Система выращивания растений

Система выращивания растений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к выращиванию растений в гидропонных системах выращивания, включающих в себя искусственные субстраты. В частности, но не исключительно, настоящее изобретение относится к системе и способу для мониторинга условий роста растения, более конкретно условий роста растения в субстратах из минеральной шерсти, используемых для выращивания растений.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Гидропонные системы выращивания известны в данной области техники для выращивания растений с использованием минеральных питательных растворов без почвы (то есть беспочвенных культур). Растения в гидропонных системах выращивания могут быть выращены в субстратах различных типов, таких как, например, минеральная шерсть, стекловолокно, кокосовый торф (волокно кокосовой пальмы) или плиты торфа.

Известно, что растения могут быть выращены в субстратах для выращивания из минеральной шерсти. Такие субстраты для выращивания обычно обеспечиваются как связная набивка, блок, плита или циновка/мат и обычно включают в себя связующее вещество, обычно органическое связующее вещество, для того, чтобы обеспечить продукту структурную целостность.

Как правило, процессом роста растения управляют на двух стадиях: первая стадия выполняется «пропагатором», и на этой стадии растение выращивается из семени; а вторая стадия выполняется «плодоводом», и на этой стадии растение выращивается и собирается урожай. Например, в случае томатного растения пропагатор может выращивать отдельные томатные семена в цилиндрических набивках, имеющих толщину порядка 25-30 мм и радиус приблизительно 20-30 мм. После прорастания семян пропагатор помещает набивку внутрь блока в форме прямоугольного параллелепипеда, чтобы обеспечить дополнительный рост корневой системы и растения. Уход за отдельным растением внутри блок затем производится вплоть до стадии, когда оно может быть передано от пропагатора плодоводу.

Хотя зачастую только единственное растение обеспечивается в каждом блоке, возможна посадка нескольких растений в один блок. В некоторых примерах единственное растение в блоке расщепляется на два путем расщепления стебля на ранней фазе роста, что приводит к двум растениям, разделяющим одну корневую систему. В другой альтернативе несколько растений могут быть привиты вместе и выращены внутри одного блока.

Использование отдельной набивки и блока пропагатором не является существенным для всех растений, но было описано, например, в европейской патентной заявке EP 2111746 как обеспечивающее ряд преимуществ. В частности, небольшой размер набивки позволяет более регулярно поливать растение на начальной стадии, не насыщая его субстрат.

После того, как рассада получается от пропагатора, плодовод помещает несколько блоков в одну плиту из минеральной шерсти для того, чтобы сформировать систему выращивания растений. Плита из минеральной шерсти обычно помещена в корпус из фольги или другого непроницаемого для жидкости слоя за исключением отверстий на верхней поверхности для приема блоков с растениями и дренажного отверстия, предусмотренного на нижней поверхности.

Во время последующего роста растения вода и питательные вещества обеспечиваются с использованием капельниц, которые поставляют жидкость, содержащую воду и питательные вещества, к системе либо непосредственно к блокам, либо к плитам. Вода и питательные вещества в блоках и плитах забираются корнями растений, и растения соответственно растут. Вода и питательные вещества, которые не забираются корнями растений, либо остаются в системе субстрата, либо дренируются через дренажное отверстие.

Желательно использовать воду и питательные вещества во время процесса выращивания настолько эффективно, насколько это возможно. Это обуславливается как экономическими, так и экологическими причинами. В частности, питательные вещества являются дорогими в получении, в то время как от сточных вод, содержащих такие питательные вещества, трудно избавиться из-за законодательства в области окружающей среды. Давление этих факторов будет увеличиваться по мере того, как исходных материалов (особенно удобрений, таких как фосфаты) будет становиться недостаточно. Желание избежать таких отходов соответствует желанию улучшить условия роста растения, и тем самым увеличить выход и качество плодов, полученных из растений таким образом.

Само по себе использование минеральной шерсти предоставляет существенные преимущества в этом отношении по сравнению с традиционными способами выращивания, основанными на почве, однако существует постоянное требование дополнительного улучшения этих характеристик. В частности, существует конфликтное по своей природе желание увеличить производство продукции и уменьшить потребление в процессах выращивания растений. То есть желательно иметь больший выход от растений, одновременно с этим уменьшая количество используемой воды и/или питательных веществ. На практике существующие способы выращивания и/или субстраты накладывают ограничения на оба этих аспекта.

