(57)【要約】  分散型センサグリッドは、農業環境における植物の成長条件を監視するために使用することができる。一例では、分散型センサグリッドは、鉛直方向軸と第１水平方向軸とによって規定されたグリッドとして配設されたセンサを含むことができる。センサは、それぞれ、動作電力および／またはネットワーク通信アクセスを提供するケーブルおよび／またはポートに結合することができる。いくつかの実装形態では、農業環境内に配置された複数の照明器具は、１つ以上のセンサに対して電力およびネットワーク通信アクセスを提供するように構成することができ、これにより、接続のための過剰なケーブル配線の使用を軽減して、設置を簡素化することができる。センサは、農業環境の一部に関して成長条件を監視するために、それぞれの照明器具の近傍内に相応的に配置することができる。使用されるセンサはまた、統合型センサアセンブリとしてパッケージ化することができ、これにより、設置および配備がさらに簡素化される。【選択図】
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散型センサシステムであって、
（１）第１ピッチによって規定されたおおよそまたは実質的に規則的な間隔で第１水平方向軸に沿って、および、（２）農業環境の第１組をなす複数の鉛直方向高さ位置に対応した間隔で鉛直方向軸に沿って、分散配置された第１の複数の統合型センサアセンブリを含み、
前記第１水平方向軸は、前記鉛直方向軸に対して実質的に直交し、
前記第１水平方向軸に沿った前記第１の複数の統合型センサアセンブリの前記第１ピッチは、実質的に前記第１水平方向軸に沿って前記農業環境内に配置された第１の複数の照明器具のそれぞれの位置に、実質的に対応している、分散型センサシステム。
【請求項２】
前記第１の複数の照明器具をさらに含み、
前記第１の複数の照明器具内の各照明器具は、前記第１の複数の統合型センサアセンブリのうちの少なくとも１つの統合型センサアセンブリに対して結合された少なくとも１つのポートを含む、請求項１に記載の分散型センサシステム。
【請求項３】
前記第１の複数の照明器具の各照明器具は、
アルミニウムハウジングと、
前記アルミニウムハウジングによって機械的に支持された少なくとも１つの光源と、
流体冷却剤を運ぶために前記アルミニウムハウジングに対して熱的に結合された少なくとも１つの銅管であって、前記照明器具の動作時には、この少なくとも１つの銅管を通して流れる前記流体冷却剤が、前記照明器具によって生成された熱を抽出する、少なくとも１つの銅管と、
少なくとも１つのパワーオーバーイーサネット（ＰｏＥ）ポートと、
少なくとも１つのユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートと、を含む、請求項２に記載の分散型センサシステム。
【請求項４】
前記第１の複数の統合型センサアセンブリ内の各統合型センサアセンブリは、前記第１の複数の照明器具のうちの１つの照明器具の、前記少なくとも１つのＰｏＥポートに対してまたは前記少なくとも１つのＵＳＢポートに対して結合されている、請求項３に記載の分散型センサシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの統合型センサアセンブリは、少なくとも１つの延長器を介して、前記１つの照明器具の前記少なくとも１つのＰｏＥポートに対してまたは前記少なくとも１つのＵＳＢポートに対して結合されている、請求項４に記載の分散型センサシステム。
【請求項６】
前記少なくとも１つの延長器は、少なくとも１つのケーブル、少なくとも１つのグースネックフレキシブル延長器、および／または、少なくとも１つの角度調節可能な延長器、を含む、請求項５に記載の分散型センサシステム。
【請求項７】
前記１つの照明器具の前記少なくとも１つのＰｏＥポートまたは前記少なくとも１つのＵＳＢポートは、前記少なくとも１つの統合型センサアセンブリに対して、動作電力またはネットワーク通信アクセスのうちの少なくとも一方を供給する、請求項３に記載の分散型センサシステム。
【請求項８】
前記第１の複数の照明器具の各照明器具は、前記第１の複数の統合型センサアセンブリのそれぞれの統合型センサアセンブリが、前記第１の複数の照明器具を介して互いに通信可能に結合されるように、少なくとも１つの防水ネットワーク通信ケーブルを介して、前記第１の複数の照明器具のうちの別の照明器具に対して結合されている、請求項２に記載の分散型センサシステム。
【請求項９】
前記第１の複数の照明器具の各照明器具は、前記第１の複数の統合型センサアセンブリが前記第１の複数の照明器具から電力を受領するように、少なくとも１つの電源ケーブルを介して、前記第１の複数の照明器具のうちの別の照明器具に対して結合されている、請求項２に記載の分散型センサシステム。
【請求項１０】
前記第１の複数の統合型センサアセンブリの各統合型センサアセンブリは、前記統合型センサアセンブリに対して電力またはネットワーク通信アクセスのうちの少なくとも一方を供給するケーブルに対して結合されている、請求項１に記載の分散型センサシステム。
【請求項１１】
前記ケーブルは、前記第１の複数の照明器具のうちの１つの照明器具に対して結合されている、請求項１０に記載の分散型センサシステム。
【請求項１２】
前記第１の複数の統合型センサアセンブリの各統合型センサアセンブリは、バッテリから電力を受領しない、請求項１に記載の分散型センサシステム。
【請求項１３】
前記第１の複数の統合型センサアセンブリの各統合型センサアセンブリは、無線的に通信しない、請求項１に記載の分散型センサシステム。
【請求項１４】
前記第１の複数の統合型センサアセンブリの各統合型センサアセンブリは、複数のセンサを含み、これら複数のセンサは、
空気温度センサ、
可視光センサ、
近赤外線（ＮＩＲ）センサ、
相対湿度センサ、
カメラ、
二酸化炭素（ＣＯ２）センサ、および／または、
赤外線（ＩＲ）センサ、を含む、請求項１に記載の分散型センサシステム。
【請求項１５】
前記農業環境の前記第１組をなす複数の高さ位置は、根ゾーンの高さ位置、植物の高さ位置、照明キャノピーの高さ位置、または、周囲環境の高さ位置、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の分散型センサシステム。
【請求項１６】
前記第１の複数の統合型センサアセンブリのうちの、前記第１組をなす複数の高さ位置内の第１高さ位置に配置された第１統合型センサアセンブリは、第１の複数のセンサを含み、
前記第１の複数の統合型センサアセンブリのうちの、前記第１組をなす複数の高さ位置内の第２高さ位置に配置された第２統合型センサアセンブリは、第２の複数のセンサを含み、
前記第１高さ位置と前記第２高さ位置とは、前記農業環境の異なる高さ位置に対応し、
前記第１の複数のセンサと前記第２の複数のセンサとは、異なるものである、請求項１に記載の分散型センサシステム。
【請求項１７】
第２水平方向軸に沿って、第２ピッチの分だけ前記第１の複数の統合型センサからオフセットされた第２の複数の統合型センサアセンブリをさらに含み、前記第２水平方向軸は、前記第１水平方向軸に対しておよび前記鉛直方向軸に対して実質的に直交している、請求項１に記載の分散型センサシステム。
【請求項１８】
前記第２ピッチは、第２の複数の照明器具と前記第１の複数の照明器具との間における前記第２水平方向軸に沿った距離に実質的に対応し、前記第２の複数の照明器具は、前記第１水平方向軸に対して実質的に平行に、前記農業環境内に配設されている、請求項１７に記載の分散型センサシステム。
【請求項１９】
前記鉛直方向軸に沿って前記第１の複数の統合型センサアセンブリの上方に配置された第２の複数の統合型センサアセンブリをさらに含み、
前記第２の複数の統合型センサアセンブリは、（１）前記第１ピッチによって規定された前記規則的な間隔で前記第１水平方向軸に沿って、および、（２）前記農業環境の第２組をなす複数の高さ位置に対応した間隔で前記鉛直方向軸に沿って、分散配置されている、請求項１に記載の分散型センサシステム。
【請求項２０】
前記農業環境の前記第１組をなす複数の高さ位置は、第１の根ゾーンの高さ位置、第１の植物の高さ位置、第１の照明キャノピーの高さ位置、または、第１の周囲環境の高さ位置、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１９に記載の分散型センサシステム。
【請求項２１】
前記農業環境の前記第２組をなす複数の高さ位置は、第２の根ゾーンの高さ位置、第２の植物の高さ位置、第２の照明キャノピーの高さ位置、または、第２の周囲環境の高さ位置、のうちの少なくとも１つを含む、請求項２１に記載の分散型センサシステム。
【請求項２２】
分散型センサシステムであって、
（１）第１ピッチによって規定されたおおよそまたは実質的に規則的な間隔で第１水平方向軸に沿って、および、（２）農業環境の第１組をなす複数の鉛直方向高さ位置に対応した間隔で鉛直方向軸に沿って、分散配置された第１の複数の統合型センサアセンブリを含み、
前記第１水平方向軸は、前記鉛直方向軸に対して実質的に直交し、
前記第１の複数の統合型センサアセンブリ内の各統合型センサアセンブリは、前記統合型センサアセンブリに対して電力またはネットワーク通信アクセスのうちの少なくとも一方を供給しているケーブルまたはポートのうちの一方に対して、機械的に結合されている、分散型センサシステム。
【請求項２３】
第１の複数の照明器具をさらに含み、前記第１の複数の照明器具の各照明器具は、対応するケーブルを介してまたは対応するポートを介して、前記第１の複数の統合型センサアセンブリのうちの少なくとも１つの統合型センサアセンブリに対して結合されている、請求項２２に記載の分散型センサシステム。
【請求項２４】
前記第１の複数の照明器具の各照明器具は、
アルミニウムハウジングと、
前記アルミニウムハウジングによって機械的に支持された少なくとも１つの光源と、
流体冷却剤を運ぶために前記アルミニウムハウジングに対して熱的に結合された少なくとも１つの銅管であって、前記照明器具の動作時には、この少なくとも１つの銅管を通して流れる前記流体冷却剤が、前記照明器具によって生成された熱を抽出する、少なくとも１つの銅管と、
少なくとも１つのパワーオーバーイーサネット（ＰｏＥ）ポートと、
少なくとも１つのユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートと、を含む、請求項２３に記載の分散型センサシステム。
【請求項２５】
前記第１の複数の統合型センサアセンブリの各統合型センサアセンブリは、前記第１の複数の照明器具内の１つの照明器具の、前記少なくとも１つのＰｏＥポートに対してまたは前記少なくとも１つのＵＳＢポートに対して結合されている、請求項２４に記載の分散型センサシステム。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの統合型センサアセンブリは、少なくとも１つの延長器を介して、前記１つの照明器具の前記少なくとも１つのＰｏＥポートに対してまたは前記少なくとも１つのＵＳＢポートに対して結合されている、請求項２５に記載の分散型センサシステム。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの延長器は、少なくとも１つの、ケーブル、グースネックフレキシブル延長器、および／または、角度調節可能な延長器、を含む、請求項２６に記載の分散型センサシステム。
【請求項２８】
前記１つの照明器具の前記少なくとも１つのＰｏＥポートまたは前記少なくとも１つのＵＳＢポートは、前記少なくとも１つの統合型センサアセンブリに対して、前記電力または前記ネットワーク通信アクセスのうちの少なくとも一方を供給する、請求項２４に記載の分散型センサシステム。
【請求項２９】
前記第１の複数の照明器具の各照明器具は、前記第１の複数の統合型センサアセンブリが、前記第１の複数の照明器具を介して互いに通信可能に結合されるように、少なくとも１つの防水ネットワーク通信ケーブルを介して、前記第１の複数の照明器具のうちの別の照明器具に対して結合されている、請求項２３に記載の分散型センサシステム。
【請求項３０】
前記第１の複数の照明器具の各照明器具は、前記第１の複数の統合型センサアセンブリが前記第１の複数の照明器具から電力を受領するように、少なくとも１つの電源ケーブルを介して、前記第１の複数の照明器具のうちの別の照明器具に対して結合されている、請求項２３に記載の分散型センサシステム。
【請求項３１】
前記ケーブルまたは前記ポートのうちの前記一方は、少なくとも１つの照明器具に対して結合されている、請求項２２に記載の分散型センサシステム。
【請求項３２】
前記第１の複数の統合型センサアセンブリの各統合型センサアセンブリは、複数のセンサを含み、これら複数のセンサは、
空気温度センサ、
可視光センサ、
近赤外線（ＮＩＲ）センサ、
相対湿度センサ、
カメラ、
二酸化炭素（ＣＯ２）センサ、および／または、
赤外線（ＩＲ）センサ、を含む、請求項２２に記載の分散型センサシステム。
【請求項３３】
前記農業環境の前記第１組をなす複数の高さ位置は、根ゾーンの高さ位置、植物の高さ位置、照明キャノピーの高さ位置、または、周囲環境の高さ位置、のうちの少なくとも１つを含む、請求項２２に記載の分散型センサシステム。
【請求項３４】
前記第１の複数の統合型センサアセンブリのうちの、前記第１組をなす複数の高さ位置内の第１高さ位置に配置された第１統合型センサアセンブリは、第１の複数のセンサを含み、
前記第１の複数の統合型センサアセンブリのうちの、前記第１組をなす複数の高さ位置内の第２高さ位置に配置された第２統合型センサアセンブリは、第２の複数のセンサを含み、
前記第１高さ位置と前記第２高さ位置とは、前記農業環境の異なる高さ位置に対応し、
前記第１の複数のセンサと前記第２の複数のセンサとは、異なるものである、請求項２２に記載の分散型センサシステム。
【請求項３５】
第２水平方向軸に沿って、第２ピッチの分だけ前記第１の複数の統合型センサからオフセットされた第２の複数の統合型センサアセンブリをさらに含み、前記第２水平方向軸は、前記第１水平方向軸に対しておよび前記鉛直方向軸に対して実質的に直交している、請求項２２に記載の分散型センサシステム。
【請求項３６】
前記鉛直方向軸に沿って前記第１の複数の統合型センサアセンブリの上方に配置された第２の複数の統合型センサアセンブリをさらに含み、
前記第２の複数の統合型センサアセンブリは、（１）前記第１ピッチによって規定された規則的な間隔で前記第１水平方向軸に沿って、および、（２）前記農業環境の第２組をなす複数の高さ位置に対応した間隔で前記鉛直方向軸に沿って、分散配置されている、請求項２２に記載の分散型センサシステム。
【請求項３７】
前記農業環境の前記第１組をなす複数の高さ位置は、第１の根ゾーンの高さ位置、第１の植物の高さ位置、第１の照明キャノピーの高さ位置、または、第１の周囲環境の高さ位置、のうちの少なくとも１つを含む、請求項３６に記載の分散型センサシステム。
【請求項３８】
前記農業環境の前記第２組をなす複数の高さ位置は、第２の根ゾーンの高さ位置、第２の植物の高さ位置、第２の照明キャノピーの高さ位置、または、第２の周囲環境の高さ位置、のうちの少なくとも１つを含む、請求項３７に記載の分散型センサシステム。
【請求項３９】
栽培地域空間内における制御された環境農業（ＣＥＡ）のための分散型照明センシングシステムであって、
前記栽培地域空間は、前記栽培地域空間の幅に沿った第１軸（ｘ）と、前記栽培地域空間の長さに沿った第２軸（ｙ）と、前記栽培地域空間の高さに沿った第３軸（ｚ）と、を含む３つの直交軸によって規定され、
前記分散型照明センシングシステムは、照明システムを含み、
前記照明システムは、
前記栽培地域空間の前記第１軸と前記第２軸とによって規定される平面内における第１位置（ｘ１，ｙ１）に位置し、かつ、前記栽培地域空間の前記第３軸に沿った第１高さ（ｚｌｉｇｈｔ）に位置した、第１照明器具と、
前記栽培地域空間の前記第１軸と前記第２軸とによって規定される前記平面内における第２位置（ｘ２，ｙ２）に位置し、かつ、前記栽培地域空間の前記第３軸に沿った前記第１高さ（ｚｌｉｇｈｔ）に位置した、第２照明器具と、を含み、
前記第１高さ（ｚｌｉｇｈｔ）に位置した前記第１照明器具の前記第１位置（ｘ１，ｙ１）と、前記第１高さ（ｚｌｉｇｈｔ）に位置した前記第２照明器具の前記第２位置（ｘ２，ｙ２）とは、前記栽培地域空間内における複数のノードからなる多次元グリッドを規定し、この多次元グリッドにおいて、前記照明システムは、複数のノードからなる前記多次元グリッドのそれぞれのノードに対して、動作電力またはネットワーク通信アクセスのうちの少なくとも一方を提供し、
前記分散型照明センシングシステムは、センシングシステムをさらに含み、
前記センシングシステムは、
複数のノードからなる前記多次元グリッドの第１ノード（ｘ１，ｙ１，ｚ１）に位置したあるいはその近傍に位置した第１センサであって、前記第１照明器具から、動作電力またはネットワーク通信アクセスのうちの少なくとも一方を受領するようにして、前記第１照明器具に対して結合された、第１センサと、
複数のノードからなる前記多次元グリッドの第２ノード（ｘ２，ｙ２，ｚ２）に位置したあるいはその近傍に位置した第２センサであって、前記第２照明器具から、動作電力またはネットワーク通信アクセスのうちの少なくとも一方を受領するようにして、前記第２照明器具に対して結合された、第２センサと、を含み、
前記ｚ１と前記ｚ２とは、異なるものである、分散型照明センシングシステム。
【請求項４０】
複数のノードからなる前記多次元グリッドが、複数のノードからなる二次元アレイであるように、ｘ１＝ｘ２、または、ｙ１＝ｙ２である、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４１】
複数のノードからなる前記多次元グリッドが、複数のノードからなる三次元アレイであるように、ｘ１とｘ２とが異なり、かつ、ｙ１とｙ２とが異なるものである、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４２】
前記栽培地域空間は、前記栽培地域空間の前記第３軸に沿った複数の鉛直方向高さ位置を含み、
前記第１ノードは、前記複数の鉛直方向高さ位置のうちの１つの高さ位置に位置し、
前記第２ノードは、前記複数の鉛直方向高さ位置のうちの別の高さ位置に位置している、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４３】
前記複数の鉛直方向高さ位置は、根ゾーンの高さ位置（ｚｒｏｏｔ）、植物の高さ位置（ｚｐｌａｎｔ）、照明キャノピーの高さ位置（ｚｌｉｇｈｔ）、および、周囲環境の高さ位置（ｚａｍｂｉｅｎｔ）、を含む、請求項４２に記載のシステム。
【請求項４４】
前記照明システムは、前記第１センサに対しておよび前記第２センサに対して、前記動作電力と前記ネットワーク通信アクセスとの両方を提供する、請求項４２に記載のシステム。
【請求項４５】
前記第１照明器具は、第１パワーオーバーイーサネット（ＰｏＥ）ポートまたは第１ＵＳＢポートのうちの少なくとも一方を含み、
前記第２照明器具は、第２パワーオーバーイーサネット（ＰｏＥ）ポートまたは第２ＵＳＢポートのうちの少なくとも一方を含み、
前記第１センサは、前記第１ＰｏＥポートまたは前記第１ＵＳＢポートのうちの少なくとも一方に対して結合され、
前記第２センサは、前記第２ＰｏＥポートまたは前記第２ＵＳＢポートのうちの少なくとも一方に対して結合されている、請求項４４に記載のシステム。
【請求項４６】
少なくとも前記第１センサは、複数のセンサを含む第１統合型センサアセンブリであり、前記複数のセンサは、
空気温度センサ、
可視光センサ、
近赤外線（ＮＩＲ）センサ、
相対湿度センサ、
カメラ、
二酸化炭素（ＣＯ２）センサ、および／または、
赤外線（ＩＲ）センサ、を含む、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４７】
少なくとも前記第１センサは、少なくとも１つの延長器を介して、前記第１照明器具の前記第１ＰｏＥポートまたは前記第１ＵＳＢポートのうちの少なくとも一方に対して結合されている、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４８】
前記少なくとも１つの延長器は、少なくとも１つのケーブル、少なくとも１つのグースネックフレキシブル延長器、または、少なくとも１つの角度調節可能な延長器、のうちの少なくとも１つを含む、請求項４７に記載のシステム。
【請求項４９】
少なくとも前記第１センサは、複数のセンサを含む第１統合型センサアセンブリであり、前記複数のセンサは、
空気温度センサ、
可視光センサ、
近赤外線（ＮＩＲ）センサ、
相対湿度センサ、
カメラ、
二酸化炭素（ＣＯ２）センサ、および／または、
赤外線（ＩＲ）センサ、を含む、請求項４７に記載のシステム。
【請求項５０】
前記センシングシステムは、
複数のノードからなる前記多次元グリッドの第３ノード（ｘ３，ｙ３，ｚ３）に位置したあるいはその近傍に位置した第３センサであって、前記第１照明器具および前記第２照明器具のうちの一方から、前記動作電力または前記ネットワーク通信アクセスのうちの少なくとも一方を受領するようにして、前記第１照明器具および前記第２照明器具のうちの前記一方に対して結合された、第３センサをさらに含み、
ここで、ｘ３＝ｘ１かつｙ３＝ｙ１の場合には、ｚ３は、ｚ１とは異なるものであり、ｘ３＝ｘ２かつｙ３＝ｙ２の場合には、ｚ３は、ｚ２とは異なるものである、請求項３９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年５月４日付けで出願された「ＭＥＴＨＯＤＳ，ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ，ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＦＯＲ  ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ  ＳＥＮＳＩＮＧ  ＩＮ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＤ  ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬ  ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＳ」と題する米国仮出願第６２／６６７，２１７号明細書、および、２０１８年６月３日付けで出願された「ＭＥＴＨＯＤＳ，ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ，ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＦＯＲ  ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ  ＳＥＮＳＩＮＧ  ＩＮ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＤ  ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬ  ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＳ」と題する米国仮出願第６２／６８４，６４１号明細書、に基づく優先権を主張するものである。これらの仮出願の各々は、その全体が参照により本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
制御された環境農業（ＣＥＡ）は、制御された環境で植物を成長させるプロセスであり、ここで、様々な環境パラメータを監視および調整して、成長する植物の品質および収量を向上させる。ＣＥＡは、従来の植物栽培のアプローチと比較して、植物の通年生産、変動する気象条件への非感受性を可能にし得、害虫および病害を低減し得、かつ植物ごとに消費されるリソースの量を低減し得る。制御された農業環境は通常、環境条件に対するある程度の制御を提供するため、少なくとも部分的に、温室、栽培室、または畑の覆われた部分などの、建物構造体によって囲まれている。照明、温度、湿度、養分レベル、および二酸化炭素（ＣＯ２）濃度、を含む様々な環境パラメータを調整するために、追加の制御システムが配備されてもよい。例えば、そのような制御された農業環境では、１つ以上の人工照明システムが、建物構造体によって遮られる得るあるいは一年のうちの特定の期間（例えば、冬季）には不十分であり得る自然の太陽光を補足および／または代替するために、しばしば使用される。
【発明の概要】
【０００３】
従来のＣＥＡでは、複数のセンサが、栽培地域の成長条件を監視するために配備されて利用されることが多い。様々な農業設定におけるセンサの統合は、典型的には、２つの一般的な設計アプローチに基づいている、すなわち、（１）無線センサネットワーク（ＷＳＮ）システムと、（２）モノのインターネット（ＩｏＴ）システムと、に基づいている。ＷＳＮシステムとＩｏＴシステムの双方に関し、環境内に配備された各センサは、典型的には、無線で通信するとともに、電力をバッテリに依存している。
【０００４】
ＷＳＮおよびＩｏＴセンサシステムは、いくつかの実例では、特に大規模な栽培環境にわたって、設置の容易さおよび配備のフレキシブルさを提供する可能性がある。しかしながら、本発明者らは、農業用途のための無線センサシステムが、（１）定期的に充電または交換することが必要とされる携帯用電源（例えば、バッテリ）に依存することによって、および、（２）環境内の植物による遮蔽効果に起因する信頼性の問題（例えば、葉の密度が大きければ、無線通信を妨害してしまう可能性があり、場合によっては、無線通信を遮断してしまう可能性がある）によって、著しく制限され得ることを、認識して理解している。
【０００５】
上述の点を考慮して、本発明者らは、センサのより頑丈でより信頼性の高い動作を提供するために、ＣＥＡのためのセンサ構成を企図してきた。例えば、一態様では、農業設定におけるセンサに対して、無線ではなく有線で、電力およびネットワーク通信リソースを提供することは、おそらく、センサの頑丈さおよび信頼性を向上させるであろうし、これと同時に、環境内の各センサに対して十分な電力配線および／または通信配線を提供することは、農業環境の設置者または操作者に対してある程度の負担を課す可能性がある。
【０００６】
しかしながら、本発明者らは、ＣＥＡ内で使用される照明システムが、制御された農業環境内において配備されて利用されている複数の他のデバイスに対して有線で電力を供給するためのかつ有線ネットワーク通信インフラストラクチャを提供するためのプラットフォームとして機能し得ることを、認識して理解している。様々なセンサおよび他のデバイスの動作を支持するために照明システムを活用することにより、これらのセンサおよびデバイスは、植物の成長に関連した環境の領域をカバーし得るよう、容易に配備することができる（例えば、照明器具は、植物が配置されている領域に配備されているので）。
【０００７】
より具体的には、ＣＥＡのための照明システムは、環境内における光の実質的に均等な分布（光合成的に活性な放射、またはＰＡＲ）を確保し得るよう、実質的に規則的な配置で（例えば、植物棚の上方における照明器具の行列配置で）栽培地域内に配備されることが多い。本発明者らは、所与の栽培地域における照明器具の配置を、複数のノードからなる多次元グリッドへと栽培地域空間を分割するために使用し得ること、そしてそのため、照明システムが、グリッドの各ノードにおいて、動作電力の供給ポイントおよびネットワーク通信アクセスポイントの一方または双方を提供し得ることを、認識して理解している。
【０００８】
例えば、所与の栽培地域空間は、３つの直交する軸（例えば、空間の幅に沿ったｘ軸、空間の長さに沿ったｙ軸、および、空間の高さに沿ったｚ軸）によって規定することができる。照明システムのそれぞれの照明器具は、空間内の所定の高さ（ｚｌｉｇｈｔ）のところに、かつ、空間の幅および長さに沿った対応する位置（ｘｉ，ｙｉ）のところに、配置することができる。照明器具のそれぞれの位置は、その場合、空間内に、複数のノードからなる多次元グリッドを規定することができ、そのため、照明システムは、動作電力およびネットワーク通信接続（例えば、イーサネット送受信アクセス）のうちの一方または双方を、１つまたは複数のノードのところに位置したまたはその近傍に位置した１つ以上のデバイス（例えば、センサまたはアクチュエータ）に対して、提供することができる。このような例示的な構想では、空間の幅および長さに沿った所与の照明器具の位置（ｘｉ，ｙｉ）において、複数のセンサを、ｚ軸に沿った異なる高さ（例えば、土壌の高さ位置、植物の高さ位置、照明キャノピーの高さ位置、および周囲環境の高さ位置などの、農業環境における異なる鉛直方向高さ位置）に配置することができる。
