自動稱重篩選平臺系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種自動稱重篩選系統(tǒng)（10）和方法，控制多個盆栽植物（16）中的土壤濕度，以采用固定支撐平臺（12）執(zhí)行溫室中的水分虧缺實驗，并且盆設(shè)計為在試驗中保持植物在不變的位置。通過從下面的平臺對盆稱重且再澆注，本系統(tǒng)和方法允許上構(gòu)臺（22）捕獲高清晰度圖像、溫度數(shù)據(jù)或其它傳感器數(shù)據(jù)，以在實驗期間量化植物應(yīng)力水平或植物冠層特性。
【專利說明】自動稱重篩選平臺系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于在大規(guī)模盆栽植物內(nèi)提供控制土壤濕度條件的系統(tǒng)和方法，典型地設(shè)置在溫室中的自動稱重篩選系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]稱重方法是已知的技術(shù)，通過測量盆的質(zhì)量變化給予容器或盆中種植植物上的精確干旱狀況評估。測量盆的質(zhì)量提供土壤濕度變化的精確計算，并且根據(jù)預(yù)定的水不足程序通過計算實際水含量和所希望的水含量之差決定再澆注值。通過適當(dāng)控制來自土壤的蒸發(fā)水損耗，稱重方法允許通過實驗周期決定植物蒸騰和總的種植用水。
[0003]典型地，稱重篩選是高勞動強度的過程，其在篩選特定的程序中限定了生產(chǎn)率和生產(chǎn)量。傳統(tǒng)的篩選系統(tǒng)運動單個的盆到稱重和再澆注站點。在某些情況下,植物的整個模塊作為單元運動到另一個位置用于重量測量和再澆注。該運動對于試驗程序帶來附加的換亂作用，例如，在運動期間的振動，并且降低密度生長條件，例如，其典型地不能在野外環(huán)境中。這些已知的稱重篩選系統(tǒng)不能最有效地利用溫室空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的自動稱重篩選系統(tǒng)和方法提供采用在試驗期間保持植物在靜止位置的支撐平臺和盆設(shè)計的高生產(chǎn)率溫室篩選系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括設(shè)置在支撐平臺下的下部構(gòu)臺，其具有多個單獨的稱重傳感器模塊且探測每行盆的重量和供水。在所示的實施例中，每行盆由稱重傳感器模塊同時 升起以獲得重量，計算給盆加多少水到所希望的質(zhì)量，然后根據(jù)該計算將水提供到盆。當(dāng)下部構(gòu)臺沿著支撐平臺的長度運動時，其與每行盆對齊。在幾分鐘的時間內(nèi)同時示例性地稱重且再澆注整行盆，而不移動盆到單獨的稱重站點。通過從平臺的下部稱重且再澆注盆，本系統(tǒng)和方法允許高速自動上部構(gòu)臺捕獲高清晰度的圖像、溫度數(shù)據(jù)或其它傳感器數(shù)據(jù)，從而在實驗期間量化植物應(yīng)力水平或植物冠層特性。
[0005]本系統(tǒng)和方法對良好澆注和干旱處理組二者提供低噪聲以及更加均勻和精確控制的水分狀況環(huán)境。改善的控制能使測量生物學(xué)參數(shù)的比較具有很大的信心，因為水分狀況在整個實驗中是相等的或均勻的。
[0006]平臺和構(gòu)臺系統(tǒng)示例性地用于用戶化的盆，其設(shè)計為與位于支撐平臺下的下部構(gòu)臺一起工作，用于稱量且再澆注該盆。所示的盆能從土壤表面之下再澆注。每個盆示例性地包括儲槽系統(tǒng)，其構(gòu)造為在其中保持水。儲槽系統(tǒng)圍繞由盆限定的土壤柱，從正好在土壤的頂表面之下的位置到盆的底部的位置。所示的實施例提供從儲槽系統(tǒng)到土壤的流體相通，這通過多個垂直流體通道提供，該垂直流體通道沿著盆的內(nèi)部圓周延伸。在所示的實施例中，合成纖維網(wǎng)孔覆蓋通道以防止根和污泥碎片累積在儲槽的通道中。水和/或營養(yǎng)素通過稱重傳感器模塊且通過設(shè)置在盆的底部的止回閥示例性地在儲槽中輸送。在與稱重傳感器模塊的支撐表面接觸時，盆上的O型密封圈形成止回閥周圍的密封以較少水分損耗。盆輸送精確量的水分到土壤柱，并且導(dǎo)致適合生長和發(fā)展的健康種植材料。