Важные качества систем выращивания растений в этом контексте включают в себя удержание воды, донасыщение и распределение воды/питательных веществ. Удержание воды отражает количество воды, которое может быть сохранено системой, в то время как распределение воды отражает расположение внутри плиты присутствующих воды и питательных веществ. Донасыщение относится к тенденции свежедобавленного жидкого раствора увеличивать уровни содержания воды и питательных веществ в субстрате, а не заменять существующий раствор или выливаться.

Конкретные соображения, которые влияют на удержание воды, распределение воды и донасыщение, включают в себя влияние силы тяжести, которая заставляет стекать воду вниз и таким образом выходить через дренажное отверстие, и капиллярные эффекты, которые могут оттягивать воду вверх. На практике плиты обычно располагаются с небольшим наклоном, причем дренажное отверстие располагается на самом низком конце поверхности дна, помогая тем самым гарантировать, что сила тяжести будет увлекать воду к дренажному отверстию. В дополнение к силе тяжести и капиллярным эффектам следует рассмотреть сопротивление среды потоку, которое оказывает эффект предотвращения прохождения воды через плиту от капельниц до дренажного отверстия. В целом, если развитие корней и растения должно быть оптимизировано, то необходимо гарантировать, что оптимальные условия созданы в той области субстрата, в которой растут корни.

Как можно предположить, субоптимальное удержание воды в субстрате может привести либо к нехватке, либо к переизбытку воды. В случае нехватки это приводит к потере воды, и таким образом к ее вытеканию через дренажное отверстие. Распределение воды также является важным, так как необходимо, чтобы вода внутри плиты достигала корней растения. Например, когда растение только что помещено в плиту, корни будут медленно расширяться в верхние области плиты. Если вода будет не в состоянии достичь корней, то это приведет к потере скорости роста и таким образом к потерям производства. В частности, для того, чтобы гарантировать, что корни растения в главной области плиты поливаются достаточно, плодоводу может быть необходимо обеспечить чрезмерное количество воды для плиты с тем, чтобы поддержать достаточное количество воды вокруг корней, что приведет к большему уходу воды через дренажное отверстие и соответственно к дополнительным затратам. Чрезмерные уровни воды могут также увеличить с одной стороны риск роста грибков или кислородного голодания с другой стороны, что может повредить растение.

Важным фактором в выращивании растения является удержание и распределение питательных веществ. Хотя питательные вещества обычно вводятся с водой, они не обязательно распределяются и удерживаются плитой таким же образом. Питательные вещества обычно содержат растворенные соли, включающие в себя азот, фосфор, калий, кальций, магний и подобные элементы. Питательные вещества растворяются в воде, и на их перемещение через плиту влияют такие процессы, как адвекция, дисперсия и диффузия. Адвекция является перемещением питательных веществ с потоком воды через плиту, дисперсия является смешиванием питательных веществ, которое происходит по мере того, как они перемещаются через сложные структуры пор в плите, и диффузия относится к случайному перемещению частиц внутри плиты, а также к статистической тенденции такого перемещения, которая должна уменьшать градиенты концентраций.

Как и в случае с самой водой, важно, чтобы питательные вещества достигли корней растения. Если питательные вещества распределяются плохо, или не удерживаются в плите, то могут потребоваться избыточные питательные вещества в плите в целом для того, чтобы растение получало необходимые ему питательные вещества. Это, конечно же, означает нерациональное использование питательных веществ.

Другим соображением, которое играет роль в выращивании растений на искусственных субстратах, является эффективностью обновления питательных веществ (то есть ирригационная эффективность обновления питательных веществ). Это относится к тому, будет ли введение нового питательного раствора вымывать уже существующие в плите питательные вещества. При некоторых обстоятельствах может быть желательно изменять концентрацию питательных веществ внутри плиты во время процесса выращивания. Возможность сделать это будет зависеть от того, могут ли существующие питательные вещества эффективно быть заменены во всей плите или по меньшей мере в той области плиты, в которой имеет место рост корней. Кроме того, в некоторых примерах накопление питательных веществ, если они не заменяются, может достигать таких уровней, которые могут вызвать обезвоживание, или которые по меньшей мере являются неидеальными для роста растения.