【０００９】
よって、本発明者らは、ＣＥＡのために有用な他の装置（例えば、センサおよびアクチュエータ）の配備に際して、意義深いフレキシブルさと信頼性と頑丈さとを提供し得るよう、栽培地域における電力およびネットワーク通信の「バックボーン」として機能する、ＣＥＡ用の産業用園芸照明システムの実用的な利点を、認識して理解している。本発明者らは、さらに、このような照明システムの各構成要素を設計することで、所与の栽培地域における照明システムの安全で効率的かつ比較的安価な組み立ておよび設置を大幅に容易化し得るという実用的な利点を、認識して理解している。
【００１０】
この目的のために、産業用園芸照明システムについて本明細書において説明しており、このシステムの各照明器具は、産業用タイプのＡＣ電源コネクタを含み、このシステムの各ケーブルは、産業用タイプのケーブル（例えば、アンダーライターズラボラトリー（ＵＬ（登録商標））の製品カテゴリＰＶＶＡに基づくとともにＵＬ（登録商標）規格２２３７に準拠した産業用機械のための多点相互接続電源ケーブルアセンブリ）である。システムの各照明器具に対して動作電力を供給するために産業用タイプのコネクタおよびケーブルを使用することは、栽培地域内における本質的に「工具不要」な照明システムの組み立ておよび設置プロセスを大幅に容易とする（例えば、電線を配設するために導管が必要とされない）。例示的な一実装形態では、複数の照明器具は、産業用電源ケーブルを介して互いにデイジーチェーン接続することができる（例えば、究極的には、制御された農業環境内においてブレーカパネルに対して直接的に接続される）。
【００１１】
別の態様では、産業用園芸照明システムのそれぞれの照明器具には、１つ以上のネットワーク通信ポート（例えば、イーサネットまたはパワーオーバーイーサネットのためのＲＪ４５ポート）が設けられ、防水ネットワーク通信ケーブル（例えば、Ｃａｔ−５、あるいは、他のカテゴリのイーサネットケーブル）が、それぞれの照明器具のネットワーク通信ポートどうしを相互接続するために使用される。このため、照明システムは、制御された農業環境内に配備された後には、随時洗浄することができる。さらに別の態様では、複数のセンサを含む統合型センサアセンブリは、栽培地域内に多次元分散型センシングネットワークを提供し得るよう、様々なケーブル配線および有線接続アセンブリ（グースネックフレキシブル導体、角度付きコネクタ、可変長さケーブル）を介して、所与の照明器具の１つ以上の電力ポートおよび通信ポート（例えば、照明器具上のＰｏＥポートまたはＵＳＢポート）に対して、容易に結合することができる。さらに別の態様では、照明システムの各照明器具は、流体冷却される照明器具とすることができ、各照明器具を通して流体冷却剤を運ぶ管を、様々な押し込み接続式の配管取付具を使用して容易に結合することができ、これにより、システムの組み立ておよび設置をさらに容易とすることができる。
【００１２】
本開示による分散型センシング技術は、農業環境全体にわたって植物に関する成長条件を系統的に監視するために、使用することができる。制御された農業環境内に配備された複数のセンサによって収集されたデータは、例えば、洗練されたヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）を介して、様々な様式に従って分析して表示することができる。制御された農業環境内における分散型センサはまた、フィードバックループ内において１つ以上の制御システムに対して結合することができ、ここで、分散型センサの１つ以上によって取得されたデータは、１つ以上の制御システムを調整するために使用することができる（例えば、農業環境内における成長条件を改良または維持するために使用することができる）。
【００１３】
例示的な一実装形態では、複数のセンサが、分散型センサグリッドとして、制御された農業環境内に配備される。分散型センサグリッドは、１つ以上のノードアレイを含み、各ノードアレイは、制御された農業環境の少なくとも一部を、複数のノードへと分割する、例えば、環境内の既知の位置（例えば、絶対的な位置、または、相対的な位置）を有した空間内の複数の離散的なポイントへと分割する。様々な態様では、分散型センサグリッドの所与のノードアレイは、一次元的なもの、二次元的なもの、または三次元的なもの、とすることができる（例えば、制御された農業環境内における栽培地域および／または作物の分布に少なくとも部分的に基づいて）。例えば、いくつかの実装形態では、所与のノードアレイは、一次元的なノードアレイを提供するために、植物がなす列に沿って間隔をおいて、実質的に直線的にまたは曲線的に配設された複数のノードを含むことができる。別のタイプのノードアレイは、二次元的なノードアレイを提供するために、制御された農業環境内において床または天井に対して実質的に平行な水平方向平面内に配設された複数のノードを含むことができる。さらに別のタイプのノードアレイは、制御された農業環境内において床または天井に対して実質的に平行な複数の水平方向平面内に配設された複数のノードを含むことができ、複数のノードがなす各水平方向平面は、制御された栽培環境内の異なる関心ゾーン（例えば、土壌、植物、照明キャノピー、および、周囲環境）に対応した複数の鉛直方向高さ位置を構成する。
【００１４】
このようなノードアレイの別の態様では、１つ以上のセンサが、ノードの近傍の様々な環境状態を監視するために、所与のノードに配備される。ノードアレイの所与のノードにおいて分散型センサグリッドに含まれ得るセンサの例としては、可視光センサ、ＵＶ光センサ、空気温度センサ、相対湿度センサ、空気流センサ、ＣＯ２センサ、ＩＲ温度センサ、化学センサ、ｐＨセンサ、および、様々なスペクトル品質でもって農業環境の静止画像または映像を撮影するように構成されたカメラ、が挙げられるが、これらに限定されない。よって、制御された農業環境における１つ以上のノードアレイを含む分散型センサグリッドは、農業環境における位置の関数として、植物の成長に関連した様々な環境条件を系統的に監視するために、使用することができる。別の態様では、分散型センサグリッド内の様々なノードどうしの間の接続を容易とするために、共通の電力接続およびネットワーク接続を使用することができる。
【００１５】
いくつかの実装形態では、制御された農業環境は、本明細書において説明するように、複数の流体冷却ＬＥＤベースの照明器具を含む。これらの実装形態では、分散型センサグリッドは、少なくとも部分的に、照明器具が分散型センサグリッドの１つ以上のノードに配置されたセンサの分配のためのプラットフォームを提供するように、ＬＥＤベースの照明器具と統合することができる。例えば、ＬＥＤベースの照明器具は、制御された農業環境内における複数の照明器具の取付けを容易とするために、ネットワーク接続、電力接続、および配管接続、を含むことができ、その場合、照明器具は、センサグリッドのそれぞれのノードのところに配置された１つ以上のセンサに対して、また、それらセンサどうしの間において、ネットワーク接続および電気的接続を提供する。いくつかの実装形態では、各照明器具は、統合型センサアセンブリを結合し得る１つ以上のポート（例えば、パワーオーバーイーサネット、ＵＳＢ）を含み、統合型センサアセンブリは、成長条件を監視するための複数のセンサを含む。よって、制御された農業環境におけるそのような照明器具の配置は、部分的には、１つまたは複数の統合型センサアセンブリを配備し得る分散型センサグリッドの異なるノードを規定することができる。照明器具によって提供される電力接続およびネットワーク接続を活用することにより、統合型センサアセンブリどうしを、互いに接続することができ、これにより、分散型センサグリッドを形成することができる。
【００１６】
いくつかの実装形態では、分散型センサグリッドは、分散型センサグリッド内の各センサによって得られる様々なデータを記憶して処理する、例えばコンピュータまたはサーバなどの、プロセッサに対して結合することができる。プロセッサ（例えば、コンピュータまたはサーバ）はまた、制御された農業環境の管理者／操作者（「ユーザ」）が、農業環境の様々な態様を監視および制御することを可能にするために（例えば、センサによって得られる様々なデータにアクセスし、それぞれのセンサによって得られるデータの分析に関連した様々な結果を閲覧して表示し、制御された農業環境内における、照明、温度、湿度、空気流、および空気品質、のうちの１つ以上を制御する）、本明細書では「ヒューマンマシンインターフェース」（ＨＭＩ）と称されるグラフィカルユーザインターフェースを提供することができる。一態様では、ＨＭＩは、ユーザが、分散型センサグリッドの１つ以上のノードに関連したデータおよび分析結果を、ノードごとに、あるいは、ノードの特定のグループに基づいて、表示することを可能とすることができる。センサデータを、リアルタイムで閲覧することができ、履歴データを、様々な態様で時間の関数として表示することができる。これに加えて、ＨＭＩは、ユーザが、分散型センサグリッドの１つ以上のセンサによって得られたデータに基づいて、農業環境における様々な制御可能な状態を、少なくとも部分的に自動化することを可能とするためのインターフェースを提供する。
【００１７】
一例として、分散型センサグリッドは、２０１８年４月２０日付けで出願された「Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｓｅｎｓｏｒ  ａｓｓｅｍｂｌｙ  ｆｏｒ  ｗａｔｅｒ−ｃｏｏｌｅｄ  ＬＥＤ−ｂａｓｅｄ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ  ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ（ＣＥＡ）ｌｉｇｈｔｉｎｇ」と題する米国特許出願第６２／６６０，７２０号明細書に記載されている統合型センサアセンブリおよび流体冷却ＬＥＤベースの照明器具を組み込むことができ、この文献による開示は、その全体が参照により本明細書に援用される。前述の概念、および以下でより詳細に考察されする追加の概念のすべての組み合わせ（そのような概念が相互に矛盾しない場合）は、本明細書で開示する本発明の主題の一部として企図されることを理解されたい。
【００１８】
要するに、一実装形態は、制御された環境農業（ＣＥＡ）のための産業用園芸照明システムを対象とするものであり、この照明システムは、Ａ）第１照明器具であって、第１ハウジングと、この第１ハウジングによって機械的に支持された少なくとも１つの第１光源と、流体冷却剤を運ぶために第１ハウジングに対して熱的に結合された少なくとも１つの第１管であるとともに、第１照明器具の動作時には、この少なくとも１つの第１管を通して流れる流体冷却剤が、第１照明器具によって生成された熱を抽出する、少なくとも１つの第１管と、第１産業用タイプコネクタを含む第１ＡＣ電源ポートと、を含む第１照明器具と、Ｂ）第２照明器具であって、第２ハウジングと、この第２ハウジングによって機械的に支持された少なくとも１つの第２光源と、流体冷却剤を運ぶために第２ハウジングに対して熱的に結合された少なくとも１つの第２管であるとともに、第２照明器具の動作時には、この少なくとも１つの第２管を通して流れる流体冷却剤が、第２照明器具によって生成された熱を抽出する、少なくとも１つの第２管と、第２産業用タイプコネクタを含む第２ＡＣ電源ポートと、を含む第２照明器具と、Ｃ）第１照明器具の第１ＡＣ電源ポートを構成する第１産業用タイプコネクタに対して結合された第１産業用電源ケーブルであって、第１コネクタ（Ｐ１）と第２コネクタ（Ｐ２）を有した第１産業用電源ケーブルと、Ｄ）この第１電源ケーブルに対して、および、第２照明器具の第２ＡＣ電源ポートを構成する第２産業用タイプコネクタに対して、結合された産業用ドロップティーケーブルであって、第１コネクタ（Ｐ１）と第２コネクタ（Ｐ２）と第３コネクタ（Ｐ３）とを有した産業用ドロップティーケーブルと、Ｅ）このドロップティーケーブルに対して結合された第２産業用電源ケーブルであって、第１コネクタ（Ｐ１）と第２コネクタ（Ｐ２）とを有する第２産業用電源ケーブルと、を含む。
【００１９】
別の例示的な実装形態は、照明システムキットを対象とするものであり、この照明システムキットは、Ａ）Ｘを、少なくとも２という値を有した整数としたときに、Ｘ個の照明器具であって、各照明器具は、ハウジングと、このハウジングによって機械的に支持された少なくとも１つの光源と、流体冷却剤を運ぶためにハウジングに対して熱的に結合された少なくとも１つの管であって、照明器具の動作時には、この少なくとも１つの管を通して流れる流体冷却剤が、照明器具によって生成された熱を抽出する、少なくとも１つの管と、産業用タイプコネクタを含むＡＣ電源ポートと、を含む、Ｘ個の照明器具と、Ｂ）Ｘ個の産業用電源ケーブルであって、各産業用電源ケーブルは、第１コネクタと第２コネクタとを有している、Ｘ個の産業用電源ケーブルと、Ｃ）Ｙを、Ｘよりも小さな値を有した整数としたときに、Ｙ個の産業用ドロップティーケーブルであって、各ドロップティーケーブルは、第１コネクタと第２コネクタと第３コネクタとを有している、Ｙ個の産業用ドロップティーケーブルと、を含む。
【００２０】
別の例示的な実装形態は、各照明器具が、ハウジングと、このハウジングによって機械的に支持された少なくとも１つの光源と、流体冷却剤を運ぶためにハウジングに対して熱的に結合された少なくとも１つの管であって、照明器具の動作時には、この少なくとも１つの管を通して流れる流体冷却剤が、照明器具によって生成された熱を抽出する、少なくとも１つの管と、ＡＣ電源ポートと、少なくとも１つのネットワーク通信ポートと、を含む場合に、このような少なくとも２個の照明器具を含む照明システムを設置するための方法を対象とするものであり、この方法は、Ａ）少なくとも２個の照明器具の各照明器具のＡＣ電源ポートを、複数の産業用電源ケーブルのための１つ以上の導管を使用することなく、複数の産業用電源ケーブルに対して結合することと、Ｂ）少なくとも２個の照明器具の各照明器具の少なくとも１つのネットワーク通信ポートを、複数の防水ネットワーク通信ケーブルに対して結合することと、を含む。
【００２１】
別の例示的な実装形態は、分散型センサシステムを対象とするものであり、この分散型センサシステムは、（１）第１ピッチによって規定されたおおよそまたは実質的に規則的な間隔で第１水平方向軸に沿って、および、（２）農業環境の第１組をなす複数の鉛直方向高さ位置に対応した間隔で鉛直方向軸に沿って、分散配置された第１の複数の統合型センサアセンブリを含み、第１水平方向軸は、鉛直方向軸に対して実質的に直交し、第１水平方向軸に沿った第１の複数の統合型センサアセンブリの第１ピッチは、実質的に第１水平方向軸に沿って農業環境内に配置された第１の複数の照明器具のそれぞれの位置に、実質的に対応している。
【００２２】
別の例示的な実装形態は、分散型センサシステムを対象とするものであり、この分散型センサシステムは、（１）第１ピッチによって規定されたおおよそまたは実質的に規則的な間隔で第１水平方向軸に沿って、および、（２）農業環境の第１組をなす複数の鉛直方向高さ位置に対応した間隔で鉛直方向軸に沿って、分散配置された第１の複数の統合型センサアセンブリを含み、第１水平方向軸は、鉛直方向軸に対して実質的に直交し、第１の複数の統合型センサアセンブリ内の各統合型センサアセンブリは、統合型センサアセンブリに対して電力またはネットワーク通信アクセスのうちの少なくとも一方を供給しているケーブルまたはポートのうちの一方に対して、機械的に結合されている。
【００２３】
別の例示的な実装形態は、栽培地域空間内における制御された環境農業（ＣＥＡ）のための分散型照明センシングシステムを対象とするものであり、栽培地域空間は、栽培地域空間の幅に沿った第１軸（ｘ）と、栽培地域空間の長さに沿った第２軸（ｙ）と、栽培地域空間の高さに沿った第３軸（ｚ）と、を含む３つの直交軸によって規定され、分散型照明センシングシステムは、照明システムを含み、照明システムは、栽培地域空間の第１軸と第２軸とによって規定される平面内における第１位置（ｘ１，ｙ１）に位置し、かつ、栽培地域空間の第３軸に沿った第１高さ（ｚｌｉｇｈｔ）に位置した、第１照明器具と、栽培地域空間の第１軸と第２軸とによって規定される平面内における第２位置（ｘ２，ｙ２）に位置し、かつ、栽培地域空間の第３軸に沿った第１高さ（ｚｌｉｇｈｔ）に位置した、第２照明器具と、を含み、第１高さ（ｚｌｉｇｈｔ）に位置した第１照明器具の第１位置（ｘ１，ｙ１）と、第１高さ（ｚｌｉｇｈｔ）に位置した第２照明器具の第２位置（ｘ２，ｙ２）とは、栽培地域空間内における複数のノードからなる多次元グリッドを規定し、この多次元グリッドにおいて、照明システムは、複数のノードからなる多次元グリッドのそれぞれのノードに対して、動作電力またはネットワーク通信アクセスのうちの少なくとも一方を提供し、分散型照明センシングシステムは、センシングシステムをさらに含み、センシングシステムは、複数のノードからなる多次元グリッドの第１ノード（ｘ１，ｙ１，ｚ１）に位置したあるいはその近傍に位置した第１センサであって、第１照明器具から、動作電力またはネットワーク通信アクセスのうちの少なくとも一方を受領するようにして、第１照明器具に対して結合された、第１センサと、複数のノードからなる多次元グリッドの第２ノード（ｘ２，ｙ２，ｚ２）に位置したあるいはその近傍に位置した第２センサであって、第２照明器具から、動作電力またはネットワーク通信アクセスのうちの少なくとも一方を受領するようにして、第２照明器具に対して結合された、第２センサと、を含み、ｚ１とｚ２とは、異なるものである。一態様では、複数のノードからなる多次元グリッドが、複数のノードからなる二次元アレイであるように、ｘ１＝ｘ２、または、ｙ１＝ｙ２である。別の態様では、複数のノードからなる多次元グリッドが、複数のノードからなる三次元アレイであるように、ｘ１とｘ２とが異なり、かつ、ｙ１とｙ２とが異なるものである。
【００２４】
前述の概念、および以下でより詳細に考察される追加の概念のすべての組み合わせ（そのような概念が相互に矛盾しない場合）は、本明細書で開示する本発明の主題の一部として企図されることを理解されたい。特に、本開示の最後に現れる特許請求された主題のすべての組み合わせは、本明細書に開示された本発明の主題の一部であることが企図される。本明細書で明示的に使用される用語はまた、参照により援用される任意の開示に現れる場合もあり、本明細書で開示される特定の概念と最も一致する意味が与えられるべきである。
【００２５】
当業者は、図面が主に例示を目的とするものであり、本明細書に記載される本発明の主題の範囲を限定することを意図していないことを理解するであろう。図面は必ずしも縮尺どおりでなく、場合によっては、本明細書で開示される本発明の主題の様々な態様は、異なる特徴の理解を容易にするために、図面で誇張または拡大して示される場合がある。図面において、同様の参照文字は一般に、同様の特徴（例えば、機能的に類似および／または構造的に類似の要素）を指す。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、１つ以上のＨＰＳランプが使用されている、従来の制御された農業環境の図である。
【図２】図２は、１つ以上の従来のＬＥＤベースの照明器具が使用されている、従来の制御された農業環境の図である。
【図３】図３は、本開示のいくつかの実装形態による、１つ以上の流体冷却ＬＥＤベースの照明器具が既存の環境に後付けされている、制御された農業環境の図である。
【図４】図４は、本開示のいくつかの実装形態による、１つ以上の流体冷却ＬＥＤベースの照明器具がハイドロニクスシステムに連結されている、制御された農業環境の図である。
【図５】図５は、本開示のいくつかの実装形態による、照明器具のブロック図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本開示のいくつかの実装形態による、照明器具の例示的なＬＥＤモジュールの前半部分を詳細に示す回路図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ｂの例示的なＬＥＤモジュールの後半部分を詳細に示す回路図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本開示のいくつかの実装形態による、照明器具の下部の正面斜視図を示している。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａの照明器具の正面図、下面図、左側面図、および右側面図を示している。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図７Ｂの照明器具のＡ−Ａ面に沿った断面図を示している。
【図８Ａ】図８Ａは、本開示のいくつかの実装形態による、第２の照明器具および支持構造体に連結された第１の照明器具の上面斜視図を示している。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本開示のいくつかの実装形態による、連続的な電気および冷却剤回路を形成するために一緒に連結された流体冷却ＬＥＤベースの照明器具の複数の列を示す、制御された農業環境の斜視図を示している。
【図８Ｃ】図８Ｃは、電源ケーブルとドロップティーケーブルとからなる例示的なアセンブリを示している。
【図８Ｄ】図８Ｄは、図８Ｃのドロップティーケーブルの斜視図を示している。
【図８Ｅ】図８Ｅは、図８Ｃのドロップティーケーブルの正面図を示している。
【図８Ｆ】図８Ｆは、図８Ｃのドロップティーケーブルの下面図を示している。
【図８Ｇ】図８Ｇは、図８Ｃのドロップティーケーブルの左側面図を示している。
【図８Ｈ】図８Ｈは、図８Ｃのドロップティーケーブルに関する配線図を示している。
【図８Ｉ】図８Ｉは、図８Ｃの電源ケーブルの斜視図を示している。
【図８Ｊ】図８Ｊは、図８Ｃの電源ケーブルの平面図を示している。
【図８Ｋ】図８Ｋは、図８Ｃの電源ケーブルの右側面図を示している。
【図８Ｌ】図８Ｌは、図８Ｃの電源ケーブルの左側面図を示している。
【図８Ｍ】図８Ｍは、図８Ｃの電源ケーブルに関する配線図を示している。
【図８Ｎ】図８Ｎは、例示的な防水イーサネットケーブルの斜視図を示している。
【図８Ｏ】図８Ｏは、図８Ｎの防水イーサネットケーブルの平面図を示している。
【図８Ｐ】図８Ｐは、図８Ｎの防水イーサネットケーブルの一部を拡大した正面図を示している。
【図８Ｑ】図８Ｑは、電源ケーブルおよびドロップティーケーブルに関するいくつかの例示的な設計を示している。
【図８Ｒ】図８Ｒは、防水イーサネットケーブルと電源ケーブルとが図７Ａ〜図７Ｃの照明器具に対して結合されてなる例示的なアセンブリを示している。
【図９Ａ】図９Ａは、本開示のいくつかの実装形態による、流体貯蔵タンク、ならびに、照明ループ、加熱ループ、および冷却ループなどの複数の配管サブシステムを含む、例示的なハイドロニクスシステムを示している。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本開示のいくつかの実装形態による、照明器具および栽培地域に連結された例示的なハイドロニクスシステムの一部分を示している。
【図９Ｃ】図９Ｃは、本開示のいくつかの実装形態による、１つ以上の流体冷却ＬＥＤベースの照明器具が垂直に積み重ねられた複数レベルの栽培地域に配置され、かつハイドロニクスシステムに連結されている、制御された農業環境を示している。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本開示のいくつかの実装形態による、複数の流体冷却ＬＥＤベースの照明器具と、環境条件の監視を容易にするための複数のセンサと、を備えている、制御された農業環境の側面図を示している。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、単一の照明器具を有した例示的な照明システムの側面図を示している。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、図１０Ｂの照明システムの平面図を示している。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、２つの結合された照明器具を有した例示的な照明システムの側面図を示している。
【図１０Ｅ】図１０Ｅは、図１０Ｄの照明システムの平面図を示している。
【図１０Ｆ】図１０Ｆは、３つの結合された照明器具を有した例示的な照明システムの側面図を示している。
【図１０Ｇ】図１０Ｇは、図１０Ｆの照明システムの平面図を示している。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本開示のいくつかの実装形態による、制御ボード、ネットワークボード、およびシングルボードコンピュータを含むプロセッサの様々な電子構成要素を詳細に示すブロック図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図１１Ａの制御ボードの追加的な詳細を提供するブロック図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、図１１Ａのネットワークボードの追加的な詳細を提供するブロック図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本開示のいくつかの実装形態による、ネットワークボードの様々な電子構成要素を詳細に示す回路図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、図１２Ａのイーサネットスイッチの拡大図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、図１２ＡのＰｏＥポートの拡大図である。
【図１２Ｄ】図１２Ｄは、図１２ＡのＰｏＥコントローラの回路図である。
【図１３】図１３は、本開示のいくつかの実装形態による、シングルボードコンピュータの回路図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、本開示のいくつかの実装形態による、制御ボードの様々な電気構成要素を詳細に示す回路図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、図１４Ａの制御ボードのバイアスおよび制御電源を詳細に示す回路図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、図１４Ａの制御ボードのＤＣ−ＤＣコンバータを詳細に示す回路図である。
【図１４Ｄ】図１４Ｄは、図１４Ａの制御ボードのＡＣラインセンサを詳細に示す回路図である。
【図１４Ｅ】図１４Ｅは、図１４Ａの制御ボードのＤＳＰを詳細に示す回路図である。
【図１４Ｆ】図１４Ｆは、図１４Ａの制御ボードの温度センサ回路を詳細に示す回路図である。
【図１４Ｇ】図１４Ｇは、図１４Ａの制御ボードのブースト回路を詳細に示す回路図である。
【図１４Ｈ】図１４Ｈは、図１４Ｇのブースト回路をさらに詳細に示す回路図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、本開示のいくつかの実装形態による、契約執行方法のフロー図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、本開示のいくつかの実装形態による、リース照明システムのライセンスを更新する方法のフロー図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、本開示のいくつかの実装形態による統合型センサアセンブリを示す上面斜視図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、本開示のいくつかの実装形態による、図１６Ａに示す統合型センサアセンブリの下面斜視図である。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、本開示のいくつかの実装形態による、図１６Ａに示す統合型センサアセンブリに関する、分解した側面図である。
