УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА МИКРОЗЕЛЕНИ Российский патент 2023 года по МПК A01G31/02 

Изобретение относится к устройствам для автоматического производства микрозелени с интеллектуальным управлением и может быть использовано в продуктовых розничных точках продаж для выращивания и выдачи микрозелени покупателям.

Известно гидропонное устройство для выращивания растений и система выращивания, использующая это устройство [RU 2746805 C1]. Гидропонное устройство для выращивания растений содержит по меньшей мере одно отверстие для прорастания растений, проходящее вдоль корпуса, и пористый субстрат, имеющий по меньшей мере два слоя и установленный внутри корпуса таким образом, что граница между слоями расположена напротив указанного отверстия корпуса. Корпус включает две части в форме желобов, соединенные открытыми сторонами с образованием зазора, образующего упомянутое отверстие для прорастания растений, причем стенки частей корпуса с одной его стороны размещены внахлест. Устройство также включает каркас, резервуар, насос, поливочные трубы, капельницы, дренажные элементы, основную балку, дополнительную балку, лампу и по меньшей мере одно средство соединения частей корпуса.

Недостатками известного гидропонного устройства для выращивания растений являются: полив происходит сразу всех растений, а не только тех, кому это необходимо; необходимо вручную производить посадку семян растений; необходимо вручную контролировать степень готовности микрозелени; отсутствует возможность определения какие в данный момент культуры микрозелени находятся на выращивании.

Наиболее близким решением, принятым за прототип, является устройство для выращивания микрозелени и трав [Viking Under-counter Micro Green & Herb Cabinet https://www.metroappliancesandmore.com/refrigeration/specialty/beverage-coolers/GCV12LSS/], содержащее флуоресцентные лампы, рассеивающие свет панели, резервуар для воды, датчик уровня воды, датчик концентрации солей, датчик определения кислотности (pH), насос-дозатор для регулирования pH, сенсорный модуль управления, датчик влажности, датчик освещенности, насос для воды, насос для питательных веществ, циркуляционные вентиляторы, датчики температуры, съемные ящики для выращивания на легко скользящих роликах с дренажными отверстиями снизу, окно из закаленного стекла с двойным остеклением, встроенная дверная прокладка, дверная ручка во всю длину, двойная стенка, конструкция из нержавеющей стали с регулируемыми выравнивающими болтами, фильтр воды.

Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым устройством для автоматического производства микрозелени: корпус, в котором размещены флуоресцентные лампы, рассеивающие свет панели, датчик влажности, датчик освещенности, насос для воды, циркуляционные вентиляторы, датчики температуры, фильтр воды, резервуар для воды, содержащий датчик уровня воды, датчик концентрации солей, датчик определения кислотности (pH).

Недостатки прототипа: необходимо вручную производить посадку семян в формы; необходимо вручную размещать формы с субстратом и семенами в устройство; необходимо вручную контролировать степень готовности микрозелени; необходимо вручную извлекать готовую микрозелень из устройства; в системе управлении отсутствует возможность для определения наиболее востребованных культур для выращивания микрозелени; отсутствует возможность определения какие в данный момент культуры микрозелени находятся на выращивании.

Задачей изобретения является разработка устройства для автоматического производства микрозелени, позволяющего автоматически: производить посадку семян в формы; размещать формы с субстратом и посаженными семенами в устройство для выращивания; контролировать степень готовности микрозелени; извлекать готовую микрозелень из устройства; определять наиболее востребованные культуры для выращивания микрозелени; определять находящиеся в данный момент культуры микрозелени в стадии выращивания.

Решение этой задачи является актуальным в связи с увеличением спроса на микрозелень, которая обладает высоким содержанием витаминов и микроэлементов, таких как магний, медь, калий, цинк и железо. Поскольку срок произрастания микрозелени находится в пределах от 4 до 15 дней, то появляется необходимость её быстро доставить до розничной точки продажи, что не всегда является экономически оправданным действием. Поэтому устройство для автоматического производства микрозелени позволит выращивать микрозелень прямо в розничной точке продажи и выдавать микрозелень покупателям в автоматическом режиме.