Учитывая это, становится очевидным, что количество воды и питательных веществ, обеспечиваемых для растения, играет критическую роль в росте растения. Этот выбор обычно делается путем анализа внешних факторов, таких как длительность светового дня или температура, и прогнозирования вероятного поведения системы (с точки зрения испарения и т.д.).

Известно измерение содержания воды и/или питательных веществ внутри субстрата для выращивания растений. Например, международная патентная заявка WO 2010/031773 описывает прибор для измерения содержания воды, который определяет содержание воды в субстрате из минеральной шерсти путем измерения емкости. Аналогичным образом международная патентная заявка WO 03/005807 описывает процесс для измерения уровня кислорода в воде в субстрате для выращивания растений. Однако, хотя такие методы могут предоставлять плодоводу полезную информацию, они сами по себе не гарантируют улучшенного содержания и распределения воды, питательных веществ и кислорода внутри плиты. Кроме того, реализация таких систем может потребовать установки большого количества дорогих компонентов, значительно увеличивая затраты пользователя, и повторное развертывание этих систем для сокращения затрат на измерение множества областей или систем выращивания может быть весьма трудоемким и занимать много времени.

Патентная заявка US 4015366 описывает проводную систему измерения и подачи жидкости с датчиками, расположенными в области сельскохозяйственного производства. Эти датчики измеряют уровни нитратов, фосфатов или калия в почве области сельскохозяйственного производства для того, чтобы определить, достаточен ли уровень одного или более из этих компонентов в почве. На основе показаний датчиков может быть активирован цикл распределения питательных веществ. Патентная заявка US 2007/082600 описывает портативное устройство, включающее в себя датчики и зонды, которые используются для того, чтобы измерять и выводить на экран параметры климата и/или почвы. Хотя такие системы и устройства могут обеспечить полезную информацию о составе сельскохозяйственной почвы и могут помочь автоматизировать ирригацию почвы, они не обеспечивают решений для эффективного управления распределением воды и воды/питательных веществ в гидропонных системах выращивания, таких как субстраты из минеральной шерсти.

Таким образом, имеется неудовлетворенная потребность в улучшении систем, доступных пользователю для управления ирригацией растений во время роста растения в гидропонных системах выращивания. Субстраты в гидропонных системах часто имеют фиксированный объем, в отличие от почв и транспорта в почвах, в которых вода может распространяться по неограниченному объему субстрата в любом направлении. Существующие методы часто приводят к потере и/или избыточной подаче воды и/или питательных веществ, поскольку они неспособны предложить ни подходящего и гибкого контроля и управления условиями выращивания, ни достаточно точных и подстраиваемых стратегий реагирования, а реконфигурирование существующих систем может быть трудоемкими и может вызывать ошибки из-за многочисленных стадий индивидуального реконфигурирования отдельных элементов системы.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Принимая во внимание недостатки предшествующего уровня техники, настоящее изобретение предлагает систему для управления условиями выращивания растения, включающую в себя:

по меньшей мере один детектор; и

центральное средство обработки данных детектора;

в которой один или каждый детектор выполнен с возможностью измерения некоторого свойства или свойств, указывающих на температуру, содержание воды и содержание питательных веществ в субстрате для выращивания растения;

в которой один или каждый детектор дополнительно выполнен с возможностью передачи идентификатора детектора и измеренного свойства или свойств по коммуникационному соединению к центральному средству обработки данных детектора;

в которой центральное средство обработки данных детектора выполнено с возможностью:

хранения в памяти предопределенных ирригационных данных, определяющих соотношение между:

множеством значений для одного или более из температуры, значения pH, содержания воды и/или содержания питательных веществ субстрата; и

множеством желаемых ирригационных выходных значений;

обработки измеренных свойств, полученных от каждого детектора, для определения вычисленных свойств субстрата; и

обеспечения вывода, указывающего на желаемый ирригационный ввод для субстрата для выращивания, основанный на полученных от детектора или детекторов расчетных свойствах и предопределенных ирригационных данных.

Передача измеренных свойств к центральному средству обработки для преобразования и для использования в создании вывода, указывающего на желаемый ирригационный ввод для субстрата, обеспечивает более гибкое и более точное управление условиями выращивания, которые могут быть легко и централизованно переконфигурированы в ответ на новые данные или в ответ на другие факторы влияния, такие как факторы окружающей среды или изменения в растениях, или субстратах, или других материалах, используемых в системе. В системе могут использоваться один или более детекторов, и предпочтительные варианты осуществления могут включать от 3 до 5 детекторов. Предпочтительно система может быть развернута с помощью беспроводных технологий в наблюдаемой области, как будет более подробно описано ниже.