【図１６Ｄ】図１６Ｄは、本開示のいくつかの実装形態による、図１６Ａに示す統合型センサアセンブリに関する、分解した上面斜視図である。
【図１６Ｅ】図１６Ｅは、本開示のいくつかの実装形態による、図１６Ａに示す統合型センサアセンブリの平面図である。
【図１６Ｆ】図１６Ｆは、本開示のいくつかの実装形態による、図１６Ａに示す統合型センサアセンブリの側面図であって、様々なセンサの視野を詳細に示している。
【図１７Ａ】図１７Ａは、本開示のいくつかの実装形態による統合型センサアセンブリ内に組み込まれた様々なセンサの回路図を示している。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、本開示のいくつかの実装形態による統合型センサアセンブリ内に組み込まれた様々なセンサの動作を支持する電気部品および回路に関する回路図を示している。
【図１８】図１８は、本開示のいくつかの実装形態による、１つ以上のＵＳＢ結合器／延長器を介して、図７Ａおよび図７Ｂに示す照明器具の下向きＵＳＢポートまたは底部ＵＳＢポートに対して結合された統合型センサアセンブリを示している。
【図１９】図１９は、本開示のいくつかの実装形態による、１つ以上のＵＳＢ結合器／延長器を介して、図７Ａおよび図７Ｂに示す照明器具の側部ＵＳＢポートまたは端部ＵＳＢポートに対して結合された統合型センサアセンブリを示している。
【図２０Ａ】図２０Ａは、本開示のいくつかの実装形態による例示的な分散型センサシステムを示している。
【図２０Ｂ−１】図２０Ｂは、本開示のいくつかの実装形態による、２つの植物棚を有した分散型センサシステム内における、例示的なノードアレイに関するいくつかの図を示している。
【図２０Ｂ−２】同上。
【図２０Ｃ】図２０Ｃは、農業環境に対応した複数の高さ位置へと鉛直方向軸に沿って細分化された例示的な分散型センサシステムの側面図を示している。
【図２０Ｄ−１】図２０Ｄは、本開示のいくつかの実装形態による、１つの棚を有した分散型センサシステム内における、別の例示的なノードアレイに関するいくつかの図を示している。
【図２０Ｄ−２】同上。
【図２０Ｅ−１】図２０Ｅは、本開示のいくつかの実装形態による、多数の植物棚を有した分散型センサシステム内における、別の例示的なノードアレイに関するいくつかの図を示している。
【図２０Ｅ−２】同上。
【図２０Ｅ−３】同上。
【図２１Ａ】図２１Ａは、本開示のいくつかの実装形態による、コンピュータのモニタ上に表示された例示的なヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）を示している。
【図２１Ａ−１】同上。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、図２１ＡのＨＭＩに表示された植物棚の平面図を示している。
【図２１Ｃ】図２１Ｃは、ＨＭＩに表示された際の、図２１Ｂの植物棚の側面図を示している。
【図２１Ｄ】図２１Ｄは、図２１ＡのＨＭＩに表示された際の、２つの例示的な植物棚の平面図を示している。
【図２１Ｅ】図２１Ｅは、図２１ＡのＨＭＩに表示された際の、図２１Ｄの植物棚の側面図を示している。
【図２１Ｆ】図２１Ｆは、図２１ＡのＨＭＩに表示された際の、別の例示的な植物棚の平面図を示している。
【図２１Ｇ】図２１Ｇは、農業環境の異なる地域に対応した複数の高さ位置へとノードが細分化されている、図２１Ｆの植物棚の側面図を示している。
【図２１Ｈ】図２１Ｈは、図２１ＡのＨＭＩに表示された際の、時間の関数として統合型センサアセンブリによって記録された様々なセンサデータに関するチャートを示している。
【図２１Ｉ】図２１Ｉは、図２１ＡのＨＭＩに表示された際の、時間の関数としての様々なセンサデータに関する別のチャートと、スケジュール管理チャートと、を示している。
【図２１Ｉ−１】同上。
【図２１Ｊ】図２１Ｊは、図２１ＡのＨＭＩに表示された際の、時間の関数としての様々なセンサデータに関する別のチャートと、スケジュール管理チャートと、センサデータの３Ｄプロットと、を示している。
【図２１Ｊ−１】同上。
【図２１Ｊ−２】同上。
【図２１Ｋ】図２１Ｋは、図２１ＡのＨＭＩに表示された際の、農業環境の例示的な画像フレームまたは映像フレームを示している。
【図２２Ａ】図２２Ａは、本開示のいくつかの実装形態による、農業環境内における模擬空気流分布の平面図を示している。
【図２２Ｂ】図２２Ｂは、図２２Ａの空気流分布の側面図を示している。
【図２２Ｃ】図２２Ｃは、図２２Ａの空気流分布の斜視図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下においては、制御された農業環境における照明のためのおよび分散型センシングのための方法および装置ならびにシステムに関連した様々な概念および実装形態について、より詳細に説明する。上記において導入した様々な概念ならびに以下においてより詳細に説明する様々な概念が、多様な態様で実装され得ることは、理解されよう。特定の実装形態および用途の実施例は、当業者が実装形態および当業者に明らかな代替形態を実施することができるように、主に例示的な目的で提供される。
【００２８】
以下に説明する図および例示的な実装形態は、本実装形態の範囲を単一の実施形態に限定することを意図したものではない。説明または図示された要素の一部またはすべてを交換することにより、他の実装形態が可能である。さらに、開示された例示的な実装形態の特定の要素が既知の構成要素を使用して部分的または完全に実装され得る場合、場合によっては、本実装形態の理解に必要なそのような既知の構成要素の部分のみが説明され、そのような既知の構成要素の他の部分の詳細な説明は、本実装形態を不明瞭にしないために省略される。
【００２９】
制御された環境農業（ＣＥＡ）は、制御された環境で植物を成長させるプロセスであり、ここで、照明、温度、湿度、養分レベル、および、二酸化炭素（ＣＯ２）濃度、などの様々な環境パラメータを監視および調整することにより、植物の品質および収量を向上させる。ＣＥＡは、従来の植物栽培のアプローチと比較して、植物の通年生産、変動する気象条件への非感受性を可能にし得、害虫および病害を低減し得、かつ植物ごとに消費されるリソースの量を低減し得る。さらに、ＣＥＡは、土壌ベースのシステムおよび水耕栽培システムを含むが、これらに限定されない様々なタイプの成長システムを支持し得る。
【００３０】
ＣＥＡを利用する環境に関しては、好ましくは、環境内に含まれる異なる植物種の成長に関連した様々な環境パラメータを監視するために、環境全体にわたってセンサが配備されるべきである。様々なタイプのセンサは、気温、葉の温度、空気流、相対湿度、照明条件（例えば、スペクトル強度、光合成フラックス密度などの放射強度）、ＣＯ２濃度、土壌中のｐＨレベル、および大気汚染を含むが、これらに限定されない、様々な環境パラメータを監視するために配備することができる。これらの環境パラメータはまた、環境内における位置の関数として変化することができる。例えば、照明器具の上方の空気流量は、植物の真上の空気流量とは、実質的に相違することができる。
【００３１】
センサによって記録されるデータは、植物の健康状態、収量率、および、予測される収穫日を含むが、これらに限定されない、植物の発達の様々な態様に関する洞察を提供するために使用されてもよい。また、データは、上述した環境パラメータを調整するために、環境中に配備された様々な制御システムに対してフィードバックを提供するために使用されてもよい。これらの制御システムは、照明システム、加熱／冷却システム（例えば、ハイドロニクス、空調）、空気流システム、および湿度調整システム、を含んでもよいが、これらに限定されない。
【００３２】
しかしながら、ＣＥＡシステムにおける従来のセンサは、典型的には、環境内に配置された他のセンサとは無関係に、また、それらが結合され得る制御システムとは無関係に、設計されて配備されている。例えば、異なるタイプの様々なセンサは、それらセンサが環境の同じ領域内を監視するものであるとしても、それぞれ別個に設置されなければならないことがあり得る。いくつかの実例では、環境のそうでなければアクセスできない領域（例えば、植物の真上）をセンサが監視することを可能にするために、別個のプラットフォームまたは支持構造体（例えば、フレーム、垂木）が設置され得る。別の例では、環境内に配備される各タイプのセンサは、独自の接続機構（例えば、異なるタイプのケーブル）を使用して、電源および／または制御システム（例えば、コンピュータ）に対して接続され得る。多数のセンサが配備され得る環境では、ＣＥＡシステム内へのセンサの統合は、各センサを電源／制御システムに対して個別に接続することに関連した実用的な制限によって、妨害され得る。さらに別の例では、各センサは、別個のシステム（例えば、コンピュータ上の別個のインターフェース、別個の通信チャネル）を使用して、制御システムに対して通信可能に結合されることがあり得、このことは、環境を監視して制御するために複数のセンサを活用することの困難性をさらに増大させる。
【００３３】
これらの課題を克服するために、従来のＣＥＡシステムおよび他の農業用途では、無線センサネットワーク（ＷＳＮ）システムまたはモノのインターネット（ＩｏＴ）システムで使用される無線センサに頼ってきた。ＷＳＮシステムおよびＩｏＴシステムは、広大な農業空間上にわたってセンサを配備することを可能とした。しかしながら、センサは、典型的にはバッテリで駆動されており、現場で定期的にバッテリを交換したり充電したりする必要がある。数百個のまたは数千個のセンサを含むＣＥＡシステムに関しては、バッテリに関する追加的なコストならびに労働時間は、望ましくない。さらに、無線通信は、環境内の障害物によって妨害され得る。例えば、土壌の状態を監視するために配備されたセンサは、植物の葉によって遮られることがあり得る。
【００３４】
よって、本開示は、制御された農業環境のための分散型センサグリッドに関する様々な実装形態、また、そのような分散型センサグリッドのための各構成要素、さらに、分散型センサグリッドを組み立てて使用する方法、を対象とする。一態様では、分散型センシングシステム内に配備されるセンサは、持続的な電力源を提供するために、（無線であることとは対照的に）有線とすることができる。各センサを共通の電源に対しておよび／または通信のためのネットワークノードに対して接続するという課題を克服するために、環境内に配置された複数の照明器具を、各センサに対して電力および／または通信を供給するように構成することができる。互いに電気的にかつ通信可能に結合され得る１つ又は複数の照明器具は、このようにして、分散型センシングシステム内のセンサを支持するためのプラットフォームとして機能することができる。各センサは、共通の電源または通信ノードを経由する必要なく、照明器具に対して結合することができ、これにより、設置および統合を簡素化することができる。
【００３５】
様々なセンサの動作を支持するために照明器具を活用することにより、分散型センシングシステムは、植物の成長に関連した環境領域を、必然的にカバーする（すなわち、照明器具は、植物が位置している領域に配備されている）。別の態様では、分散型センシングシステム内で使用されるセンサを、このようにして、照明器具が位置している環境内の位置に配備することができる。
【００３６】
分散型センサグリッドは、農業環境を、環境内の既知の位置を有した複数のノードへと分割する、例えば空間内の複数の離散的なポイントへと分割する、１つ以上のノードアレイを含むことができる。各ノードは、ノードに対して近接した環境状態を監視するための１つ以上のセンサを含むことができる。ノードは、植物システムの様々な部分に対応する高さ位置に応じて、さらに区分することができる。ノードアレイ内のノードはまた、電力接続およびネットワーク接続を共有することができ、これにより、分散型センサグリッド内の様々なセンサ様式の統合を簡素化し得るとともに、センサ様式からのデータに対しての、保存、アクセス、および処理、の容易さを向上させることができる。プロセッサはまた、ヒューマンマシンインターフェースを介したユーザ相互作用を容易とし得るよう、分散型センサグリッドに対して結合することができる。
【００３７】
分散型センサグリッドの例示的な実装形態は、部分的には、制御された農業環境内に配備された、流体冷却ＬＥＤベースの照明器具および統合型センサアセンブリに関連する概念に、基づいている。したがって、流体冷却ＬＥＤベースの照明器具および統合型センサアセンブリに関する例示的な実装形態について、本開示において説明する分散型センサグリッドの発明的な実装形態に関する例示的な文脈を提供するために、第１の例として以下において説明する。
【００３８】
ＣＥＡのための例示的な照明器具および照明システム
制御された農業環境は通常、環境条件に対するある程度の制御を提供するため、少なくとも部分的に、温室、栽培室、または畑の覆われた部分などの、建物構造体によって囲まれている。そのような制御された農業環境では、１つ以上の人工照明システムが、建物構造体によって遮られる得るあるいは一年のうちの特定の期間（例えば、冬季）には不十分であり得る自然の太陽光を、補足および／または代替するために、しばしば使用される。人工照明システムの使用はまた、植物の光合成速度を改善するために照明システムの強度およびスペクトル特性を調整することができる、制御のさらに別の尺度を提供する場合がある。高輝度放電ランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、および蛍光ランプを含むが、これらに限定されない、様々なタイプの人工照明システムが使用され得る。
【００３９】
しかしながら、人工照明システムは熱を生成し、この熱は、環境に放散されたときに、制御された農業環境の冷却負荷に大きく寄与する可能性がある。より高い冷却負荷に対応し、それにより、制御された農業環境を所望の温度範囲内に維持するために、冷却システムの冷却能力を増加させて、より多くのエネルギー消費量を必要とする場合がある。変動するエネルギー収支で制御された農業環境の場合、エネルギー消費量が増えると、エネルギーコストが高くなる可能性がある。代替的に、一定のエネルギー収支の制御された環境では、エネルギー収支の大部分が冷却システムによって消費される可能性があり、したがって、より大きな作物サイズおよび収量を支持するために利用可能なエネルギーおよび容量が減少する。
【００４０】
人工照明システムによって生成される過剰な熱がエネルギー消費に与え得る影響を説明するために、図１は、複数の植物９００を照射する特定のタイプの高輝度放電ランプである１つ以上の高圧ナトリウム（ＨＰＳ）ランプ１０を備えた従来の制御された農業環境を示している。図１に示される例示的な制御された農業環境は、環境の相対湿度を管理するための除湿機６５と、ファンコイル、コンプレッサ、およびコンデンサを含み得る空調機８５と、をさらに含む。空調機８５によるエネルギー消費は、一般的に（１）環境の総冷却負荷、および（２）空調機８５のエネルギー効率比（ＥＥＲ）に依存する。空調機のＥＥＲは、所与の動作点での冷却能力（ワット）と入力電力（ワット）の比として定義されている。空調機のＥＥＲは、外気温を３５℃（９５°Ｆ）として、内部（戻り空気）温度を２６．７℃（８０°Ｆ）として、および、相対湿度を５０％として、計算した。ＥＥＲが高いほど、空調機８５の効率が高いことを示している。
【００４１】
図１に示されるように、ＨＰＳランプ１０は、（１）熱を対流および／または放射により直接環境に放散すること、ならびに（２）環境の相対湿度、したがって、除湿機６５によって生成される電力入力および合成的な熱を増加させることによって、環境の冷却負荷を増大させ得る。この例示的な制御された農業環境での冷却負荷は、約１３１５Ｗである。ＥＥＲが３〜７という範囲の場合、空調機の入力電力は、４５０Ｗ〜１９０Ｗという範囲である。したがって、１００９ＷのＨＰＳランプ１０および２６５Ｗの除湿機６５への入力電力に基づいて、空調機８５は、それぞれ７および３のＥＥＲに対応する総エネルギー収支の約１３％および２６％を消費する。
【００４２】
生成される熱の量は、使用される照明システムのタイプによって異なる場合がある。しかしながら、制御された農業環境のための人工照明システムは、一般に、十分なレベルの光合成有効放射（ＰＡＲ）を維持するために、大きな電力入力（例えば、１０００Ｗを超える）を有している。したがって、様々なタイプの照明システムによって生成される熱は、環境内で生成される熱の大部分を依然として構成する可能性がある。別の例において、図２は、１つ以上の従来のＬＥＤベースの照明器具１２Ａおよび１２Ｂが複数の植物９００を照射する、従来の制御された農業環境を示している。この例示的な制御された農業環境では、ＬＥＤベースの照明器具１２Ａおよび１２Ｂは、主に対流を介して熱を放散し、それにより、除湿機６５によって生成される電力入力および熱を低減することができる。この例では、合計での冷却負荷は、約１２１０Ｗである。ＥＥＲ比が３〜７という範囲の場合、空調機８５の入力電力は、４０５Ｗ〜１７５Ｗという範囲である。第１の例と比較して、ＬＥＤベースの照明器具１２Ａ、１２Ｂの使用は、制御された農業環境の総エネルギー収支を低減させる。しかしながら、空調機８５によって使用されるエネルギーの比率は、第１の例と同様に、それぞれ７および３のＥＥＲ比に対して約１３％および２５％のままである。２つの例示的な制御された農業環境に示されるように、人工照明システムはかなりの量の熱を生成し得、それは、空調システムが制御された農業環境の総エネルギー収支のかなりの部分を消費することをもたらし得る。
【００４３】
流体冷却ＬＥＤベースの照明器具は、制御された農業環境に対して、いくつもの利点を提供することができる。例として、図３は、除湿器６５および空調機８５を含む既存の環境内に照明器具１０００が後付けされた、制御された農業環境２０００Ａの例示的な実装形態を示している。図３には明示的に示されていないが、環境は、少なくとも部分的に、複数の植物９００、１つ以上の照明器具１０００、および他の機器、を収容する建物構造体によって構成され得る。照明器具１０００は、冷却剤回路５７０を通って循環する流体冷却剤８００によって冷却される。流体冷却剤８００によって運ばれる熱は、制御された農業環境２０００Ａの外側に位置する冷却塔５５７によって除去される。冷却剤回路５７０は、冷却剤回路５７０内の流体冷却剤８００の流れを制御するために、１つ以上のポンプ、レギュレータ、および／またはバルブ５５５を含むことができる。
【００４４】
図３に示すように、１つ以上のポンプ、レギュレータ、および／またはバルブ５５５は、照明器具１０００内に入ると比較的冷たい温度ＴＣを示し、かつ照明器具１０００から出ると比較的温かい温度ＴＨを示す、流体冷却剤８００の流れを生成することができる。流体冷却剤８００の温度上昇は、部分的には、照明器具１０００内の１つ以上のＬＥＤモジュールから発生する熱が、照明器具１０００を通過する際に流体を対流加熱すること、によるものである。したがって、流体冷却剤８００は、照明器具１０００によって生成された熱を捕捉および輸送するために使用され得、そのことは、環境の冷却負荷ならびに空調機８５および／または除湿機６５への電力入力を実質的に低減し得る。図３に示されるように、例示的な制御された農業環境２０００Ａの冷却負荷は、約６３５Ｗであり、これは図１および図２に示された例示的な制御された農業環境における冷却負荷の約５０％である。したがって、３〜７の範囲のＥＥＲの場合、空調機の入力電力は、それぞれ２１０Ｗ〜９０Ｗの範囲である。したがって、１００９Ｗの照明器具１０００および１６０Ｗの除湿機６５への入力電力に基づいて、空調機８５は、それぞれ７および３のＥＥＲに対応する総エネルギー収支の約７％および１５％を消費する。
【００４５】
照明器具１０００を出る加熱された流体冷却剤の蒸発冷却を容易にするために冷却塔５５７が図３に示されているが、様々なタイプの排熱デバイスが、流体冷却剤８００から熱を除去するために、冷却剤回路５７０で採用されてもよいことを理解されたい。排熱デバイスのいくつかの例には、様々なタイプの蒸発冷却器、「フリー」冷却器、チラー、乾式冷却器、空気源冷却器、地上源熱交換器、水源熱交換器、または、これらの任意の組み合わせ、が含まれるが、これに限定されない。
【００４６】
別の実施例では、図４は、照明器具１０００が、照明器具１０００で発生した廃熱を熱源として利用することによって、制御された農業環境２０００Ｂの様々な部分および／または制御された農業環境２０００Ｂの近くの空間（例えば、温水プール、栽培地域）の温度を調節および／または維持する、複数の配管サブシステム７００Ａおよび７００Ｂを有するハイドロニクスシステム５０１に、流体冷却剤８００を方向付ける冷却剤回路５７０に連結されている、例示的な制御された農業環境２０００Ｂを示す。冷却剤回路５７０は、照明器具１０００および他の環境源（例えば、除湿機６５、周囲空気）から熱を受け取ることができ、その結果、環境で発生した過剰な熱が実質的に除去され、したがって、制御された農業環境２０００Ｂを動作させるためのエネルギー節約がさらに改善される。いくつかの実装形態では、いくつかの空調システムの必要性を排除するために（すなわち、空調機のファンコイル、コンプレッサ、またはコンデンサがない）、冷却負荷を十分に減らすことができる。
【００４７】
図４に示すように、制御された農業環境２０００Ｂは、環境の相対湿度を調節するための除湿機６５を含むことができる。冷却剤回路５７０は、照明器具１０００によって加熱された流体冷却剤８００を除湿機６５内に方向付けて、照明器具１０００からの熱の除去と同様の対流様式で、除湿機６５によって生成された熱をさらに除去することができる。次いで、冷却剤回路５７０は、流体冷却剤８００をハイドロニクスシステム７００Ａおよび７００Ｂに方向付けることができ、これらはそれぞれ複数の植物９００および温水プールを加熱するために使用され得る。冷却剤回路５７０は、冷却塔５５７によって残りの熱を放散する前に、１つ以上のバルブ５０２によって制御された様式で加熱された流体冷却剤８００を分配および方向付けることができる。
【００４８】
いくつかの実装形態では、ハイドロニクスシステム５０１を使用して、周囲環境自体の温度を調節することもできる。例えば、流体冷却剤８００がハイドロニクスシステム５０１を通って流れるときに、ハイドロニクスシステム５０１を使用して、制御された農業環境２０００Ｂを対流的および／または放射的に加熱することができる。さらに、図４は除湿機６５を通過する冷却剤回路５７０を示しているが、他の実装形態では、冷却剤回路５７０は除湿機６５を含む必要はなく、例えば、冷却剤は加湿器６５を通って流れる必要はないことを理解されたい。
【００４９】
流体冷却ＬＥＤベースの照明器具１０００の例示的な実装形態を図５に示す。照明器具１０００は、照明器具１０００の様々な構成要素を機械的に支持し、かつ収容するためのフレーム１００４を含むことができる。光スパイン１００２は、制御された農業環境内に配置された支持構造体に、照明器具１０００を機械的に連結して固定するための特徴部を備えたフレーム１００４のうちの１つ以上の側面上に組み込まれ得る。１つ以上の冷却剤管１００６は、フレーム１００４に連結され得、ここで、各冷却剤管１００６を使用して、流体冷却剤８００を流して、照明器具１０００を冷却することができる。１つ以上のＬＥＤモジュール４００は、複数の植物に向かってＰＡＲを放出するために、フレーム１００４に配置されてもよい。プロセッサ９０をフレーム１００４に連結して、電力変換、ネットワーク接続性、およびデータ処理を含むが、これらに限定されない、照明器具１０００の動作を容易にすることができる。１つ以上の電源ポート１０１０をフレーム１００４上に配置して、ＬＥＤモジュール４００、プロセッサ９０、および照明器具１０００に連結され得る他のセンサを含むが、これらに限定されない、照明器具１０００の様々な構成要素に電力を供給することができる。電気通信およびデータ送信を容易にするために、１つ以上の通信ポート１００９を、フレーム１００４上に配置することができる。
【００５０】
フレーム１００４は、実質的に密閉されたハウジングを形成する機械的に剛性の中空構造体であってもよい。フレーム１００４の内部キャビティは、プロセッサ９０内の様々な電子機器など、照明器具１０００内の複数の構成要素を収容するように寸法決めされてもよい。フレーム１００４は、複数の構成要素をフレーム１００４にしっかりと連結するために、内部キャビティ内に１つ以上の装着機能を含むことができる。例えば、フレーム１００４は、フレーム１００４の内部キャビティ内に配置され、かつプリント回路基板の少なくとも２つの対向する縁部を機械的に支持するように配設された、１つ以上のスロットを含み得る。他の装着機能には、装着ポストおよび装着スタブが含まれてもよいが、これらに限定されない。
【００５１】
内部空間へのアクセスを提供するために、１つ以上の取り外し可能なパネルが、フレーム１００４に含まれてもよい。１つ以上の取り外し可能なパネルは、ねじ締結具、ボルト締結具、クリップ、およびクランプを含むが、これらに限定されない、様々なタイプの連結機構を使用して、フレーム１００４の一部分に連結され得る。いくつかの実装形態では、フレーム１００４は、制御された農業環境の環境条件に敏感な可能性がある構成要素（例えば、電子機器）を保護するために、十分に気密なエンクロージャまたはキャビティを形成してもよい。例えば、制御された農業環境は、照明器具１０００の様々な表面上に水分を凝縮させ、露出した電子機器を含む構成要素に損傷を引き起こす可能性のある、相対湿度で動作する場合がある。フレーム１００４が気密なエンクロージャである実例では、フレーム１００４の内部空間への水分の浸入を実質的に制限して、フレーム１００４内に配置された構成要素に凝縮が形成される可能性を低減することができる。
【００５２】
フレーム１００４はまた、フレーム１００４の少なくとも１つの側面、例えば、下面に沿って配置された凹部分を含み得、側壁は、１つ以上のＬＥＤモジュール４００を少なくとも部分的に取り囲む。凹部分は、１つ以上のＬＥＤモジュール４００によって放出された光を、好ましい方向および角度分布に沿って方向付けるために使用されてもよい。例えば、凹部分を使用して、フレーム１００４の下方に位置する１つ以上の植物を含む栽培地域を、実質的に照明することができる。いくつかの実装形態では、凹部分を形成する側壁の内部表面の表面品質および配向は、１つ以上のＬＥＤモジュール４００によって放出された光を反射するための統合反射器を形成してもよい。例えば、側壁の内部表面は、実質的に鏡面反射する様式で光を反射するように研磨され、かつ光が好ましい方向、例えば栽培地域に向かって反射されるように配向されてもよい。
【００５３】
フレーム１００４はまた、フレーム１００４の１つ以上の側面に沿って形成された１つ以上のチャネルを含み得、ここで、各チャネルは、対応する冷却剤管１００６をフレーム１００４に固定するために使用され得る。チャネルの断面形状は、チャネル内への冷却剤管１００６の挿入を容易にするために、冷却剤管１００６の断面形状と実質的に同様であってもよい。冷却剤管１００６は、いくつかのアプローチを使用して、フレーム１００４のチャネルに固定されてもよい。例えば、チャネルの断面寸法は、冷却剤管１００６が摩擦によりチャネルに固定される場合の圧入を容易にするために、冷却剤管１００６の断面寸法以下であり得る。他の実施例では、冷却剤管１００６は、ジップタイおよびウォーム駆動締結具付きクランプを含むが、これらに限定されない、１つ以上のクランプを使用して、フレーム１００４にクランプされてもよい。冷却剤管１００６の交換を可能にするために、クランプは取り外し可能であってもよい。１つ以上のチャネルの表面をまた研磨して、冷却剤管１００６との熱的接触を改善し、したがって、流体冷却剤８００内へのより大きな熱放散を可能にすることができる。さらに他の実施例では、冷却剤管１００６は、接着剤結合、溶接、およびろう付けを含むが、これらに限定されない、様々な方法を使用して、フレーム１００４に接着または結合されてもよい。熱界面材料がまた、熱的接触を改善するために、チャネルと冷却剤管との間に配置されてもよい。
【００５４】
