Автономный транспортируемый модуль на базе ISO-контейнера для выращивания растений, автономный транспортируемый комплекс на базе автономных транспортируемых модулей на базе ISO-контейнеров для выращивания растений, способ выращивания растений в автономном транспортируемом модуле на базе ISO-контейнера и в комплексе на базе автономных транспортируемых модулей на базе ISO-контейнеров
AUTONOMOUS TRANSPORTABLE MODULE BASED ON THE ISO-CONTAINER FOR GROWING PLANTS, AUTONOMOUS TRANSPORTABLE COMPLEX BASED ON AUTONOMOUS TRANSPORTABLE MODULES BASED ON ISO-CONTAINERS FOR GROWING PLANTS, METHOD OF GROWING PLANTS IN AN AUTONOMOUS TRANSPORTABLE MODULE BASED ON AN ISO-CONTAINER AND IN A COMPLEX BASED ON AUTONOMOUS TRANSPORTABLE MODULES BASED ON ISO-CONTAINERS

Изобретение относится к гидропонным комплексам и способам выращивания растений, а именно с использованием автономных транспортируемых модулей на базе ISO-контейнеров.
Известна система выращивания листовых салатов, микро-зелени и пряных трав гидропонным методом в контейнерах - http://gidroponik32.ru/images/growing_of_salads_and_herbs_in_containers.PDF. Контейнер полностью переоборудован под выращивания листовых салатов и пряных трав в любой точке мира. Благодаря закрытой системе помещения воссоздается благоприятный климат для выращивания гидропонным методом любых видов сельскохозяйственных культур на многоярусных установках с использованием фито-светильников и специального питательного раствора. Весь процесс выращивания полностью автоматизирован. Выращенная продукция является экологически чистой, без пестицидов и ускорителей роста. Система позволяет сэкономить площадь помещения, трудовой ресурс и время выращивания.
Однако известная система предполагает присутствие человека в зоне выращивания, что в результате увеличивает вероятность заражения выращиваемых растений из-за вредных споров, принесенных извне. Также в данной системе используются статичные стеллажи с растениями, что, в отличии от передвижных стоек предполагает использование большего количества оборудования.
Наиболее близким аналогом является полностью собранная вертикальная аэропонно-фитотронная агроферма, встроенная в 40-футовый морской контейнер - http://eko-norm.com/container-type, который может быть транспортирован и установлен в любом месте. Это изолированная от внешних факторов камера, внутри которой установлены 3-уровневые стеллажи с размещенными на них емкостями для выращивания растений. В контейнере размещена установка климат-контроля, осуществляется контроль параметров, влияющих на рост и развитие растений: температура, влажность и газовый состав среды; спектральный состав и интенсивность света; длина светового дня; параметры минерального питания растений. Контейнер обеспечен автоматической системой орошения (программируемое дозирование питательных веществ и рН для идеальных условий выращивания), системой освещения, оптимизированной для зеленого листового роста, единой системой управления (установка по производству электроэнергии, тепла, холода, технических газов и растворный узел для приготовления питательных растворов). В контейнере имеется изолированный вход, погрузочно-разгрузочная зона и техническая комната. Такая контейнерная система обладает рядом преимуществ по сравнению с известными способами выращивания растений, как в открытом грунте, так и в парниковых стационарных системах: исключение контакта корневой системы с почвой, высокая защищенность от патогенной микрофлоры, сокращение срока вегитации растений, получение нескольких урожаев в год, независимость от внешних факторов окружающей среды, исключение сезонности в выращивании растений, рациональное использование рабочих площадей, получение экологически чистой продукции.
Однако известная агроферма также не решает полностью вопрос герметичности, поскольку процесс посева и сбора урожая не происходит в автономном режиме и требует участие человека, что также может пагубно отразиться на защищенность выращиваемых растений от вредных факторов. Также в данной агроферме используются статичные стеллажи с растениями, что предполагает использование большего количества оборудования.
Целью настоящего изобретения является создание автономного транспортируемого модуля и комплекса на базе ISO-контейнеров, которые полностью исключат присутствие человека в рабочей секции, обеспечат полную автоматизацию процесса, включая такую уникальную функцию, как опыление выращиваемых растений, и при этом будет использоваться оптимальное количество оборудования для выращивания экологически чистой растительной продукции.
