用於自動化光譜農用光照程序的作物關聯選擇的系統和方法
2023-05-29 14:10:41
專利名稱：用於自動化光譜農用光照程序的作物關聯選擇的系統和方法
技術領域：
本發明涉及應用光譜控制人造光來促進植物生長，具體涉及用於自動化光譜控制農用光照程序的作物關聯選擇的系統。
背景技術：
在研究通過施加具有受控的多種波長和光周期功率調製的光來操縱植物新陳代謝的過程中，發現了通過使用專門針對具體植物設計的電磁能量激勵程序，顯著提高了總收成品質，並且在日常循環內以及在生命季節的各階段上可以附加地改變這些編程的激勵，以進一步優化作物生產率。技術問題技術方案本發明是一種管理和訪問用於控制具有多種波長和光周期功率調製的光的發射以便優化商業封閉環境植物生成的系統。論述了使用用於將作物、光和光照程序的關聯自動化的系統會極大地有利於結合了大量計算機化光照系統的大規模安裝，這些計算機化光照系統發射針對多種作物的多種受控光照光譜。提出將『射頻識別』或『RFID』技術結合在計算機化農用光照系統中以便相對於人造光照系統來物理地定位作物，促進作物生長。此外，該系統包括軟體過程，上載到位於附近的光譜農用等的計算機存儲器中，這些特定關聯的電腦程式向RFID標籤標識的作物提供期望的電磁發射光譜調製，從 而促進RFID關聯的作物中的期望生長模式。本發明使用與作物類型關聯的RFID標籤。這些關聯的RFID標籤放置在以關聯的作物類型種植的區域內和/或周圍。可以將RFID標籤與關聯的作物類型的種子一起封裝。可以將RFID標籤散布在關聯的作物類型的種子之中。本發明使用查找表將具體所需的光譜調製程序與具體作物類型相關聯。查找表指定光譜調製光照程序以與關聯的RFID標識的具體作物相關聯。計算機化的農用燈經由與種植時放置在作物附近的RFID標籤的輻射度相關，通過查找表來選擇要上載的光譜調製光照程序。由計算機化農用燈來電子地定位RFID標籤，從而提供附近的計算機化農用燈所需的信息以選擇要加載和發起哪些具體作物光照程序。查找表內相關的RFID標籤將指示附近的計算機化農用燈要針對所需作物上載和執行哪個程序。當創建新的光譜程序以改變或操縱給定作物的產出時，向查找表添加新的RFID標籤指定。在利用可編程農用光譜光照技術的大型商業農用設施內，使用該系統允許在空間可用時在設施內的任何地方種植任何新作物。在區域內放置必要的RFID標籤，其指定其中種植作物的區域，並且這些RFID標籤向RFID讀取器範圍內的計算機化農用光照系統通知要針對新作物照射的區域。
讀取RFID標籤的計算機化農用燈將繪製要照射的區域的地圖，並通過訪問光照程序查找表中關聯的參考，使用RFID標籤來識別具體的光譜調製光照程序。由此，計算機化農用燈自動地在查找表中定位光譜農用光照程序，並將該程序上載到運行時間計算機存儲器，然後將來自查找表的光譜農用光照程序應用於包含要特別照射的所識別作物的物理區域，並發起光譜光照植物操縱程序與種植時指定的目標作物的生物生命周期的同步。查找表可以在計算機化農用燈的板上存儲器中，在針對本地計算機化農用燈組的指定監管計算機化農用燈的存儲器中，或者在本地農用設施處的伺服器中，或者在針對專利研究的遠程安全設施處的伺服器中，或者在開發源研究的遠程公共設施的伺服器中。有利效果
圖1是使用本發明的農用場地的圖。圖2是在農用場地上使用的本發明的一個實施例的圖。圖3是本發明的查找表的模型。優選實施方式本發明是一種允許指定區域以便利用作物特定燈進行照射的系統和方法。用於自動化光譜農用燈程序的作物關聯選擇的系統包括適合農業用途的無陽光封閉空間，該空間包括以特定作物品種播種的至少第一生長區。該特定作物品種具有通過接收特定光發射而優化的光敏生化活性。光發射計算機包括發光器件陣列、微處理器、射頻接收機和存儲設備，優選地布置在至少第一生長區上方，使得至少第一生長區均勻地沐浴在特定光發射中。該系統還包括在至少第一生 長區的每個角落處放置的射頻識別標籤，用於發射作物品種特定的射頻以由射頻接收機接收。RFID限定了利用光發射計算機的光發射照射的區域。針對特定生長區的RFID都發射相同頻率。針對作物品種特定的射頻，由光發射計算機發射光發射輪廓，以優化作物品種生長。光發射輪廓被可檢索地存儲在存儲設備內的數字查找表中。數字查找表存儲針對多個作物品種的光發射輪廓。光發射輪廓至少包括發射功率、發射顏色和發射持續時間。存儲設備與光發射計算機遠程通信。查找表是通過無線和有線手段可遠程編程的。在系統的一個實施例中，針對特定作物品種的種子的包裝包括發射作物品種特定射頻的RFID。該包裝包括足以利用針對作物品種的光發射輪廓來編程查找表的數據。