[0007]在本發(fā)明的一個示例性實施例中，提供的系統(tǒng)用于控制多個盆栽植物中的土壤濕度以執(zhí)行水分虧缺實驗。該系統(tǒng)包括具有形成在其中的多個開口的固定平臺。開口設(shè)置在平臺上的多個行中。該系統(tǒng)還包括設(shè)置在平臺中的多個開口中的多個盆。盆由平臺支撐?？苫顒拥南虏繕?gòu)臺設(shè)置在平臺以下?？苫顒拥南虏繕?gòu)臺支撐多個稱重傳感器模塊，它們與一行開口中設(shè)置的多個盆對齊。每個稱重傳感器模塊包括具有支撐的稱重傳感器，該支撐從遠離盆底部表面的縮回位置到延伸位置是活動的，其中稱重傳感器的支撐向上升起盆以支撐在其上的盆的重量，從而稱重傳感器稱量該升起的盆。該系統(tǒng)還包括連接到稱重傳感器的控制器?？刂破骶幊虨楦鶕?jù)盆的重量和水虧缺實驗決定是否盆需要澆注。該系統(tǒng)還包括連接到稱重傳感器模塊的水源。該水源包括由控制器控制的至少一個流量控制閥以通過稱重傳感器模塊選擇性地提供水到所述盆。
[0008]在所示的實施例中，該系統(tǒng)還包括在平臺之上活動的上部構(gòu)臺。上部構(gòu)臺包括設(shè)置其上的至少一個傳感器以獲得與多個盆中的植物相關(guān)的數(shù)據(jù)。示例性地，傳感器是相機以攝取多個盆中的植物的圖像、溫度傳感器或其它傳感器。
[0009]在本發(fā)明另一個示例性實施例中，所提供的方法用于控制多個盆栽植物中的土壤濕度以執(zhí)行水分虧缺實驗。該方法包括提供其中具有多個開口的固定平臺，并且設(shè)置多個盆在平臺的開口中。盆由平臺支撐。該方法還包括用多個稱重傳感器模塊升起盆，用稱重傳感器模塊稱量多個盆的每一個，根據(jù)盆的重量和水虧缺實驗決定是否盆需要澆注，根據(jù)決定步驟，如果需要通過稱重傳感器模塊澆注盆，并且降低多個稱重傳感器模塊，從而多個盆由平臺支撐。
[0010]在所示的實施例中，平臺中的開口設(shè)置在多個行中。在平臺下移動多個稱重傳感器模塊的步驟對齊稱重傳感器模塊與一行的盆，并且升起盆的步驟同時升起多個稱重傳感器模塊和整行盆。該方法還包括移動稱重傳感器模塊到下一行的盆，并且執(zhí)行下一行盆的升起、稱重、決定、澆注和下降步驟。
[0011]在本發(fā)明的再一個示例性實施例中，所提供的盆與在多個盆栽植物中控制土壤濕度的系統(tǒng)一起使用以執(zhí)行水 分虧缺實驗。該系統(tǒng)包括具有多個開口形成其中的固定平臺。該盆包括具有開口頂端和底端的本體部分以及連接到本體部分相鄰于頂端的凸緣。凸緣構(gòu)造為接合平臺以保持本體部分在平臺的開口內(nèi)。盆還包括具有設(shè)置為相鄰于本體部分的底端的底部的流體儲槽、朝著本體部分的頂端向上延伸的多個垂直延伸流體通道以及設(shè)置在本體部分的底端與流體儲槽的底部連通的填充開口。所述盆還包括連接到填充開口的止回閥，以允許流體從本體部分的底端通過填充開口和止回閥提供到流體儲槽。
[0012]在所示的實施例中，盆包括形成垂直延伸流體通道的內(nèi)部的網(wǎng)孔。網(wǎng)孔允許流體流動通過網(wǎng)孔到本體部分內(nèi)的土壤，但是防止土壤碎片和植物根累積在儲槽的垂直延伸流體通道中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]本系統(tǒng)和方法的前述方面和很多附加特征在考慮與附圖結(jié)合時參考下面的詳細描述將變得更加容易認識且變得更好理解。
[0014]圖1是根據(jù)本發(fā)明所示實施例的自動稱重篩選平臺系統(tǒng)的透視圖；
[0015]圖2是圖1的稱重篩選平臺系統(tǒng)的側(cè)視圖，部分省略；[0016]圖3是圖1和2的稱重篩選平臺系統(tǒng)的俯視圖，部分省略；
[0017]圖4是示出下構(gòu)臺的透視圖，其包括多個稱重傳感器模塊和水輸送系統(tǒng)，用于稱重和注水稱重篩選平臺系統(tǒng)的多個盆；
[0018]圖5是圖4的下構(gòu)臺的放大透視圖，部分省略；
[0019]圖6和7是下構(gòu)臺上稱重傳感器模塊之一的透視圖；
[0020]圖8是沿著圖6和7的稱重傳感器模塊剖取的截面圖，示出了稱重傳感器的盆支撐表面在縮回位置，縮回位置遠離稱重篩選平臺系統(tǒng)的盆之一的底表面；