フレーム１００４はまた、少なくとも部分的に熱伝導性であり、それにより、１つ以上のＬＥＤモジュール４００から冷却剤管１００６に熱を伝達し得る。特に、ＬＥＤモジュール４００と冷却剤管１００６との間に配置されたフレーム１００４の第１の部分は、（１）ＬＥＤモジュール４００と冷却剤管１００６との間の距離を短くし、かつ（２）ＬＥＤモジュール４００と冷却剤管１００６との間の横断面積を増加させるような寸法を有する、熱伝導性材料から形成され得る。このようにして、ＬＥＤモジュール４００と冷却剤管１００６との間の熱抵抗を低減することができる。いくつかの実装形態では、製造および組み立てを簡素化するために、フレーム１００４を完全に熱伝導性材料から形成することができる。いくつかの実装形態では、フレーム１００４の第１の部分は、熱伝導性材料から形成され、一方でフレーム１００４の残りの部分は、材料コストを削減するために、ポリマーなどの別の材料から形成され得る。
【００５５】
フレーム１００４は、銅、アルミニウム、ステンレス鋼、炭素鋼、ポリエチレン、アクリル、および磁器を含むが、これらに限定されない、様々な金属、セラミック、ポリマー、または複合材料から形成されてもよい。フレーム１００４を形成するために使用される材料に応じて、押出、サンドキャスティング、ミリング、射出成形、および手動成形を含むが、これらに限定されない、様々な製造方法を利用することができる。例えば、フレーム１００４が複数の部品から組み立てられる場合、スナップ嵌め、ねじ締結具、ボルト締結具、接着剤、ろう付け、および溶接を含むが、これらに限定されない、様々な連結機構を、組み立てのために使用することができる。
【００５６】
光スパイン１００２を使用して、照明器具１０００を制御された農業環境における支持構造体に固定することができる。支持構造体は、手すり、吊り下げプラットフォーム、天井、および壁を含むが、これらに限定されない、様々なタイプの構造体であってもよい。光スパイン１００２は、照明器具１０００を支持構造体に固定するために使用される異なるサイズおよびタイプの連結機構を収容するために、異なるサイズの１つ以上の穴を含むフレーム１００４上に形成される突出フィンであり得る。連結機構には、ボルト締結具、ねじ締結具、フック、およびシャックルが含まれ得るが、これらに限定されない。光スパイン１００２は、フレーム１００４の長さに及ぶような寸法にされ、したがって、フレーム１００４に沿って複数の位置を提供して、安定した様式で、照明器具１０００を支持構造体に連結することができる。例えば、光スパイン１００２は、フレーム１００４の長さに及ぶ長さで、フレーム１００４の上部側に配置されてもよい。光スパイン１００２は、各穴の中心軸がフレーム１００４の上部側に対して平行である、複数の穴を含むことができる。照明器具１０００を支持構造体の側壁に固定するために、複数のボルト締結具が、光スパイン１００２の各端部および中心に設置されてもよい。照明器具１０００を異なる支持構造体に連結することを可能にするために、複数の光スパイン１００２がまた、フレーム１００４の長さに沿って、またはフレーム１００４の複数の側面上に分配されてもよい。
【００５７】
上述のように、冷却剤管１００６を使用して、流体冷却剤８００を流し、ＬＥＤモジュール４００によって生成された熱を捕捉することができる。冷却剤管１００６は、冷却剤管１００６の一部分がフレーム１００４の側面を越えて延在して、冷却剤回路、ハイドロニクスシステム、または別の照明器具１０００からの管への冷却剤管１００６の連結を容易にするように、フレーム１００４よりも大きい長さを有するように寸法決めされてもよい。様々なタイプの連結機構を使用して、冷却剤管１００６の端部が対応するねじ山を有する、ねじ込み取付具と、冷却剤管１００６の端部が別の管上の対応するフランジに嵌合するフランジを有する、ボルト締結具と、を含むが、これらに限定されない、別の管に冷却剤管１００６を連結することができる。好ましい実装形態では、押し込み接続の配管取付具は、冷却剤管１００６の端部がむき出しのままにされる連結機構として使用され得る。この様式では、内部シールおよびＯリングを使用する必要はない。
【００５８】
複数の冷却剤管１００６をフレーム１００４に組み込むことができ、ここで、各冷却剤管１００６を使用して、同じまたは反対の方向に沿って流体冷却剤８００を流すことができる。例えば、照明器具１０００は、フレーム１００４の両側に配置された２つの冷却剤管１００６を含むことができる。複数のＬＥＤモジュール４００を支持する照明器具１０００の場合、反対の流れ構成（例えば、流体冷却剤８００が、２つの冷却剤管１００６の間で反対方向に流れる）は、複数のＬＥＤモジュール４００から熱をより均一に除去することができる。比較すると、同じ流れ構成では、流体冷却剤８００の入力に最も近いＬＥＤモジュール４００からより多くの熱が除去されること、および流体冷却剤８００の入力から最も遠いＬＥＤモジュール４００からより少ない熱が除去されることが、もたらされる。加えて、反対の流れ構成は、密閉された冷却剤回路の実装をより容易に促進し得る。例えば、照明器具１０００に入る流体冷却剤８００が、同じ側面で照明器具１０００を出る前に、第１の冷却剤管１００６、および、次いで第２の冷却剤管１００６を連続的に流れるように、２つの冷却剤管１００６の一端を配管取付具によって接続することができる。
【００５９】
冷却剤管１００６は、銅、アルミニウム、およびステンレス鋼を含む様々な材料から形成されてもよい。好ましい実装形態では、冷却剤管１００６は、藻類の成長、汚損、および腐食を低減するように銅から形成されてもよい。したがって、上述の押し込み接続配管取付具を使用して銅冷却剤管１００６を連結することにより、流体冷却剤８００は、照明器具の他の材料（例えば、アルミニウムフレーム１００４）に接触することなく、銅のみで構成される冷却剤回路を通り得る。
【００６０】
冷却剤管１００６の断面寸法は、所望の流量、流体冷却剤特性（例えば、動的粘度、密度）、および所望のタイプの流れを含むが、これらに限定されない、複数の要因に応じて変化し得る。例えば、流体冷却剤が乱流状況にあることが望ましい場合があり、これにより、より高い熱伝達係数が生じ、したがって照明器具１０００からより多くの熱が放散される。いくつかの実装形態では、冷却剤管１００６の断面寸法は、特定のレイノルズ数Ｒｅが、所与のポンプ出力および冷却剤回路の幾何形状に関する所望のしきい値（例えば、乱流の場合には、Ｒｅ＞４０００）よりも大きくなるように、選択され得る。冷却剤管１００６の内部表面がまた、粗面化されて、表面積および対流熱伝達係数を、増大させることができる。ポンピング要件を実質的に増加させない（例えば、より大きな圧力降下による）ように、および流体冷却剤８００に対する内部表面の湿潤性を維持する（例えば、親水性、親油性のままである）ように、内部表面粗さの有効な深さおよびピッチを選択することができる。
【００６１】
照明器具１０００から熱を捕捉して運ぶために使用される流体冷却剤８００は、いくつかの要因に基づいて選択されてもよい。第１に、ＬＥＤモジュール４００から流体冷却剤８００への熱放散を増加させるために、流体冷却剤８００が、高い熱伝導率および高い比熱を示すことが好ましい。第２に、流体冷却剤８００は、制御された農業環境の動作温度および圧力範囲内で液相のままでなければならない。例えば、流体冷却剤８００は、照明器具１０００、冷却剤回路、ハイドロニクスシステム、または冷却塔を通過するときに凍結または沸騰してはならない。第３に、冷却剤管１００６を実質的に腐食しないように、流体冷却剤８００がまた選択されるべきである。制御された農業環境の場合、流体冷却剤８００は、水、鉱油、グリコール、および混合物を含むが、これらに限定されない、様々な流体であり得る。
【００６２】
照明器具１０００はまた、例えば、ポートに連結された１つ以上の補助デバイスに補助ＤＣ電力を提供し、かつ／または照明器具と１つ以上の補助デバイスとの間の通信を容易にするために、１つ以上の通信および／または補助電源ポートを含み得る。そのようなポートの実施例には、１つ以上のパワーオーバーイーサネット（ＰｏＥ）ポートおよび／または１つ以上のユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートが含まれるが、これらに限定されない。
【００６３】
例えば、照明器具１０００は、照明器具１０００内の様々な構成要素（例えば、ＬＥＤモジュール４００）、および／または照明器具１０００に電気的に連結された様々な構成要素（例えば、他の照明器具１０００または補助センサ）に電力を供給するための少なくとも１つの電源ポート１０１０を含むことができる。電源ポート１０１０は、入力として、プロセッサ９０を介して直流（ＤＣ）電力に変換され得る建物の電力供給システムなどから、交流（ＡＣ）電力を受け取ることができる。プロセッサ９０は、以下でより詳細に考察されるように、ＤＣ電力とＡＣ電力との間の変換を容易にするための電子機器を含み得る。
【００６４】
１つ以上の通信ポート１００９をまた照明器具１０００に使用して、照明器具１０００への、および照明器具１０００からのデータ伝送を容易にすることができる。例えば、通信ポート１００９を使用して、電力の調整（例えば、高電圧および低電圧モード）、発光のスペクトル内容の調整（例えば、青または赤のＬＥＤ素子により多くの電力を方向付ける）、および補助センサデバイスを操作するコマンド（例えば、データ記録の頻度）を含むが、これらに限定されない、照明器具１０００の様々な態様を遠隔的に制御することができる。別の実施例では、通信ポート１００９を使用して、電力消費、温度、および補助センサデバイスによって測定されたデータを含むが、これらに限定されない、様々なステータスおよび監視データを、リモートユーザに送信することができる。以下により詳細に考察されるように、通信ポート１００９によって受信および送信されたデータは、部分的にプロセッサ９０によって管理され得る。
【００６５】
通信ポート１００９は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ケーブルおよびパワーオーバーイーサネット（ＰｏＥ）ケーブルを含むが、これらに限定されない、様々なタイプの電気ケーブリングを収容することができる。いくつかの実装形態では、ＵＳＢポートおよびＰｏＥポートの両方を含む複数の通信ポート１００９を使用して、より多くのタイプのケーブリングおよび補助デバイスとの柔軟性および互換性を高めることができる。１つ以上の通信ポート１００９は、フレーム１００４の１つ以上の側面上に配置されてもよい。例えば、一セットの通信ポート１００９は、フレーム１００４の反対側（例えば、左側および右側または前側および後側）に配置されて、デイジーチェーン構成における複数の照明器具１０００間の接続性を促進することができる。通信ポート１００９はまた、補助センサが展開される可能性が高いフレーム１００４上に配置されてもよい。例えば、通信ポート１００９をフレーム１００４の下面側に配置して、照明器具１０００の下方に位置する植物の近くの周囲条件を監視するために使用される補助センサへの電気接続部を提供することができる。いくつかの実装形態では、通信ポート１００９がまた、ＤＣ電力を供給し得る。例えば、照明器具１０００は、補助センサデバイスに電気的に電力を供給し、かつ同じ通信ポート１００９を介して補助センサデバイスによって測定されたデータを受信することができる、ＵＳＢポートを含むことができる。
【００６６】
ＬＥＤモジュール４００は、アレイ内に配設された１つ以上のＬＥＤ素子を含むことができる。ＬＥＤモジュール４００の１つ以上のＬＥＤ素子は各々、特定の波長の光を放出し得、したがって、組み合わせにおいて、ＬＥＤモジュール４００は、植物の光合成速度の向上、成長の改変、および紫外線（ＵＶ）殺菌を含むが、これらに限定されない、植物の成長および制御された農業環境の動作に関連する様々な態様を改善するように調整された複数の波長で光を植物に照射する。１つ以上のＬＥＤ素子は、プリント回路基板の前面に組み立てられてもよい。本発明の一実装形態によるＬＥＤモジュール４００の例示的な回路レイアウトが図６Ａおよび図６Ｂに示されており、それらは、ＬＥＤモジュール４００Ａのそれぞれの半分部分４００Ａ１および４００Ａ２を示している。示されるように、ＬＥＤモジュール４００Ａは、プリント回路基板にわたって分散される複数のＬＥＤ素子を含み得る。
【００６７】
プリント回路基板は、１つ以上のＬＥＤ素子によって生成される熱放散を促進するように、金属コアのプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）であってもよい。ＬＥＤモジュール４００は、上述のように、プリント回路基板の裏面が凹部分に位置するフレーム１００４の下面と接触するように、フレーム１００４に連結されてもよい。ＬＥＤモジュール４００は、ねじ締結具、ボルト締結具、クリップ、およびクランプを含むが、これらに限定されない、様々な連結機構を使用して、フレーム１００４に連結され得る。連結機構は、クランプ力がＬＥＤモジュール４００に適用されるように調整され、したがって、ＬＥＤモジュール４００とフレーム１００４との間の熱的接触を改善することができる。さらに、熱的インターフェース材料がまた、熱的接触を改善するために、ＬＥＤモジュール４００とフレーム１００４との間に配置されてもよい。
【００６８】
いくつかの実装形態では、照明器具１０００はまた、ＬＥＤモジュール４００を覆うフレーム１００４の凹部分上に位置する光学部品を含むことができる。光学部品は、ＬＥＤモジュール４００によって放出される光の方向および角度分布を修正するために使用されてもよい。例えば、光学部品の一部分は、ＬＥＤモジュール４００から放出された光を照明器具１０００の真下に位置する植物に集中させるための凸状表面を有していてもよい。光学部品は、ねじ締結具、ボルト締結具、クリップ、およびクランプを含むが、これらに限定されない、様々な連結機構を使用して、フレーム１００４に連結され得る。いくつかの実装形態では、光学部品は、ＬＥＤモジュール４００の周りに実質的に気密のエンクロージャを形成し、したがって、制御された農業環境における周囲環境からＬＥＤモジュール４００を実質的に隔離することができる。フレーム１００４によって形成され得る気密エンクロージャと同様に、光学部品は、水分の浸透を低減し、したがって、ＬＥＤモジュール４００を損傷する凝縮のリスクを低減し得る。
【００６９】
本発明の一実装形態による例示的な照明器具１０００が、図７Ａ〜図７Ｃに示されている。図７Ａは、照明器具１０００の下面斜視図を示しており、図７Ｂは、照明器具１０００の正面図、下面図、左側面図、および右側面図を示している。示されるように、照明器具１０００は、一列に位置付けられ、かつフレーム１００４の下面側に配置された３つのＬＥＤモジュール４００Ａ、４００Ｂ、および４００Ｃを支持するように寸法決めされたフレーム１００４を含む。フレーム１００４の上部に、フレーム１００４の全長に実質的に及ぶ光スパイン１００２を形成することができる。光スパイン１００２は、制御された農業環境における支持構造体への照明器具１０００の連結を容易にするための複数の異なるサイズの穴を含むことができる。フレーム１００４の左側および右側パネルは、複数のねじ締結具によって固定されてもよく、したがって、フレーム１００４の内部キャビティ内へのアクセスを可能にするために取り外されてもよい。フレーム１００４の左側パネルは、２つの通信ポート１００９、例えば、ＵＳＢポート１０１２ＡおよびＰｏＥポート１００８Ｃを含み得る。フレーム１００４の右側パネルはまた、２つの通信ポート１００９、例えば、２つのＰｏＥポート１００８Ａおよび１００８Ｂ、ならびに電源ポート１０１０を含み得る。２つの通信ポート、例えば、ＵＳＢポート１０１２ＢおよびＰｏＥポート１００８Ｄを、フレーム１００４の下面側に配置して、植物の近くの周囲条件を監視するために使用され得る補助センサデバイスへの接続を容易にすることができる。照明器具１０００はまた、フレーム１００４の前面および背面側に沿って配置された２つの冷却剤管１００６Ａおよび１００６Ｂを含む。フレーム１００４は、対応する一対のチャネルを含むようにアルミニウム押出成形で形成されてもよい。銅から形成され得る冷却剤管１００６Ａおよび１００６Ｂは、対応するチャネル内に圧入またはクラッシュ適合され得る。このようにして、冷却剤管１００６Ａおよび１００６Ｂを通過する流体冷却剤がフレーム１００４に接触する可能性が、実質的に低減される。
【００７０】
図７Ｃは、照明器具１０００の断面図を示しており、ここにおいて、冷却剤管１００６Ａおよび１００６Ｂが、フレーム１００４のチャネル内に圧入されるように示されている。熱界面材料１００７がまた、熱的接触を改善するために、チャネルと冷却剤管１００６Ａおよび１００６Ｂとの間に配置されてもよい。ＬＥＤモジュール４００Ａ〜４００Ｃは、実質的にフレーム１００４の下面側の凹部分内に、かつ熱放散を促進するために冷却剤管１００６Ａおよび１００６Ｂに近接して配置されている。示されるように、熱伝導性材料から形成されるフレーム１００４の小さな部分は、冷却剤管１００６Ａおよび１００６ＢとＬＥＤモジュール４００Ａ〜４００Ｃとの間に存在する。図７Ｃはまた、以下では集合的にプロセッサ９０と称される様々な制御回路基板１００、２００、および３００を支持するために使用される、装着特徴部１０１４を示す。装着特徴部１０１４は、フレーム１００４の前面および背面側に沿って配置された一対の突出スロットであり、プロセッサ９０の対向する縁部を支持するように寸法決めされている。プロセッサ９０は、ＬＥＤモジュール４００Ａ〜４００Ｃによって生成される熱による熱的効果を低減するために、冷却剤管１００６Ａおよび１００６ＢならびにＬＥＤモジュール４００Ａ〜４００Ｃの上方に位置付けられる。複数のねじ締結具を介してフレーム１００４に連結され得る光学部品１０２０がまた含まれている。光学部品１０２０は、ＬＥＤモジュール４００Ａ〜４００Ｃによって放出された光を所望の方向および角度分布に沿って方向転換するために使用される凸面を備えた、透明レンズであってもよい。光学部品１０２０はまた、ＬＥＤモジュール４００Ａ〜４００Ｃを実質的に取り囲み、かつ周囲の周囲環境から隔離することができる。
【００７１】
上述のように、照明器具１０００は、連続的な電気回路および冷却剤回路の組み立てを容易にするために電気接続および配管接続が共有されるデイジーチェーン構成で、他の照明器具１０００に連結され得る。冷却剤回路については、デイジーチェーン構成は直列であり得、ここにおいて、１つの照明器具１０００から放出する流体冷却剤８００が、デイジーチェーン内の後続の照明器具１０００内に流れる。流体冷却剤８００の温度は、後続の照明器具１０００のＬＥＤモジュール４００から発生する熱によりさらに上昇する可能性がある。冷却剤流体８００の温度が照明器具１０００内のＬＥＤモジュール４００の温度よりも低い限り、流体冷却剤８００は、依然として照明器具１０００から熱を捕捉する可能性があることを理解されたい。さらに、いくつかの実装形態では、流体冷却剤８００が複数の照明器具１０００を通過する際に、流体冷却剤８００の温度を下げ、かつ十分な熱放散を維持するために、冷却剤回路に沿って排熱デバイスを分散させることができる。２つの照明器具１０００および１０００−Ｂがデイジーチェーン構成で連結され得る様式を詳述する例示的な実装形態が、図８Ａに示されている。いくつかの実装形態では、照明器具１０００は、図８Ａに示されるように、光スパイン１００２の穴を通して配置され、かつ支持構造体９９９の側面に固定されたボルト締結具１０２７を使用して、支持構造体９９９に連結され得る。
【００７２】
照明器具１０００の冷却剤管１００６Ａおよび１００６Ｂは、１つ以上の中間管を使用して、他の照明器具１０００−Ｂからの冷却剤管１００６Ａ−Ｂおよび１００６Ｂ−Ｂの対応するセットに連結されてもよい。図８Ａに示すように、一対の冷却剤管１００６Ｂおよび１００６Ｂ−Ｂ（１００６Ａおよび１００６Ａ−Ｂ）は、単一の中間管１０４０Ｂ（１０４０Ａ）を介して接続され得る。各中間管１０４０Ｂ（１０４０Ａ）は、冷却剤管１００６Ｂおよび１００６Ｂ−Ｂ（１００６Ａおよび１００６Ａ−Ｂ）への接続を容易にするために、両方の端部に配置された押し込み接続取付具１０２５Ａ（１０２５Ｂ）を有し得る。中間管の形状は、照明器具１０００および１０００−Ｂの間における所望の距離および向きに応じて、相違することができる。例えば、照明器具１０００および１０００−Ｂをさらに離間させることによってより大きな面積的カバレッジを提供し得るよう、あるいは、２つの別々の栽培地域を隔てるギャップを跨ぎ得るよう、中間管の長さは、より長いものとすることができる。別の実施例では、照明器具１０００および１０００−Ｂが、可変形状の栽培地域に対応するために互いに対してある角度、例えば９０度に配向されるように、中間管を湾曲することができる。さらに別の実施例では、照明器具１０００および１０００−Ｂが各それぞれの列の最後の照明器具１０００である照明器具１０００の２つの平行な列を連結するために、中間管は実質的にＵ字形状であり得る。このようにして、冷却剤回路は、照明器具１０００の複数の列に対して連続的であり得る。
【００７３】
電力は、単一の電力ケーブルを介して複数の照明器具１０００に供給されてもよい。照明器具１０００に連結された例示的な電力ケーブル１０３０が、図８Ａに示されている。いくつかの実装形態では、電力ケーブル１０３０は、特定の電力および電流入力を支持するように定格され得る。例えば、電力ケーブル１０３０は、少なくとも１０００Ｗの電力および最大１５Ａの電流を供給するように定格され得る。照明器具１０００の電力および電流要件に応じて、電源ケーブル１０３０は、複数の照明器具１０００に電力を供給するために使用され、したがって、制御された農業環境内に設置する必要があるケーブリングの量および電気端子（例えば、電気アウトレット）の数を減らすことができる。
【００７４】
照明器具１０００はまた、複数の照明器具１０００へのデータおよび制御信号の送信を容易にするために、別の照明器具１０００に通信可能に連結されてもよい。図８Ａに示すように、イーサネットケーブル１０６０は、照明器具１０００のＰｏＥポート１００８Ａを、照明器具１０００−ＢのＰｏＥポート１００８Ｃ−Ｂに対して結合するために使用することができる。照明器具１０００および１０００−Ｂのそれぞれは、データおよび／または制御信号の流れを管理するために、プロセッサを含むことができる。いくつかの実装形態では、照明器具１０００をピギーバックとして使用して、デイジーチェーンに沿ってさらに位置する別の照明器具１０００へのデータおよび／または制御信号の転送を促進することができる。このようにして、大きなエリアに及ぶ複数の照明器具１０００は、より少ない数のネットワークノード（例えば、ハブ、スイッチ、ルータ）に、過剰な量のネットワークケーブリングを使用せずに通信可能に連結され得る。
【００７５】
制御された農業環境２０００における照明器具１０００の例示的な配設を図８Ｂに示す。複数の照明器具１０００は、棚９０２Ａの寸法によって画定される栽培地域に及ぶ列に沿って配設されてもよい。列における各照明器具１０００は、棚９０２Ａの上方に配置された支持構造体９９９Ａに連結されてもよい。列における照明器具１０００は、上述のように、デイジーチェーン構成で一緒に連結されてもよい。中間配管を使用して、隣接する照明器具１０００を連結し得、そのため流体冷却剤８００が、列の単一の入口および出口から連続的な様式で複数の照明器具１０００を循環することができる。１つ以上の電力ケーブルを使用して、照明器具１０００に電力を供給することができる。イーサネットケーブリングを使用して、照明器具１０００をシリアル様式で共通のネットワークノードに通信可能に連結することができる。図８Ｂに示されるように、制御された農業環境２０００は、棚９０２Ａ〜９０２Ｅの対応する列の上方に配設された支持構造体９９９Ａ〜９９９Ｅによって支持される、照明器具１０００の複数の列を含むことができる。制御された農業環境２０００は、ファン７５、除湿機６５Ａおよび６５Ｂ、ならびに１つ以上の空調機用の空調ダクト８５Ａおよび８５Ｂをさらに含むことができる。
【００７６】
それぞれ図３および図４の例示的な制御された農業環境２０００Ａおよび２０００Ｂに予め示されたように、照明器具１０００は、冷却剤回路５７０に組み込まれて、流体冷却剤８００の流れを促進し、そのため照明器具１０００から熱を連続的に除去することができる。いくつかの実装形態では、冷却剤回路５７０は、照明器具１０００のみから熱を実質的に除去するように設計されてもよく、後付け用途のために、図３の冷却剤回路５７０に示すように、制御された農業環境２０００Ａの他の構成要素または領域と熱的に相互作用することを意図していない。しかしながら、いくつかの実装形態では、冷却剤回路５７０は、ハイドロニクス用途のために、図４に示す冷却剤回路などの、制御された農業環境の近くもしくはその内部の空間に熱を再分配し、かつ／または後で使用するために照明器具１０００によって捕捉された熱を保存するように設計された追加の配管サブシステムを含むことができる。
【００７７】
配管サブシステムは、冷却剤回路５７０を通る流体冷却剤８００の流れに影響を与えることなく、したがって照明器具１０００からの熱の除去に影響を与えることなく、流体冷却剤８００の流れを制御可能に調整することができるように、冷却剤回路５７０から分岐されていてもよい。しかしながら、場合によっては、配管サブシステムは、冷却剤回路５７０と直列に配置されてもよく、ここにおいて、配管サブシステムはまた、継続的に使用される。冷却剤回路５７０と直列に使用される配管サブシステムのいくつかの例示的な実例は、熱エネルギー保存システム内の流体冷却剤８００からの熱を保存し、かつ流体冷却剤８００からの熱を電気に変換することにより（例えば、熱電デバイスを使用して）バッテリを充電する、住宅空間の温水システム用の加熱システムを含むが、これに限定されない。
【００７８】
いくつかの例示的な実装形態では、特に電源ケーブルのコードコンプライアンスに関連して、照明器具１０００は、産業用園芸ランプおよび「産業用機械」の構成要素（一般的な照明器具ではなく）とみなすことができる。本開示の目的のために、「産業用機械」とは、動作中に手で持ち運ぶことができない動力駆動式の機械であり、切断、成形、加圧、電気的技術または熱的技術または光学的技術、積層、あるいは、これらのプロセスの組み合わせ、によって材料を加工するために使用されるものである。１つ又は複数のロジックコントローラと、関連するソフトウェアまたはロジックと、を含む関連する電気機器は、機械アクチュエータおよびセンサとともに、産業用機械の一部とみなされる（前記の定義は、米国国立防火協会（ＮＦＰＡ）７９産業用機械のための電気規格の第３章第３．３．５４節に規定されているものと一致している）。このように、照明器具１０００は、産業用タイプのコネクタおよび産業用ケーブルシステムを備え得るとともに、それらと一緒に使用することができる。
【００７９】
例えば、産業用の電源ケーブルおよびコネクタは、複数の照明器具１０００を含む照明システム内において使用することができ、ここで、産業用のケーブルおよびコネクタは、アンダーライターズラボラトリー（ＵＬ（登録商標））の製品カテゴリＰＶＶＡに基づくとともにＵＬ（登録商標）規格２２３７に準拠した産業用機械のための多点相互接続電源ケーブルアセンブリである。ＵＬ（登録商標）ＰＶＶＡによると、多点相互接続電源ケーブルアセンブリは、産業用機械のモータ分岐回路を含む分岐回路に対して電力を分配するために産業環境内での使用を意図したものである。アセンブリは、ＡＮＳＩ／ＮＦＰＡ７９、産業用機械のための電気規格に準拠した産業用機械とともに使用される、電源ケーブルアセンブリ、オス型およびメス型の電源ケーブル取付具、パネルマウント型の電源ケーブル用／導体用の取付具、および、フィーダタップ型電源ケーブル取付具、から構成され得る。
【００８０】
ＰＶＶＡ  ＵＬ製品仕様書ＵＬ２２３７は、この規格の対象となるデバイスが、特に明記されていない限り、屋内での使用のみを意図していることを、記載している。この規格の対象となるデバイスは、１，０００Ｖ以下の定格である。各デバイスは、ボルトおよびアンペアを単位として定格が規定されている。電気的定格は、各デバイス上に、あるいは、個々の電源ケーブルアセンブリに貼り付けられたフラグラベル上に、記されている。ケーブルアセンブリの取付具は、フレキシブルコード上に組み立てることまたは成形することを意図している。電源ケーブルアセンブリと、係合する取付具とは、建物または構造物の固定配線の代替として使用することを意図したものではない。電源ケーブルアセンブリと、係合する取付具とは、フィーダタップ型取付具あるいはオス型／メス型のケーブル取付具を使用して、建物または構造物の固定配線に対して接続することができる。本規格の対象となる電源ケーブルアセンブリおよび取付具は、負荷条件下で電流を流したり遮断したりすることを意図したものではない。これらの電源ケーブルアセンブリおよび取付具は、その記された短絡電流定格まで調査されている。電源ケーブルアセンブリおよび取付具は、最大アンペア定格、過電流保護デバイスのタイプ、あるいはその両方を、指定することができる。別段の記載がない限り、電源ケーブルアセンブリおよび取付具は、下記に再現されている米国防火協会による産業用機械のための電気規格ＮＦＰＡ７９における「導体サイズと、電源回路用短絡保護デバイスの最大定格または設定と、の関係」に関する表７．２．１０．４によって許容される最大アンペア定格の過電流保護デバイスから供給されることが意図されている。
