用于控制植物生长的系统和方法与流程

本发明涉及植物生长控制，特别是使用温度控制。

背景技术：

1、文献中有强有力的证据表明，温度对植物生长和收获时间有直接影响。这适用于两者，对于结果植物(像番茄)，更高的温度会导致果实更快成熟，并且对于开花植物，温度会影响生长速度和化学成分。

2、种植者经常利用这种植物习性来达成由市场需求和合同承诺定义的生产目标。例如，常见的做法是，在低需求的时期调低温室温度来推迟收获时间，并且之后在需求高峰时调高温度。

3、调高或调低温室温度来影响收获时间的做法，具有影响整体植物以及还影响温室内所有植物的缺点。例如，在番茄温室中，增加温室温度将引起下部桁架(接近收获)和上部桁架两者都受到影响。因此，这种选择将会有大约6到8周的效果，而不仅仅是对下一次收获的效果。再加上它将会对所有植物有影响而不仅仅是对种植者想要加快收获过程的植物有影响。

4、考虑到这种做法是用来处理需求波动，这种粗略控制是不希望的。相反，可取的是能够对成熟过程应用颗粒控制，使得短期策略可以被付诸实施。

技术实现思路

1、本发明由权利要求限定。

2、根据依照本发明一个方面的示例，提供了一种用于控制生长环境中的植物或植物组的时间相关产量函数的系统，包括：

3、局部温度控制系统，其用于局部控制在植物或植物组的一个或多个区域的温度；和

4、控制系统，其适用于控制局部温度控制系统，以局部控制在植物或植物组的一个或多个区域中的至少一个的温度与生长环境中周围温度不同，从而控制来自植物或植物组的一个或多个区域中的至少一个的收获时间，而不影响来自植物或植物组的一个或多个区域中的其他区域或来自生长环境中其他植物或植物组的收获时间。

5、本文中使用的术语“局部控制”也包含在位置处的单独或选择性控制，这意味着独立于其他位置和/或温度，不仅可以控制位置，而且可以控制该位置处的温度。例如，在不同位置处的温度可以被控制成不同(或相同)，使得能够对每个位置进行单独温度控制。

6、该系统使得在特定时间的特定收获的产量能够更好地匹配时间相关需求波动。时间相关产量函数是决定或估计在整个收获周期期间单独时间的单独收获的期望产量的函数。该收获周期可能包括在不同收获时间的多个单独收获。例如，在市场需求恒定的情况下，平的时间相关产量函数可能是可取的。替代地，对应于市场需求激增，时间相关产量函数中的高峰可能是希望的。因此，该控制系统旨在更好地匹配时间相关产量函数和生产需求，在收获周期的过程中通过控制短期产量而不影响长期产量。例如，系统可以加速或减慢植物或植物组的不同区域的生长，以改变这些区域提供可收获果实(或花)的时间。因此，植物或植物组的单独区域的产量(特别是其时机)受到控制，但是不影响植物或植物组的其他区域的产量(特别是其时机)或生长环境的其他部分(即对于其余的收获)。这也被称为“短期产量受到控制而不影响长期产量”。

7、植物可以被认为包括不同区域，其中每个区域处于相同的生长阶段，例如营养阶段、繁殖阶段、开花阶段、果实发育阶段、果实成熟阶段、收获准备阶段等。生长阶段还可以包含一般植物发育阶段或果实/花发育阶段。通过对那些植物区域(例如植物的底部)的一个或多个提供局部温度控制，那些植物区域的收获时间可以被控制移动更近或更远，而不影响植物或植物组的其他部分的收获时间或暴露在生长环境(例如室内农场的温室)周围温度的其他植物的收获时间。

8、局部温度控制系统例如包括置于植物之间的多串温度控制元件。

9、不同区域例如包括植物的不同高度。例如，对于番茄植物，下部番茄桁架首先成熟，并且上部番茄桁架随后成熟。

10、举个例子，系统可以用于仅提高一些植物(例如番茄植物)的下部桁架(例如番茄桁架)的温度，以实现轻微高于正常的下周目标产量，而对植物的其他桁架或其他植物不具有长期效果。

11、局部温度控制系统例如包括置于靠近、邻近或在植物之间的一组一个或多个水平加热结构。水平加热结构因此有条件地对植物的特定高度施加热量。

12、局部温度控制系统例如包括辐射输送系统。辐射输送系统可以使用不同光谱的辐射，包括可见光光谱，并且可以例如包括红光、红外光和蓝光。蓝光被熟知为更深地穿透果实，从而导致更高的温度提高，而红外光能够更迅速地加热。

13、局部温度控制系统可以进一步包括冷却系统。因此，植物的不同区域之间的生长速率或果实发育速率的差异，可以通过加热和/或冷却植物或植物组的一些区域同时保持植物或植物组的其他区域在生长环境的周围温度控制下来实现。

14、冷却系统例如包括用于局部冷却的冷空气输送系统或冷水管道系统。冷却系统可以替代地包括用于局部冷却的喷水系统。

15、可以提供用于控制生长环境中的温度的周围温度控制系统。周围温度控制系统可以通过用于生长环境(温室或室内农场)的已经存在的整体气候控制系统来实现。周围温度控制系统可以考虑要应用的局部加热条件来控制，使得植物或植物组的不同区域之间或不同植物之间希望的温度差异可以实现。例如，周围温度可以降低，从而为植物或植物组创建较低的基线温度，并且仅使用局部加热在不同植物区域或不同植物之间提供希望的温度变化。

16、局部温度控制系统可以包括光谱可调辐射源。这些可以用于用特定辐射照射植物或植物组的特殊区域，例如在植物或植物组的顶部和底部不同。

17、系统可以进一步包括传感器系统，用于监控：

18、植物或植物组的一个或多个区域的生长阶段；和/或

19、植物或植物组的一个或多个区域的温度。

20、以这种方式，控制可以是自动化的，系统能够从感测这些区域的生长阶段来估计不同植物区域的期望收获时间。温度感测还可以用于确保避免由于过度温度暴露造成的对植物的损害，例如可以防止温度达到温度限制以上。

21、用于监控生长阶段的传感器系统例如包括：

22、相机和计算机视觉系统；或

23、rf感测系统，其用于基于水密度检测果实或花。

24、控制系统可以包括：

25、输入接口，其用于接收来自植物或植物组的部分产量的希望的收获时间的指示；和

26、输出接口，其控制局部温度控制系统以实现来自植物或植物组的部分产量的希望的收获时间。

27、来自植物或植物组的部分产量的希望的收获时间可以从来自生长环境中的植物或植物组的希望的时间相关产量中推断。

28、因此，局部温度控制是自动化的，以实现整体产量的一部分的希望的收获时间。

29、控制系统可以包括产量预测算法，并且控制系统适用于考虑应用的局部温度控制的效果来获得产量预测。

30、本发明还提供一种用于生长环境中的植物或植物组的时间相关产量函数的方法，包括：

31、接收来自植物或植物组的部分产量的希望的收获时间的指示；

32、控制局部温度控制系统以控制在植物或植物组的一个或多个区域中的至少一个的局部温度与生长环境中周围温度不同，从而控制来自植物或植物组的一个或多个区域中的至少一个的收获时间，而不影响来自植物或植物组的一个或多个区域中的其他区域或来自生长环境中其他植物或植物组的收获时间。

33、本发明还提供一种计算机程序，包括计算机程序代码，当所述程序代码在系统的控制器上运行时，其适用于实现上述定义的方法。

34、本发明的这些和其他方面将从下文描述的(多个)实施例中显而易见，并且参考下文描述的(多个)实施例加以阐明。