Указанный технический результат достигается тем, что автономный транспортируемый модуль на базе ISO-контейнера для выращивания растений с применением автоматизированных систем подготовки к выращиванию, жизнеобеспечения растений на всех стадиях выращивания и сбора урожая содержит герметично изолированную от внешней среды рабочую секцию для выращивания растений и техническую секцию, соединенную с рабочей секцией герметично закрывающимся проходом через сборо-посадочную камеру, при этом техническая секция содержит:
- соединенную с расположенным вне модуля внешним источником воды систему водоснабжения и фильтрации воды,
- систему фертигации и поддержания заданного уровня кислотности воды,
- систему воздухообеспечения и фильтрации воздуха,
- систему электрообеспечения, соединенную с расположенным вне модуля внешним источником электроэнергии,
- соединенный с системой воздухообеспечения парогенератор для подачи пара в рабочую секцию,
- соединенную с системой воздухообеспечения систему подачи углекислого газа в рабочую секцию,
- оборудование для механического передвижения стоек с растениями, расположенными в рабочей секции,
- устройство подачи семян, рассады и сбора урожая,
- автоматизированную на основе исходных протоколов выращивания систему настройки, контроля и управления системами и устройствами, расположенными в модуле, процессом посадки, роста и сбора урожая, включая датчики, видеонаблюдение, систему сбора и хранения параметров выращивания в базе данных, систему анализа процесса выращивания с использованием систем искусственного интеллекта, а также устройство отображения данных процесса выращивания,
рабочая секция содержит:
- накопительный резервуар для питательного водного раствора, установленный на дне секции и сборо-посадочной камеры, с устройством поддержания заданного температурного режима раствора,
- по меньшей мере, одну установленную в резервуаре вертикально ориентированную стойку с расположенной на ней, по меньшей мере, одной съемной кассетой с размещенными в ней корзинами с растениями или семенами,
- устройство подачи питательного водного раствора из резервуара в корзины с семенами и растениями,
- систему опыления растений,
- систему освещения,
- датчики контроля и систему видеонаблюдения, сборо-посадочная камера для обслуживания стоек содержит:
- герметично закрывающиеся проходы в рабочую секцию для перемещения стоек и техническую секцию.
При этом стойка выполнена с возможностью перемещения по резервуару по замкнутому контуру и вращения вокруг своей оси, а в стойке расположен канал подачи под давлением питательного водного раствора из резервуара, соединенный с форсунками, установленными в кассете для полива растений, а в кассете имеются сливные отверстия.
Система освещения включает, по меньшей мере, одну установленную на стенке рабочей секции панель с размещенными на ней источниками света различного спектра испускания, расположенными напротив растений на стойке.
Система опыления включает, по меньшей мере, одну закрепленную на стенке рабочей секции с возможностью вращения относительно стенки панель с закрепленными на ней щетками с возможностью их вращения вокруг своей оси при соприкосновении с растениями в период их опыления. При этом щетинки щетки имитируют волосяной покров насекомых, опыляющих растения, и несут низковольтный заряд заданной полярности.
Устройство подачи семян, рассады и сбора урожая включает резервуар с семенами, соединен с насадкой с расположенными на ней манипулятором, дозатором и насадкой для обрезания листьев и спелых плодов, при этом насадка выполнена с возможностью вращения вокруг своей оси и вертикального перемещения вдоль устройства подачи семян. Устройство подачи семян, рассады и сбора урожая также имеет систему видеонаблюдения с функцией распознавания объектов, в том числе листьев, стеблей, цветов и плодов.