【表１】
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【００８１】
ＵＬ２２３７およびＮＦＰＡ７９では、１０ＡＷＧと１４ＡＷＧとの混合アセンブリにおける連続３０Ａ負荷に対して４０Ａ遮断器を指定することが、許容される。１４ＡＷＧのみを含むアセンブリでは、連続１５Ａ負荷に対して２０Ａ遮断器を使用することができる。
【００８２】
図８Ｃは、複数の照明器具に対して電力を供給するために使用されるケーブル配線の１つの例示的なアセンブリを示している。示されているように、アセンブリは、２つの電源ケーブル１１２０（図８Ｃでは、１１２０Ａおよび１１２０Ｂ）に対して結合されたドロップティーケーブル１１１０を含むことができる。電源ケーブル１１２０は、電源からより大きな距離のところに位置した照明器具１０００にまでケーブル配線を延長するために、部分的に、延長ケーブルとして使用することができる。ドロップティーケーブル１１１０は、複数の照明器具１０００に対して電力を分配するために、ケーブル内において分岐を生成するために使用することができる。例えば、図８Ｃに示す例示的なケーブル配線アセンブリは、ポート１１２２Ａにおいて電源ケーブル１１２０Ａを介して電力供給システムに対して接続することができ、電源ケーブル１１２０Ｂは、ポート１１２４Ｂを介して１つの照明器具１０００に対して接続することができ、ドロップティーケーブル１１１０は、ポート１１１２を介して別の照明器具１０００に対して接続することができる。図８Ｃにおけるケーブル配線アセンブリが一例に過ぎないこと、また、複数の照明器具１０００に対して電力を供給するために、複数のドロップティーケーブル１１１０および電源ケーブル１１２０が、互いに結合され得ることは、理解されよう。いくつかの実装形態では、アセンブリは、各ケーブルの電力定格によって、および／または、各照明器具１０００に対して供給されるべき電力量によって、部分的に制限され得る。
【００８３】
図８Ｄ〜図８Ｇは、ドロップティーケーブル１１１０のいくつかの図を示している。示されているように、ドロップティーケーブル１１１０は、２つのメス型ポート１１１２および１１１４と、１つのオス型ポート１１１６と、を含むことができる。各ポートは、標準的なサイズおよび／またはコネクタタイプに従って設計することができる。例えば、図８Ｄ〜図８Ｇに示されるポートは、７／８インチ（２２．２２５ｍｍ）のネジ山付きコネクタ（オス型およびメス型）に対応する。ネジ山付きコネクタは、さらに、ユニファイドナショナル１６ピッチ（１６ＵＮ）ネジ山付きコネクタとすることができる。使用されるポートのサイズおよびタイプは、照明器具１０００の電源ポート１１１０（例えば、７／８インチ（２２．２２５ｍｍ）のＡＣまたはＤＣの電源ポート）に、部分的に依存することができる。ポート１１１２のためのそれぞれのケーブル配線の長さはまた、隣接する照明器具１０００どうしの間の典型的な距離に基づいて、変えることができる。ドロップティーケーブル１１１０はまた、最大で１５Ａまでの電流を支持する定格とすることができる。ドロップティーケーブル１１１０はまた、アンダーライターズラボラトリー（ＵＬ（登録商標））製品カテゴリＰＶＶＡに基づくとともにＵＬ（登録商標）規格２２３７に準拠した産業用機械のための多点相互接続電源ケーブルであるように設計することができる。ドロップティーケーブル１１１０は、３つの電気ピン（例えば、正端子、負端子、および／または、接地）を含むことができる。例えば、図８Ｈは、ドロップティーケーブル１１１０の各ポートのピンが互いに電気的に結合される態様を示す例示的な配線図である。
【００８４】
図８Ｉ〜図８Ｌは、電源ケーブル１１２０の複数の図を示している。示されているように、電源ケーブル１１２０は、オス型ポート１１２４とメス型ポート１１２２とを含むことができる。ドロップティーケーブル１１１１０と同様に、電源ケーブル１１２０のポートはまた、ネジ山付きコネクタがユニファイドナショナル１６ピッチ（１６ＵＮ）ネジ山付きコネクタとされた７／８インチ（２２．２２５ｍｍ）ネジ山付きコネクタ（オス型およびメス型）などの、標準的なサイズおよびコネクタタイプに適合することができる。電源ケーブル１１２０はまた、最大で１５Ａまでの電流を支持するような定格とすることができる。電源ケーブル１１２０はまた、アンダーライターズラボラトリー（ＵＬ（登録商標））の製品カテゴリＰＶＶＡに基づくとともにＵＬ（登録商標）規格２２３７に準拠した産業用機械のための多点相互接続電源ケーブルであるように設計することができる。電源ケーブル１１２０はまた、３つの電気ピン（例えば、正端子、負端子、および／または、接地）を含むことができる。図８Ｍは、ポート１１２２２および１１２４のピンどうしが接続される態様を説明する例示的な配線図を示している。
【００８５】
図８Ｎ〜図８Ｐは、照明器具１０００のＰｏＥポート１００８Ａおよび／または１００８Ｂを介して複数の照明器具１０００どうしを互いに通信可能に結合するために使用されるネットワークケーブル１１３０のいくつかの図を示している。照明器具１０００はまた、複数の照明器具１０００と、各照明器具１０００に対して結合され得るセンサと、の間の通信（例えば、データ転送、制御）を提供するためのプラットフォームとして使用することができ、これにより、複数の照明器具１０００とセンサとが通信可能に結合される態様を簡素化することができる。いくつかの実装形態では、ネットワークケーブル１１３０は、図８Ｎ〜図８Ｐに示すようにイーサネットケーブルであってもよいが、他のコネクタタイプが他の実装形態では使用可能であることは、理解されよう。いくつかの実装形態では、ネットワークケーブル１１３０は、特に、潜在的に周囲の水分含有量が高い農業環境においては、より長い寿命での使用を提供するために、防水型（例えば、防水イーサネットケーブル）とすることができる。イーサネットケーブルの一例は、Ｃａｔ−５ケーブルであり、また、他のカテゴリのイーサネットケーブル（例えば、Ｃａｔ−５ｅ、Ｃａｔ−６、Ｃａｔ−７）である。
【００８６】
図８Ｑは、ドロップティーケーブル１１１０および電源ケーブル１１２０のための追加の設計を示している。これに加えて、図８Ｑは、ドロップティーケーブル１１１０および／または電源ケーブル１１２０に対しての接続性を支持するコンセント１１４０も示している。コンセント１１４０は、接続を容易にするために、電源に統合されていてもよい。図８Ｒは、電源ケーブル１１２０が電源ポート１０１０に対して接続され、かつ、ネットワークケーブル１１３０がＰｏＥポート１００８Ｂに対して接続されている、例示的な照明器具１０００を示している。
【００８７】
図９Ａは、冷却剤回路５７０に関連して、ならびに１つ以上の照明器具１０００が使用される制御された農業環境の他の実装形態において使用され得る、例示的なハイドロニクスシステム５０１を示している。示されるように、ハイドロニクスシステム５０１は、制御された農業環境の内部または外部に配置され得る、流体冷却剤８００を貯蔵するための流体貯蔵タンク５００を含み得る。いくつかの実装形態では、流体貯蔵タンク５００は、構成要素を互いに、かつ周囲環境から実質的に熱絶縁するために十分な断熱性を有する、比較的低温の流体冷却剤８００および比較的高温の流体冷却剤８００のための別個の構成要素を含み得る。流体貯蔵タンク５００はまた、流体貯蔵タンク５００の熱時定数が動作中の温度の所望の変化率を満たすように、十分に大きな貯蔵容量を有するように寸法決めされてもよい。例えば、流体貯蔵タンク５００に貯蔵された流体冷却剤８００の温度が、様々な配管サブシステムに対して供給される熱量の変動を低減し得るよう、一日を通して実質的に変化しないままである（例えば、１時間あたり１℃）ことが望ましいものであり得る。しかしながら、流体冷却剤８００の温度の調整が所望される場合、調整が生じるのに必要な時間量は、長い熱時定数のために法外であり得る。そのような実例では、各々がより小さな容量、したがってより短い熱時定数を有する複数の流体貯蔵タンク５００が、代わりに使用されてもよい。
【００８８】
３つの水中用ポンプ５６０Ａ、５６０Ｂ、および５６０Ｃを流体貯蔵タンク５００内に配置して、３つの対応する配管サブシステム、すなわち、照明ループ５１０、加熱ループ５１２、および冷却ループ５１４を通して流体冷却剤８００を圧送することができる。ポンプ５６０Ａと関連付けられた照明ループ５１０は、流体貯蔵タンク５００から１つ以上の照明器具１０００に比較的冷たい流体冷却剤を提供し、かつ１つ以上の照明器具１０００から流体貯蔵タンク５００に比較的高温の流体冷却剤８００を戻すための役割を果たす。このようにして、照明ループ５１０は、流体貯蔵タンク５００内に貯蔵された流体冷却剤８００を加熱する熱源として機能し、その後熱が他の配管サブシステムに分配され得る。いくつかの実装形態では、照明ループ５１０を使用して、自然対流または熱的放射を介して制御された農業環境２０００の少なくとも一部分を加熱し、それにより、その部分の温度を所望の温度エンベロープ内に調節および維持することができる。
【００８９】
いくつかの実装形態では、二次的加熱ループを照明ループ５１０に組み込んで、照明ループ５１０に近接していない可能性のある制御された農業環境２０００の一部分（例えば、栽培地域）をより直接的かつ制御可能に加熱することができる。例えば、二次的加熱ループは、ポンプ、ファン、およびファンコイルを含んでもよい。ポンプは、ファンコイルを通る比較的高温の流体冷却剤８００の流れを生成し、それによりファンコイルを加熱することができる。次に、ファンは、熱気の流れを生成し、それにより強制対流により制御された農業環境２０００の一部分を加熱する。別の実施例では、二次的加熱ループは、対流と伝導の組み合わせを介して、土壌または栄養溶液を所望の温度に加熱するために、栽培地域の根ゾーンを介して経路が定められてもよい。二次的加熱ループは、制御された農業環境の部分に加えられる熱の量を制御するための流量制御デバイス（例えば、バルブ）を含んでもよい。例えば、二次的加熱ループは、昼／夜のサイクルに従って追加される熱を調整する、サーモスタットに連結されてもよい。
【００９０】
ポンプ５６０Ｂと関連付けられた加熱ループ５１２はまた、制御された農業環境２０００の一部分または制御された農業環境２０００とは別に配置された別の空間を加熱するために使用されてもよい。例えば、加熱ループ５１２は、建物の室内気候を調節するための建物内の加熱、換気、および空調（ＨＶＡＣ）システム、ガスもしくは電力消費をオフセットする製造工場内の加熱システム、または電気的かつ高品質の熱を生成する熱電併給プラントに連結されてもよい。いくつかの実装形態では、加熱ループ５１２はまた、制御された農業環境２０００または別の空間による将来の使用のために熱を貯蔵する追加の容量を提供し得る、高温貯蔵部５３０に連結されてもよい。
【００９１】
ポンプ５６０Ｃと関連付けられた冷却ループ５１４は、流体貯蔵タンク５００内に貯蔵された流体冷却剤８００を冷却するために使用されてもよい。このようにして、照明ループ５１０に入る比較的低温の流体冷却剤８００の温度を調節および維持することができ、これにより、比較的低温の流体冷却剤８００の温度が上昇する時間にわたる熱ドリフトの影響を低減し、したがって１つ以上の照明器具１０００から除去される熱の量を低減することができる。いくつかの実装形態では、冷却ループ５１４は、冷却ループ５１４の長さに沿った自然対流および放射を介して外部環境への熱を捕捉する、配管サブシステムであり得る。いくつかの実装形態では、排熱デバイスを冷却ループ５１４に組み込んで、流体冷却剤８００の冷却を促進することができる。冷却塔、蒸発冷却器、「フリー」冷却器、チラー、乾式冷却器、空気源冷却器、地上源熱交換器、水源熱交換器、または、これらの任意の組み合わせ、を含むが、これに限定されない、様々なタイプの排熱デバイスを使用することができる。いくつかの実装形態では、冷却ループ５１４はまた、制御された農業環境２０００または別の空間による将来の使用のために比較的低温の流体冷却剤８００を貯蔵する追加の容量を提供し得る、低温貯蔵部５２０に連結されてもよい。
【００９２】
本明細書で説明する様々な実装形態では、流体貯蔵タンク５００に貯蔵され、かつ照明ループ５１０と、加熱ループ５１２と、冷却ループ５１４と、照明ループ５１０、加熱ループ５１２、冷却ループ５１４のうちのいずれかに連結された１つ以上の二次的ループと、を通って流れる流体冷却剤８００の温度は、かなりの温度範囲内で変化し得る。いくつかの実装形態では、流体冷却剤８００の温度は、約２０℃〜約５０℃の範囲であってもよい。流体冷却剤８００の流量は、照明ループ５１０を通して、毎分約１ガロン〜毎分約３ガロン（毎分３．７９リットル〜毎分１１．３６リットル）の範囲であってもよい。加熱ループ５１２および冷却ループ５１４により、同様のまたは有意に異なる（例えば、より高い）流量を使用することができる。さらに、冷却剤回路および様々な配管サブシステム（例えば、照明ループ５１０、加熱ループ５１２、および冷却剤ループ５１４）は、ポンプ、レギュレータ、および／またはバルブのうちの少なくとも１つを介して制御され得る。ポンプ、レギュレータ、および／またはバルブのうちの少なくとも１つを、様々な時間サイクル（例えば、毎日、毎週、毎月、季節毎、他の周期、またはそれらの組み合わせ）で動作させて、制御された農業環境２０００Ｂで、時間の関数として動的であり得る、所望の熱的条件を調節および維持することができる。
【００９３】
さらに、図９Ａには３つの配管サブシステムが示されているが、任意の数および組み合わせの配管サブシステムを冷却剤回路５７０で使用することができることを理解されたい。例えば、加熱ループ５１２および冷却ループ５１４のうちの一方または両方は、照明ループ５１０と併せて使用されてもよい。また、３つの水中用ポンプ５６０Ａ〜５６０Ｃが図９Ａに示されているが、任意の数のポンプが特定の配管サブシステムに使用されてもよく、かつポンプ５６０Ａ〜５６０Ｃがまた、流体貯蔵タンク５００の外部に配置されてもよいことが理解されるべきである。ポンプは、ピストンポンプ、エンドサクションポンプ、ダイアフラムポンプ、ギアポンプ、ローブポンプ、可撓性翼ポンプ、章動ポンプ、ぜん動ポンプ、遠心ポンプ、放散器ポンプ、プロペラポンプ、および周辺ポンプを含むが、これらに限定されない、様々なタイプのポンプであってもよい。
【００９４】
制御された農業環境２０００における照明器具１０００および冷却剤回路５７０に連結されたハイドロニクスシステム５０１の例示的な実装形態が、図９Ｂに示されている。ハイドロニクスシステム５０１は、水中用ポンプ５６０を含む流体貯蔵タンク５００を含むことができる。水中用ポンプ５６０は、比較的冷たい流体冷却剤８００を照明ループ５１０内に圧送するために使用され、ここで、流体冷却剤８００は次いで、照明器具１０００を通過するときに加熱される。その後、比較的高温の流体冷却剤８００は、照明ループ５１０を出て、貯蔵のために流体貯蔵タンク５００に入る。流体貯蔵タンク５００内に貯蔵された流体冷却剤８００の温度が、照明ループ５１０から流体貯蔵タンク５００に入る流体冷却剤８００の温度よりも低い限り、照明器具１０００により発生した熱が除去され得ることは理解されるべきである。時間の経過とともに、流体冷却剤８００の温度が上昇すると、温度差が小さくなるため、除去できる熱量が減少する可能性がある。したがって、流体貯蔵タンク５００内に貯蔵された流体冷却剤８００の温度を調節するために、排熱デバイスをハイドロニクスシステム５０１に組み込む必要があり得る。
【００９５】
図９Ｂに示すハイドロニクスシステム５０１はまた、照明器具１０００によって加熱された比較的高温の流体冷却剤８００が流れる照明ループ５１０の部分に連結された二次的加熱ループ５１２を含み得る。示されるように、二次的加熱ループ５１２は、ポンプ７０４と、ファンコイル７０２を備えた電動ファンと、を含み得る。ポンプ７０４は、ファンコイルを通る比較的高温の流体冷却剤８００の流れを生成し、それによりファンコイルを加熱することができる。次いで、電動ファン７０２は、照明器具１０００の下方に位置する複数の植物９００に向けて加熱空気を吹き付けて、栽培地域の温度を必要に応じて上昇させることができる。第２の加熱ループ５１２は、１つ以上の制御可能なバルブを使用して制御されて、二次的加熱ループ５１２を切り替え、かつ電動ファン７０２により吹き付けられる空気の温度を調整し得る。
【００９６】
制御された農業環境２００Ｄに配置されたハイドロニクスシステム５０１の別の例示的な実装形態が、図９Ｃに示されている。示されるように、制御された農業環境２００Ｄは、垂直に積み重ねられた複数レベルの栽培地域を有し得る。栽培地域の各レベルは、照明ループ５１０に連結された１つ以上の照明器具１０００を含んでもよい。照明ループ５１０は、流体貯蔵タンク５００に連結されてもよく、これは再び水中用ポンプを含んでもよい。図９Ｂの制御された農業環境２０００と同様に、ハイドロニクスシステム５０１は、各レベルの各栽培地域を別々に加熱するための二次的加熱ループを含み得る。各レベルに対応する照明ループ５１０の部分は、複数の入口および出口を備えた配管取付部を使用して連結されてもよい。加えて、流体貯蔵タンク５００に連結された照明ループ５１０の部分は、流体冷却剤８００が栽培地域の各々のレベルに流入すると、流量の減少を構成するためにより高い流量を支持し得る。
【００９７】
いくつかの実装形態では、照明器具１０００はまた、制御された農業環境の環境条件を監視するために使用される１つ以上のセンサを支持する、センサプラットフォームとして機能してもよい。照明器具１０００のプロセッサ９０は、通信ポート１００９（例えば、ＵＳＢポートおよびＰｏＥポート）を介してセンサに電力を供給および調節することができる。プロセッサ９０はまた、以下で説明するように、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換する電子機器を含むことができ、したがって、制御された農業環境内に配備された各センサにおける別個のＡＣ−ＤＣコンバータの必要性がなくなる。プロセッサ９０はまた、制御信号をセンサに送信し、かつ処理および／またはリモートデバイス（例えば、リモートコンピュータまたはサーバ）への送信のためにセンサにより測定されたセンサデータを受信することを含む、データ通信を管理するために使用されてもよい。このようにして、照明器具１０００は、別個の電力およびデータ通信システムの必要性を補足する、様々なタイプの１つ以上のセンサの統合を提供し得る。さらに、１つ以上のセンサによって測定されたデータを使用して、制御された農業環境内の１つ以上の照明器具１０００（例えば、照明器具１０００からのＰＡＲ出力の調整）、１つ以上の冷却剤回路（例えば、図９Ａに示す照明ループ、ハイドロニクスループ、および冷却ループを含む冷却剤回路を通る流体の流れの調整）、１つ以上のファン、１つ以上の除湿機、または１つ以上の空調機、の動作を調整および制御することができる。いくつかの実装形態では、様々な環境条件を測定および制御することにより、環境内の目標蒸気圧不足分が提供される。
【００９８】
複数の照明器具１０００を介した様々なセンサの統合を詳述する制御された農業環境２０００の例示的な実装形態が、図１０Ａに示されている。図８Ｂと同様に、棚９０２に配設された複数の植物９００の上方に配置された支持構造体９９９に、複数の照明器具１０００を装着することができる。制御された農業環境２０００は、１つ以上の除湿機６５、１つ以上の空調機８５、および１つ以上のファン７５を含むことができる。空気温度センサ８０Ａ、近赤外線（ＮＩＲ）葉水分センサ８０Ｂ、相対湿度センサ８０Ｃ、ハイパースペクトルカメラ８０Ｄ、二酸化炭素センサ８０Ｅ、赤外線（ＩＲ）葉温度センサ８０Ｆ、空気流センサ８０Ｇ、および根ゾーン温度センサ８０Ｈを含むが、これらに限定されない、様々なセンサが照明器具１０００によって支持されてもよい。ハイパースペクトルカメラ８０Ｄは、各帯域が従来の撮像システムより狭い（例えば、１０ｎｍ）多数のエネルギー帯域（例えば、数百）内の光を測定する、カメラのタイプを指す。制御された農業環境２０００では、有限スペクトルカメラ（マルチスペクトルカメラとも称される）を使用して、各バンドがより広い（例えば、２０ｎｍを超える）より少ない数のエネルギーバンド（例えば、３〜１０）を使用して光を測定することもできる。制御された農業環境２０００で利用されるカメラは、紫外線、可視、近赤外線、中赤外線、および遠赤外線波長を含むが、これらに限定されない、電磁スペクトルの様々な部分にわたって光を測定することができる。照明器具１０００は、１つ以上のファン、セキュリティカメラ、スマートフォン、およびマルチスペクトルカメラを含むが、これらに限定されない、他の補助デバイスを支持するため（例えば、土壌水分および栄養素量を分析するため）に使用されてもよい。このようにして、それぞれの照明器具１０００上の通信ポート１００９の柔軟な配置により、制御された農業環境に様々な補助デバイスを分散させることができる。
【００９９】
図１０Ｂ〜図１０Ｇは、電力伝送、ネットワーク化、および配管という点で一緒に結合された様々な数の照明器具１０００を組み込んだ複数の例示的な照明システムを示している。具体的には、図１０Ｂおよび図１０Ｃは、単一の照明器具１０００を有した照明システムを示している。示されているように、単一の電源ケーブル１１２０と、ネットワークケーブル１１３０と、各冷却剤管１００６のための中間管１０４０と、が使用されていて、動作のために照明器具１０００を結合することができる。図１０Ｄおよび図１０Ｅは、２つの照明器具１０００を使用した別の照明システムを示している。示されているように、電源ケーブルのアセンブリ（例えば、図８Ｃにおける２つの電源ケーブル１１２０およびドロップティーケーブル１１１０）が使用されていて、２つの照明器具１０００に対して電力を供給することができる。これに加えて、ネットワークケーブル１１３０は、それら照明器具１０００を共通のノードに対して通信可能に結合するために、一方の照明器具１０００を他方の照明器具１０００に対して結合することができる。これに加えて、中間管１１４０を、配管取付具１０２５Ａおよび１０２５Ｂを介して２つの照明器具１０００を結合するために使用することができる。図１０Ｆおよび図１０Ｇは、３つの照明器具１０００を使用した別の照明システムを示している。示されているように、電源ケーブルは、図１０Ｄおよび図１０Ｅと比較して、追加のドロップティーケーブル１１１０および電源ケーブル１１２０を含むことができる。追加のネットワークケーブル１１３０および中間管１０４０を、追加の照明器具１０００を接続するために使用することができる。
【０１００】
複数の照明器具１０００を組み立てるこのアプローチを使用することにより、さらに多くの照明器具１０００（例えば、数十個の照明器具１０００、数百個の照明器具１０００）を含む照明システムを構築し得ることは、理解されよう。この態様で結合され得る照明器具１０００の数の程度は、冷却剤管１００６を通して冷却剤を駆動するために使用されるポンプ（例えば、より長い冷却剤回路は、より大きな圧力損失を示し、それゆえ、冷却剤回路を通して冷却剤を十分に流すためのより大きなポンピング仕様）、および／または、各照明器具１０００に対して供給されるべき電力（例えば、最大で１５Ａまでのケーブル配線定格は、同時に電力供給され得る照明器具１０００の数を制限し得る）、などの外部要因に依存し得るものである。
【０１０１】
各照明器具１０００の配管を通して流れる流体冷却剤に関し、上述したように、流体冷却剤は、照明器具によって発生した熱が、制御された農業環境内へと入るのを防止するとともに、照明器具を合理的な動作温度に維持する。いくつかの実装形態では、照明器具を通して流れる流体冷却剤の温度は、制御された農業環境内の露点よりも高く（例えば、照明器具上の結露を防止するために）、かつ、流体冷却剤回路内で流体冷却剤が流れる最後の器具のところで１２０°Ｆ（すなわち４８℃）よりも低い。一態様では、各照明器具のＬＥＤ光源は、一般に、器具を通して流れる流体冷却剤の温度よりも約１５°Ｆ（すなわち７℃）だけ高い温度で動作する。いくつかの実装形態では、流体冷却剤に関する推奨温度は、およそ１００°Ｆ〜１１０°Ｆ（およそ３８℃〜４３℃）である。
【０１０２】
所与の照明器具の管１００６Ａおよび１００６Ｂに関し、流体冷却剤は、各管を通していずれの向きに流れてもよく、並行した構成と、Ｕ字形状の端部リターン構成と、の双方が許容可能である。冷却剤回路を形成するに際し、複数の照明器具のそれぞれの管が直列に接続されている場合には、いくつかの実装形態では、１つの照明器具あたり０．３３ガロン／分（ＧＰＭ）〜０．５ＧＰＭ（１．２５リットル／分〜１．８９リットル／分）の流体流量が許容可能であり、１つの態様では、１つの管あたり、少なくとも０．５ＧＰＭ（１．８９リットル／分）の流量が、十分な乱流を確保する。一態様では、より高い流量は、より小さい乾式冷却器および冷却塔を可能にする。
【０１０３】
１つの管あたりの最大流量は、配管の摩耗限界によって設定される。銅開発協会の銅管ハンドブックでは、「温」水および「冷」水について、それぞれ５フィート／秒〜８フィート／秒（１．５２ｍ／秒〜２．４４ｍ／秒）の最大水流速を推奨している。管１００６Ａおよび１００６Ｂが１／２インチ（１２．７ｍｍ）の銅管である照明器具１０００の場合には、流速は、１ＧＰＭ（３．７９リットル／分）あたり１．３７フィート／秒（０．４２ｍ／秒）である。よって、最大流量の推奨範囲は、１つの管あたり３．６ＧＰＭ〜５．８ＧＰＭ（１３３．６３リットル／分〜２１．９６リットル／分）である。
【０１０４】
流体冷却回路内の温度上昇は、１つの照明器具（例えば６００Ｗ）あたりの発熱量と、流量と、照明数Ｎと、から推定することができる。
【数１】
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【０１０５】
一態様では、照明器具の温度が変化しても、流体冷却回路内に取り込まれる熱量には実質的に変化がない。照明器具の内部温度は、冷却ループの温度に対して比例的に増減する。
【０１０６】
照明システムの複数の照明器具の管１００６Ａおよび１００６Ｂに関して、Ｕ字形状リターン設計と並行流設計とのどちらを選択するかに際しては、いくつかの実装形態では、流れのすべてが１つの管内に閉じ込められているために、より大きな流量が管の劣化を引き起こすことにより、約４ＧＰＭ（約１５．１４リットル／分）を超える場合には、並行流構成が要望される。
【０１０７】
１つの例示的な照明システムの設置では、流体冷却剤は、複数の照明器具１０００の管どうしを接続している一組の配管に対して、ポンプによって小さなリザーバから圧送された水とされ、このため、この水は、管１００６Ａおよび１００６Ｂのすべてを通して、制御された農業環境の外側に配置されたラジエータへと流れ、その後、小さなリザーバへと戻る。このようなシステムは、水によって吸収された熱の再利用が、所望されないとか非現実的であるとか等の用途において、使用され得る。この場合のシステム設計は、乾式冷却器を選択すること、その後、必要な水流を達成するための適切なポンプを選択すること、を含む。
【０１０８】
６つの照明器具を有していて、流量が３ＧＰＭ（１１．３６リットル／分）（すなわち、１つの照明器具あたり０．５ＧＰＭ（１．８９リットル／分））であるシステムの場合、一連をなす複数の照明器具にわたっての温度上昇は、約８度である。流体冷却剤回路として、Ｕ−リターン構成を採用することができる（３ＧＰＭ（１１．３６リットル／分）が、４ＧＰＭ（１５．１４リットル／分）を超えると始まる摩耗限界よりも少ないため）。最小の乾式冷却器は、予想される最大外気温、最大の推奨入口水温（例えば、１２０度Ｆ（４８℃））、および３ＧＰＭ（１１．３６リットル／分）において、３６００Ｗという排熱能力を有していなければならない。適切な乾式冷却器が選択された後に、その既知の水流特性と配管の特性とを使用することにより、３ＧＰＭ（１１．３６リットル／分）を達成するためのポンプの適切なサイズを決定することができる。