Соответственно, настоящее изобретение использует свойства, указывающие на температуру (то есть температуру корней), содержание воды и содержание питательных веществ, определяя электрическую проводимость текучей среды в субстрате, например для того, чтобы точно определить содержание питательных веществ в искусственном субстрате в противоположность уровням отдельных элементов.

Следовательно, в отличие от существующих систем настоящее изобретение предлагает решение проблемы сточных вод, специфичной для беспочвенных культур гидропонных систем. Как уже было обсуждено выше, субстраты в гидропонных системах часто имеют фиксированные объемы воды, в отличие от почв и транспорта в почвах, в которых вода может распространяться по неограниченному объему субстрата в любом направлении. Фиксированные объемы воды в гидропонных системах обычно составляют приблизительно от 1 до 30 л/м², и чаще всего от 4 до 15 л/м². В пересчете на одно растение фиксированный объем воды обычно составляет от 1,5 до 10 л. Фиксированные объемы воды в гидропонных системах также являются довольно небольшими по сравнению с корневыми областями растений в почве.

Беспочвенные субстраты в гидропонных системах могут быть расположены поверх почвы, на лотках для стока жидкости, на движущихся столах и т.д. Относительно небольшие объемы воды в комбинации с выращиванием из почвы позволяют плодоводам собирать избыток воды, дезинфицировать воду и снова ее использовать для применения новых питательных растворов. Количество дренируемой воды является относительно небольшим (например 20-60 м³ на га в летний день). С использованием существующих систем дезинфекции (используя, например, специальные насосы для этой цели) собранная дренированная вода может быть дезинфицирована обычно в пределах 24 ч, так, чтобы она была готова к употреблению на следующий день.

В искусственных субстратах, например, давление всасывания, создаваемое растениями для поглощения воды, обычно находится в диапазоне между pF 0 и 2, и наиболее часто между pF 0 и 1,5. Хотя поглощение воды растениями в этом диапазоне является неограниченным, различия в этом диапазоне могут определять различия в распределениях сухого вещества в растениях. В отличие от этого, в сельскохозяйственных почвах нормальное значение pF находится в диапазоне от 2 до 4,2 (создаваемое растениями давление всасывания составляет от 100 до 16000 атм). В этом диапазоне мы говорим о доступности воды для растений, а не об эффектах распределения сухого веса.

Система может дополнительно включать в себя портативное коммуникационное устройство детектора, выполненное с возможностью: обработки измеренных свойств, полученных от детектора системы, для определения вычисленных свойств субстрата; и вывода на экран расчетных свойств для пользователя. Дополнительное включение в систему портативного коммуникационного устройства детектора обеспечивает выполнение проверок и тестирования отдельных компонентов системы и более легкую установку системы, так как пользователь может поместить детекторы в область роста и проверить выход без необходимости возвращаться к центральному компьютеру или устройству обработки для того, чтобы проверить или обновить конфигурацию и характеристики системы.

Портативное коммуникационное устройство детектора может быть дополнительно выполнено с возможностью: получать данные детектора от детектора системы; и передавать данные детектора к центральному средству обработки данных детектора. Это может позволить пользователю проверить данные детектора, относящиеся к выводу или к состоянию детектора в области выращивания, и дополнительно передать полученные данные к центральному средству обработки данных детектора для последующего анализа, или обновить вводы или данные конфигурации системы после исправления или обновления установки или конфигурации компонентов системы.

Центральное средство обработки данных детектора может быть дополнительно выполнено с возможностью: обработки измеренных свойств, полученных от каждого детектора, для определения содержания питательных веществ в субстрате, связанном с каждым детектором; а также обеспечения вывода, указывающего на желаемый ирригационный ввод для субстрата, основанной на расчетном содержании питательных веществ в субстрате для выращивания. Регулирование ирригационного ввода, основанное на содержании питательных веществ в субстрате, до сих пор не было известно, так как обычно используются другие вводы, такие как обнаруженное излучение или обнаруженный уровень воды. Использование уровней питательных веществ для регулирования ирригации отражает понимание того, что по меньшей мере время от времени уровень содержания воды не должен поддерживаться на определенной точке, если это оказывает неблагоприятное воздействие на уровень питательных веществ в субстрате. Например, когда предпринимается преднамеренное усилие для того, чтобы уменьшить уровень содержания воды внутри субстрата, существует риск получения увеличенного уровня питательных веществ в субстрате. Следовательно, было признано неподходящим игнорировать уровень питательных веществ в субстрате при осуществлении управления уровнем содержания воды. В предпочтительных вариантах осуществления свойством, указывающим на содержание питательных веществ в субстрате, является электрическая проводимость текучей среды в субстрате для выращивания.