[0021]圖9是類似于圖8的截面圖，其中稱重傳感器盆支撐表面運動到向上延伸的位置以升高盆，稱量且澆注具有稱重傳感器模塊的盆；
[0022]圖10和11是與稱重篩選平臺系統(tǒng)一起使用的盆之一的透視圖；
[0023]圖12是示出流體儲槽底端蓋的分解透視圖，其包括止回閥以允許水從稱重傳感器模塊提供到盆；
[0024]圖13是圖10-12的盆的截面圖，部分省略；
[0025]圖14是示出稱重篩選平臺系統(tǒng)的一個實施例的附加部件的模塊圖；以及
[0026]圖15是示出在 稱重篩選平臺系統(tǒng)和方法的操作期間執(zhí)行步驟的流程圖。
[0027]對應(yīng)的附圖標記遍及幾幅圖表示對應(yīng)的部分。盡管附圖描繪了根據(jù)本發(fā)明各種特征和部件的實施例，但是附圖不必按比例，并且一定的特征可被夸大，以便更好地示出且說明本發(fā)明。這里給出的示例圖示了本發(fā)明的實施例，并且這樣的圖示不意味著以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
【具體實施方式】
[0028]為了促進本發(fā)明原理理解的目的，現(xiàn)在參考附圖中示出、下面描述的實施例。下面公開的實施例不意味著是詳盡的或者限制本發(fā)明到下面詳細描述中公開的精確形式。相反，選擇且描述這些實施例使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可利用它們的教導(dǎo)。應(yīng)理解由此旨在沒有本發(fā)明范圍的限制。本發(fā)明包括所示裝置和所描述方法上的任何替換和進一步修改以及本發(fā)明原理對本發(fā)明所涉及【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可能通常發(fā)生的進一步應(yīng)用。
[0029]首先參考圖1-3，公開了稱重篩選平臺系統(tǒng)10的所示實施例。系統(tǒng)10包括固定支撐平臺12，其上形成有多個開口 14。開口 14構(gòu)造為其中容納多個特定配置的容器或盆16，如這里所討論用于在可控環(huán)境中種植植物。系統(tǒng)10包括成對上軌道18和成對下軌道20，設(shè)置在支撐平臺12的相對側(cè)，用于支撐上、下活動構(gòu)臺22和24。上構(gòu)臺22最佳地示出在圖1-3中，而下構(gòu)臺24最佳地示出在圖4和5中。平臺12以及軌道18和20由多個可調(diào)支撐腿26支撐，多個可調(diào)支撐腿26在平臺12的外周邊分隔開。
[0030]在所示的實施例中，上、下驅(qū)動機構(gòu)28和30構(gòu)造為縱向上相對于平臺12在軌道18和20上分別前后運動上、下構(gòu)臺22和24，如雙向箭頭32所示。在所示的實施例中，鏈條驅(qū)動系統(tǒng)用于分別在軌道18和20上運動上、下構(gòu)臺22和24。驅(qū)動機構(gòu)28和30在平臺12相對側(cè)上的驅(qū)動鏈齒輪分別由軸34和36連接。盡管鏈條驅(qū)動機構(gòu)示例性地用于運動上、下構(gòu)臺22和24， 但是應(yīng)理解其它類型的驅(qū)動機構(gòu)，例如索道驅(qū)動或其它機械驅(qū)動，也可用在其它實施例中。
[0031]在所示的實施例中，平臺12的開口 14設(shè)置在平臺12之上的多個行38中。如圖3的最佳所示，開口 14的每個行38延伸在與平臺12的縱向軸13垂直的方向上。在所示的實施例中，平臺12包括44行，每個行中具有20個開口 14。然而，根據(jù)本發(fā)明可采用任何所希望數(shù)量的行和每行中的任何所希望數(shù)量的開口。
[0032]如圖3所示，開口 14的每一個包括對齊凹口 40，其從開口 14的一側(cè)延伸遠離，以在開口 14內(nèi)的適當(dāng)方向上對齊盆16，用于如下所討論的澆注。圖3示出了某些行38，在某些行38中具有盆16，而在開口 14內(nèi)沒有設(shè)置盆。
[0033]上構(gòu)臺22示例性地包括分隔活動支撐或梭子構(gòu)件42,其騎設(shè)在上軌構(gòu)件18上，如圖3的最佳所示。在所示的實施例中，梭子構(gòu)件42沿著軌道18前后滑動。梭子構(gòu)件42可根據(jù)需要而包括滾子，以便利于上構(gòu)臺22在雙頭箭頭32的方向上前后運動。上構(gòu)臺22還包括耦合到梭子構(gòu)件42的分隔垂直支撐44和在分隔垂直支撐44之間延伸在平臺12之上的水平支撐46。