Указанный технический результат достигается также тем, что автономный транспортируемый комплекс содержит, по меньшей мере, два автономных транспортируемых модуля на базе ISO-контейнеров для выращивания растений с применением автоматизированных систем подготовки к выращиванию, жизнеобеспечения растений на всех стадиях выращивания и сбора урожая, и автономный транспортируемый технический модуль на базе ISO-контейнера для обеспечения работоспособности комплекса, при этом технический модуль содержит:
- соединенную с расположенным вне комплекса внешним источником воды систему водоснабжения и фильтрации воды,
- систему воздухообеспечения и фильтрации воздуха,
- систему электрообеспечения, соединенную с расположенным вне комплекса внешним источником электроэнергии,
- соединенную с системой воздухообеспечения систему подачи углекислого газа в модули выращивания,
- автоматизированную на основе исходных протоколов выращивания систему настройки, контроля и управления системами и устройствами комплекса, процессом посадки, роста и сбора урожая, включая датчики, видеонаблюдение, систему сбора и хранения параметров выращивания в базе данных, систему анализа процесса выращивания с использованием систем искусственного интеллекта, а также устройство отображения данных процесса выращивания, а модуль для выращивания содержит герметично изолированную от внешней среды рабочую секцию для выращивания растений и техническую секцию, соединенную с рабочей секцией герметично закрывающимся проходом через сборо-посадочную камеру, причем техническая секция содержит:
- соединенную с расположенным вне модуля внешним источником воды систему водоснабжения,
- систему фертигации и поддержания заданного уровня кислотности воды,
- систему воздухообеспечения,
- систему электрообеспечения, соединенную с расположенным вне модуля источником электроэнергии,
- соединенный с системой воздухообеспечения парогенератор для подачи пара в рабочую секцию,
- соединенную с системой воздухообеспечения систему подачи углекислого газа в рабочую секцию,
- оборудование для механического передвижения стоек с растениями, расположенными в рабочей секции,
- устройство подачи семян, рассады и сбора урожая,
- автоматизированную на основе исходных протоколов выращивания систему настройки, контроля и управления системами и устройствами, расположенными в модуле, процессом посадки, роста и сбора урожая, включая датчики, видеонаблюдение, систему сбора и хранения параметров выращивания в базе данных, систему анализа процесса выращивания с использованием систем искусственного интеллекта, а также устройство отображения данных процесса выращивания,
рабочая секция содержит:
- накопительный резервуар для питательного водного раствора, установленный на дне секции и сборо-посадочной камеры, с устройством поддержания заданного температурного режима раствора,
- по меньшей мере, одну установленную в резервуаре вертикально ориентированную стойку с расположенной на ней, по меньшей мере, одной съемной кассетой с размещенными в ней корзинами с растениями или семенами,
- устройство подачи питательного водного раствора из резервуара в корзины с семенами и растениями,
- систему опыления растений,
- систему освещения,
- датчики контроля и систему видеонаблюдения, сборо-посадочная камера для обслуживания стоек содержит:
- герметично закрывающиеся проходы в рабочую секцию для перемещения стоек и техническую секцию.
При этом стойка выполнена с возможностью перемещения по резервуару по замкнутому контуру и вращения вокруг своей оси, а в стойке расположен канал подачи под давлением питательного водного раствора из резервуара, соединенный с форсунками, установленными в кассете для полива растений, а в кассете имеются сливные отверстия.
Система освещения включает, по меньшей мере, одну установленную на стенке рабочей секции панель с размещенными на ней источниками света различного спектра испускания, расположенными напротив растений на стойке.
Система опыления включает, по меньшей мере, одну закрепленную на стенке рабочей секции с возможностью вращения относительно стенки панель с закрепленными на ней щетками с возможностью их вращения вокруг своей оси при соприкосновении с растениями в период их опыления, при этом щетинки щетки имитируют волосяной покров насекомых, опыляющих растения, и несут низковольтный заряд заданной полярности.
Устройство подачи семян, рассады и сбора урожая включает резервуар с семенами, соединен с насадкой с расположенными на ней манипулятором, дозатором и насадкой для обрезания листьев и спелых плодов, при этом насадка выполнена с возможностью вращения вокруг своей оси и вертикального перемещения вдоль устройства подачи семян. Устройство подачи семян, рассады и сбора урожая также имеет систему видеонаблюдения с функцией распознавания объектов, в том числе листьев, стеблей, цветов и плодов.