Портативное коммуникационное устройство детектора может быть дополнительно выполнено с возможностью: получения идентификатора детектора от детектора системы; получения данных детектора, относящихся к детектору; а также передачи идентификатора детектора и данных детектора к центральному средству обработки данных детектора. Это обеспечивает гибкий ввод данных детектора в центральное средство обработки данных системы без необходимости присутствия возле центрального средства обработки данных детектора, так что конфигурация может быть выполнена более эффективно в области выращивания.

Портативное коммуникационное устройство детектора может быть дополнительно выполнено с возможностью: получения посредством пользовательского ввода определенных пользователем данных детектора; связывания определенных пользователем данных детектора с идентификатором детектора; а также передачи идентификатора детектора и определенных пользователем данных детектора к центральному средству обработки данных детектора. Ввод пользовательских данных позволяет пользователю определять данные для детектора и передавать данные к центральному средству обработки данных детектора для удаленного расположения, так что конфигурация может быть выполнена более эффективно в области выращивания.

Данные, связанные с идентификатором детектора, могут включать в себя любое или все из: данных о расположении детектора; состояния питания детектора; состояния коммуникационного соединения между детектором и центральным средством обработки данных детектора; информации, указывающей на тип и/или размер субстрата для выращивания, измеряемого этим детектором; и/или свойства или свойств субстрата для выращивания, измеряемых этим детектором. Некоторые или все из вышеперечисленных данных могут быть либо переданы детектором, либо введены в портативное коммуникационное устройство детектора пользователем.

Портативное коммуникационное устройство детектора может быть дополнительно выполнено с возможностью: получения измеренных свойств от детектора; связывания измеренных свойств с идентификатором детектора; а также передачи идентификатора детектора и связанных с ним измеренных свойств к центральному средству обработки данных детектора системы. Это может позволить пользователю проверить выводы детектора в растущей области и дополнительно передать их к центральному средству обработки данных детектора для сохранения данных для последующего анализа, или обновить вводы или данные конфигурации системы после исправления или обновления установки или конфигурации компонентов системы.

Портативное коммуникационное устройство детектора может дополнительно включать в себя средства определения расположения для определения данных о расположении устройства или детектора, а также может быть дополнительно выполнено с возможностью: связывания идентификатора детектора с определенными данными о расположении; а также передачи идентификатора детектора и связанных с ним данных о расположении к центральному средству обработки данных детектора системы. Это позволяет отправлять данные о расположении детектора или детекторов системы к центральному средству обработки данных детектора без необходимости возвращаться к центральному средству обработки данных детектора.

Настоящее изобретение дополнительно предлагает способ управления условиями роста растения, включающий в себя: обеспечение системы в соответствии с настоящим изобретением; а также управление ирригационным вводом в субстрат для выращивания растения на основе вывода, указывающего на желательный ирригационный ввод для субстрата, обеспечиваемого центральным средством обработки данных детектора системы.

Этот способ может дополнительно включать в себя ввод данных о конфигурации детектора ввода в портативное коммуникационное устройство детектора системы и передачу портативным коммуникационным устройством детектора информации о конфигурации детектора центральному средству обработки данных детектора.

Также предлагается портативное коммуникационное устройство детектора для использования в системе в соответствии с настоящим изобретением, выполненное с возможностью: обработки измеренных свойств, полученных от детектора системы, для определения вычисленных свойств субстрата; а также вывода на экран расчетных свойств для пользователя. Это дополнительно позволяет обрабатывать выводы детекторов как если бы они находились в центральном средстве обработки данных детектора, в то время как пользователь находится в области выращивания, так что при желании конфигурации могут быть проверены и выводы могут быть сравнены с различными моделями преобразования факторов, которые могут быть сохранены в портативном коммуникационном устройстве детектора.