[0034]通用安裝模塊48連接到水平支撐46上提供的軌道49。如圖3所最佳示出，驅(qū)動機構(gòu)50，例如鏈條驅(qū)動，用于在與支撐平臺12的縱向軸13垂直的方向上在雙頭箭頭52的方向上前后運動通用安裝模塊48。因此，驅(qū)動機構(gòu)50在盆16的行38上前后運動通用安裝模塊48。
[0035]在所示的實施例中，相機54和溫度傳感器56例如連接到通用安裝模塊48，如圖14所示。相機54在實驗期間提供種植在盆16中的植物的靜態(tài)圖像或視頻圖像。在一個實施例中，相機54是網(wǎng)絡(luò)相機，其提供圖像到通訊網(wǎng)絡(luò)的遙遠位置。在所示的實施例中，溫度傳感器56是紅外線相機，以在實驗期間提供盆16內(nèi)的植物的熱成像。在一個所示實施例中，適合于FLIR系統(tǒng)的型號為A320的紅外線相機用作溫度傳感器56。其它的傳感器也可安裝到通用安裝模塊48以量化植物應(yīng)力水平和/或冠層特性。
[0036]如下所討論，系統(tǒng)控制器100用于在實驗期間控制上構(gòu)臺22和通用監(jiān)視模塊48的運動。驅(qū)動機構(gòu)28在雙頭箭頭32的方向上前后運動上構(gòu)臺22以對齊上構(gòu)臺22的水平支撐46與所希望的行38的盆16。然后，驅(qū)動機構(gòu)50在特定行38之上以圖1和3中的雙頭箭頭52方向上前后運動通用安裝模塊`48以提供視覺成像和熱成像，例如，分別利用相機54和溫度傳感器56。
[0037]下構(gòu)臺24的細節(jié)最佳地示出在圖4和5中。下構(gòu)臺24包括第一和第二運動支撐或梭子構(gòu)件60，其可滑動地連接到分隔的下軌道20，如圖4的最佳所示。在所示的實施例中，梭子構(gòu)件60在軌道20上前后滑動。梭子構(gòu)件60可根據(jù)需要包括滾子。驅(qū)動機構(gòu)30沿著平臺12的縱向軸13在雙頭箭頭32的方向上前后運動下構(gòu)臺24。下構(gòu)臺24包括連接到梭子構(gòu)件60的成對垂直支撐構(gòu)件62和延伸在垂直支撐構(gòu)件62之間的水平支撐64。
[0038]一行稱重傳感器模塊66連接到下構(gòu)臺24的水平支撐64。稱重傳感器模塊66的數(shù)量等于支撐平臺12的每個行38內(nèi)的開口 14的數(shù)量。驅(qū)動機構(gòu)30運動下構(gòu)臺24，從而一行稱重傳感器模塊66直接排列在平臺12的開口 14內(nèi)盆16的行38下面。如下面所討論，稱重傳感器模塊66在下構(gòu)臺24的運動期間與盆16的底表面最初是分隔開的。一旦下構(gòu)臺24就位在盆16的特定行38之下，稱重傳感器模塊66的盆支撐表面86向上運動以接合盆16的底表面且升起盆16。稱重傳感器模塊66升起盆16以便單獨地稱量每個盆16。如下面進一步所討論，然后，根據(jù)需要可通過稱重傳感器模塊66提供水且進入盆16的底部開口，以在實驗期間給盆16再澆注。因此，本發(fā)明的稱重篩選平臺系統(tǒng)10和方法在全部實驗期間保持盆16在靜止位置，而不需要盆16移動到不同的位置進行稱重、試驗和再澆注。盡管在所示的實施例中升起盆的一行38，但是在其它實施例中可同時升起多行38。
[0039]稱重傳感器模塊66的細節(jié)示出在圖6-9中。下缸體70包括內(nèi)腔72，如圖8和9所最佳示出?；顒踊钊?4包括設(shè)置在腔體72內(nèi)的板76。流體供應(yīng)線78和80連接到缸體70以選擇性地提供流體，例如，壓縮空氣或液壓流體，至缸體70的內(nèi)腔72。缸體70連接到下構(gòu)臺24的水平支撐64。圖8示出了在縮回位置的活塞74，其中當(dāng)下構(gòu)臺24運動以對齊稱重傳感器模塊66與盆16的行38時,模塊66的盆支撐86與盆16的底部82分開。
[0040]在圖9中，來自空壓機214和供應(yīng)線或多支管215的壓縮空氣通過進口 78提供以在箭頭84的方向上向上運動活塞74和板76，從而向上升起稱重傳感器模塊66。一個或多個調(diào)整器優(yōu)選連接到多支管215。因此，盆支撐86也在箭頭84的方向上向上運動與盆16的底表面82接合且向上升起盆16,從而盆16被支撐86所支撐。稱重傳感器模塊66包括稱重傳感器88，其第一端由緊固件92連接到基座90。盆支撐86由連接器94以及緊固件96和98連接到稱重傳感器88的相對端。