Все системы и оборудование автономного транспортируемого модуля и автономного транспортируемого комплекса работают в автоматическом режиме с возможностью корректировки работы ручным способом. Вмешательство извне требуется только для подготовки резервуара с семенами, задания типа выращиваемых растений и при сборе урожая. При этом все вышеперечисленные действия производятся в технической секции, герметично изолированной от рабочей секции. Работой систем и оборудования управляет программируемый контроллер. Контроллер выбирает индивидуальные параметры работы для каждой системы и оборудования в зависимости от типа выращиваемых растений. Параметры для выбранного режима считываются из заранее подготовленной базы данных. В процессе работы контроллер автоматически корректирует работу той или иной системы и оборудования на основании либо параметров из базы данных, которые соответствуют текущей фазе роста растений, либо показаний соответствующих датчиков, установленных в модуле, в случае отклонения параметров работы оборудования от заданных. Данные с датчиков заносятся в базу данных. На основании этих данных в дальнейшем может происходить самообучение контроллера с применением нейронных сетей. База данных может находиться как на индивидуальном компьютере, так и в облачных хранилищах, для чего в контроллере предусмотрен Wi-Fi-модуль. База данных, помимо данных с датчиков, пополняется материалами фотофиксации посредством системы видеонаблюдения. Это позволяет контролировать процесс роста растений и созревания плодов, а также распознать заболевания растений и предупреждать о необходимости внесения дополнительных химических соединений для устранения этих заболеваний. В этом случае могут быть добавлены резервуары с такими химическими элементами и лечение заболеваний растений происходит также в автоматическом режиме
Указанный технический результат достигается также тем, что способ выращивания растений с применением автоматизированных систем подготовки к выращиванию, жизнеобеспечения растений на всех стадиях выращивания и сбора урожая в автономном транспортируемом модуле на базе ISO-контейнера включает:
- выбор типа растения для выращивания в модуле;
- установку в рабочей секции модуля датчиков и системы видеоконтроля с последующей при необходимости настройкой для модуля датчиков параметров окружающей среды, влияющих на процесс роста растений, и самих растений;
- автоматическая коррекция протоколов выращивания;
- ввод в систему автоматизации и контроля данных, характеризующих тип выращиваемого растения, для обеспечения оптимального процесса роста растения;
- ввод в систему автоматизации и контроля данных по времени начала использования элементов системы не снабженных датчиками, в том числе связанных с фильтрацией воды и воздуха;
- установку корзин на стойки, расположенные в рабочей секции модуля, и распределение семян или растений по корзинам;
- заполнение водного резервуара, расположенного в рабочей секции, отфильтрованной водой с необходимым уровнем кислотности, содержащей удобрения из системы фертигации, и нагретой до необходимой температуры;
- подачу отфильтрованного воздуха требуемой температуры, с возможностью добавления пара для установления необходимого уровня влажности воздуха и концентрации углекислого газа;
- включение искусственного освещения с заданным излучением волн электромагнитного спектра, благоприятных для фотосинтеза выращиваемого растения;
- обеспечение вращения стоек и передвижения стоек по замкнутому контуру с возможностью регулировки скоростями вращения и передвижения стоек;
- включение системы опыления растений на заданный период времени в определенной фазе роста растения;
- контроль процесса роста растений и при появлении листьев включение систему полива листьев растения;
- контроль состояния растений, сигнализацию о появлении признаков заболевания растений и принятие мер по устранению заболевания;
- контроль и определение момента созревания растения;
- сбор урожая.
При этом уровень воды в водном резервуаре поддерживают на требуемом уровне в процессе роста растения в зависимости от протокола выращивания растения, температуру нагрева воды устанавливают, исходя из протокола выращивания растения, и поддерживают на требуемом уровне в процессе роста растения в зависимости от фазы роста растения, а уровень кислотности воды устанавливают, исходя из протокола выращивания растения, и поддерживают на требуемом уровне в процессе роста растения в зависимости от фазы роста растения, а концентрацию удобрения в воде поддерживают в пропорциях, необходимых для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от протокола выращивания растения.
Температуру подаваемого воздуха поддерживают необходимой для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от времени суток и протокола выращивания растения. Углекислый газ подают в количестве необходимом для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от времени суток и протокола выращивания растения. Пар подают в количестве необходимом для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от протокола выращивания растения.
Уровень освещенности растений поддерживают необходимым для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от времени суток и протокола выращивания растения, контролируют и изменяют спектр излучения волн искусственного освещения в процессе роста растения в зависимости от протокола выращивания растения.
Для устранения заболевания растений добавляют специальный химический состав в систему полива для лечения или удаляют корзину с заболевшим растением.