【０１０９】
任意のハイドロニクスシステムと同様に、エアセパレータ、膨張タンク、システムの充填および排出のための設備、などの追加の構成要素も必要とされる。乾式冷却器の入口にあるサーモスタットが、ファンを動作させることができる。これを約１００度Ｆ〜１２０度Ｆ（３８℃〜４８℃）に設定すると、一般に、良好な熱調整が達成されることとなる。通常の場合のように容量を拡張するために、複数の乾式冷却器を、様々な構成で配置することができる。上述したように、結露を防ぐために、水温を室内の露点よりも下げないことが重要である。非常に寒い気候では、これを達成し得るよう、ラジエータを完全にバイパスするために、温度制御されたバイパスバルブを設置する必要があり得る。グリコールが必要とされることもあり得る。
【０１１０】
ここで、照明器具１０００の機能に戻ると、プロセッサ９０を、照明器具１０００の動作における電力変換やネットワーク接続やデータ処理を含むが、これらに限定されない、照明器具１０００の動作に関連した複数の機能を促進するために使用することができる。いくつかの実装形態では、プロセッサ９０は、各電子機器アセンブリが１つ以上の別個の機能を提供する、電気的に一緒に連結された別個の電子機器アセンブリで構成されてもよい。例えば、図１１Ａは、本発明の一実装形態による、これらの機能を満たすためのプロセッサ９０内の様々な電子構成要素および回路の詳細を示す、ブロック図を示している。プロセッサ９０は、制御ボード１００、ネットワークボード２００、およびシングルボードコンピュータ３００を含むことができる。
【０１１１】
制御ボード１００は、照明器具１０００の他の構成要素に電力を調節および分配するために使用され得る。図１１Ａに示すように、制御ボード１００は、電源ポート１０１０を介してＡＣ電力を受け取り、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換することができる。次に、制御ボード１００は、照明器具４００内の他の電子機器にＤＣ電力および他の制御信号を供給することができる。例えば、制御ボード１００は、制御ボード１００上のポート／コネクタ１０４Ａ、１０４Ｂ、および１０４Ｃをそれぞれ介して、複数のＬＥＤモジュール４００Ａ、４００Ｂ、および４００Ｃに直接的に連結されてもよい。制御ボード１００はまた、ネットワークボード２００に連結され、電力と制御信号の両方をネットワークボード２００に提供することができる。制御ボード１００はまた、オンボードメモリを含むことができ、そこにデジタル信号処理（ＤＳＰ）ファームウェア１５２が格納されて、以下に説明するように制御信号の生成を容易にする。
【０１１２】
図１１Ａの制御ボード１００のより詳細なブロック図が、図１１Ｂに示されている。制御ボード１００は、安全性を提供し、かつ照明器具１０００内へのノイズ入力を低減するために、ヒューズ／電磁干渉（ＥＭＩ）フィルタ１５３を含むことができる。整流器１５４を使用して、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換することができる。ＡＣラインセンサ１５５を使用して、ＤＣ電力入力の電圧および電流を監視することができる。次いで、ＤＣ電力は、ネットワークボード２００およびデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１５０を含む照明器具１０００の他の構成要素にＤＣ電力を分配するために使用され得る、バイアスおよび制御電源１５６に直接的に送られ得る。ネットワークボード２００に異なる電圧入力を供給するために、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５８がまた含まれ得る。例えば、バイアスおよび制御電源１５６は、４８Ｖおよび５Ｖを供給して、ネットワークボード２００およびシングルボードコンピュータ３００上の異なる回路に電力を供給してもよい。５Ｖ入力は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５８を介して４８Ｖラインからダウンコンバートされ得る。ＤＳＰ１５０は、１つ以上の通信アイソレータ１６０を介して、ネットワークボード２００を含む様々な構成要素に上述のファームウェア１５２を実行することにより制御信号を提供し得る。ＤＳＰ１５０はまた、ポート１０４Ａ〜１０４Ｃを介して対応するＬＥＤモジュール４００Ａ〜４００Ｃに供給される電気を調節するために使用され得る、１つ以上のブーストコンバータ１６２Ａ、１６２Ｂ、および１６２Ｃに制御信号を提供し得る。ブーストコンバータ１６２Ａ〜１６２Ｃは、整流器１５４を介してＡＣ電力から変換されたＤＣ電力を一度に直接的に受け取ることができる。ＤＳＰ１５０は、バイアスおよび制御電源１５６から電力を受け取り、ＡＣラインセンサ１５５から電圧および電流測定値を受け取り、かつＬＥＤモジュール４００Ａ〜４００Ｃの温度を監視するために使用され得る熱センサポート１５４を介して熱センサ入力を受け取り得る。
【０１１３】
ネットワークボード２００を使用して、他の照明器具１０００と照明器具１０００に連結された１つ以上の補助センサとの間を含むが、これらに限定されない、照明器具１０００と照明器具１０００に連結された様々なデバイスとの間のデータ通信を管理することができる。図１１Ａに示すように、いくつかの実装形態では、ネットワークボード２００は、照明器具１０００の１つ以上のＰｏＥポート１００８Ａ、１００８Ｂ、１００８Ｃ、および１００８Ｄを制御することができる。ネットワークボード２００は、制御ボードポート１０２を介して制御ボード１００から電力および制御信号を受け取ることができる。ネットワークボード２００はまた、シングルボードコンピュータポート２０２を介してシングルボードコンピュータ３００に電力および制御信号を供給することもできる。ネットワークボード２００はまた、ネットワークボード２００とシングルボードコンピュータ３００との間のイーサネットポート２１３を介した専用イーサネットケーブル接続部２１２を支持して、ＰｏＥポート１００８Ａ〜１００８Ｄを介したデータ転送を管理することができる。
【０１１４】
図１１Ａのネットワークボード２００のより詳細なブロック図が、図１１Ｃに示されている。制御ボードポート１０２を使用して、異なる電圧、例えば４８Ｖおよび５Ｖの電力を、ＰｏＥコントローラ２０６、電源２０８、ならびにファンコントローラおよびポート２１０に供給することができる。制御ボードポート１０２はまた、制御信号を、シングルボードコンピュータポート２０２を介して制御ボード１００からシングルボードコンピュータ３００に直接的に中継することができる。いくつかの実装形態では、制御ボードポート１０２は、ネットワークボード２００へのピギーバックボードとして配設され得る。ＰｏＥコントローラ２０６を使用して、電力を調整し、ＰｏＥポート１００８Ａ〜１００８Ｄに供給することができる。電源２０８は、シングルボードコンピュータポート２０２を介してシングルボードコンピュータ３００に、およびイーサネットスイッチ２０４に電力を供給することができる。イーサネットスイッチ２０４は、専用イーサネットケーブル接続部２１２を支持するイーサネットポート２１３を介して、ＰｏＥポート１００８Ａ〜１００８Ｄおよびシングルボードコンピュータ３００に通信可能に連結される。イーサネットスイッチ２０４を使用して、ＰｏＥポート１００８Ａ〜１００８Ｄへの、かつそれらからのデータおよび／または制御信号の受信および送信を容易にすることができる。
【０１１５】
シングルボードコンピュータ３００は、制御ボード１００およびネットワークボード２００の動作の管理およびデータ処理を含むが、これらに限定されない、いくつかの機能をプロセッサ９０に提供することができる。図１１Ａに示されるように、シングルボードコンピュータ３００はまた、照明器具１０００上のＵＳＢポート１０１２Ａおよび１０１２Ｂの機能を支持するために使用されてもよい。シングルボードコンピュータ３００は、セッションボーダーコントローラ（ＳＢＣ）ソフトウェア、オペレーティングシステム、ウェブサーバソフトウェアおよび他のウェブサーバアセットを含むが、これらに限定されない、様々なデータおよびコンピュータ実行可能コード３５２を含む（そこに記憶されている）、メモリカード３５０を含むことができる。
【０１１６】
プロセッサ９０は、異なる動作条件下での損傷の可能性を低減するために、照明器具１０００の様々な構成要素、例えば電力ケーブル、ＬＥＤモジュール４００Ａ〜４００Ｃに供給される電圧および電流を管理するために使用され得る。例えば、照明器具１０００は、１２００ＷがＬＥＤモジュール４００Ａ〜４００Ｃに供給され、かつ補助センサに６５Ｗが供給され得る、低電圧条件下で動作され得る。外部ソースから、例えば建物の電力供給システムから、照明器具１０００に対して電力を供給するために使用される電源ケーブルは、最大で１５Ａまでの電流を維持するための定格とすることができる。３つの照明器具４００Ａ〜４００Ｃに対して１つの電源ケーブル１０３０から電力供給し得るよう、プロセッサ９０を使用することにより、照明器具１０００を通して流れる電流を、５Ａへと制限することができる。照明器具１０００の電流引き込みが５Ａに近づく場合、プロセッサ９０は、照明器具の電力引き込みを低減し得る。このようにして、３つの照明器具４００Ａ〜４００Ｃは、１５Ａを超える総電流引き込みを集合的に回避し、したがって、電力ケーブルを損傷する可能性を低減することができる。
【０１１７】
いくつかの実装形態では、プロセッサ９０は、アクティブフィードバック制御ループを使用して、電流引き込み制限を実施することができる。例えば、制御ボード１００のＤＳＰ１５０を使用して、ＡＣラインセンサ１５５を介して照明器具１０００に供給される電圧および電流を能動的に測定することができる。測定された電圧および電流の大きさおよび／または変化率に応じて、次に、ＤＳＰ１５０は、照明器具１０００によって引き込まれる電流が電流引き込み限界以下に維持されるように、ＬＥＤモジュール４００Ａ〜４００Ｃの各々に供給される電圧および電流を調整することができる。このプロセスは、照明器具１０００に供給される電圧および電流の測定、ならびにＬＥＤモジュール４００Ａ〜４００Ｃに供給される電圧および電流のその後の調整が、事前に設定された時間スケールで繰り返し発生する反復様式で実施され得る。時間スケールは、約１ｍｓ〜約６０ｓにわたって変化することができる。各増分中に電圧および電流が変化する量はまた、照明器具１０００に対して供給される電圧および電流の変化率に従って変化し得る。いくつかの実装形態では、アクティブフィードバック制御ループの安定性は、比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラをプロセッサ９０に組み込むことによって制御され得る。
【０１１８】
図１２Ａ〜図１２Ｄ、図１３、図１４Ａ〜図１４Ｈは、一実装形態によるプロセッサ９０の様々な電気部品の回路図を示している。図１２Ａは、ネットワークボード２００からのイーサネットスイッチ２０４の回路図、およびシングルボードコンピュータ３００との通信のための、ＰｏＥポート１００８Ａ〜１００８Ｄおよびイーサネットポート２１３への電気接続部を示す。図１２Ｄは、ネットワークボード２００からのＰｏＥコントローラ２０６の回路図を示している。視覚的に明確にするために、図１２Ｂおよび図１２Ｃは、それぞれ図１２Ａのイーサネットスイッチ２０４およびＰｏＥポート１００８Ｄの拡大図を示している。図１２Ａはまた、ネットワークボード２００からの電源２０６の回路図を示している。図１３は、様々な入力および出力接続部を詳述するシングルボードコンピュータ３００の回路図を示している。図１４Ａは、電源ポート１０１０、ヒューズ／ＥＭＩフィルタ１５３、整流器１５４、および制御ボード１００からのバイアスおよび制御電源１５６の第１の部分についての回路図を示している。図１４Ｂは、図１４Ａに示されるバイアスおよび制御電源１５６の第２の部分を示している。図１４Ｃ〜図１４Ｆは、制御ボード１００からのＤＣ−ＤＣコンバータ１５８、ＡＣラインセンサ１５５、ＤＳＰ１５０、および熱センサポート１５４を示している。図１４Ｇおよび図１４Ｈは、制御ボード１００からの例示的なブースト回路１６２Ａの回路図を示している。
【０１１９】
本明細書で開示される照明器具１０００はまた、顧客が照明器具１０００をレンタルおよび操作する（例えば、照明器具１０００を使用して照明を提供する）ために定期的な料金を支払うリース照明システムで利用され得る。このシステムでは、照明器具１０００のハードウェアの購入および設置に通常関連付けられるコストを大幅に削減し、したがって顧客に大幅な節約を提供することができる。照明器具１０００の動作を提供する製造元は、顧客による継続的な支払いを通じて、時間の経過とともに利益を得ることができる。いくつかの実装形態では、リース照明システムは、事前に設定された期間に照明器具１０００を動作させるための料金の支払いに基づいてもよい。照明器具１０００は、プロセッサ９０を介してサーバに通信可能に連結されてもよい。サーバは、リースを維持するために顧客が必要な支払いを提供する限り、照明器具の動作を遠隔的に調節し、照明器具１０００が照明を提供することができるようにする。
【０１２０】
照明器具１０００がライセンスサーバ６００に通信可能に連結されている契約執行方法の例示的な実装形態が、図１５Ａに示されている。示されるように、ライセンスサーバ６００は、顧客によって設置された１つ以上の照明器具１０００のシリアル番号、および１つ以上の照明器具１０００がリースされている顧客についての顧客ステータス（例えば、支払いステータス）を含むが、これらに限定されない、情報を含む、データベース６０２を含み得る。データベースはまた、事前共有キー６０４を含むことができ、これはまた、顧客への出荷前に、タイマと一緒に、製造元によって、例えば、照明器具１０００のＤＳＰ１５０の保護された内部ストレージなどの各照明器具１０００上に設置される。顧客による初期支払い時に、製造元は、初期照明についてのある程度の期間を提供するために、データベース１０００に初期タイマ更新を設定し、それにより、その後に追加のリース支払いが必要になる場合がある。照明器具１０００が顧客に展開されると、タイマの期限切れにより、ライセンス更新プロセスがトリガーされる場合がある。追加のリース支払いが行われると、ライセンスサーバ６００を運用する製造元は、照明器具１０００に通信される新しいタイマ値でデータベース６０２を更新し得る。独自の通信プロトコルを介して、通信が行われる場合がある。
【０１２１】
１つ以上の照明器具１０００を備えたリース照明モデルのライセンスを更新するためのプロセスの例示的な実装形態が、図１５Ｂに示されている。この例示的なプロセスでは、プロセッサ９０のＤＳＰ１５０およびシングルボードコンピュータ３００は、インターネットを介してライセンスサーバ６００およびデータベース６０２に連結されて、１つ以上の照明器具１０００の製造元またはリース業者による操作を容易にすることができる。上述したように、事前共有キー６０４およびライセンスタイマは、照明器具１０００のシリアル番号とともに、製造元によってＤＳＰ１５０の保護された内部ストレージに格納されてもよい。シングルボードコンピュータ３００は、ライセンスタイマのステータスを周期的にチェックしてもよい。ライセンスタイマが満了に近づくと、シングルボードコンピュータ３００は、ＤＳＰ１５０でライセンス更新要求を開始することができる。この要求は、ＤＳＰ１５０によって生成された「チャレンジパケット」を含むことができ、このチャレンジパケットは、シングルボードコンピュータ３００によってライセンスサーバ６００へと転送される。チャレンジパケットは、照明器具１０００のシリアル番号と、ノイズアキュムレータを使用して生成された一時的なランダムキーと、に少なくとも部分的に基づいて、暗号化された情報を含み得る。次に、チャレンジパケットは、ライセンスサーバ６００によって解読され得る。チャレンジパケットが有効であると確認され、追加の照明の支払いが行われた場合、次にライセンスサーバ６００は、新しい許可されたタイマ値を決定することができる。次に、新しい許可されたタイマ値を暗号化し、かつシングルボードコンピュータ３００に送り返し、暗号化されたタイマ値をＤＳＰ１５０に渡すことができる。次に、ＤＳＰ１５０は、事前共有キー６０４に基づいて、新しいタイマ値を解読することができる。新しいタイマ値が有効であることが確認された場合、ＤＳＰ１５０は、ＤＳＰ１５０の保護された内部ストレージに格納されているライセンスタイマを更新することができる。
【０１２２】
例示的な統合型センサアセンブリ
上述したおよび添付図面に図示した様々な概念に基づいて、ＣＥＡシステムのための統合型センサアセンブリに関する様々な発明的な実装形態について、以下説明する。前述のように、センサは、制御された農業環境に配備することができ、これにより、環境条件を監視し得るとともに、照明調整システム、加熱および／または冷却調整システム（例えば、ハイドロニクスを介して、および／または、他の技法を介して）、空気流調整システム、および、湿度調整システムに対して、フィードバックを提供することができ、植物の成長条件の制御を容易とすることができる。いくつかの実装形態では、センサは、電力の受領とデータ通信とのために単一ポートを利用した単一の統合型アセンブリとしてパッケージ化することができる。このようにして、複数のセンシング様式をＣＥＡシステムに追加することができ、これにより、設置を簡素化しつつ、メンテナンスを低減しながら、植物の成長条件を改良するための環境条件の監視を増強することができる。さらに、農業環境のより広い範囲をカバーするために、複数の統合型センサアセンブリを配備することができ、これにより、農業環境にわたって成長条件の変動を監視することもできる。
【０１２３】
統合型センサアセンブリ３１００の例示的な実装形態が、図１６Ａおよび図１６Ｂに示されている。アセンブリ３１００は、可視光センサ３１１０、温度と相対湿度との複合センサ３１２０、空気流センサ３１３０、ＣＯ２センサ３１４０、および、ＩＲ温度センサ３１５０などの、植物の成長に関連した様々なパラメータを監視するための複数のセンサを含む。センサは、回路基板３１６０上に実装することができ、回路基板はまた、統合型センサアセンブリ３１００と、外部の電力および制御システム（例えば、上述したような照明器具１０００）と、の間において電力および通信を提供するためのＵＳＢポート３１７０を、含むことができる。ハウジング３１８０を、回路基板３１６０上に配置されたセンサおよび回路を保護するために使用することができる。図１６Ｃに示すように、回路基板３１６０は、複数の結合部材３１９０を使用して組み立てられたハウジング頂面３１８１とハウジング底面３１８２とによって規定されたキャビティの内部に配置することができる。いくつかの実装形態では、ハウジング頂面３１８１は、ハウジング内に含まれるセンサおよび回路を保護しつつも、可視光センサ３１１０による検出のために、光がハウジングを透過することを可能とするように、レンズ３１８４によって覆われ得る、図１６Ｄに示されるような開放した開口部３１８３を含むことができる。
【０１２４】
可視光センサ３１１０は、農業環境の植物上へと入射する、自然の光源または人工の光源によって放出された光を、例えば太陽光またはＬＥＤ照明によって放出された光を、監視するために使用することができる。特に、可視光センサ３１１０は、波長スペクトルにわたって積算された単位面積あたりの光子束の測定値である光合成光子束密度（ＰＰＦＤ）を測定するように構成することができる。可視光センサ３１１０は、フォトダイオード、サーモパイル、および焦電検出器、を含むがこれらに限定されない、様々な好適なタイプの光検出器とすることができる。いくつかの実装形態では、可視光センサ３１１０は、フィルタ、コーティング、または、検出のための異なる材料、を使用して、可視スペクトル内の、および、例えばＵＶＡおよびＵＶＢという範囲の紫外放射内の、ＰＡＲ光に対して分光感度を有するように構成することができる。他の実装形態では、可視光センサ３１１０は、光源のスペクトル成分を特徴づけるための分光器であるように構成することができる。図１６Ｅに示すように、可視光センサ３１１０は、統合型センサアセンブリ３１００の頂部近傍に配置され得るとともに、検出のために、光源に対して対向する向きとすることができる。可視光センサ３１１０はまた、例えば日中の太陽光の移動などによって光源が異なる入射角で植物を照らし得る場合には、図１６Ｆに示すように、例えば０度の直交入射角度から最大で８０度の斜め入射までといったような視野角度範囲にわたって、光を検出するように構成することができる。光センサ３１１０の２つの例は、Ｖｉｓｈａｙ  ＶＥＭＬ６０７５およびＶＥＭＬ７７００によって与えられる。
【０１２５】
温度と相対湿度との複合センサ３１２０は、栽培環境内の温度および水蒸気濃度を監視するために使用することができる。温度と相対湿度との複合センサ３１２０における温度検出素子は、熱電対、サーミスタ、および抵抗式温度検出器（ＲＴＤ）、を含むが、これらに限定されない、様々な適切なタイプの温度センサであり得る。相対湿度検出素子は、容量性センサ、抵抗性センサ、または熱センサ、を含むが、これらに限定されない、様々な適切なタイプの湿度センサであり得る。温度と相対湿度との複合センサ３１２０の例は、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ＨＤＣ１０１０ＹＰＡＲおよびＳｅｎｓｉｒｏｎ  ＳＨＴ３１によって与えられる。図１６Ｄに示されているように、温度と相対湿度との複合センサ３１２０は、統合型センサアセンブリ３１００を取り囲む空気に対してセンシング素子が曝されるように、回路基板３１６０の突出部材上に配置することができる。いくつかの実装形態では、温度と相対湿度との複合センサ３１２０の近傍において、および、統合型センサアセンブリ３１００内の他のセンシング素子の近傍において、ハウジングは、温度測定および相対湿度測定が統合型センサアセンブリ３１００によって著しく影響を受けることがないように構成することができる。例えば、ハウジングは、空気の流れを容易にするための複数の開口部を含むことができ、温度と相対湿度との複合センサ３１２０は、統合型センサアセンブリ３１００の近くの熱源から比較的離れた位置に、例えば照明器具によって放散される熱から比較的離れた位置に、配置することができる。
【０１２６】
空気流センサ３１３０は、空気の循環を監視することができ、これにより、空気流の方向性、温度の均一性、漏れの検出、ならびに、農業環境内に配備された空気流システムおよび換気システムの性能、に関する洞察を提供することができる。空気流センサ３１３０は、空気流量計、熱線風速計、音波風速計を含むが、これらに限定されない、様々な好適なタイプの空気流センサとすることができる。空気流センサ３１３０の一例は、ＴＤＫ社のサーミスタ  ４７０  ＮＴＣ  ０４０２と、それに付随する抵抗、コンデンサ、およびオペアンプと、によって与えられる。図１６Ｄに示すように、空気流センサ３１３０は、統合型センサアセンブリ３１００を取り囲む空気に対してセンサが曝されるように、回路基板３１６０の突出部材上に配置することができる。いくつかの実装形態では、空気流センサ３１３０の近傍の、および、統合型センサアセンブリ３１００内の他のセンシング素子の近傍の、ハウジングは、空気流のより正確な測定を可能とし得るよう、空気流センサ３１３０の近くの空気流の乱れを低減するように構成することができる。例えば、ハウジングは、空気流センサ３１３０を横切って空気が自由に流れることを可能にするための複数の開口部を含むことができる。
【０１２７】
農業環境では、植物が光合成の際にＣＯ２を吸収するため、ＣＯ２濃度は、植物の成長を左右する重要なパラメータである。さらに、植物の光合成活動は、一日を通して変化し得るものであり、それゆえ、吸収されたＣＯ２の量も、また、それに応じて変化することができる。このように、ＣＯ２センサ３１４０は、農業環境における植物の近傍のＣＯ２濃度を監視するために使用することができる。ＣＯ２センサ３１４０は、非分散型赤外線（ＮＤＩＲ）センサおよび化学的ＣＯ２センサを含むが、これらに限定されない、様々な好適なタイプのＣＯ２センサとすることができる。ＣＯ２センサ３１４０の一例は、Ｗｉｎｓｅｎｓｏｒ  ＭＨ−Ｚ１９によって与えられる。いくつかの実装形態では、ＣＯ２センサ３１４０は、図１６Ｃに示すように、動作のために回路基板３１６０に対して電気的に結合された封入デバイスとすることができる。さらに、ＣＯ２センサ３１４０は、ＣＯ２センサ３１４０のセンシング素子が植物に向かう向きであるようにして、統合型センサアセンブリ３１００の底面上に配置することができる。植物の近くの対流が、統合型センサアセンブリ３１００の底部に向けて空気を上方に駆動し得ることのために、そのような構成は、ＣＯ２センサ３１４０を横切る空気流を増加させることにより、好ましいものとすることができる。いくつかの実装形態では、ＣＯ２センサ３１４０は、空気流に対する障害物を低減させ、従ってＣＯ２濃度のより正確な測定を提供し得るよう、ハウジング底部３１８２を貫通してさらに突出することができる。
【０１２８】
上述したように、温度と相対湿度との複合センサ３１２０は、植物の成長を支配する重要なパラメータである植物の近傍の空気温度を、監視することができる。加えて、植物の表面温度が、光による照射のために、および、植物から周囲の空気への対流熱伝達のために、異なる場合があるため、植物の表面温度を監視することも、また、有益である。よって、ＩＲ温度センサ３１５０を使用することにより、植物から放射されるＩＲ放射を測定することによって、統合型センサアセンブリ３１００の近傍の植物の温度を遠隔的に監視することができる。いくつかの実装形態では、ＩＲ温度センサ３１５０は、特定の視野内の平均温度を測定する単一画素センサとすることができる。他の実装形態では、ＩＲ温度センサ３１５０は、単一の植物内における温度勾配あるいは隣接する植物どうしの間の温度勾配を識別するために複数のＩＲ画像を記録し得るマルチ画素カメラとすることができる。ＩＲ温度センサ３１５０は、焦電検出器およびボロメータを含むが、これらに限定されない、様々な好適なタイプのＩＲセンサとすることができる。さらに、ＩＲ温度センサ３１５０は、長波長赤外線（ＬＷＩＲ）放射、中赤外線（ＭＩＲ）放射、または近赤外線（ＮＩＲ）放射、に対して分光感度を有するように構成することができる。いくつかの実装形態では、ＩＲ温度センサ３１５０は、植物によって放出される放射線のスペクトル成分を特徴づけるために、例えばフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光計などの分光計であるように構成することができる。ＩＲ温度センサ３１５０は、植物のより広い領域をカバーするための広い視野を有するように構成することができる。ＩＲ温度センサ３１５０がマルチ画素カメラである実装形態では、ＩＲ温度センサ３１５０はまた、植物上の個々の葉の温度を識別するのに十分な空間的解像度でもって複数の画像を記録するように構成することができる。ＩＲ温度センサ３１５０の一例は、Ｍｅｌｅｘｉｓ  ＭＬＸ９０６１４によって与えられる。
【０１２９】
回路基板３１６０は、上述した各センサ素子の動作に使用される回路および電気部品を支持した１つまたは複数のプリント回路基板を含むことができる。回路基板３１６０によって支持された回路の１つの発明的な実装形態が、図１７Ａおよび図１７Ｂに示されている。いくつかの実装形態では、回路基板３１６０は、統合型センサアセンブリ３１００の頂面および底面にそれぞれ配置されたセンサのための複数の片面回路基板を含むことができる。他の実装形態では、回路基板３１６０は、両面回路基板とすることができる。いくつかの実装形態では、回路基板３１６０は、図１７Ａおよび図１７Ｂに示すように、追加のセンサのためのオープンポートを含むこともできる。追加のセンサのいくつかの例は、空気中の汚染物質を検出するように構成されたガスセンサ、土壌品質を監視するためのｐＨセンサ、および、ハイパースペクトルカメラ、を含むことができる。
【０１３０】