[0041]一旦盆16被升起且由支撐86支撐，稱重傳感器88稱量盆16。由連接器89連接到稱重傳感器88的控制器100比較盆16的實際質(zhì)量與盆16用于特定實驗方案的所希望的質(zhì)量?？刂破?00根據(jù)特定實驗的預(yù)定水分不足程序計算每個盆16內(nèi)的實際水含量和盆16內(nèi)的所希望水含量之差。
[0042]如果控制器100決定需要給盆16加水，則可通過稱重傳感器模塊66直接加水而不移動盆16到另外的位置。如圖7和8所示，水供應(yīng)線102通過管道124、126和128連接到第一和第二流量控制閥120和122。管道130連接在閥120和連接器104之間。管道132連接在閥122和連接器104之間 。水供應(yīng)線102連接到水源212。圖8和9最佳所示的連接器104連接到支撐86中的開口 106。
[0043]在所示的實施例中，流量控制閥120提供〃粗略的〃流體流量，而流量控制閥122提供〃精細的〃流體流量。在一個所示實施例中，通過粗略流量控制閥120的流體流量比通過精細控制閥122的流體流量大十倍，盡管可采用任何所希望的比率。在操作中，控制器100開始打開粗略和精細流量控制閥120和122 二者以開始填充或給予劑量到盆16。隨著盆的重量接近特定實驗所希望的重量，控制器100關(guān)閉粗略流量控制閥120，并且采用精細流量控制閥122完成操作，以精確地控制被加到盆16的水量。
[0044]在所示的實施例中，支撐86的頂表面覆蓋有硅樹脂墊108以改善盆16的底表面82和支撐86的頂表面上的墊108之間的密封，從而水可提供到盆16。在所示的實施例中，柱子112從支撐86的頂表面向上延伸以保持硅樹脂墊108設(shè)置在支撐86的頂表面上。墊108包括孔114，其與支撐86的孔106對齊，從而水可流過墊108且進入盆16中。盡管在一個實施例中硅樹脂用于墊108，但是也可采用其他適當(dāng)?shù)牟牧稀７Q重傳感器模塊66的支撐86還包括凹槽或凹口部分110，其構(gòu)造為聚集水且從稱重傳感器模塊66的電氣部件排出水。
[0045]盆16的示范性實施例的細節(jié)示出在圖10-13中。盆16包括本體部分140，其通常成型為圓柱狀。盆16的本體部分140設(shè)計為以足夠的間隙配合在平臺12的開口 14內(nèi)，從而當(dāng)稱重傳感器模塊66升起盆16時,盆16完全由稱重傳感器模塊66的支撐86支撐,從而允許精確地稱量盆16。盆16的頂端142包括開口 144以插入土壤和種子或植物在盆16中，并且允許植物(未示出)以傳統(tǒng)的方式從盆16向外生長。頂端142包括具有外凸緣148的端蓋146，外凸緣148構(gòu)造為當(dāng)盆16加載在開口 14中時接合支撐平臺12的頂表面。凸緣148的相對側(cè)149被彎曲以便利于加載且卸載平臺12上的盆16。
[0046]對齊標簽150還形成在端蓋146上。對齊標簽150構(gòu)造為與開口 14的凹口 40對齊，從而盆16設(shè)置在支撐平臺12的適當(dāng)方位上用于稱重和再澆注。盆16包括內(nèi)部水槽152，內(nèi)部水槽152包括底部153和用于其中容納水的多個分隔垂直流體通道154。盆16的底端82包括多個肋156和螺紋安裝構(gòu)件158，如圖12所示。O型密封圈160設(shè)置在圍繞盆16的底端82的環(huán)形凹槽162內(nèi)。端蓋164由緊固件156連接到底端82，緊固件156延伸通過蓋子164中的O型密封圈168和開口 169并且配合螺紋安裝構(gòu)件158。
[0047]在所示的實施例中，止回閥170連接到底板164中形成的開口 172。示例性地，隔膜174和傘形閥176由O型密封圈178連接到開口 172。如圖8和9的最佳所示，O型密封圈178延伸在盆16的底表面82之下以配合支撐86的頂表面上的娃樹脂墊108,從而提供開口 72和支撐86的頂表面上的墊108之間的密封。