Указанный технический результат достигается также тем, что способ выращивания растений с применением автоматизированных систем подготовки к выращиванию, жизнеобеспечения растений на всех стадиях выращивания и сбора урожая в автономном транспортируемом комплексе на базе автономных транспортируемых модулей на базе ISO-контейнеров включает:
- выбор типа растения для выращивания в комплексе или отдельно в каждом модуле для выращивания;
- установку в рабочей секции каждого модуля для выращивания датчиков и системы видеоконтроля параметров окружающей среды, влияющих на процесс роста растений, и самих растений;
- ввод в систему автоматизации и контроля данных, характеризующих тип выращиваемого растения, для обеспечения оптимального процесса роста растения;
- ввод в систему автоматизации и контроля данных по времени начала использования элементов системы не снабженных датчиками, в том числе связанных с фильтрацией воды и воздуха;
- обмен протоколами выращивания между модулями для выращивания посредством глобальной базы данных;
- установку корзин на стойки, расположенные в рабочей секции каждого модуля для выращивания, и распределение семян или растений по корзинам;
- заполнение водного резервуара, расположенного в рабочей секции каждого модуля для выращивания, отфильтрованной водой с необходимым уровнем кислотности, содержащей удобрения из системы фертигации, и нагретой до необходимой температуры;
- подачу отфильтрованного воздуха требуемой температуры, с возможностью добавления пара для установления необходимого уровня влажности воздуха и углекислого газа;
- включение искусственного освещения с заданным излучением волн электромагнитного спектра, благоприятных для фотосинтеза выращиваемого растения;
- обеспечение вращения стоек и передвижения стоек по замкнутому контуру с возможностью регулировки скоростями вращения и передвижение стоек;
- включение системы опыления растений на заданный период времени в определенной фазе роста растения;
- контроль процесса роста растений и при появлении листьев включение системы полива листьев растения;
- контроль состояния растений, сигнализацию о появлении признаков заболевания растений и принятие мер по устранению заболевания;
- контроль и определение момента созревания растения;
- сбор урожая.
При этом уровень воды в водном резервуаре поддерживают на требуемом уровне в процессе роста растения в зависимости от протокола выращивания растения, температуру нагрева воды устанавливают, исходя из типа выращиваемого растения, и поддерживают на требуемом уровне в процессе роста растения в зависимости протокола выращивания растения, уровень кислотности воды устанавливают, исходя из типа выращиваемого растения, и поддерживают на требуемом уровне в процессе роста растения в зависимости протокола выращивания растения, а концентрацию удобрения в воде поддерживают в количестве необходимом для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости протокола выращивания растения.
Температуру подаваемого воздуха поддерживают необходимой для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от времени суток и протокола выращивания растения. Углекислый газ подают в количестве необходимом для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от времени суток и протокола выращивания растения. Пар подают в количестве необходимом для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от протокола выращивания растения.
Уровень освещенности растений поддерживают необходимым для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от времени суток и протокола выращивания растения, контролируют и изменяют спектр излучения волн искусственного освещения в процессе роста растения в зависимости от протокола выращивания растения.
Для устранения заболевания растений добавляют специальный химический состав в систему полива для лечения или удаляют корзину с заболевшим растением.
На фиг. 1 показан общий вид автономного транспортируемого модуля; на фиг. 2 - общий вид модуля в разрезе; на фиг. 3 - накопительный резервуар с каналом и направляющей для движения стоек; на фиг 4 - сборо-посадочная камера в разрезе; на фиг 5 - кассета в разрезе; на фиг. 6 - общий вид модуля с отключенной системой опыления; на фиг. 7 - общий вид модуля с подключенной системой опыления; на фиг. 8 -посадка семян в корзины; на фиг. 9 - вертикальное перемещение насадки вдоль стойки; на фиг. 10 - общий вид автономного транспортируемого комплекса; на фиг. 11 - установка корзин с растениями в кассете; на фиг. 12 - сбор ягод.