上述したように、ハウジング３１８０は、ハウジング３１８０によって規定されたキャビティ内に含まれる回路基板３１６０上に配置されたセンサおよび回路を保護するために使用することができる。いくつかの実装形態では、ハウジング３１８０は、回路基板３１６０が配置され得る内部キャビティを形成するハウジング頂面３１８１およびハウジング底面３１８２を有した２ピース構造とすることができる。ハウジング頂面３１８１およびハウジング底面３１８２は、図１６Ｃおよび図１６Ｄに示すように、結合部材３１９０と一緒に係合することができる。結合部材３１９０は、ハウジング３１８０内の穴に対応した、ねじ留め具、クリップ、ピン、スナップフィット、および、ペグを含むが、これらに限定されない、様々な好適なタイプの結合部材とすることができる。ハウジング３１８０は、様々なセンサが著しい妨害を受けることなく周囲の環境状態を検出することを可能とし得るよう、１つ以上の開口および開口部を含むことができる。例えば、ハウジング頂面３１８１は、可視光センサ３１１０による検出のために比較的大きな斜め入射角度での光通過を可能とし得るよう、比較的大きな開口部３１８３を有することができる。可視光センサ３１１０および回路基板３１６０を確実に保護するために、図１６Ｃに示すように、透明レンズ３１８４をハウジング頂面３１８１の上面に対して結合することができる。レンズは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、シリカ、フッ化マグネシウム、またはフッ化カルシウムなどの、ＰＡＲ光またはＵＶ放射に対して透明な材料から形成することができる。
【０１３１】
ハウジング３１８０はまた、統合型センサアセンブリ３１００内の様々なコネクタおよびセンサを支持および／または収容するために、ハウジング頂面３１８１およびハウジング底面３１８２の両方に、１つ以上の突出部を含むことができる。一例として、図１６Ｃおよび図１６Ｄは、ＵＳＢポート３１７０を部分的に取り囲む第１突出部を形成するために、ハウジング頂面３１８１が、第１頂面突出部３１８７Ａを含み得ること、および、ハウジング底面３１８２が、それと結合する第１底面突出部３１８７Ｂを含み得ること、を示している。ハウジング３１８０のうちの、第１突出部とは反対側において、空気流センサ３１３０を内部に含むキャビティを有した第２突出部を形成するために、ハウジング頂面３１８１はまた、第２頂面突出部３１８５Ａを含むことができ、ハウジング底面３１８２は、同様に、第２底面突出部３１８５Ｂを含むことができる。第２突出部に対して隣接したところに、温度と相対湿度との複合センサ３１２０を内部に含有したキャビティを有した第３突出部を形成するために、ハウジング頂面３１８１はまた、第３頂面突出部３１８６Ａを含むことができ、ハウジング底面３１８２はまた、第３底面突出部３１８６Ｂを含むことができる。
【０１３２】
いくつかの実装形態では、ハウジング３１８０はまた、電子部品または回路における湿気の蓄積に起因する潜在的な故障を低減するために、水密性または気密性を有するように構成することもできる。ハウジング３１８０のキャビティが気密に密閉されることを確保し得るよう、ハウジング３１８０の各開口または開口部を密閉するために、特に、統合型アセンブリ３１００を取り囲む空気に対してセンサを露出させるためにセンサがハウジング３１８０から突出している開口部を密閉するために、ガスケットを使用することができる。ハウジング３１８０は、金属、ポリマー、金属合金、セラミック、および／または他の材料、から形成することができる。ハウジング３１８０を形成するために使用される材料に応じて、射出成形、ブロー成形、鋳造、またはフライス加工、を含む様々な製造方法を使用して、ハウジング３１８０を作製することができる。いくつかの実装形態では、ハウジングは、水分の浸入を低減するための材料によって、例えば疎水性コーティングによって、コーティングすることができ、これにより、統合型センサアセンブリ３１００の動作寿命を延ばすことができる。
【０１３３】
いくつかの実装形態では、統合型センサアセンブリ３１００はまた、上述したようなＬＥＤベースの照明器具１０００などの外部システムへの接続を容易にするために、ＵＳＢポート３１７０を含むこともできる。ＵＳＢポート３１７０は、統合型センサアセンブリ３１００に対して電力を供給することと、統合型センサアセンブリ３１００と、例えば照明器具１０００などの外部システムに対して操作可能に結合された制御システムと、の間にわたってデータ通信を容易にすることと、の双方を行うことができる。いくつかの実装形態では、統合型センサアセンブリ３１００は、設置を容易にするために、「プラグアンドプレイ」デバイスであるように構成することができる。例えば、統合型センサアセンブリ３１００は、ＬＥＤベースの照明器具に差し込むことができ、ここで、統合型センサアセンブリ３１００は、ＬＥＤベースの照明器具のための制御システムによって自動的に認識される。統合型センサアセンブリ３１００が認識されると、制御システムは、統合型センサアセンブリ３１００によって記録されたデータの受信を開始することができ、このデータを処理することができて、農業環境内における、照明調整システム、加熱および／または冷却調整システム（例えば、ハイドロニクスおよび／または他の技法を介して）、空気流調整システム、および、湿度調整システム、のうちの１つ以上を調整するためのフィードバックループ内において使用することができる。
【０１３４】
図１８は、本開示のいくつかの実装形態による、１つまたは複数のＵＳＢ結合器／延長器を介して、図７Ａおよび図７Ｂに示す照明器具１０００の下向きＵＳＢポートまたは底部ＵＳＢポート１０１２Ｂに対して結合された統合型センサアセンブリを、図示している。一実装形態では、センサアセンブリ３１００のＵＳＢポート３１７０は、照明器具ＵＳＢポート１０１２Ｂに対して直接的に差し込まれてもよい。他の実装形態では、センサアセンブリ３１００を、照明器具１０００の下向き面と実質的に同じ高さ位置にまたはその下向き面に近接して、しかしながら一般的には照明器具１０００によって提供される照明経路の外側に、配置することが望ましいことがあり得る。この目的のために、１つまたは複数の「グースネックタイプ」のフレキシブルＵＳＢ延長器３２０２を使用することにより、および／または、１つまたは複数の角度調節可能なＵＳＢ延長器３２０４を使用することにより、センサアセンブリ３１００を照明器具１０００に対して通信可能に結合しつつ調整可能に配置することができる。グースネックタイプのＵＳＢ延長器および角度調節可能なタイプのＵＳＢ延長器が図１８に示されているが、ケーブルを含む様々な他のタイプのＵＳＢ延長器を、単独で、あるいは、他のタイプのＵＳＢ延長器と一緒に、センサアセンブリを照明器具１０００に対して結合するために使用し得ることは、理解されよう。
【０１３５】
この目的のために、図１９は、本開示のいくつかの実装形態による、１つ以上のケーブルタイプのＵＳＢ結合器／延長器を介して、図７Ａおよび７Ｂに示す照明器具１０００の側部ＵＳＢポートまたは端部ＵＳＢポート１０１２Ａに対して結合された統合型センサアセンブリ３１００を、図示している。図１９において、センサアセンブリは、ＵＳＢケーブル延長器３２０６の一端に対して結合することができ、ケーブル延長器３２０６の他端は、照明器具のＵＳＢポート１０１２Ａに対して結合することができる。センサアセンブリ３１０００を照明器具１０００の下の異なる距離に配置し得るよう、延長器３２０６として、様々な長さのケーブル延長器を使用することができる。ケーブル延長器３２０６は、単独で使用することができる、あるいは、１つ以上の他のケーブル延長器と一緒に、または、１つ以上のグースネックタイプの延長器３２０２と一緒に、または、１つ以上の角度調節可能なタイプの延長器３２０４と一緒に、または、１つ以上の他のタイプの延長器と一緒に、または、これらの組み合わせと一緒に、使用することができる。図１８に関連して上述したように、異なる長さのケーブル延長器３２０６を、センサアセンブリ３１００を下向きＵＳＢポートまたは底部ＵＳＢポート１０１２Ｂに対して結合するために使用することができ、同様に、ケーブルタイプの延長器３２０６を使用することなく、グースネックタイプの延長器３２０２または角度調節可能なタイプの延長器３２０４の一方または双方を、あるいはさらに別のタイプのＵＳＢ延長器を、センサアセンブリ３１００を照明器具１０００の側部ＵＳＢポートまたは端部ＵＳＢポート１０１２Ａに対して結合するために使用することができる。
【０１３６】
いくつかの実装形態では、統合型センサアセンブリ３１００が外部システムとインターフェースした後には、外部システムは、統合型センサアセンブリ３１００内の各センサによって測定値がどの程度の頻度で採取されるかを制御することができる。センサの測定値は、同時に記録されてもよいし、異なる時間間隔で記録されてもよい。例えば、統合型センサアセンブリ３１００は、空気流を毎秒、ＰＰＦＤを毎分、ＣＯ２濃度を毎時間、測定するように構成することができる。
【０１３７】
いくつかの実装形態では、複数の統合型センサアセンブリ３１００を、制御された農業環境のより大きな領域を監視するために、アレイとして設置することができる。例えば、制御された農業環境は、各照明器具が複数の統合型センサアセンブリ３１００を支持している複数のＬＥＤベースの照明器具を含むことができる。アレイ内の各統合型センサアセンブリ３１００は、図１０Ａに関連して上述したように、単一グループの植物に関してあるいは小グループの植物に関して、成長条件を局所的に監視するために使用することができる。これに加えて、複数の統合型センサアセンブリ３１００からのセンサデータの分析は、農業環境全体にわたって、温度、空気の流れ、または照明などの、成長条件の変動を決定するために使用することができる。この集約されたデータに基づいて、照明調整システム、加熱および／または冷却調整システム（例えば、ハイドロニクスおよび／または他の技法を介して）、空気流調整システム、および湿度調整システム、のうちの１つまたは複数に対して調整を行うことができ、これにより、農業環境のより広い領域にわたって改良された成長条件を促進することができる。いくつかの実装形態では、各統合型センサアセンブリ３１００は、識別番号を含むことができ、例えば、ベンダー識別子（ＶＩＤ）または製品識別子（ＰＩＤ）を含むことができ、これは、アレイ内の各センサアセンブリの位置を決定するために使用することができる。
【０１３８】
分散型センサグリッド
上述したおよび添付図面に図示した様々な概念に基づいて、制御された農業環境のための分散型センサグリッドに関する様々な発明的な実装形態について、以下説明する。制御された農業環境は、例えば、温度、相対湿度、空気の流れ、土壌品質、および、上述した統合型アセンブリ３１００などの、１つ以上のセンサと協調して動作するように構成された、照明調整システム、加熱調整システム、空気流調整システム、ハイドロニクス調整システム、および湿度調整システム、を含むが、これらに限定されない、１つ以上の制御システムを含むことができる。センサは、農業環境における様々な環境条件を測定することができ、センサからのデータは、その後、植物の成長条件を改良または維持するために、１つ以上の制御システムを調整するために使用することができる。
【０１３９】
本発明者らは、従来の制御された農業環境が、複数の植物または作物のためのかなり大きな栽培地域を有し得るものであって、栽培地域上における成長条件が空間および／または時間の関数として変化し得るものであることを、認識して理解している。特に、所与の環境における成長条件（比較的大きい栽培地域についても比較的小さい栽培地域についても同様）は、所与の栽培地域の異なる部分においておよび異なる時間において（例えば、植物の異なる列またはグループの間にわたって、また、環境内の異なる標高にわたって）、１つまたは複数の点で大きく異なる可能性がある。栽培地域全体で一貫した成長条件が得られないことは、植物の成長に予測できないようなかつ望ましくない変動をもたらし得るものであり、これは同様に、植物が最初に成長している間は識別が困難であるかもしれないが、その後の成長段階で明らかとなり、この時点では、対策を講じることが困難または不可能となり得る。
【０１４０】
一般に、従来の制御された農業環境における栽培地域の異なる場所にわたっての空間依存的なおよび／または時間依存的な成長条件の変動は、実質的に検出されないままである。環境の管理者が、栽培地域の異なる場所で植物の成長に変化を観察した場合には、その管理者は、そのような変化を「経験」に基づいて補正しようとすることができ、例えば、（複数の成長サイクルにわたって所与の環境で所与の作物に関して作業していることに基づいて）経験的に導出された手動技法を使用して、環境内の１つ以上の条件を調整することにより、不振のまたは不調の作物に関する成長条件を改良することができる。いくつかの実例では、植物の成長に関連した様々な条件を測定するために、１つ以上のセンサが環境中で使用されているが、１つ以上のセンサが配備され得る従来の制御された農業環境では、それらのセンサは、典型的には、栽培地域内のすべての植物を十分にカバーするものではなく、また、所与の栽培地域の全体にわたって成長条件の著しい変動を十分に観察し得るほど十分な空間的解像度で配備されているわけでもない。さらに、異なるタイプのセンサ（異なるタイプの環境条件を測定するための）が、多くの場合、互いに独立的に、配備および／または操作されており、このことは、植物の成長に関連した環境中の複数の条件を包括的に監視することを困難なものとする。
【０１４１】
制御された農業環境に対する従来のアプローチにおける前述の課題に鑑み、本開示は、複数のセンサが、所与の栽培地域を十分にカバーするようにして環境内に配設されている分散型センシング技術を対象とする。一態様では、複数のセンサは、栽培地域内の植物の成長条件を効果的に監視するために、適切な空間的解像度で栽培地域内に配置され、いくつかの実例では、植物ごとに、または、植物の比較的小さなグループに対して、配置される。別の態様では、栽培地域内に配置された複数のセンサは、共通の電源接続およびネットワーク接続を利用するように構成することができ、それにより、環境内の様々なセンサの統合およびセンサからのデータ収集を簡素化することができる。
【０１４２】
例示的な一実装形態では、複数のセンサが、制御された農業環境内に、分散型センサグリッドとして配備される。分散型センサグリッドは、１つ以上のノードアレイを含み、各ノードアレイは、制御された農業環境の少なくとも一部を、複数のノードへと、例えば、環境内において既知の位置（例えば、絶対的な位置、または、相対的な位置）を有した空間内の離散的な複数のポイントへと、分割する。様々な態様では、分散型センサグリッドの所与のノードアレイは、一次元的なもの、二次元的なもの、または三次元的なもの、とすることができる（例えば、制御された農業環境内における栽培地域および／または作物の分布に少なくとも部分的に基づいて）。例えば、いくつかの実装形態では、所与のノードアレイは、一次元的なノードアレイを提供するために、植物がなす列に沿って間隔をおいて、実質的に直線的にまたは曲線的に配設された複数のノードを含むことができる。別のタイプのノードアレイは、二次元的なノードアレイを提供するために、制御された農業環境内において床または天井に対して実質的に平行な水平方向平面内に配設された複数のノードを含むことができる。さらに別のタイプのノードアレイは、制御された農業環境内において床または天井に対して実質的に平行な複数の水平方向平面内に配設された複数のノードを含むことができ、複数のノードがなす各水平方向平面は、制御された栽培環境内の異なる関心ゾーン（例えば、土壌、植物、照明キャノピー、および、周囲環境）に対応した複数の鉛直方向高さ位置を構成する。
【０１４３】
制御された農業環境のための分散型センサグリッド４０００の例示的な実装形態が、図２０Ａに示されている。分散型センサグリッド４０００は、１つ以上のノードアレイ４１００を含み、各ノードアレイは、制御された農業環境内の対応する座標位置（例えば、Ｘ座標、Ｙ座標、およびＺ座標）にそれぞれ配置された複数のノード４２００を含む。所与のノード４２００において、分散型センサグリッドは、ノードに近接して成長条件を監視するためにノードに配備された１つ以上のセンサ４２２０をさらに含む。図２０Ａに図示された例では、分散型センサグリッドは、三次元ノードアレイとして配設され、その場合、照明器具１０００の配置が、ノードアレイのＸ軸およびＹ軸によって規定されるノードの水平方向平面を構成し（「平面図」参照）、ノードアレイはまた、Ｚ軸に沿った複数の鉛直方向高さ位置４３００（例えば、それぞれ、土壌の高さ位置、植物の高さ位置、および、照明キャノピーの高さ位置、「側面図」参照）を含む。１つ以上のセンサ４２２０を、環境内の成長条件を包括的に監視するために、複数のノードに、あるいは、ノードアレイの各ノードに、配置することができる。一例では、ノードに配備されたセンサ４２２０は、図１６Ａ〜図１９に関連して上述した統合型センサ３１００とすることができる。
【０１４４】
ノードアレイ
各ノードアレイ４１００は、農業環境の少なくとも一部をカバーする。いくつかの制御された農業環境では、栽培地域内の植物の特定の数および配置を考慮すると、１つのノードアレイで十分であるかもしれないが、他の環境では、複数のノードアレイを、分散型センサグリッドをフレキシブルに構成するために使用し得る（いくつかの実例では、異なるレイアウトおよび／または異なる作物を有した環境内の複数の栽培地域において）。例えば、鉛直方向の農業（異なる栽培地域が、鉛直方向配置において、互いに積み重ねられる）では、１つまたは複数のノードアレイ４１００が、環境内の鉛直方向に積み重ねられた各栽培地域に対して使用され得る。別の例では、農業環境を、各部屋が１つ以上のノードアレイ４１００を有するようにして、個別の気候制御された複数の部屋へと、分割することができる。各ノードアレイ４１００は、農業環境のカバーされた部分を、ノード４２００のグリッドへと分割し、ここで、各ノード４２００は、ノードアレイ４１００内の既知の座標位置を有した離散的なポイントである。上述したように、各ノード４２００は、所与のノードに近接した成長条件を監視するための１つ以上のセンサ４２２０を含むことができる（例えば、ノードの周囲の空間の体積内において、これは、ノードに配備される１つ又は複数のセンサの１つ又は複数のタイプに部分的に依存することができる）。いくつかの実装形態では、ノードアレイ４１００内のノード４２００の数は、農業環境に対して課された制約、または、農業環境によって課される制約、に依存することができる。
【０１４５】
各ノード４２００の座標位置は、農業環境内のノード４２００の位置を記述するための１つ以上の座標成分を含むことができる。いくつかの実装形態では、ノード４２００の座標位置は、空間的な原点を参照して、農業環境内の物理的な位置に対応することができる。例えば、栽培地域のコーナーを座標系の原点として設定することができ、ノード４２００は、原点からの、１つ以上の軸（例えば、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）に沿った既知のおよび／または規定された距離によって、規定することができる。いくつかの実装形態では、座標位置は、農業環境の物理的配置の１つ以上の態様（例えば、１つ以上の栽培地域の寸法および／または形状、所与の栽培地域内の植物の配置、所与の栽培地域内の制御システムの配置）に関連した指標付き位置に対応することができる。
【０１４６】
例えば、図２０Ｂは、栽培地域内においていくらかの間隔で隣り合って配置された２つの細長い棚９０２Ａおよび９０２Ｂを含む農業環境を図示している。植物がなす３つの列が、棚の長辺がなす長さに沿って、各棚に隣接して配置されている。各棚の上方には、植物がなす３つの列のうちの、中央の列の全体的に上方に、４つの照明器具１０００が配置されている。この例では、ノードアレイに関するＹ軸は、棚９０２Ａおよび９０２Ｂの長辺がなす長さに対して平行であるように選択されている（そして、これに応じて、Ｘ軸は、棚の短辺がなす幅に対して平行であるように選択されている）。長さに沿った棚自体の中心線（例えば、棚の幅の半分を横切る）は、Ｘ軸に沿った指標付き位置１および２を規定し、棚９０２Ａおよび９０２Ｂのそれぞれの上方に配置された４つの照明器具１０００は、それぞれＹ軸に沿った指標付き位置Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤを規定している（例えば、照明器具の中心は、指標付き位置Ａ〜Ｄに対応することができる）。ノードアレイのＺ軸は、環境の鉛直方向高さに沿ったものとされ、図２０Ｂの例では、４つの指標付き位置または「高さ位置」４３００（それぞれ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、およびＬ４としてラベル付けされている）へと分割される。よって、図２０Ｂの例では、分散型センサグリッドのノードアレイ４１００内には、合計で３２個のノード４２００が存在する。
【０１４７】
以下でより詳細に説明するように、植物の２つの棚と、棚ごとの４つの照明器具と、４つの鉛直方向高さ位置と、に基づく図２０Ｂの例示的なノードアレイが、主に例示を目的として提供されていること、および、他のノードアレイ構成が本開示に従って企図されることは、理解されよう。
【０１４８】
例えば、照明器具１０００が分散型センサグリッドの接続プラットフォームとして機能するいくつかの実装形態では、ノードアレイ４１００内において支持されるノード４２００の数は、それぞれのノードに配備されたセンサ４２０に対しての接続のために利用可能な電源ポートおよびネットワークポートの数に、少なくとも部分的に基づいている。例えば、図２０Ｂの構成では、各照明器具１０００は、１つ以上の統合型センサアセンブリ３１００を各照明器具に対して結合するために使用され得るＵＳＢポート１０１２Ａおよび１０１２Ｂを含む（ここで、アセンブリ３１００は、それぞれのノードに配備されたセンサ４２２０として機能する、また、照明器具１０００には、この目的のために、１つ以上の追加のＵＳＢポートを設けることができる）。各照明器具はまた、ＰｏＥポート１００８Ａ〜１００８Ｄを含み、そのうちの任意の１つ以上のポートは、各照明器具に対して１つ以上のセンサを結合するために、使用することができる。
【０１４９】
いくつかの実装形態では、ノード４２００の数は、農業環境における、ユーザ定義の密度および／またはカバー面積によって決定することができる。例えば、統合型センサアセンブリ３１００内のＩＲ温度センサ３１５０は、上述したように、有限の視野を有することができる。各々がノード４２００に対応した、統合型センサアセンブリ３１００のアレイは、このようにして、ＩＲ温度センサ３１５０のそれぞれの視野が、環境中の植物のために効果的にセンシングカバレッジを提供し得るよう十分にオーバーラップするように、設置し得るとともに、間隔をあけて配置することができる。
【０１５０】
ノードアレイ４１００内におけるノード４２００の分布はまた、空間的にも量的にも相違することができる。いくつかの実装形態では、ノード４２００は、一様に分布することができる。例えば、照明器具１０００からなる一様なアレイは、上述したように、各照明器具１０００のＵＳＢポート１０１２Ａおよび１０１２Ｂに対して接続された統合型センサアセンブリ３１００を使用して配備することができる。いくつかの実装形態では、ノードアレイ４１００内に分布したノード４２００は、非一様なものとすることができる。例えば、ノード４２００の数は、植物システムの各高さ位置４３００に応じて変化することができ、例えば、各タイプのセンサによるカバレッジのばらつきのために、周囲の環境条件よりもより多くのノード４２００を、土壌品質を監視するために、使用することができる。別の例では、農業環境は、サイズが相違した異なる植物種を含むことができる。ノード４２００は、より小さなサイズの植物の場合には、より密接に間隔で配置することができ、より大きなサイズの植物の場合には、よりまばらな間隔で配置することができる。これに加えて、ノード４２００は、センサ４２０を含まないことができる。そのような空のノード４２００は、ノード４２００の一様な分布を有したセンサ４２２０において、不均一な分布を規定するために使用することができる。例えば、土壌品質センサは、底部の高さ位置４３００におけるすべてのノード４２００を占有することができ、周囲環境センサは、空のノード４２００を間に挟んで、頂部の高さ位置４３００における他のすべてのノード４２００を占有することができる。
【０１５１】
上述したように、ノードアレイ４１００は、制御された栽培環境の様々な関心ゾーンに対応した複数の高さ位置４３００（例えば、Ｚ軸に沿って）を含むことができる。例示的な一組をなす複数の高さ位置４３００が、図２０Ｃに示されている。示されるように、各高さ位置は、土壌の高さ位置４３１０と、植物の高さ位置４３２０と、照明キャノピーの高さ位置４３３０と、周囲環境の高さ位置４３４０と、を含む、植物システムにおける関心ゾーンに対応している。土壌の高さ位置４３１０は、ｐＨ値および化学組成などの、土壌条件に関するデータを提供することができる。植物の高さ位置４３２０は、植物の近くの葉の温度またはＣＯ２濃度に関するデータを提供することができる。照明キャノピーの高さ位置４３３０は、照明源に関するデータを、例えば、ＰＰＦＤ、空気温度、相対湿度、あるいは、照明器具１０００に関する放熱または電力、に関するデータを、提供することができる。周囲環境の高さ位置４３４０は、空気循環に関するデータを、あるいは、農業環境の壁または天井の温度に関するデータを、提供することができる。
【０１５２】
図２０Ｄは、単一の細長い植物棚９０２Ａのための分散型センサグリッド４０００に関する別の例示的な実装形態を示している。図２０Ｂに示す例と同様に、Ｘ軸は、棚９０２Ａの短辺がなす幅に対して平行であって、指標位置１を有しており、Ｙ軸は、棚９０２Ａの長辺がなす長さに対して平行であって、指標位置Ａ、Ｂ、およびＣを有している。ノードアレイは、指標Ｌ１、Ｌ２、およびＬ３を有した３つの高さ位置４３００に対応して、Ｚ軸に沿って３つのノード４２００へと分割されている。図２０Ｄに示すように、ノード４２００の位置は、少なくとも部分的には、農業環境内における照明器具１０００のそれぞれの位置によって規定することができる。図２０Ｅは、農業環境における多数の植物棚のための分散型センサグリッド４０００のさらに別の例示的な実装形態を示している。Ｘ軸は、植物棚に従って、指標位置０〜１５に指標付けされている。Ｙ軸は、各照明器具１０００に従って、指標位置Ａ〜Ｊに指標付けされている。指標ＡＡは、植物棚の端部に対応するものとされている。Ｚ軸は、環境の鉛直方向高さに沿って規定されており、指標位置Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を有している。示されているように、Ｘ軸の指標位置は、ノード４２００が１つ以上の植物棚をカバーするように規定することができる。ノード４２００はまた、例えばＸ軸指標７および８などの、植物が存在していない領域をカバーするように規定することもでき、これにより、環境全体にわたって均一なカバーを提供することができ、例えば、ノード４２００の均一なグリッドは、栽培地域どうしの間に配備された障害物によって影響を受け得る空気流を測定することができる。
【０１５３】
センサ
成長条件に関連したパラメータを監視するために、１つ以上のセンサ４２２０を、特定のノード４２００に配備することができる。センサ４２２０は、可視光センサ、ＵＶ光センサ、空気温度センサ、相対湿度センサ、空気流センサ、ＣＯ２センサ、ＩＲ温度センサ、化学センサ、ｐＨセンサ、および、上述したように様々なスペクトル品質でもって農業環境の静止画像または映像を撮影するように構成されたカメラ、を含むことができるが、これらに限定されない。いくつかの実装形態では、複数のセンサ４２０は、配線を簡素化して設置を容易にするために、上述したように、統合型センサアセンブリ３１００内にパッケージ化することができる。ノードアレイ４１００内の各ノード４２００はまた、ノード４２００が配備されている環境の領域に関連したセンサ４２２０の異なる組み合わせを含むことができる。例えば、環境で使用される高さ位置４３００に応じて、異なるタイプのセンサ４２２０を配備することができる。
【０１５４】