Поставленная задача была решена за счет того, что известное устройство для выращивания микрозелени, включающее корпус, в котором размещены флуоресцентные лампы, рассеивающие свет панели, датчик влажности, датчик освещенности, насос для воды, циркуляционные вентиляторы, датчики температуры, фильтр воды. резервуар для воды, содержащий датчик уровня воды, датчик концентрации солей, датчик определения кислотности (pH), согласно изобретению дополнительно содержит

блок управления, блок посадки, блок загрузки форм, блок извлечения форм, отсек для выдачи, отсек для испорченных форм, блок для размещения форм, блок для полива и освещения форм,

при этом блок управления содержит интерактивную панель управления, которая реализует алгоритмы приема запросов на выдачу формы в отсек для выдачи и оплаты за выдачу формы, контроллер, реализующий алгоритмы управления исполнительными механизмами, получения и обработки информации с датчиков, установления наиболее часто извлекаемых культур микрозелени, прогнозирования сроков извлечения форм и видов культур микрозелени, выдачи команд в блок посадки в соответствии с прогнозными данными сроков извлечения форм и видов культур микрозелени, сигнализации о неисправностях в устройстве, о наличии воды и ненадлежащем качестве воды, окончании семян,

при этом блок извлечения форм содержит шарико-винтовые передачи, на каждой оси по две, расположенных на одной из сторон по периметру корпуса, на которых надеты винты, приводящиеся в движение двигателями, расположенных в конце каждой из шарико-винтовой передачи, при этом к каждому винту закреплены цилиндрические направляющие, в месте пересечения которых закреплена каретка модуль извлечения форм по средствам линейных подшипников, при этом модуль извлечения форм выполнен в виде прямоугольника, на поверхности которого крепится конвейер для извлечения форм,

также блок извлечения форм содержит фильтр для воды, который соединен с насосом для воды с одной стороны, а с другой с разветвленной сетью шлангов, при этом насос для воды соединен с резервуаром для воды,

при этом блок посадки содержит шнековые дозаторы, через которые семени микрозелени поступают на конвейер для перемещения семян, который закреплен ниже относительно шнековых дозаторов, конвейеры для перемещения форм с субстратом, на которых располагаются формы с субстратом и разграничителями между формами с субстратом, модуль перемещения форм, в котором располагается форма для перемещения, стоящая на конвейере модуля перемещения,

при этом модуль для перемещения форм, выполнен с возможностью перемещения по цилиндрическим направляющим блока загрузки форм, которые закреплены на винтах блока загрузки форм, которые надеты на шарико-винтовые передачи блока загрузки форм, приводящиеся в движение двигателями блока загрузки форм,

при этом блок загрузки форм содержит циркуляционные вентиляторы, датчики температуры, датчик влажности, датчик освещенности,

при этом блок для полива и освещения форм содержит флуоресцентные лампы, рассеивающие свет панели, продолжение разветвленной сети шлангов, на концах которой закреплены клапаны, при этом флуоресцентные лампы, рассеивающие свет панели, продолжение разветвленной сети шлангов и клапаны закреплены на цельной пластине,

при этом блок для размещения форм содержит конвейеры для перемещения форм с микрозеленью, на каждом из которых имеются разделительные элементы между форм с микрозеленью, стоящих на конвейере для перемещения форм с микрозеленью, при этом конвейеры для перемещения форм с микрозеленью закреплены на пластинах с дренажными отверстиями, расположенные под углом к горизонту для слива воды обратно в резервуар для воды.

Отличительные признаки предлагаемого устройства – введены блок управления, блок посадки, блок загрузки форм, блок извлечения форм, отсек для выдачи, отсек для испорченных форм, блок для размещения форм, блок для полива и освещения форм.