Автономный транспортируемый модуль (фиг. 1) на базе ISO-контейнера 1 для выращивания растений с применением автоматизированных систем подготовки к выращиванию, жизнеобеспечения растений на всех стадиях выращивания и сбора урожая содержит герметично изолированную от внешней среды рабочую секцию 2 (фиг. 2) для выращивания растений и техническую секцию 3, соединенную с рабочей секцией 2 герметично закрывающимся проходом 4 через сборо-посадочную камеру 5. Техническая секция 3 содержит соединенную с расположенным вне модуля внешним источником воды систему 6 водоснабжения и фильтрации воды, систему 7 фертигации и поддержания заданного уровня кислотности воды, систему 8 воздухообеспечения и фильтрации воздуха, систему 9 электрообеспечения, соединенную с расположенным вне модуля внешним источником электроэнергии, соединенный с системой 8 воздухообеспечения парогенератор 10 для подачи пара в рабочую секцию 2, соединенную с системой 8 воздухообеспечения систему 11 подачи углекислого газа в рабочую секцию 2, оборудование 12 для механического передвижения стоек 13 с растениями, расположенными в рабочей секции 2, устройство 14 подачи семян, рассады и сбора урожая, автоматизированную на основе исходных протоколов выращивания систему 15 настройки, контроля и управления системами и устройствами, расположенными в модуле, процессом посадки, роста и сбора урожая, включая датчики, видеонаблюдение, систему сбора и хранения параметров выращивания в базе данных, систему анализа процесса выращивания с использованием систем искусственного интеллекта, а также устройство отображения данных процесса выращивания.
В рабочей секции 2 (фиг. 3) и сборо-посадочной камере 5 расположен накопительный резервуар 16 для питательного водного раствора, установленный на дне секции 2 и камере 5, с устройством 17 поддержания заданного температурного режима раствора. На дне резервуара 16 имеется углубленный канал 18 в виде замкнутого контура, по которому при помощи оборудования 12, а в верхней части рабочей секции 2 имеется направляющая 19, повторяющая форму замкнутого контура, по которым перемещается, по меньшей мере, одна установленная в резервуаре вертикально ориентированная стойка 13 с расположенной на ней, по меньшей мере, одной съемной кассетой 20 (фиг. 4) с размещенными в ней корзинами 21 с растениями или семенами. На каждой стойке 13 имеется устройство 22 подачи питательного водного раствора из резервуара 16 в корзины 21 с семенами и растениями, в качестве которого может быть применен насос. Рабочая секция 2 содержит также систему 23 (фиг. 2) опыления растений, систему 24 освещения, датчики контроля 25 и систему 26 видеонаблюдения.
Сборо-посадочная камера 5 для обслуживания стоек 13 содержит также проход 27 в техническую секцию 3.
Стойка 13 выполнена с возможностью вращения вокруг своей оси, а в стойке расположен канал 28 (фиг. 5) подачи под давлением питательного водного раствора из резервуара 16, соединенный с форсунками 29, установленными в кассете 20, для полива растений, а в самой кассете 20 имеются сливные отверстия 30.
Система 24 (фиг. 2) освещения включает, по меньшей мере, одну установленную на стенке рабочей секции 2 панель 35 с размещенными на ней источниками света различного спектра испускания, расположенными напротив растений на стойке 13. В качестве источников света могут быть использованы многоспектральные светодиодные лампы с изменяемым спектром волн, интенсивности и освещенности. За счет вращения стоек 13 обеспечивается равномерное распределение света. За счет независимой настройки каждой лампы и вращения стоек 13 имитируется восход, полдень и закат солнца в любой климатической зоне, оптимальной для конкретного растения.
Система 23 опыления (фиг. 6) включает, по меньшей мере, одну закрепленную на стенке рабочей секции 2 с возможностью вращения относительно стенки панель 36 с закрепленными на ней щетками 37 с возможностью их вращения вокруг своей оси при соприкосновении с растениями в период их опыления (фиг. 7). При этом щетинки 38 щетки 37 имитируют волосяной покров насекомых, опыляющих растения, и несут низковольтный заряд заданной полярности. Щетка 37 представляет собой цилиндр небольшого (2-5 мм диаметр и 5-15 мм высота) размера с нанесенным на него специальным гибким волосяным покровом из токопроводящего материала. В период опыления панель 36 устанавливается перпендикулярно стенке секции. При соприкосновении отрицательно заряженных щетинок 38 с цветками растений мужских особей, положительно заряженных, пыльца притягивается к щетинкам 38. За один поворот стойки 13 щетинки 38 несколько раз меняют электрическую полярность. При вращении стоек 13 и соприкосновении с растениями женской особи электрический полюс щетинок 38 также меняется и пыльца сбрасывается со щеток 37.
