[發(fā)明專利]用于受控農(nóng)業(yè)環(huán)境中的照明和分布式感測(cè)的方法、設(shè)備和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980044374.4
• 申請(qǐng)日: 2019-05-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112351676B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: I·賴絲;N·馬德拉斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 阿格尼泰克斯股份有限公司
• 主分類號(hào): A01G7/04
• 分類號(hào): A01G7/04;A01G9/24
• 代理公司: 中國(guó)貿(mào)促會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038
• 代理人: 張勁松

一種分布式傳感器網(wǎng)格可以用于監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)環(huán)境中植物的生長(zhǎng)條件。在一個(gè)實(shí)例中，一種分布式傳感器網(wǎng)格可以包含被布置成由垂直軸線和第一水平軸線限定的網(wǎng)格的傳感器。所述傳感器可以各自聯(lián)接到提供操作電力和/或網(wǎng)絡(luò)通信接入的電纜和/或端口。在一些實(shí)施方案中，設(shè)置在所述農(nóng)業(yè)環(huán)境中的多個(gè)照明器材可以被配置成向一個(gè)或多個(gè)傳感器提供所述電力和網(wǎng)絡(luò)通信接入，從而減輕了用于連接的多余電纜的使用并簡(jiǎn)化了安裝。所述傳感器可以相對(duì)應(yīng)地設(shè)置在相應(yīng)照明器材的附近，以監(jiān)測(cè)所述農(nóng)業(yè)環(huán)境的一部分的生長(zhǎng)條件。所使用的傳感器也可以被封裝成集成傳感器組合件，從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化安裝和部署。

相關(guān)專利申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2018年5月4日提交的題為“用于受控農(nóng)業(yè)環(huán)境中的分布式感測(cè)的方法、設(shè)備和系統(tǒng)(METHODS,APPARATUS,AND?SYSTEMS?FOR?DISTRIBUTED?SENSING?INCONTROLLED?AGRICULTURAL?ENVIRONMENTS)”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第62/667,217號(hào)和于2018年6月3日提交的題為“用于受控農(nóng)業(yè)環(huán)境中的分布式感測(cè)的方法、設(shè)備和系統(tǒng)(METHODS,APPARATUS,AND?SYSTEMS?FOR?DISTRIBUTED?SENSING?IN?CONTROLLED?AGRICULTURALENVIRONMENTS)”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第62/684,641號(hào)的優(yōu)先權(quán)。上述申請(qǐng)中的每一個(gè)通過(guò)引用整體并入本文。

背景技術(shù)

受控環(huán)境農(nóng)業(yè)(CEA)是在受控環(huán)境中種植植物的過(guò)程，其中對(duì)各個(gè)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)整以提高所種植植物的質(zhì)量和產(chǎn)量。與常規(guī)植物栽培方法相比，CEA可以實(shí)現(xiàn)植物的全年生產(chǎn)，對(duì)變化的天氣條件不敏感，減少病蟲害并且減少每個(gè)植物消耗的資源量。受控農(nóng)業(yè)環(huán)境通常至少部分地被建筑結(jié)構(gòu)(例如，溫室、種植屋或一部分被覆蓋的田地)封閉，以便提供對(duì)環(huán)境條件的某種程度的控制。可以部署另外的控制系統(tǒng)來(lái)調(diào)整各個(gè)環(huán)境參數(shù)，包含照明、溫度、濕度、營(yíng)養(yǎng)水平和二氧化碳(CO2)濃度。例如，在這種受控農(nóng)業(yè)環(huán)境中通常使用一個(gè)或多個(gè)人造照明系統(tǒng)來(lái)補(bǔ)充和/或代替可能由建筑結(jié)構(gòu)阻擋或在一年中的某些時(shí)期(例如，冬季)不足的自然陽(yáng)光。

發(fā)明內(nèi)容

在常規(guī)的CEA中，經(jīng)常部署并利用多個(gè)傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)種植區(qū)域中的生長(zhǎng)條件。傳感器在各種農(nóng)業(yè)環(huán)境中的集成通常基于兩種通用設(shè)計(jì)方法：(1)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)系統(tǒng)和(2)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)系統(tǒng)。對(duì)于WSN系統(tǒng)和IoT系統(tǒng)而言，部署在環(huán)境中的每個(gè)傳感器通常都進(jìn)行無(wú)線通信，并依靠電池供電。

在一些情況下，WSN和IoT傳感器系統(tǒng)可以提供簡(jiǎn)化安裝和靈活部署，特別是在較大的種植環(huán)境中。然而，發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)并意識(shí)到，用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用的無(wú)線傳感器系統(tǒng)可能會(huì)顯著地受到以下方面的限制：(1)對(duì)便攜式電源(例如，電池)的依賴，所述便攜式電源需要定期補(bǔ)充或更換，以及(2)由于環(huán)境中植物的遮蔽效應(yīng)而引起的可靠性問(wèn)題(例如，足夠的葉片密度可能會(huì)阻擋無(wú)線通信，并且在一些情況下會(huì)阻斷無(wú)線通信)。

鑒于前述內(nèi)容，發(fā)明人已經(jīng)考慮了CEA的傳感器配置，以提供傳感器的更具魯棒性和可靠性的操作。例如，一方面，向農(nóng)業(yè)環(huán)境中的傳感器提供有線(而不是無(wú)線)電力和網(wǎng)絡(luò)通信資源可以說(shuō)會(huì)提高其魯棒性和可靠性；同時(shí)，提供足夠的電纜來(lái)為環(huán)境中的每個(gè)傳感器供電和/或與其通信可能會(huì)給農(nóng)業(yè)環(huán)境中的安裝人員或操作人員帶來(lái)某些負(fù)擔(dān)。

然而，發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)并意識(shí)到，CEA中采用的照明系統(tǒng)可以用作用于為在受控農(nóng)業(yè)環(huán)境中部署和利用的多個(gè)其它裝置分配有線電力并提供有線網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)設(shè)施的平臺(tái)。通過(guò)利用照明系統(tǒng)來(lái)支持各個(gè)傳感器和其它裝置的操作，可以輕松地定位這些傳感器和裝置，以覆蓋與植物生長(zhǎng)相關(guān)的環(huán)境區(qū)域(例如，由于照明器材部署在植物所位于的區(qū)域)。

更具體地，CEA的照明系統(tǒng)通常以基本規(guī)則布置(例如，植物架子上方的多行和多列照明器材)部署在種植區(qū)域中，以確保環(huán)境中的光基本均勻分布(光合有效輻射或PAR)。發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)并意識(shí)到，可以使用給定種植區(qū)域中的照明器材的布置來(lái)將種植區(qū)域的空間劃分為多維節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格，因此，照明系統(tǒng)可以在網(wǎng)格的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)中提供操作電力和網(wǎng)絡(luò)通信接入中的一種或兩種。