Отличительные признаки в совокупности с известными позволяют автоматически производить посадку семян в формы; автоматически размещать формы с субстратом и посаженными семенами в устройство для выращивания; автоматически контролировать степень готовности микрозелени, то есть в автоматическом режиме определять, когда она готова к употреблению и её можно извлекать; автоматически извлекать готовую микрозелень из устройства; автоматически определять наиболее востребованные культуры для выращивания микрозелени, то есть те, которые пользуются наибольшим спросом в данном месте; автоматически определять, какие в данный момент культуры микрозелени находятся на выращивании в устройстве.

На фиг. 1 представлена объемная модель устройства для автоматического производства микрозелени.

На фиг. 2 представлена модель устройства (вид спереди).

На фиг. 3 представлена модель устройства (вид справа).

На фиг. 4 представлена модель устройства (вид сзади).

На фиг. 5 представлен блок для полива и освещения форм.

На фиг. 6 представлен блок для размещения форм.

Устройство для автоматического производства микрозелени включает корпус 1 (фиг.1), в котором имеется блок управления 2, блок посадки 3, резервуар для воды 4, блок загрузки форм 5, блок извлечения форм 6, отсек для выдачи 7, отсек для испорченных форм 8, блок для размещения форм 9, блок для полива и освещения форм 10.

Блок управления 2 (фиг. 2) содержит интерактивную панель управления 11, которая реализует алгоритмы приема запросов на выдачу формы в отсек для выдачи 7 и оплаты за выдачу формы, контроллер 12, реализующий алгоритмы управления исполнительными механизмами, получения и обработки информации с датчиков, установления наиболее часто извлекаемых культур микрозелени, прогнозирования сроков извлечения форм и видов культур микрозелени, выдачи команд в блок посадки 3 в соответствии с прогнозными данными сроков извлечения форм и видов культур микрозелени, сигнализации о неисправностях в устройстве, о наличии воды и ненадлежащем качестве воды, окончании семян.

Блок извлечения форм 6 содержит шарико-винтовые передачи 13, на каждой оси по две, расположенных на одной из сторон по периметру корпуса 1, на которых надеты винты 14, приводящиеся в движение двигателями 15, расположенных в конце каждой из шарико-винтовой передачи 13. К каждому винту 14 закреплены цилиндрические направляющие 16, в месте пересечения которых закреплен модуль извлечения форм 17 по средствам линейных подшипников, при этом модуль извлечения форм 17 выполнен в виде прямоугольника, на поверхности которого крепится конвейер для извлечения форм 18.

Также блок извлечения форм 6 содержит фильтр для воды 19, который соединен с насосом для воды 20 с одной стороны, а с другой с разветвленной сетью шлангов 21, при этом насос для воды 20 соединен с резервуаром для воды 4.

Блок посадки 3 (фиг. 3) содержит шнековые дозаторы 22, через которые семени микрозелени поступают на конвейер для перемещения семян 23, который закреплен ниже относительно шнековых дозаторов 22, конвейеры для перемещения форм с субстратом 24, на которых располагаются формы с субстратом 25 и разграничителями между формами с субстратом 26, модуль перемещения форм 27, в котором располагается форма для перемещения 28, стоящая на конвейере модуля перемещения 29.

При этом модуль для перемещения форм 27 выполнен с возможностью перемещения по цилиндрическим направляющим блока загрузки форм 30 (фиг. 4), которые закреплены на винтах блока загрузки форм 31, которые надеты на шарико-винтовые передачи блока загрузки форм 32, приводящиеся в движение двигателями блока загрузки форм 33.

Блок загрузки форм 5 содержит циркуляционные вентиляторы 34, датчики температуры 35, датчик влажности 36, датчик освещенности 37. Резервуар с водой 4 содержит датчик уровня воды 38, датчик концентрации солей 39 и датчик определения кислотности 40.