Устройство 14 подачи семян (фиг. 8), рассады и сбора урожая включает резервуар 39 с семенами и соединен с насадкой 40 с расположенными на ней манипулятором 41 для размещения корзин 21 на кассете 20, дозатором 42 фасовки семян и насадкой 43 для обрезания листьев и спелых плодов. При этом насадка 40 выполнена с возможностью вращения вокруг своей оси и вертикального перемещения (фиг. 9) вдоль устройства 39. Устройство 13 подачи семян, рассады и сбора урожая также имеет устройство 44 видеонаблюдения с функцией распознавания объектов, в том числе листьев, стеблей, цветов и плодов.
Автономный транспортируемый комплекс (фиг. 10) содержит, по меньшей мере, два автономных транспортируемых модуля 50 на базе ISO-контейнеров для выращивания растений с применением автоматизированных систем подготовки к выращиванию, жизнеобеспечения растений на всех стадиях выращивания и сбора урожая, и автономный транспортируемый технический модуль 51 на базе ISO-контейнера для обеспечения работоспособности комплекса. При этом технический модуль 51 содержит соединенную с расположенным вне комплекса внешним источником воды систему 52 водоснабжения и фильтрации воды, систему 53 воздухообеспечения и фильтрации воздуха, систему 54 электрообеспечения, соединенную с расположенным вне комплекса внешним источником электроэнергии, соединенную с системой 53 воздухообеспечения систему 55 подачи углекислого газа в модули выращивания, автоматизированную на основе исходных протоколов выращивания систему 56 настройки, контроля и управления системами и устройствами комплекса, процессом посадки, роста и сбора урожая, включая датчики, видеонаблюдение, систему сбора и хранения параметров выращивания в базе данных, систему анализа процесса выращивания с использованием систем искусственного интеллекта, а также устройство отображения данных процесса выращивания.
Модуль 50 для выращивания содержит герметично изолированную от внешней среды рабочую секцию 57 для выращивания растений и техническую секцию 58, соединенную с рабочей секцией 57 проходом 59 через сборо-посадочную камеру 60. При этом техническая секция 58 содержит соединенную с расположенным вне модуля 50 внешним источником воды систему 61 водоснабжения, систему 62 фертигации и поддержания заданного уровня кислотности воды, систему 63 воздухообеспечения, систему 64 электрообеспечения, соединенную с расположенным вне модуля 50 источником электроэнергии, соединенный с системой воздухообеспечения 63, парогенератор 65 для подачи пара в рабочую секцию 57, соединенную с системой 63 воздухообеспечения, систему подачи углекислого газа в рабочую секцию 57, оборудование 12 для механического передвижения стоек 13 с растениями, расположенными в рабочей секции 57, устройство 14 подачи семян, рассады и сбора урожая, автоматизированную на основе исходных протоколов выращивания систему 66 настройки, контроля и управления системами и устройствами, расположенными в модуле, процессом посадки, роста и сбора урожая, включая датчики, видеонаблюдение, систему сбора и хранения параметров выращивания в базе данных, систему анализа процесса выращивания с использованием систем искусственного интеллекта, а также устройство отображения данных процесса выращивания.
Сборо-посадочная камера 60 для обслуживания стоек 13 содержит герметично закрывающийся проход 27 в рабочую секцию 57.
Техническая реализация и оборудование, размещенное в рабочей секции 57 и сборо-посадочной камере 60, аналогично оборудованию и его размещению, изображенному на фиг. 2-9.