在本發明的一個實施例中，無陽光封閉空間包括多個生長區。在多個生長區的每一個上方優選地布置至少一個光發射計算機。生長區各自播種有不同植物，並包括發射對於各自不同植物特定的頻率的RFID。該至少一個光發射計算機連接至查找表，查找表包含對於與RFID頻率關聯的每一不同植物獨有的光發射輪廓。RFID頻率觸發該至少一個光發射計算機發射該獨有發射輪廓。本發明的一個其他實施例，該至少一個光發射計算機包括在第一生長區上方放置在傳送裝置上的單個發光計算機，傳送裝置用於將該單個發光計算機從第一生長區傳送至相鄰的第二生長區。使用上述系統的方法包括以下步驟:選擇適合農用的包括至少第一生長區在內的無陽光封閉空間；用特定作物品種對至少第一生長區播種，所述特定作物品種具有通過接收特定光發射而優化的光敏生化活性；優化地在所述至少第一生長區上方布置包括發光器件陣列、微處理器、射頻接收機和存儲設備在內的光發射計算機，使得所述至少第一生長區均勻地沐浴在特定光發射輪廓中；在至少第一生長區內放置適當數目的射頻識別標籤，用於發射由射頻接收機接收的作物品種特定的射頻，使得光發射計算機獲知光發射輪廓的邊界；以及對於作物品種特定的射頻，均勻地發射從光發射計算機發射的光發射輪廓，以優化作物品種生長。其他步驟包括:在存儲設備內可檢索地存儲數字查找表；以及在數字查找表內記錄針對多個作物品種的光發射輪廓，其中光發射輪廓至少包括發射功率、發射顏色和發射持續時間。參照圖1，示出了以格狀圖案播種了四種不同植物A、B、C和D的農用地塊10的平面圖。在每個地塊內具有表示為12、14、16和18的一組四個RFID標籤。如下所述，針對光發射計算機，RFID標籤電子地限定生長區。參照圖2，示出了地塊10、分部C和D的立視圖。RFID發射器組16和18按照在每個地塊中並發射特定頻率綠。RFID發射器組是在種植時放置於每個地塊中的。RFID發射器組16和18可以與種子包裝包括在一起，並被預編程為分別發射特定的第一和第二頻率。特定頻率由發光二極體或燈(LED)陣列20和22上安裝的接收機21接收。LED陣列布置在地塊上方適當距離處，即，陣列20布置在地塊C上方，陣列22布置在地塊D上方。在備選配置中，單個發光燈陣列22可以在傳送器上從一個地塊移動到另一地塊，如箭頭28所示。當傳送器將陣列從地塊C移動到地塊D時，RFID標籤組18發射特定信號，該特定信號進而指示陣列在特定時間段上以特定頻率和功率級別發射特定模式的光能量。如圖2所示，陣列20可以發射頻率1、ii和iii,而陣列22可以發射頻率i和iii,發射器ii關閉(黑色陰影)。陣列設計為能夠在指定時間段上以指定功率級別發射單一光頻率或光頻率組合。發射的光能量是光操縱性的，即，設計為增強特定植物類型的生長和健康。每個陣列由連接至接收機21的板上微處理器30控制。RFID發射的信號頻率對於特定的植物類型是獨有的。頻率由微處理器接收並轉換為對於被繁殖的植物而言獨有的數位訊號。每個微處理器連接至包含數位化查找表的資料庫34。參照圖3，示出了查找表40的模型。每個RFID頻率42與具體發射輪廓44關聯。例如，RFID組#1發射頻率？(I)。RFID組#2發射頻率？(2)，等等。每個頻率由LED陣列上的接收機接收並由微處理器處理成對於被繁殖的植物的光發射輪廓而言獨有的數位訊號。如圖3所示，第一發射輪廓可以包括指定功率上的以下頻率:
5ff, 730nm30W, 660nm100ff,645nm,IOOff, 530nm,20W, 470nm備選地，程序可以指定陣列的一部分發射特定頻率，如下:19% 430nm17% 450nm
2% 530nm2% 6IOnm50% 660nm10% 730nmLED陣列由恆定電力供電，並且對於例如6/18、12/12和18/6等多種燈開/關周期是可編程的。緊接在每個周期關閉燈之後大約一個小時內也可以存在730nm的餘暉。在本發明的另一實施例中，使用包括在360nm到410nm、450n到470nm、520n到530nm、590n到615nm、640n到670nm和720η到890nm範圍中的發射的光源陣列，其中使用專用控制器來操作每種波長。於是，隨著曝光的植物的成熟，使用微處理器調整發射的光的質量。由於光源放置在大尺寸陣列上，例如40cm乘以40cm，所以有必要確保曝光植物接收適當波長上的適當量的能量。為此，光源可以裝備全息薄膜。菲涅耳透鏡將光折射至植物。發射器離植物越近，角度 必須越大。在本發明的一個實施例中，使用具有全息薄膜菲涅耳透鏡的發射器，菲涅耳透鏡產生140度範圍中的輻射弧。因此，除了頻率和功率，查找表還可以包括用於針對特定植物配置LED發射器的其他數據，例如開和關時間長度。陣列足夠大以在作物區域上提供均勻的光照。在本發明的一個實施例中，查找表是微處理器通過無線或硬連線手段編程並遠程存儲並且可訪問的。雖然以上描述包含許多細節，但是這些細節不應視為限制本發明實施例的範圍，而僅僅提供對若干實施例中一些的說明。例如，電磁光能量發射器可以包括陣列LED或適合的燈。因此，實施例的範圍應由所附權利要求及其法定等同物而非給出的示例來確定。本發明實施方式工業實用性序列表文本