Блок для полива и освещения форм 10 (фиг. 5) содержит флуоресцентные лампы 41, рассеивающие свет панели 42, продолжение разветвленной сети шлангов 21, на концах которой закреплены клапаны 43, при этом флуоресцентные лампы 41, рассеивающие свет панели 42, продолжение разветвленной сети шлангов 21 и клапаны 43 закреплены на цельной пластине 44.

Блок для размещения форм 9 (фиг. 6) содержит конвейеры для перемещения форм с микрозеленью 45, на каждом из которых имеются разделительные элементы 46 между форм с микрозеленью 47, стоящих на конвейере для перемещения форм с микрозеленью 45, при этом конвейеры для перемещения форм с микрозеленью 45 закреплены на пластинах с дренажными отверстиями, расположенные под углом к горизонту для слива воды обратно в резервуар для воды 4. На фиг. 6 формы с микрозеленью 45 окрашены в разные цвета, от коричневого до зеленого, отображающие фазы выращивания микрозелени.

Устройство работает следующим образом. В контроллер 12 встроены алгоритмы управления исполнительными механизмами, получения и обработки информации с датчиков, установления наиболее часто извлекаемых культур микрозелени, прогнозирования сроков извлечения форм и видов культур микрозелени, выдачи команд в блок посадки 3 в соответствии с прогнозными данными сроков извлечения форм и видов культур микрозелени, сигнализации о неисправностях в устройстве, о наличии воды и ненадлежащем качестве воды, окончании семян.

Вначале владелец устройства загружает в него формы с субстратом 25 на конвейеры для перемещения форм с субстратом 24 и семена микрозелени в шнековые дозаторы 22. Также владелец устройства заполняет водой резервуар для воды 4.

Затем контроллер 12 определяет работоспособность всех узлов устройства. Если проверка выполнена успешно, то выводится графическая информация на интерактивную панель управления 11. Затем пользователь устройства выбирает в интерактивной панели управления 11 форму с определенным видом микрозелени, которую он хочет получить в отсеке для выдачи 7. Сигнал с интерактивной панели управления 11 пересылается в контроллер 12.

После этого в контроллере 12 формируется сигнал управления на исполнительные механизмы, такие как двигатели 15, конвейер для извлечения форм 18 и конвейеры для перемещения форм с микрозеленью 45. Сначала в работу вступают двигатели 15, приводящие в движение шарико-винтовые передачи 13, по которым перемещаются винты 14. Так как к винтам 14 прикреплены цилиндрические направляющие 16, то и они перемещаются вместе с ними. Так как к цилиндрическим направляющим 16 закреплен модуль извлечения форм 17, то и он перемещается вместе с ними. Таким образом, по средствам управления двигателями 15 перемещается и модуль извлечения форм 17 по заданным координатам осей Х и Y. Модуль извлечения форм 17 перемещается в заданные координаты Х и Y.

Затем контроллер 12 выдает сигнал управления на конвейер для перемещения форм с микрозеленью 45, который производит движение в сторону модуля извлечения форм 17. Причем производится движение только на расстояние, равное одной форме с микрозеленью 47. Таким образом форма с микрозеленью 47 оказывается на конвейере для извлечения форм 18. После чего контроллер 12 выдает сигнал управления на двигатели 15, по средствам связанных с ними механизмов модуль извлечения форм 17 перемещается в координаты, в которых правая часть конвейера для извлечения форм 18 имеет наименьшее расстояние до левой стороны отсека для выдачи 7.

Затем контроллер 12 выдает сигнал управления на конвейер для извлечения форм 18, который совершает движение в сторону отсека для выдачи 7. Таким образом форма с микрозеленью 47 оказывается в отсеке для выдачи 7. Из отсека для выдачи 7 пользователь может забрать форму с микрозеленью 47 ручным образом.