Выращивание растений с применением автоматизированных систем подготовки к выращиванию, жизнеобеспечения растений на всех стадиях выращивания и сбора урожая в автономном транспортируемом модуле на базе ISO-контейнера осуществляется следующим способом: выбирают тип растения для выращивания в модуле; устанавливают в рабочей секции модуля датчики и системы видеоконтроля с последующей, при необходимости, настройкой для модуля датчиков параметров окружающей среды, влияющих на процесс роста растений, и самих растений; проводят автоматическую коррекцию протоколов выращивания; вводят в систему автоматизации и контроля данных, характеризующих тип выращиваемого растения, для обеспечения оптимального процесса роста растения; вводят в систему автоматизации и контроля данных по времени начала использования элементов системы не снабженных датчиками, в том числе связанных с фильтрацией воды и воздуха; устанавливают в сборо-посадочной камере 5 при помощи манипулятора 41 корзины с растениями в кассеты 20 (фиг. 11) на стойки 13, или при помощи дозатора 42 семена растений в корзины 21; заполняют накопительный резервуар 16 (фиг. 2), расположенный в рабочей секции 2, отфильтрованной водой с необходимым уровнем кислотности, содержащей удобрения из системы 7 фертигации, и нагретой до необходимой температуры; подают отфильтрованный воздух требуемой температуры, с добавления пара, при необходимости, для установления необходимого уровня влажности воздуха и концентрации углекислого газа; включают искусственное освещение с заданным излучением волн электромагнитного спектра, благоприятных для фотосинтеза выращиваемого растения; обеспечивают вращение стоек 13 и передвижение стоек 13 по замкнутому контуру с возможностью регулировки скоростей вращения и передвижения стоек 13; включают систему 23 опыления растений на заданный период времени в определенной фазе роста растения; контролируют состояние растений, сигнализацию о появлении признаков заболевания растений и принимают меры по устранению заболевания, например, удаляют корзину с заболевшим растением при помощи манипулятора 41 или обрезают при помощи насадки 43; контролируют и определяют момент созревания растения; собирают урожай (фиг. 12) путем срезания плода или растения насадки 43 и помещения в корзину 67 в сборо-посадочной камере 5.
При этом уровень воды в накопительном резервуаре 16 поддерживают на требуемом уровне в процессе роста растения в зависимости от протокола выращивания растения, температуру нагрева воды устанавливают, исходя из протокола выращивания растения, и поддерживают на требуемом уровне в процессе роста растения в зависимости от фазы роста растения, а уровень кислотности воды устанавливают, исходя из протокола выращивания растения, и поддерживают на требуемом уровне в процессе роста растения в зависимости от фазы роста растения, а концентрацию удобрения в воде поддерживают в пропорциях, необходимых для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от протокола выращивания растения.
Температуру подаваемого воздуха поддерживают необходимой для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от времени суток и протокола выращивания растения. Углекислый газ подают в количестве необходимом для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от времени суток и протокола выращивания растения. Пар подают в количестве необходимом для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от протокола выращивания растения.
Уровень освещенности растений поддерживают необходимым для выращиваемого растения в процессе роста растения в зависимости от времени суток и протокола выращивания растения, контролируют и изменяют спектр излучения волн искусственного освещения в процессе роста растения в зависимости от протокола выращивания растения.
Для устранения заболевания растений добавляют специальный химический состав в систему полива для лечения или удаляют корзину с заболевшим растением.
2
2
2
2
В процессе выращивания растений контроллер снимает показания с датчиков и корректирует работу систем и оборудования в соответствии с текущей фазой роста: проверяет уровень воды в накопительном резервуаре и открывает клапан подачи воды, если уровень воды ниже требуемого; проверяет температуру воды и охлаждает или нагревает температуру до расчетной; проверяет уровень электропроводности и либо добавляет удобрения, либо разбавляет воду для снижения концентрации удобрений; проверяет уровень кислотности и добавляет соответствующую жидкость для увеличения или уменьшения кислотности; изменяет диапазон спектра системы освещения в соответствии с текущей фазой роста; проверяет показание датчика освещенности и увеличивает или уменьшает интенсивность освещения; понижает или повышает температуру воздуха в соответствии со временем суток (днем температура должна быть выше, чем ночью); проверяет уровень CO и доводит процент насыщенности углекислотой воздуха до расчетного, «продувая» рабочую область или добавляя CO из баллона, процент насыщенности меняется в зависимости от времени суток - днем процент CO выше, чем ночью; проверяет датчик давления CO в баллоне и при низком давлении оповещает специалиста о необходимости заменить баллоны; проверяет уровень влажности воздуха и доводит его до расчетного значения, «продувая» рабочую область или включая парогенератор; проверяет уровень воды в парогенераторе и при необходимости добавляет в него воду; в заданной фазе роста включает систему опыления цветков растений на заданный период времени; снимает данные с видеонаблюдения и распознает признаки болезни растений и после определения типа болезни сигнализирует об этом специалисту и/или принимает меры по устранению болезни: добавляет специальный химический состав в систему полива для лечения или удаляет корзину с заболевшим растением; проверяет данные с видеонаблюдения на предмет полного созревания растений и плодов и дает роботизированной системе команду на сбор.