[0048]通過設(shè)置盆16的標簽150在開口 14的凹口 40中，盆16的儲槽152中的開口 172與稱重傳感器模塊66的支撐86中的開口 106自動對齊，如圖9的最佳所示。因此，當(dāng)盆16如圖9所示升起時，在支撐86中的孔106和盆16的底端82上端蓋164的開口 172之間自動進行流體連接。當(dāng)控制器100由開口閥門120、122引起水流動時，水通過連接器104、通過支撐86的開口 106、通過隔膜174向上流動，并且通過止回閥176進入盆16的儲槽152。流體流動通過圖9中的箭頭184示意性地示出。再者,如圖9所示,箭頭188方向上的流體流量從儲槽152的下部通過與垂直流體通道154流體相通的開口 186向上流動。通道154包括設(shè)置在頂端142附近的上部開口 155，從而如果溢流條件發(fā)生則排出任何水。如圖8、9和13所最佳所示，內(nèi)部流道154包括內(nèi)部合成纖維網(wǎng)孔190，其形成通道154的內(nèi)部。網(wǎng)孔190允許水流動通過網(wǎng)孔，但是防止土壤、碎片或植物根累積在儲槽152的垂直通道154中?？扇コ呐判谷?94和O型密封圈196密封端蓋164的排泄開口 198。儲槽152通過去除排泄塞子194而排泄。
[0049]在盆16的另一個示例性實施例中，儲槽152與管路或通道(未示出)流體相通，其輸送水從儲槽152到盆16的頂端142用于盆內(nèi)植物的頂部澆注。在該實施例中，盆16典型地不包括流體通道154或網(wǎng)孔190。在另一個實施例中，網(wǎng)孔190用不滲水材料置換，從而水在箭頭188的方向上從儲槽152向上通過通道154到相鄰于盆16的頂端142的頂部開口(未示出)流動,從而通過通道154提供盆內(nèi)植物的頂部澆注。
[0050]在操作中，盆16填充有土壤、種子和/或植物，根據(jù)特定實驗所需，并且加載在支撐平臺12的開口 14中。盆16的標簽150與開口 14的凹口 40對齊。如圖3所最佳示出，加載平臺200包括連接到上軌道18的支撐202。支撐202連接到支撐折疊板206的水平支撐204。在一個實施例中，加載平臺200由驅(qū)動機構(gòu)在雙頭箭頭32的方向上沿著平臺12的縱向軸13前后運動。在另一個示例性實施例中，加載平臺200通過連接臂連接到上構(gòu)臺
22。因此，上構(gòu)臺22用于在平臺12上前后運動加載平臺200以便利盆16加載在開口 14中。一個實施例便利于在支撐平臺12的端部加載且卸載盆16。再者，在示例性實施例中，折疊板206允許更加適宜地加載且卸載盆16，降低高程低于支撐平臺12的全部高度。
[0051]加載平臺200的中心部分208打開以暴露開口 14的行38。一旦加載平臺200設(shè)置在特定的行38之上，則側(cè)板206向下折疊以設(shè)在開口 14的相鄰行38之上。因此，操作者可步行在板206上，以便利于從暴露的行38的開口 14加載或卸載盆16。在一行38加載有盆16后，加載平臺200運動到下面的行38。在加載平臺200運動前，板208示例性地向
上折疊。
[0052]一旦全部的盆16加載在支撐平臺12中，操作者選擇特定的實驗方案。該實驗可采用圖形化的使用者輸入(⑶I) 210進行選擇和監(jiān)視。⑶1210在圖1-3中示出為觸摸屏。然而，⑶1210可包括任何類型的使用者輸入。
[0053]現(xiàn)在將結(jié)合圖14和15描述稱重篩選平臺系統(tǒng)10的操作和方法。一旦盆16已經(jīng)加載且特定的試驗方案已經(jīng)采用圖形化的使用者界面210進行了選擇，則控制器100自動控制上構(gòu)臺22、下構(gòu)臺24和通用安裝模塊48相對于支撐平臺12的運動?？刂破?00也控制水從水源212的提供以及連接到下構(gòu)臺24的從空壓機214到稱重傳感器模塊66的壓縮空氣。
[0054]現(xiàn)在參見圖15，實驗程序在模塊220開始。上、下構(gòu)臺22和24示例性地設(shè)置為在程序的開始靠近支撐平臺12的一端。構(gòu)臺22和24運動為如模塊222所示與后續(xù)行38的開口 14和盆16對齊。然后，控制器100控制通用安裝模塊48在上構(gòu)臺22的水平支撐46上的運動?？刂破?00采用相機54攝取盆16內(nèi)植物的圖像，并且如模塊224所示，當(dāng)通用安裝模塊48在特定行38內(nèi)的植物之上前后移動照相機時，采用紅外線感應(yīng)相機56攝取溫度讀數(shù)。在所不的實施例中，相機54和溫度傳感器56設(shè)置在防熱圍欄內(nèi)，從而相機54和56不受溫室內(nèi)提供熱量的損害。來自相機54、56以及任何其它傳感器的數(shù)據(jù)通過控制器100存儲在存儲器101中。