權利要求
1.一種用於自動化光譜農用光照程序的作物關聯選擇的系統，包括: a.適合農業用途的無陽光封閉空間，該空間包括以特定作物品種播種的至少第一生長區，該特定作物品種具有通過接收特定光發射而優化的光敏生化活性； b.光發射計算機，包括發光器件陣列、微處理器、射頻接收機和存儲設備，優化地布置在所述至少第一生長區上方，使得所述至少第一生長區均勻地沐浴在特定光發射中； c.在所述至少第一生長區內放置的適當數目的射頻識別標籤，用於發射由所述射頻接收機接收的針對作物品種特定的射頻，其中對於光發射計算機，所述射頻識別標籤電子地限定生長區；並且 對於所述針對作物品種特定的射頻，從所述光發射計算機發射的光發射輪廓用於優化作物品種生長。
2.根據權利要求1所述的系統，其中所述光發射輪廓被可檢索地存儲在所述存儲設備內的數字查找表中。
3.根據權利要求2所述的系統，其中所述數字查找表存儲針對多個作物品種的光發射輪廓。
4.根據權利要求3所述的系統，其中光發射輪廓至少包括發射功率、發射顏色和發射持續時間。
5.根據權利要求4所述的系統，其中存儲設備與光發射計算機遠程通信。
6.根據權利要求5所述的系統，其中查找表是通過無線和有線裝置可遠程編程的。
7.根據權利要求6所述的系統，其中針對特定作物品種的種子包裝包括發射針對作物品種特定的射頻的RFID組。
8.根據權利要求7所述的系統，其中所述包裝包括足以用針對作物品種的光發射輪廓來對查找表編程的數據。
9.根據權利要求8所述的系統，其中所述無陽光封閉空間包括多個生長區。
10.根據權利要求9所述的系統，其中至少一個光發射計算機優化地布置在所述多個生長區的每一個的上方。
11.根據權利要求10所述的系統，其中所述多個生長區的每一個播種有不同植物，並包括發射針對所述不同植物中的每一種特定的頻率的RFID組。
12.根據權利要求11所述的系統，其中所述至少一個光發射計算機連接至查找表，查找表包含對於與所述RFID頻率關聯的每種不同植物的獨有光發射輪廓。
13.根據權利要求12所述的系統，其中RFID頻率觸發所述至少一個光發射計算機發射所述獨有發射輪廓。
14.根據權利要求13所述的系統，其中所述至少一個光發射計算機包括在傳送裝置上布置在第一生長區上方的單個光發射計算機，傳送裝置用於將所述單個光發射計算機從所述第一生長區移動到第二生長區。
15.一種用於自動化光譜農用光照程序的作物關聯選擇的方法，包括: 選擇適合農用的包括至少第一生長區在內的無陽光封閉空間； 用特定作物品種對所述至少第一生長區播種，所述特定作物品種具有通過接收特定光發射而優化的光敏生化活性； 優化地在所述至少第一生長區上方布置包括發光器件陣列、微處理器、射頻接收機和存儲設備在內的光發射計算機，使得所述至少第一生長區均勻地沐浴在特定光發射輪廓中； 在所述至少第一生長區內放置適當數目的射頻識別標籤，用於發射由所述射頻接收機接收的針對作物品種特定的射頻；以及 對於所述針對作物品種特定的射頻，均勻地發射從光發射計算機發射的光發射輪廓，以優化作物品種生長。
16.根據權利要求15所述的方法，還包括步驟:在所述存儲設備內可檢索地存儲數字查找表。
17.根據權利要求16所述的方法，還包括步驟:在所述數字查找表內記錄針對多個作物品種的光發 射輪廓，其中光發射輪廓至少包括發射功率、發射顏色和發射持續時間。
全文摘要
本發明的系統應用於適合農業用途的無陽光封閉空間。以特定作物品種播種生長區。通過接收特定光發射優化作物生長。光發射計算機包括發光器件陣列、微處理器、射頻接收機和存儲設備，優選地布置在生長區上方，使得生長區均勻地沐浴在特定光發射中以優化生長。射頻識別標籤在生長區內放置以對於光發射計算機來電子地限定生長區。射頻識別標籤發射由射頻接收機接收的作物品種特定的射頻。從數字查找表中檢索與射頻有關的適當的光發射輪廓。然後光發射計算機發射光發射輪廓。
文檔編號A01G9/20GK103209582SQ201180053397
公開日2013年7月17日 申請日期2011年9月6日 優先權日2010年9月6日
發明者傑弗·布克弗 申請人:傑弗·布克弗