Настоящее изобретение дополнительно предлагает компьютерный программный продукт, загружаемый в память электронного коммуникационного устройства и содержащий инструкции, которые при их выполнении электронным коммуникационным устройством заставляют его конфигурироваться в качестве предложенного портативного коммуникационного устройства детектора.

Дополнительно предлагается детектор для системы в соответствии с настоящим изобретением, выполненный с возможностью:

измерения свойств, указывающих по меньшей мере на одно из температуры, содержания воды и содержания питательных веществ в субстрате для выращивания растения;

передачи измеренного свойства или свойств по коммуникационному соединению к центральному средству обработки данных детектора для преобразования в значение температуры, содержания воды и содержания питательных веществ в субстрате для выращивания растения.

Детектор может быть дополнительно выполнен с возможностью передачи портативному коммуникационному устройству детектора идентификатора детектора, и/или одного или больше из: измеренных свойств, указывающих по меньшей мере на одно из температуры, содержания воды и содержания питательных веществ в субстрате для выращивания растения; состояния электропитания; состояния коммуникационного соединения. Эти стадии могут быть выполнены в ответ на сигнал опроса от портативного коммуникационного устройства детектора.

Центральное средство обработки данных детектора для системы по настоящему изобретению может быть обеспечено и может быть выполнено с возможностью:

получения измеренного свойства или свойств от детектора или детекторов по коммуникационному соединению;

хранения предопределенных ирригационных данных, определяющих соотношение между:

множеством значений для температуры, содержания воды и содержания питательных веществ в субстрате для выращивания растения; и

множеством желаемых ирригационных выходных значений;

обработки измеренных свойств, полученных от каждого детектора, для определения вычисленных свойств субстрата; и

обеспечения вывода, указывающего на желаемый ирригационный ввод для субстрата для выращивания, основанный на полученных от детектора или детекторов измеренных свойствах и предопределенных ирригационных данных.

Центральное средство обработки данных детектора может быть дополнительно выполнено с возможностью получения информации о детекторе, связанной с одним или более детекторами системы, от портативного коммуникационного устройства детектора, а также хранения информации о конфигурации в средстве хранения данных.

Ряд факторов, отслеживаемых детекторами системы, могут оказывать влияние на процесс, по отдельности или в комбинации с уровнем питательных веществ, и эти факторы могут изменяться в большой системе выращивания растений. Система по настоящему изобретению позволяет пользователю реализовать дешевую систему и быстро и легко осуществлять повторное развертывание оборудования или детекторов в различных областях оранжереи или другой области выращивания так, чтобы условия могли быстро и легко отслеживаться во множестве областей без необходимости в закупках нового оборудования для каждой области.

Настоящее изобретение может обеспечить систему с обратной связью, которая может использоваться для плотного и надежного мониторинга уровня питательных веществ в плите и управления подачей воды в зависимости от этого уровня. Уровни питательных веществ в одном или более субстратов отслеживаются непосредственно. Это делается, например, путем измерений внутри субстрата, а не косвенно путем измерения воды, дренируемой из субстрата, или какого-либо другого метода. Это обеспечивает систему, в которой средой каждого растения можно управлять для того, чтобы обеспечить максимальный результат для данного количества воды и/или питательных веществ.

Вместо того, чтобы полагаться на уровни попадающего излучения, как в обычных системах, настоящее изобретение может использовать уровень питательных веществ и/или температуру в субстрате, и может также использовать содержание воды или значение pH в субстрате в качестве критических значений уставок при принятии решений для ирригации. В традиционных случаях увеличение количества падающего света автоматически приводит к большей ирригации. В отличие от этого настоящее изобретение позволяет принимать решение о том, нужно ли орошение, не на основе уровня освещения, или по меньшей мере не только на основе уровня освещения, но и на основе прямого измерения субстрата.

Субстраты предпочтительно являются субстратами из MMVF (стекловаты), хотя могут использоваться и другие субстраты. В предпочтительных вариантах осуществления каждый субстрат представляет собой плиту и единственный блок (предпочтительно плиту из MMVF и единственный блок из MMVF). То есть один и только один содержащий растение блок предусматривается на каждой плите, что означает, что управление содержанием воды и/или питательных веществ внутри каждой плиты можно осуществлять намного более точно, чем в тех системах, где растения предусматриваются в множестве блоков, которые могут конкурировать за ресурсы из одной плиты. Известно, что использование единственного блока обеспечивает систему с обратной связью, которая может более точно измерять соответствующий уровень питательных веществ, и, следовательно, обеспечивать более точное управление подачей воды и питательных веществ в зависимости от этих характеристик.