[0055]一旦下構(gòu)臺24運動進入特定行38下的位置，控制器100控制壓縮空氣從空氣源214到氣缸70的提供，以從圖8所示的縮回位置到圖9的延伸位置升高多個稱重傳感器模塊66的每一個，以如模塊226所示在行38中向上升高每個盆16。如上所討論，盆16在延伸的位置上全部由稱重傳感器模塊6`6的支撐86支撐。
[0056]于是，控制器100如方塊228所示對每個盆稱重，并且在存儲器101中存儲每個盆16的重量信息。接下來，控制器100決定是否有必要給盆16的任何一個加水，如模塊230所示。如果不需要加水，則控制器100進入到圖15的模塊234。如果需要在模塊230加水，則控制器100控制閥門120、122提供來自水源212的水通過稱重傳感器模塊66且進入盆16，如上面詳細描述。加水至盆的重量達到用于特定實驗所希望的重量，如模塊232所示。在再注入后所獲得的新的盆重量被存儲在存儲器101中。接下來，控制器100控制空氣源214以運動稱重傳感器模塊66的活塞74從圖9的延伸位置返回到圖8的縮回位置，如模塊234所示。在該位置，盆16再一次由接合支撐平臺12的凸緣148支撐。
[0057]然后，控制器100決定特定的行38是否為支撐平臺12上的最后一行38，如模塊236所示。如果是這樣，控制器100運動上、下構(gòu)臺22和24返回到初始位置，如模塊238所示。如果該行不是在模塊236的最后一行，則控制器100運動上、下構(gòu)臺22、24到模塊222處的后續(xù)行38，然后對于接下來的行38進行圖15的其余步驟。
[0058]在再澆注過程中，根據(jù)需要營養(yǎng)劑可加到土壤。另外，水可用于通過溢流儲槽沖洗盆16外的營養(yǎng)劑且允許水通過溢流開口 155逃逸?？梢龑?dǎo)氮使用效率(NUE)實驗。
[0059]如圖1-3所最佳示出，外部傳感器240和242產(chǎn)生光屏蔽以檢測接近系統(tǒng)10的運動。如果檢測器240和242檢測這樣的運動，則控制器100關(guān)閉系統(tǒng)10的操作。一旦該區(qū)域被清空，則控制器100再一次開始處理程序中相同的步驟。
[0060]2011年4月15日提交的美國臨時專利申請系列N0.61/476，055的公開內(nèi)容通過引用特別地結(jié)合于此。
[0061]盡管本發(fā)明的實施例已經(jīng)作為示范性設(shè)計進行了描述，但是本發(fā)明可在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)進行進一步的修改。因此，本申請旨在覆蓋采用其通常原理的本發(fā)明任何變化、應(yīng)用或改編。此外，本申請旨在覆蓋本發(fā)明所屬領(lǐng)域已知或者習(xí)慣實施的本發(fā)明的偏 離。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在多個盆栽植物中控制土壤水分以執(zhí)行水分虧缺實驗的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括: 固定平臺，其中形成有多個開口，該開口在該平臺上設(shè)置成多行； 多個盆，其設(shè)置在該平臺中的該多個開口中，該盆由該平臺支撐； 活動下構(gòu)臺，其設(shè)置在該平臺下，該活動下構(gòu)臺支撐與該多個盆對齊的多個稱重傳感器模塊，該多個盆設(shè)置在成行的開口中，每個稱重傳感器模塊包括具有支撐的稱重傳感器，該支撐從遠離盆底表面的縮回位置到延伸位置是活動的，其中該稱重傳感器的該支撐向上升起該盆以支撐其上該盆的重量，該稱重傳感器稱重該升起的盆； 控制器，其連接到該稱重傳感器，該控制器編程為根據(jù)該盆的重量和該水虧缺實驗決定是否該盆需要澆注；以及 水源，其連接到該稱重傳感器模塊，該水源包括由該控制器控制的至少一個流量控制閥以選擇性地通過該稱重傳感器模塊供應(yīng)水到該盆。