство дозированной подачи питательного раствора к корням растений и устройство видеонаблюдения; устройство управления, соединенное с резервуаром для питательного раствора, устройством подачи питательного раствора к устройству дозированной подачи питательного раствора к корням растений, устройством дозированной подачи питательного раствора к корням растений и устройством видеонаблюдения.

Недостатком известной системы, принятой за прототип, является необходимость иметь в системе (модуле) готовое удобрение, что не предполагает приготовление питательного раствора из вторичных ресурсов, необходимость иметь в системе (модуле) уже готовый питательный раствор, что требует его хранения в избыточном количестве, отсутствие оперативного внесения питательного раствора в строго необходимом для растений количестве.

Задачей изобретения является реализация возможности использования вторичных ресурсов в качестве сырья для приготовления питательного раствора, экономия питательного раствора, повышение оперативности внесения питательного раствора к корням растений.

Поставленная задача решается за счет того, что в известную роботизированную систему для выращивания растений с применением автоматизированных средств жизнеобеспечения растений, содержащую автономную роботизированную тележку с возможностью ручного управления перемещением или автоматического перемещения по заданным маршрутам, резервуар для питательного раствора, устройство подачи питательного раствора к устройству дозированной подачи питательного раствора к корням растений, размещенные на автономной роботизированной тележке устройство дозированной подачи питательного раствора к корням растений и устройство видеонаблюдения, устройство управления, соединенное с резервуаром для питательного раствора, устройством дозированной подачи питательного раствора к корням растений, устройством подачи питательного раствора к устройству дозированной подачи питательного раствора к корням растений и устройством видеонаблюдения, согласно изобретению дополнительно введены реактор для получения магний аммоний фосфатного удобрения струвита, устройство подготовки питательного раствора, соединенное на входе с реактором для получения удобрения, а на выходе с резервуаром для питательного раствора, при этом устройство управления выполнено с функцией распознавания сельскохозяйственной ситуации и соединено с реактором для получения магний аммоний фосфатного удобрения струвита и устройством подготовки питательного раствора.

Признаки предлагаемой системы, отличительные от прототипа, - введены в систему реактор для получения магний аммоний фосфатного удобрения струвита, устройство подготовки питательного раствора, соединенное на входе с реактором для получения удобрения, а на выходе с резервуаром для питательного раствора; устройство управления выполнено с функцией распознавания сельскохозяйственной ситуации и соединено с реактором для получения магний аммоний фосфатного удобрения струвита и устройством подготовки питательного раствора.

Отличительные признаки в совокупности с известными позволяют реализовать возможность использования вторичных ресурсов в качестве сырья для приготовления питательного раствора, экономить питательный раствор, повысить оперативность внесения питательного раствора к корням растений.

В типовом методе хозяйствования агростоки и сельскохозяйственные стоки подлежат утилизации, что экономически нецелесообразно. Это связано с тем, что, во-первых, тратятся большие средства на утилизацию стоков и, во-вторых, агро- и сельхоз стоки не используются как вторичное сырье, которое на современном уровне науки и техники можно использовать. Применяемый в изобретении реактор представляет собой аппарат емкостного типа, в котором агро- и сельхоз стоки в процессе химической реакции превращаются в удобрение - магний аммоний фосфат (струвит). Реактор таким образом позволяет избежать ситуации экономически необоснованной утилизации соков, а использовать стоки, как вторичное ресурсы.

В типовых системах выращивания сельскохозяйственных культур внесение питательного раствора осуществляется, как правило, через определенные заранее установленные интервалы времени, не учитывая особенности роста растений. В предлагаемом же изобретении устройство видеонаблюдения формирует оперативный сигнал, который передается на устройство управления. Данный сигнал содержит информацию, связанную с цветом растений, формой и отличительными особенностями листьев. На основании этой информации устройство управления определяет факт необходимости внесения к корням растений, и в случае установления такого факта рассчитывает строго необходимое количество питательного раствора. Таким образом, применение устройства управления с функцией распознавания сельскохозяйственной ситуации исключает необоснованную избыточность приготовляемого питательного раствора, за счет чего достигается экономии питательного раствора.

Получение удобрения - магний аммоний фосфата (струвита) - из стоков осуществляется заблаговременно и не может учитывать текущую сельскохозяйственную ситуацию, связанную с особенностями роста сельскохозяйственных культур в конкретный момент времени. Таким образом, периодическое получение удобрения (струвита), как и периодическое приготовление из них питательного раствора не позволяет осуществлять оперативное его внесение к корням растений в зависимости от конкретной определенной сельскохозяйственной ситуации. То есть удобрение не синтезируется оперативно, а его нужно подвозить и загружать. В предлагаемом же изобретении рассчитанное устройством управления необходимое количество питательного раствора позволяет получить его в системе для выращивания растений. Необходимым компонентом для получения питательного раствора является удобрение. Однако полученное в реакторе удобрение (струвит) не может эффективно использоваться для непосредственного внесения к корням растений, так как это удобрение (струвит) является нерастворимой и/или малорастворимой формой удобрения. Поэтому его необходимо перевести в форму питательного раствора, при которой оно будет использоваться максимально эффективно. Использование устройство подготовки позволяет получать питательный раствор, который представляет собой специально приготавливаемую суспензию в строго необходимом для выращиваемых растений количестве. Приготовленный в устройстве подготовки питательный раствор позволяет повысить оперативность его внесения к корням растений.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема роботизированной системы для выращивания растений.

