Ферма для выращивания зеленных культур

Область техники
Полезная модель относится к модульным фермам и может быть использована в агропромышленном комплексе для выращивания зеленных растений (зеленных культур), употребляемых в пищу в зеленом виде, например, лук, салат, шпинат, укроп, ревень.
Уровень техники
Известна конструкция помещения для выращивания растений в искусственно регулируемых условиях - фитотрона, раскрытого в патенте на изобретение РФ №2557572 (опубликован 27.07.2015, МПК A01G 9/26, также опубликован в качестве патента на полезную модель РФ №134744). Это решение содержит рабочую камеру, размещенные в ней стеллажи для помещения контейнеров с растениями, установленную над контейнерами подсветку, систему управления подсветкой, воздухоохлаждающую установку.
Однако известное решение не позволяет обеспечить оптимальные параметры внутри рабочей камеры для выращивания зеленных растений, поскольку не предполагает возможности доставки питательного раствора к контейнерам с растениями. Еще одним недостатком известного фитотрона является неполная автоматизация управления параметрами микроклимата внутри контейнера.
Раскрытие сущности полезной модели
Техническая задача, поставленная перед авторами настоящей полезной модели, заключается в создании фермы для выращивания зеленных растений, обеспечивающей возможность обеспечения оптимальных параметров микроклимата, освещенности и питания для выращивания зеленных растений в автоматизированном режиме.
Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящей полезной модели, заключается в обеспечении оптимальных параметров микроклимата, освещенности и питания для выращивания зеленных растений в автоматизированном режиме.
Технический результат достигается за счет того, что ферма для выращивания зеленных растений содержит рабочую камеру с размещенным в ней стеллажом с поддоном для выращивания зеленных растений. При этом внутри стеллажа над поддоном установлен блок освещения, а над стеллажом в рабочей камере установлен блок обеспечения параметров микроклимата, выполненный с возможностью поддерживать и изменять параметры микроклимата, а также работать в режиме вентиляции. В отличие от прототипа, в заявленной ферме рабочая камера дополнительно снабжена блоком приготовления и подачи питательного раствора, связанного с поддонами через каналы для доставки питательного раствора, и управляющим контроллером, выполненным с возможностью соединения с компьютером для приема и выполнения команд управления параметрами микроклимата внутри рабочей камеры, параметрами освещения блока освещения и приготовлением и подачей питательного раствора в каналы для его доставки. При этом управляющий контроллер связан с блоком освещения, блоком обеспечения параметров микроклимата и блоком приготовления и подачи питательного раствора, а команды управления задаются в зависимости от стадии жизненного цикла зеленных растений, выращиваемых в поддоне.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена схема компоновки заявленной фермы в виде сбоку.
На фиг. 2 представлена схема компоновки заявленной фермы в виде сверху.
Осуществление полезной модели
В соответствии с фиг. 1 и фиг. 2, заявленная ферма основана на применении одного или нескольких стеллажей 1, на которых смонтированы поддоны для размещения в них зеленных растений. Каждый стеллаж может быть представлен многоярусным стеллажом для размещения в объеме фермы необходимого числа таких поддонов с растениями. Стеллажи 1 с поддонами размещены в рабочей камере 2. Рабочая камера может быть выполнена теплоизолированной и светонепроницаемой, что позволит полностью исключить воздействие окружающей среды в течение всего цикла выращивания. Размеры стеллажей 1 могут быть скорректированы в зависимости от размеров рабочей камеры 2.
Отличительной особенностью заявленной фермы является автоматическое управление всеми системами жизнеобеспечения растений (свет, климат, состав подаваемого газа, состав подаваемого питательного раствора). В начале цикла оператор выбирает выращиваемую культуру. Далее, с компьютера на управляющий контроллер (3) поступает программа роста, которая корректирует управление всеми системами жизнеобеспечения с течением биологического цикла.
В качестве блока освещения 4, установленного внутри стеллажа над поддоном, может быть использована одна или несколько фитоламп. Команды управления, принимаемые управляющим контроллером (3) и выполняемые на нем, позволяют управлять такими параметрами освещения, как спектр и интенсивность освещения. Фитолампы позволяют увеличивать уровень фотосинтетического светового потока (PPFD=350 мкмоль/с/м.кв) в заданные часы. Для реализации данного решения, применяются специальные источники питания (драйвера) позволяющие изменять выходные вольт-амперные характеристики при поступлении входного управляющего сигнала с центрального контроллера. Фитолампа помещена в герметичный корпус, что позволяет размещать ее максимально близко к зоне роста зеленных растений. Таким образом, минимизируется «холостое» рассеивание светового потока.
Блок обеспечения параметров микроклимата 5 позволяет поддерживать и изменять параметры микроклимата. Управляемые параметры микроклимата представлены температурой, относительной влажностью и составом воздуха внутри рабочей камеры, в зависимости от стадии жизненного цикла зеленных растений. Блок обеспечения параметров микроклимата 5 позволяет работать как с внутренним объемом рабочей камеры 2, так и в режиме вентиляции. Управление блоком 5 осуществляется по команде с управляющего контроллера 3. Во время интенсивного кормления, блок 5 переходит в режим рециркуляции (работа только с внутренним объемом), выдерживается точно заданная температура. Для поддержания влажности, внутри рабочей камеры 2 могут быть смонтированы увлажнители, также включающиеся в работу по сигналу от управляющего контроллера 3. Это позволяет создать условия для более точного контроля концентрации углекислого газа. Подача углекислого газа по каналам для подачи газа осуществляется непосредственно к зоне роста. Во время кормления концентрация углекислого газа поднимается до 1500 ppm. По завершению кормления концентрация снижается за счет перехода блока 6 в режим вентиляции.
Рабочая камера 2 дополнительно снабжена блоком приготовления и подачи питательного раствора 6, связанного с поддонами через каналы для доставки питательного раствора. Блок 6 осуществляет приготовление и подачу питательного раствора по графику полива, который в свою очередь загружают на управляющий контроллер 3 с центрального компьютера. Блок 6 позволяет управлять временем и интервалами полива, а также корректировать состав питательного раствора в зависимости от выбранной программы выращиваемого зеленного растения.
После завершения интенсивного кормления, все блоки рабочей камеры переходят в оптимальный режим. Блок освещения 4 снижает уровень фотосинтетического светового потока (PPFD) до 200 мкмоль/с/м.кв, и полностью отключается в часы биологической ночи. Блок обеспечения параметров микроклимата 5 переходит в режим вентиляции.. Концентрация углекислого газа поддерживается только за счет естественной концентрации.
Таким образом, применение программируемого управляющего контроллера позволяет оптимизировать работу всех систем жизнеобеспечения в режиме интенсивного насыщения (кормления), а также сократить потребление ресурсов в остальное время.