Предпочтительно один или более детекторов организуются дополнительно для того, чтобы отслеживать уровни содержания воды по меньшей мере в одном из субстратов для выращивания растений, и подачей воды по меньшей мере одним ирригационным устройством управляют в зависимости от измеряемых уровней содержания воды. Таким образом подачей воды точно управляют на основе как уровней питательных веществ, так и уровней содержания воды, фактически наблюдаемых в субстратах.

В дополнение к управлению подачей воды по меньшей мере одним ирригационным устройством средство управления может также управлять подачей питательных веществ по меньшей мере одним ирригационным устройством. Такое управление может быть предписано в зависимости от измеренных уровней содержания воды и/или питательных веществ. Температура также может быть фактором, принимаемым во внимание контроллером при управлении скоростями и циклами ирригации.

В предпочтительных вариантах осуществления один или более детекторов дополнительно организуются для того, чтобы отслеживать распределение по меньшей мере одного из воды и/или питательных веществ внутри по меньшей мере одного из субстратов для выращивания растения. Предпочтительно подачей воды и/или питательных веществ управляют так, чтобы увеличить однородность распределения отслеживаемой воды, питательного вещества и/или кислорода. Таким образом, становится известно не только количество таких материалов, но и информация о том, как они распределяются внутри и/или между блоком и/или плитой данной системы. Это обеспечивает дополнительный уровень подробностей, которые могут быть использованы для того, чтобы гарантировать, что обеспечивается подходящее количество воды и питательных веществ.

Преимущества улучшенного распределения воды и/или питательных веществ являются особенно существенными во время ранней стадии, когда содержащий растение блок только что помещен в плиту. В этот момент важно, чтобы первый слой содержал достаточно воды и питательных веществ, чтобы гарантировать хорошее укоренение внутри плиты. Это обеспечивает положительное развитие корневой системы для того, чтобы гарантировать оптимальный и здоровый рост растения. Выгодным является то, что обеспечивается не только достаточное количество воды и питательных веществ в плите по настоящему изобретению, но также и плотное управление уровнями воды и питательных веществ в непосредственной близости от корней. Это может помочь избежать перекармливания растений, которое может уменьшить рост плодов и/или овощей.

Стекловата (MMVF) по настоящему изобретению может быть стеклянными волокнами, минеральной шерстью или огнеупорными керамическими волокнами. В предпочтительных вариантах осуществления MMVF является минеральной шерстью, например, такой как каменная шерсть.

Один или более детекторов или датчиков могут быть применены к единственной плите или субстрату. Кроме того, один или более детекторов могут быть распределены по нескольким плитам или субстратам. Система также может быть эффективной с единственным детектором или датчиком.

Один или более детекторов могут быть зафиксированы относительно субстратов. Иначе говоря, один или более детекторов могут постоянно находиться в рабочем положении и таким образом не должны повторно устанавливаться каждый раз, когда контролируются уровни воды или питательных веществ. В контексте одиночных блоков на каждой плите можно понять, что это означает постоянство для системы управления. В частности, автоматизированное управление растениями и/или питательными веществами может использоваться для того, чтобы обеспечить идеальные уровни для каждого растения в системе.

Уровень питательных веществ может отражать общий уровень всех питательных веществ в субстрате, уровни некоторых конкретных питательных веществ, или уровень единственного питательного вещества. Настоящее изобретение не ограничивается какой-либо одной реализацией в этом отношении.

Один или более детекторов могут быть выполнены с возможностью регулярно контролировать содержание воды и/или питательных веществ по меньшей мере одного из субстратов для выращивания растения. Например, эти уровни могут контролироваться с регулярными интервалами. Альтернативно один или более детекторов могут быть выполнены с возможностью непрерывного измерения содержания воды и/или питательных веществ.

Предпочтительно один или более детекторов выполнены с возможностью мониторинга содержания как воды, так и питательных веществ по меньшей мере в одном из субстратов для выращивания растения.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления один или более детекторов дополнительно выполнены с возможностью мониторинга температуры по меньшей мере одного из субстратов для выращивания растения, и подача воды и/или питательных веществ по меньшей мере одним ирригационным устройством дополнительно