При этом алгоритмы в контроллере 12 управляют наличием форм с микрозеленью 47. Сначала алгоритмы в контроллере 12 по статистическим данным выгрузки форм прогнозируют спрос на загруженные во шнековые дозаторы 22 виды микрозелени. Затем, в зависимости от прогнозных значений контроллер 12 выдает сигналы управления на те конвейеры для перемещения форм с субстратом 24, на которых ещё имеются в наличии формы с субстратом 25, для их перемещения в сторону модуля перемещения форм 27 на расстояние, равное между соседними разграничителями между формами с субстратом 26.

Затем контроллер 12 выдает сигнал управления на двигатели блока загрузки форм 33, которые приводят в движение шарико-винтовые передачи блока загрузки форм 32, а так как на них закреплены винты блока загрузки форм 31, то они перемещаются. Так как к винтам блока загрузки форм 30 прикреплены цилиндрические направляющие блока загрузки форм 30, то и они перемещаются вместе с ними. Так как к цилиндрическим направляющим блока загрузки форм 30 прикреплен модуль для перемещения форм 27, то и он перемещается вместе с ними. Таким образом за счет управляющих сигналов с контроллера 12, модуль для перемещения форм 27 перемещается напротив того конвейера для перемещения форм с субстратом 24, на котором происходит движение. Затем контроллер 12 посылает сигнал управления на конвейер модуля перемещения 29 для его движения до тех пор, пока форма с субстратом 25 не достигнет геометрической середины модуля для перемещения форм 27.

Затем модуль для перемещения 27 перемещается ниже оси конвейера для перемещения семян 23, таким образом, чтобы в находящуюся на нем форму с субстратом могли попадать семена. Затем в контроллер 12 выдает сигналы управления на один из шнековых дозаторов 22, который выдает заранее определенное количество семян в зависимости от их вида и формы. Эти семена под действием силы тяжести падают на конвейер для перемещения семян 23, на который контроллер 12 посылает сигналы управления для перемещения. Таким образом семена оказываются в форме для перемещения 28.

При этом форма для перемещения 28 физически таже форма, что и форма с субстратом 25, только в ней уже присутствует не только субстрат, но и семена. А форма с микрозеленью 47 физически таже, что и форма для перемещения 28, только в ней уже проросли семена.

Для равномерного распределения семян по субстрату внутри формы для перемещения 28, контроллер 12 посылает сигналы управления на двигатели 33, которые резко перемещают модуль для перемещения 27 в разные стороны, что проводит к перераспределению семян из центра формы для перемещения 28.

Затем контроллер 12 посылает сигналы управления на двигатели 15, которые перемещают модуль для перемещения 27 до того конвейера для перемещения форм с микрозеленью 45, на который необходимо переместить форму для перемещения 28. Затем конвейер для перемещения форм с микрозеленью 45 перемещается на такое количество расстояний между разделительными элементами 46, сколько отсутствует форм на нем. Затем конвейер для перемещения форм с микрозеленью 45 по средствам сигналов управления с контроллера 12, перемещает форму для перемещения на 28 на конвейер для перемещения форм с микрозеленью 45.

Для произрастания микрозелени в формах с микрозеленью 47 их поливают водой путем подачи сигналов управления с контроллера 12 на клапаны 43, а также освещают с помощью флуоресцентных ламп 41 и вентилируют с помощью циркуляционных вентиляторов 34. Для контроля произрастания микрозелени используют датчики температуры 35, датчик влажности 36, датчик освещенности 37, датчик уровня воды 38, датчик концентрации солей 39 и датчик определения кислотности 40.