ノードアレイ４１００内のノード４２００は、分散型センサグリッド４０００内の複数のセンサ４２０の統合を簡素化するために、電力接続およびネットワーク接続を共有するように構成することもできる。上述したように、いくつかの実装形態では、複数の照明器具１０００を、分散型センサグリッド４０００のための接続プラットフォームとして使用することができる。センサ４２０は、図１８および図１９に示される例示的な例におけるケーブルまたはドングルを使用して、電力およびネットワーク化のために、ＰｏＥポート１００８Ａ〜１００８またはＵＳＢポート１０１２Ａおよび１０１２Ｂに対して接続することができる。いくつかの実装形態では、様々な高さ位置４３００に位置した複数のセンサ４２０を、単一の照明器具１０００に対して接続することができる。例えば、土壌センサは、ＵＳＢポート１０１２Ｂから垂れ下がった長いＵＳＢ延長ケーブルを介して接続することができ（例えば、例示的な画像が図３３Ｓに示されている）、照明センサは、ＰｏＥポートに対して直接的に接続することができる。複数の照明器具１０００を一緒に接続することにより、センサ４２２０も接続され、これにより、複数のセンサからなる分散型アレイを形成することができる。
【０１５５】
制御システム
農業環境における分散型センサはまた、分散型センサの１つまたは複数によって取得されたデータが１つまたは複数の制御システムの動作パラメータを調整するために使用され得るように、１つまたは複数の制御システムに対して結合することができる。制御システムは、照明調整システム、加熱調整システム、空気流調整システム、ハイドロニクス調整システム、および湿度調整システムを含むことができるが、これらに限定されない。多くの農業環境では、制御システムは、環境内の単一のまたは少数の場所から成長条件に影響を与えるように構成することができる。例えば、空気流に影響を与えるＨＶＡＣシステムは、環境内の壁または天井に沿って断続的に分散することができ、したがって、動作パラメータが変更されたときに複数のノード４２００に影響を与えることができる。別の例では、照明器具１０００は、照明器具１０００の直下および近傍に位置したノード４２００のところにおける成長条件に影響を与え得る。よって、１つまたは複数のセンサ４２２０によって取得されたデータは、複数のノード４２００にわたる成長条件が改良または維持されるように制御システムを調整するために、使用することができる。
【０１５６】
ヒューマンマシンインターフェース
いくつかの実装形態では、分散型センサグリッド４０００は、図２０Ａに示すように、プロセッサ５０００に対して接続することができる。プロセッサ５０００は、コンピュータまたはサーバとすることができ、分散型センサグリッド４０００内のセンサ４２２０からの様々なデータを、処理して記憶する。プロセッサ５０００はまた、例示的な一実装形態が図２１Ａのコンピュータ上に示されているＨＭＩ５１００であり、ユーザが農業環境の様々な態様を監視して制御することを可能にするＨＭＩ５１００を、含むことができる。例えば、ユーザは、センサ４２２０によって得られた様々なデータに対してアクセスすることができ、また、様々なデータを閲覧して表示することができ、さらに、例えば、照明調整システム、加熱調整システム、空気流調整システム、ハイドロニクス調整システム、および湿度調整システム、などの１つまたは複数の制御システムを制御することができる。
【０１５７】
いくつかの実装形態では、ＨＭＩ５１００は、ユーザが、分散型センサグリッド４０００のアレイ４１００から１つ以上のノード４２００を選択すること、および、これらのノード４２００によって収集されたデータを表示すること、を可能とすることができる。ノード４２００の選択を容易にするために、ＨＭＩ５１００は、農業環境の描写を含むことができる。例えば、図２１Ｂ〜図２１Ｇは、植物の様々な配置（例えば、水平方向の／鉛直方向の農法、１つまたは複数の植物棚、棚ごとの１つまたは複数の植物列）に関する様々な平面図および側面図を示している。示されるように、農業環境の描写は、分散型センサグリッド４０００内に配置された様々なセンサによって記録されたデータと重ね合わせることができる。例えば、図２１Ｃおよび図２１Ｅは、各照明器具１０００についてのセンサデータを示している。図２１Ｇは、異なる高さ位置（例えば、土壌の高さ位置４３１０、植物の高さ位置４３２０、照明キャノピーの高さ位置４３３０、および、周囲環境の高さ位置４３４０）におけるセンサデータを示している。示されるデータは、様々な制御システムの動作パラメータ（例えば、照明器具１０００からの電力引き込み、ハイドロニクスシステムのポンプ電力）、および、環境パラメータ（例えば、空気温度、葉の温度、空気流量、相対湿度、ＰＰＦＤ、ｐＨレベル）を含んでもよいが、これらに限定されない。ＨＭＩ５１００はまた、ユーザが、異なるノードアレイ４１００（例えば、環境内の別個の栽培地域または部屋）、環境の図（例えば、平面図、側面図、斜視図）、および、センサ４２２０に対して結合された制御システム（例えば、様々な照明器具１０００）、を選択することを可能とすることができる。データはまた、リアルタイムで更新することができる、あるいは、記録された時間のリストから選択することができる、あるいは、一定期間の平均として表示することができる。
【０１５８】
ＨＭＩ５１００は、図２１Ｈ〜図２１Ｊに示すように、ユーザが、時間の関数として履歴データを表示することを可能とすることができる。例えば、図２１Ｈは、環境温度、相対湿度、電力、照明器具１０００の温度、二酸化炭素濃度、入水温度（ＥＷＴ）、退水温度（ＬＷＴ）、および、システムオンアチップ（ＳｏＣ）温度を、数日間にわたって示している。データは、リアルタイムで連続的に記録されてもよいし、設定された時間増分（例えば、３０分毎、６０分毎、３時間毎）にわたって増分的に記録されてもよい。ＨＭＩ５１００はまた、ユーザが、図２１Ｉおよび２１Ｊに示すようなスケジュールをガントチャートとして制御して表示することを可能とすることができる。スケジュールは、環境上で実行されるべきタスクを整理するために使用することができる（例えば、１週間の運転中における環境内の様々なシステムに関するメンテナンススケジュール、１日のうちでハイドロニクスシステムまたはＨＶＡＣシステムが起動されているべき期間）。また、三次元折れ線グラフはまた、図２１Ｊに示すように、複数のパラメータの関数としてデータを表示するために使用することができる。
【０１５９】
ＨＭＩ５１００はまた、ユーザが、制御システムを調整することを可能とすることができる（例えば、日の出および日の入りをシミュレートするために、照明器具１０００の出力を調整すること）。いくつかの実装形態では、プロセッサ５０００は、１つ以上のセンサ４４２０からのデータに基づいて、および、ユーザ定義の基準（例えば、設定温度、相対湿度、ＣＯ２濃度）に基づいて、様々な制御可能な条件を、少なくとも部分的に自動化することができる。
【０１６０】
上述したように、１つ以上のカメラを、ユーザが環境を遠隔で検査することを可能とし得るよう、図２１Ｋに示されるように、農業環境の一部に関する静止画像または映像を記録するために、分散型センサグリッド４０００に対して結合することができる。いくつかの実装形態では、カメラの選択は、ノード４２００に関連したカメラの近接度および視野に基づくことができる、あるいは、ユーザによって選択された例えば照明器具１０００などの制御システムに基づくことができる。画像または映像は、ユーザによるコマンドによって取得されてもよいし、予め設定されたスケジュールで記録されてもよい。
【０１６１】
ＨＭＩ５１００はまた、様々なパネルへと分離された態様で、環境に関しての、複数の図と、データと、画像または映像と、を表示するように構成することもできる。例えば、図２１Ａは、４分割された形式でのＨＭＩ５１００の例示的な実装形態を示しており、環境の描写に関する異なる図と、様々なデータの時間履歴と、カメラによって記録された画像と、を含んでいる。
【０１６２】
いくつかの実装形態では、プロセッサ５０００は、分散型センサグリッド４０００内のセンサ４４２０によって収集されたデータに追加の分析を実行することもできる。そのような分析の例示的な図示が、図２２Ａ〜図２２Ｃに示されており、これらの図は、様々な時間に捕捉された環境内の三次元気流分布に関する様々な図を示している。
【０１６３】
根ゾーンの高さ位置の監視
上述したおよび添付図面に図示した様々な概念に基づいて、分散型センシング技術と互換性のある植物システムの根ゾーンの高さ位置を監視するように構成されたセンシングシステムを含む様々な発明的な実装形態について、以下説明する。
【０１６４】
再び図２０Ｃを参照すると、特にノードアレイ４１００の土壌の高さ位置４３１０に関し、ある種の制御された農業環境では、植物または作物は、土壌中で栽培され、他の環境では、植物または作物は、土壌中では栽培されない。その代わりに、各植物の根系は、根系に対して栄養素を供給するために、他の様々な栄養源に対しておよび／または様々な技法に対して曝されることができる。前述の観点から、本明細書において説明した本発明の概念の他の実装形態では、ノードアレイに関連して上述した土壌の高さ位置は、より一般的には、「根ゾーンの高さ位置」と見なすことができる（根が土壌中にあるか、あるいは、１つ以上の他の栄養源に曝露されているか、にかかわらず）。上述したように、１つ以上のセンサを、１つ以上の根系の健康や栄養に関係した様々な条件やパラメータを測定して監視するために、根ゾーンの高さ位置に配置することができる。
【０１６５】
一般に、植物の根系は、植物の成長および健康に対して重要な様々な機能を提供することができる。例えば、根系は、周囲の環境から水分および栄養分を吸収することができ、植物に対して栄養を供給することができる。根系はまた、将来の消費のために養分を蓄えることもできる。根系がこのような機能をどの程度提供できるかは、根系を取り巻く環境条件によって影響を受けることができる。例えば、環境条件が悪ければ、植物による水および栄養分の取込が低減する可能性がある。植物の根系に特有の環境条件を監視するために、センサを配備することにより、例えばノードアレイの根ゾーンの高さ位置にセンサを配備することにより、センサからのデータは、根系の機能を改良または維持し得るように農業環境における様々な制御システムを調整するために、使用することができる。
【０１６６】
土壌（例えば、土）の代替として、「水耕栽培」は、土壌を使用せず、代わりに栄養溶液（例えば、水溶媒中のミネラル）を使用して、植物を栽培する方法を指す。植物は、根のみがミネラル溶液に対して露出された状態で栽培することができる、あるいは、根を、不活性媒体（例えば、砂利またはパーライト）によって支持することができる。固体培地を使用しない水耕栽培法の例としては、栄養膜法（ＮＦＴ）、深層水培養法（ＤＷＣ）、ウィック水耕法、エブフローシステム、ドリップ水耕法、および、エアロポニック法（例えばフォグポニックスやミストポニックスなどの、植物を空気またはミスト環境で栽培する技法であって、植物の垂れ下がった根および下部茎に対して、霧化された栄養豊富な溶液を噴霧する技法）、が挙げられる。様々な栄養素を、水耕栽培法において使用することができ（ときに、「滴下施肥法」と称されることもある）、そのような栄養素の例としては、天然または合成肥料、魚の排泄物からの副産物、およびアヒルの糞尿、が挙げられるが、これらに限定されない。
【０１６７】
根系の機能に影響を与え得る環境条件は、使用される農業環境のタイプによって相違することができる。例えば、上述した土壌ベースの環境では、根系の機能は、（１）土壌温度、（２）土壌の塩分濃度、土壌の質感、および含水率、の指標となる土壌の電気伝導率、（３）ｐＨ値、（４）根系が土壌から水分を抽出するために克服すべき力に関する水の張力、（５）通気性、（６）水質および土壌の質の指標となる土壌の圧縮度、（７）土壌の含水率、を含むが、これらに限定されない、様々なパラメータに依存することができる。水耕環境の場合、根系の機能は、（１）溶液温度、（２）ｐＨ値、（３）溶液の塩分濃度の指標となる電気伝導度、（４）水の酸素化と生物活性とを提供する酸化還元電位、を含むが、これらに限定されない、様々なパラメータに依存することができる。
【０１６８】
上述の様々なパラメータを監視するために、本明細書において開示する概念に従って、様々なタイプのセンサを、ノードアレイの根ゾーンの高さ位置において使用することができる。根ゾーンの高さ位置において使用され得るセンサの例としては、温度センサ（例えば、熱電対、サーミスタ、抵抗式温度検出器）、電気伝導度のための電磁センサ、溶存酸素センサ、窒素センサ、二酸化炭素センサ、光学センサ（例えば、可視光、近赤外線（ＮＩＲ）、中赤外線（ＭＩＲ）、および、偏光した光、のための光検出器）、土壌の圧縮度に関する機械的センサ、電気化学的センサ（例えば、ｐＨセンサ）、土壌通気性のための空気流センサ、および、含水率センサ（例えば、同軸インピーダンス誘電体反射率計、周波数領域反射率計、時間領域透過率計、石膏ブロック、中性子プローブ）、が挙げられるが、これらに限定されない。
【０１６９】
結論
本明細書において記載されているすべてのパラメータ、寸法、材料、および、構成は、例示的であることを意図しており、実際のパラメータ、実際の寸法、実際の材料、および／または、実際の構成は、本発明の教示が使用される１つ又は複数の特定の用途に依存することとなる。上述の実装形態が、主に例示によって提示されていること、ならびに、添付の特許請求の範囲内においておよびそれと同等の範囲内において、発明的な実施形態が、具体的に記載されて特許請求されているものとは異なる態様で、実施され得ることは、理解されよう。本開示の発明的な実施形態は、本明細書において説明する、個々の特徴点、個々のシステム、個々の物品、個々の材料、個々のキット、および／または、個々の方法のそれぞれを対象とする。
【０１７０】
加えて、そのような特徴点やシステムや物品や材料やキットおよび／または方法が相互に矛盾しない場合には、２つ以上のそのような特徴点やシステムや物品や材料やキットおよび／または方法の任意の組み合わせが、本開示の発明的範囲内に含まれる。本開示の範囲から逸脱することなく、例示的な実装形態の各構成要素の、設計、動作条件、および配置において、他の置換、修正、変更、および省略を行うことができる。数値範囲の使用は、同じ結果をもたらすために同じ方法で同じ機能を果たす範囲外の同等物を、排除するものではない。
【０１７１】
上述した実施形態は、複数の方法で実装することができる。例えば、実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの組み合わせを使用して、実装することができる。ソフトウェアで実装される場合、ソフトウェアコードは、単一のコンピュータで提供されるかまたは複数のコンピュータ間で分散されているかにかかわらず、適切なプロセッサ上でまたはプロセッサ集合体上で、実行することができる。
【０１７２】
さらに、コンピュータは、ラックマウント型コンピュータ、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、またはタブレットコンピュータなど、いくつかの形式のいずれかで具体化され得ることを理解されたい。さらに、コンピュータは、一般にコンピュータとは見なされないが、携帯情報端末（ＰＤＡ）、スマートフォン、または任意の他の好適なポータブルもしくは固定電子デバイスを含む好適な処理機能を備えた、デバイスに組み込まれ得る。
【０１７３】
また、コンピュータは、１つ以上の入力および出力デバイスを有し得る。これらのデバイスは、とりわけ、ユーザインターフェースを提供するために使用され得る。ユーザインターフェースを提供するために使用され得る出力デバイスの実施例には、出力を視覚的に表示するためのプリンタまたはディスプレイ画面、および出力を音声で表示するためのスピーカまたは他のサウンド生成デバイスが含まれる。ユーザインターフェースに使用され得る入力デバイスの実施例には、キーボード、ならびに、マウス、タッチパッド、およびデジタル化タブレットなどのポインティングデバイス、が含まれる。別の実施例として、コンピュータは、音声認識または他の可聴形式で入力情報を受信する場合がある。
【０１７４】
このようなコンピュータは、エンタープライズネットワーク、インテリジェントネットワーク（ＩＮ）、またはインターネットなどの、ローカルエリアネットワークまたはワイドエリアネットワークを含む、好適な形態の１つ以上のネットワークによって相互接続することができる。そのようなネットワークは、好適な技術に基づくものとすることができ、また、好適なプロトコルに従って動作することができ、さらに、無線ネットワーク、有線ネットワーク、または、光ファイバーネットワーク、を含むことができる。
【０１７５】
本明細書で概説される様々な方法またはプロセスは、様々なオペレーティングシステムまたはプラットフォームのうちのいずれか１つを使用する、１つ以上のプロセッサで実行可能なソフトウェアとしてコード化されてもよい。さらに、このようなソフトウェアは、多くの好適なプログラミング言語および／またはプログラミングもしくはスクリプトツールのいずれかを使用して記述され得、また実行可能マシン言語コードまたはフレームワークもしくは仮想マシンで実行される中間コードとしてコンパイルされ得る。いくつかの実装形態では、実行を容易にするために、特定のオペレーティングシステムまたはプラットフォーム、ならびに、特定のプログラミング言語および／またはスクリプトツール、のうちの１つ以上を具体的に採用してもよい。
【０１７６】
また、様々な発明的な概念は、１つ以上の方法として具現化されてもよく、そのうちの少なくとも１つの実施例が提供されている。方法の一部として実行される行為は、いくつかの例では、異なる方法で順序付けされ得る。したがって、いくつかの発明的な実装形態では、所与の方法におけるそれぞれの行為は、具体的に図示された順序とは異なる順序で実行されてもよく、これは、（それらの行為が、逐次的な行為として例示的な実施形態において示されている場合であっても）いくつかの行為を同時に実行することを含むことができる。
【０１７７】
本明細書で言及されるすべての刊行物、特許出願、特許、および他の参考文献は、参照によりその全体が援用される。
【０１７８】
本明細書で定義および使用されるすべての定義は、辞書の定義、参照により援用される文書の定義、および／または定義された用語の通常の意味を制御するものと理解されるべきである。
【０１７９】
本明細書および特許請求の範囲において本明細書で使用される「１つ（ａ）」および「１つ（ａｎ）」という不定冠詞は、反対に明確に示されない限り、「少なくとも１つ」を意味することを理解されるべきである。
【０１８０】
本明細書および特許請求の範囲において本明細書で使用される「および／または」という句は、そのように結合された要素の「一方または双方」を意味するものと理解されるべきである、すなわち、いくつかの場合には、双方ともが存在する要素を意味するものとして、また、他の場合には、一方のみが存在する要素を意味するものとして、理解されるべきである。「および／または」によって列挙された複数の要素は、同じように解釈されるべきである、すなわち、そのように結合された要素のうちの「１つ以上」として解釈されるべきである。「および／または」節によって具体的に特定される要素以外に、具体的に特定される要素に関連するかどうかに関係なく、他の要素が任意選択的に存在してもよい。よって、非限定的な例として、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などのオープンエンド言語と併せて使用する場合の「Ａおよび／またはＢ」への参照は、一実装形態では、Ａのみ（任意選択的に、Ｂ以外の要素を含む）を指すことができ、別の実装形態では、Ｂのみ（任意選択的に、Ａ以外の要素を含む）を指すことができ、さらに別の実装形態では、ＡおよびＢの両方（任意選択的に、他の要素を含む）を指すことができる、等である。
【０１８１】
本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、「または」は、上記で定義された「および／または」と同じ意味を有すると理解されるべきである。例えば、リスト内のアイテムを分離する場合、「または」または「および／または」は、包含的なものとして解釈されるものとする、すなわち、リストにある要素のうちの少なくとも１つの要素だけでなく複数の要素を含むものとして、および任意選択的に、リストにない追加の項目のうちの少なくとも１つの要素だけでなく複数の要素を含むものとして、解釈されるものとする。「１つのみ」もしくは「厳密に１つ」、または特許請求の範囲で使用される場合「からなる」などの逆に明確に示されている用語についてのみ、要素の数またはリストのうちの厳密な１つの要素の包含を指す。一般に、本明細書で使用される「または」という用語は、「のうちのいずれか」、「のうちの１つ」、「のうちの１つだけ」、また「のうちの厳密に１つ」などの排他的な用語が先行する場合には、排他的な代替案を示すもの（すなわち、「両方ではなく、一方または他方」）としてのみ解釈されるものとする。「本質的に〜からなる」は、請求項で使用される場合、特許法の分野で使用されるような通常の意味を有するものとする。
【０１８２】
本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、１つ以上の要素のリストに関する「少なくとも１つ」という句は、要素のリスト内の要素のうちの任意の１つ以上から選択される少なくとも１つの要素を意味するが、要素のリスト内に具体的に列挙されている各々およびすべての要素のうちの少なくとも１つを含める必要はなく、かつ要素のリスト内の要素のすべての組み合わせを除外しないものと理解されるべきである。また、この定義により、「少なくとも１つ」という句が指す要素のリスト内で具体的に特定された要素以外に、具体的に特定されたそれらの要素に関連するかどうかに関係なく、要素が任意選択で存在し得ることが可能になる。よって、非限定的な例として、「ＡおよびＢのうちの少なくとも１つ」（あるいは、同等に「ＡまたはＢのうちの少なくとも１つ」、あるいは、同等に「Ａおよび／またはＢのうちの少なくとも１つ」）は、一実装形態では、Ｂが存在しない状態で、少なくとも１つのＡを含むこと、任意選択的に２つ以上のＡを含むこと、（および、任意選択的に、Ｂ以外の要素を含む）を指すことができ、別の実装形態では、Ａが存在しない状態で、少なくとも１つのＢを含むこと、任意選択的に２つ以上のＢを含むこと、（および、任意選択的に、Ａ以外の要素を含む）を指すことができ、さらに別の実装形態では、少なくとも１つのＡを含むこと、任意選択的に２つ以上のＡを含むこと、ならびに、少なくとも１つのＢを含むこと、任意選択的に２つ以上のＢを含むこと、（および、任意選択的に、他の要素を含む）を指すことができる、等である。
【０１８３】
特許請求の範囲では、ならびに上記の明細書では、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「付帯する」、「有する」、「含有する」、「伴う」、「保持する」、「からなる」、および同種のもの、などのすべての移行句は、オープンエンドであるとして理解されるべきである、すなわち、それを含むがそれに限定されないことを意味するものとして理解されるべきである。米国特許庁の特許審査手続きのマニュアル、セクション２１１１．０３に記載されているように、「からなる」および「から本質的になる」という移行句のみが、それぞれ閉鎖的または半閉鎖的な移行句であるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｇ】
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【図８Ｈ】
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【図８Ｉ】
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【図８Ｊ】
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【図８Ｋ】
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【図８Ｌ】
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【図８Ｍ】
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【図８Ｎ】
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【図８Ｏ】
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【図８Ｐ】
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【図８Ｑ】
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【図８Ｒ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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【図１０Ｇ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｆ】
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【図１４Ｇ】
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【図１４Ｈ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１６Ｆ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ−１】
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【図２０Ｂ−２】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ−１】
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【図２０Ｄ−２】
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【図２０Ｅ−１】
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【図２０Ｅ−２】
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【図２０Ｅ−３】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ａ−１】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２１Ｄ】
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【図２１Ｅ】
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【図２１Ｆ】
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【図２１Ｇ】
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【図２１Ｈ】
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【図２１Ｉ】
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【図２１Ｉ−１】
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【図２１Ｊ】
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【図２１Ｊ−１】
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【図２１Ｊ−２】
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【図２１Ｋ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【国際調査報告】
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