Роботизированная система для выращивания растений с применением автоматизированных средств жизнеобеспечения растений содержит (фиг.) расположенные по ходу технологического процесса реактор 1 для получения удобрения - магний аммоний фосфата (струвита), представляющий собой аппарат емкостного типа, устройство подготовки питательного раствора 2, резервуар для питательного раствора 3, устройство подачи питательного раствора 4 к устройству дозированной подачи питательного раствора к корням растений, устройство дозированной подачи питательного раствора к корням растений 5. Система включает устройство видеонаблюдения 6. Устройство видеонаблюдения 6 и устройство дозированной подачи питательного раствора к корням растений 5 размещены на автономной роботизированной тележки 7 с возможностью ручного управления перемещением или автоматического перемещения по заданным маршрутам. Выход устройства видеонаблюдения 6 соединен с входом устройства управления 8.

Устройство управления 8 соединено с реактором 1 для получения удобрения - магний аммоний фосфата (струвита), устройством подготовки питательного раствора 2, резервуаром для питательного раствора 3, устройством подачи питательного раствора 4 к устройству дозированной подачи питательного раствора к корням растений, устройством дозированной подачи питательного раствора к корням растений 5. Устройство управления 8 выполнено с функцией распознавания сельскохозяйственной ситуации.

Роботизированная система для выращивания растений с применением автоматизированных средств жизнеобеспечения растений работает следующим образом.

В реактор загружают агростоки и/или сельскохозяйственные стоки, которые в процессе химической реакции превращаются в удобрение - магний аммоний фосфата (струвит).

Произведенное в реакторе 1 удобрение поступает в устройство подготовки питательного раствора 2, в котором нерастворимое и/или малорастворимое удобрение (струвит) переводится в форму питательного раствора.

Приготовленный таким образом питательный раствор поступает в резервуар для питательного раствора 3, из которого подается в устройство дозированной подачи питательного раствора к корням растений 5 при помощи устройства подачи питательного раствора к устройству дозированной подачи питательного раствора к корням растений 4.

При помощи устройства дозированной подачи питательного раствора 5 питательный раствор подается к корням растений. При этом данное устройство 5 расположено на автономной роботизированной тележке 7 с возможностью ручного управления перемещением или автоматического перемещения по заданным маршрутам. Также на данной тележке расположено устройство видеонаблюдения 6.

Устройство видеонаблюдения 6 формирует оперативный сигнал, который передается на устройство управления 8. Данный сигнал содержит информацию, связанную с цветом растений, формой и отличительными особенностями листьев, на основании которой устройство управления 8 определяет нехватку, избыток или норму питательного раствора. В случае нехватки питательного раствора устройство управления 8 рассчитывает количество питательного раствора, которое необходимо внести к корням растений. После этого устройство управления 8 формирует команды управления всем остальным устройствам, входящим с состав роботизированной системы для выращивания растений.

Преимущество изобретения состоит в том, что оно позволяет реализовать возможность использования вторичных ресурсов в качестве сырья для приготовления питательного раствора, экономить питательный раствор, повысить оперативность внесения питательного раствора к корням растений.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и предназначено для выращивания растений. Роботизированная система содержит автономную роботизированную тележку с возможностью ручного управления перемещением или автоматического перемещения, резервуар для питательного раствора, устройство дозированной подачи питательного раствора к корням растений, устройство подачи питательного раствора к устройству дозированной подачи питательного раствора к корням растений, устройство видеонаблюдения и устройство управления. Устройство дозированной подачи питательного раствора к корням растений и устройство видеонаблюдения размещены на автономной роботизированной тележке. Устройство управления соединено с резервуаром для питательного раствора, устройством подачи питательного раствора к устройству дозированной подачи питательного раствора к корням растений, устройством дозированной подачи питательного раствора к корням растений и устройством видеонаблюдения. В систему дополнительно введены реактор для получения удобрения магний аммоний фосфата - струвита, устройство подготовки питательного раствора, соединенное на входе с реактором для получения удобрения, а на выходе с резервуаром для питательного раствора. Устройство управления выполнено с функцией распознавания сельскохозяйственной ситуации и соединено с реактором для получения магний аммоний фосфатного удобрения струвита и устройством подготовки питательного раствора. Изобретение обеспечивает возможность использования вторичных ресурсов в качестве сырья для приготовления питательного раствора, повышение оперативности внесения питательного раствора к корням растений и его экономию. 1 ил.

Роботизированная система для выращивания растений с применением автоматизированных средств жизнеобеспечения растений, содержащая автономную роботизированную тележку с возможностью ручного управления перемещением или автоматического перемещения, резервуар для питательного раствора, устройство подачи питательного раствора к устройству дозированной подачи питательного раствора к корням растений, размещенные на автономной роботизированной тележке устройство дозированной подачи питательного раствора к корням растений и устройство видеонаблюдения, устройство управления, соединенное с резервуаром для питательного раствора, устройством подачи питательного раствора к устройству дозированной подачи питательного раствора к корням растений, устройством дозированной подачи питательного раствора к корням растений и устройством видеонаблюдения, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены реактор для получения магний аммоний фосфатного удобрения - струвита, устройство подготовки питательного раствора, соединенное на входе с реактором для получения удобрения, а на выходе с резервуаром для питательного раствора, при этом устройство управления выполнено с функцией распознавания сельскохозяйственной ситуации и соединено с реактором для получения магний аммоний фосфатного удобрения - струвита и устройством подготовки питательного раствора.