Изобретение относится к устройствам для автоматического производства микрозелени с интеллектуальным управлением и может быть использовано в продуктовых розничных точках продаж для выращивания и выдачи микрозелени покупателям. Устройство включает корпус, в котором размещены флуоресцентные лампы, рассеивающие свет панели, датчик влажности, датчик освещенности, насос для воды, циркуляционные вентиляторы, датчики температуры, фильтр воды, резервуар для воды, содержащий датчик уровня воды, датчик концентрации солей, датчик определения кислотности (pH). Содержит блок управления, блок посадки, блок загрузки форм, блок извлечения форм, отсек для выдачи, отсек для испорченных форм, блок для размещения форм, блок для полива и освещения форм. Техническим результатом является обеспечение возможности автоматической посадки семян в формы, автоматического размещения формы с субстратом и посаженными семенами в устройстве для выращивания, автоматического контроля степени готовности микрозелени и автоматического извлечения готовой формы из устройства. Также обеспечивается автоматическое определение наиболее востребованных культур микрозелени в данном месте и автоматическое определение находящихся в данный момент культур микрозелени в стадии выращивания. 6 ил.

Устройство для автоматического производства микрозелени, включающее корпус, в котором размещены флуоресцентные лампы, рассеивающие свет панели, датчик влажности, датчик освещенности, насос для воды, циркуляционные вентиляторы, датчики температуры, фильтр воды, резервуар для воды, содержащий датчик уровня воды, датчик концентрации солей, датчик определения кислотности (pH), отличающееся тем, что содержит блок управления, блок посадки, блок загрузки форм, блок извлечения форм, отсек для выдачи, отсек для испорченных форм, блок для размещения форм, блок для полива и освещения форм, при этом блок управления содержит интерактивную панель управления, реализующую алгоритмы приема запросов на выдачу формы в отсек для выдачи и оплаты за выдачу формы, контроллер, реализующий алгоритмы управления исполнительными механизмами, получения и обработки информации с датчиков, установления наиболее часто извлекаемых культур микрозелени, прогнозирования сроков извлечения форм и видов культур микрозелени, выдачи команд в блок посадки в соответствии с прогнозными данными сроков извлечения форм и видов культур микрозелени, сигнализации о неисправностях в устройстве, о наличии воды и ненадлежащем качестве воды, окончании семян, блок извлечения форм содержит шарико-винтовые передачи, на каждой оси по две, расположенные на одной из сторон по периметру корпуса, на которые надеты винты, приводящиеся в движение двигателями, расположенными в конце каждой из шарико-винтовой передачи, при этом к каждому винту закреплены цилиндрические направляющие, в месте пересечения которых закреплена каретка-модуль извлечения форм посредством линейных подшипников, при этом модуль извлечения форм выполнен в виде прямоугольника, на поверхности которого закреплен конвейер для извлечения форм, также блок извлечения форм содержит фильтр для воды, соединенный с насосом для воды с одной стороны, а с другой - с разветвленной сетью шлангов, при этом насос для воды соединен с резервуаром для воды, блок посадки содержит шнековые дозаторы для подачи семян микрозелени на конвейер для перемещения семян, закрепленный ниже относительно шнековых дозаторов, конвейеры для перемещения форм с субстратом, на которых расположены формы с субстратом и разграничителями между формами с субстратом, модуль перемещения форм, в котором расположена форма для перемещения, стоящая на конвейере модуля перемещения, блок загрузки форм содержит шарико-винтовые передачи, приводящиеся в движение двигателями, на винтах которых закреплены цилиндрические направляющие, также блок загрузки форм содержит циркуляционные вентиляторы, датчики температуры, датчик влажности, датчик освещенности, модуль для перемещения форм установлен с возможностью перемещения по цилиндрическим направляющим блока загрузки форм, блок для полива и освещения форм содержит флуоресцентные лампы, рассеивающие свет панели, продолжение разветвленной сети шлангов, на концах которой закреплены клапаны, при этом флуоресцентные лампы, рассеивающие свет панели, продолжение разветвленной сети шлангов и клапаны закреплены на цельной пластине, блок для размещения форм содержит конвейеры для перемещения форм с микрозеленью, на каждом из которых установлены разделительные элементы между формами с микрозеленью, стоящие на конвейере для перемещения форм с микрозеленью, при этом конвейеры для перемещения форм с микрозеленью закреплены на пластинах с дренажными отверстиями, расположенных под углом к горизонту, для слива воды обратно в резервуар для воды.