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),還包括在該平臺之上可活動的上構(gòu)臺，該上構(gòu)臺包括設(shè)置在其上的至少一個傳感器以獲得與該多個盆中的該植物相關(guān)的數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中該上構(gòu)臺上的該至少一個傳感器包括相機以攝取該多個盆中的該植物的圖像。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中該上構(gòu)臺上的該至少一個傳感器包括溫度傳感器。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中該溫度傳感器是紅外線相機。
6.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中該上構(gòu)臺包括驅(qū)動機構(gòu)，其在該平臺的該開口內(nèi)設(shè)置的所述盆的行之上的該上構(gòu)臺上前后運動該至少一個傳感器。
7.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中該上構(gòu)臺包括:第一和第二分隔梭子構(gòu)件，其連接到在該平臺的相對側(cè)上設(shè)置的分開的上軌道，以允許該上構(gòu)臺在該平臺之上的運動；第一和第二分隔垂直支撐，其分別連接到該第一和第二梭子構(gòu)件；以及水平支撐，其延伸在該上構(gòu)臺的第一和第二分隔垂直支撐之間的該平臺之上，該至少一個傳感器連接到該上構(gòu)臺的該水平支撐。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該下構(gòu)臺包括:第一和第二分隔梭子構(gòu)件，其連接到該平臺的相對側(cè)上設(shè)置的分隔下軌道以允許該下構(gòu)臺在該平臺下的運動；第一和第二分隔垂直支撐，其分別連接到該第一和第二梭子構(gòu)件；以及水平支撐，其延伸在該下構(gòu)臺的該第一和第二分隔垂直支撐之間的該平臺下，該多個稱重傳感器模塊連接到該下構(gòu)臺的該水平支撐。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中該下構(gòu)臺的該水平支撐支撐連接到該稱重傳感器模塊以選擇性地延伸且縮回該稱重傳感器模塊的支撐的流體供應(yīng)線以及連接到該稱重傳感器模塊以通過該稱重傳感器模塊給該盆供水的水供應(yīng)線。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中該稱重傳感器模塊的該支撐包括與該水供應(yīng)線流體相通的開口，并且其中該多個盆的每一個包括流體儲槽，具有設(shè)置在該盆的底表面上的填充開口和連接到該填充開口的止回閥，以允許通過該稱重傳感器模塊的該支撐的該開口提供的水通過該止回閥進入該盆的該填充開口。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中每個盆的該流體儲槽包括與該填充開口連通的底部和多個垂直延伸流體通道以提供水到該盆內(nèi)的土壤。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括形成該垂直延伸流體通道的內(nèi)部的網(wǎng)孔，該網(wǎng)孔允許水流動通過該網(wǎng)孔到該土壤，但是防止土壤碎片和植物根累積在該儲槽的該垂直延伸流體通道中。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括與該流體通道的每一個連通的溢流開口，該溢流開口設(shè)置為靠近該盆的頂端。
14.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中該盆的該填充開口從該盆的中心軸偏移，并且其中每個盆包括對齊標簽，其構(gòu)造為設(shè)置在該平臺中形成的該開口的凹口部分內(nèi)，以對齊該盆的該填充開口與該稱重傳感器模塊的該支撐中的該水源開口。
15.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，還包括設(shè)置在每個稱重傳感器模塊的該支撐上的墊，該墊改善該盆的該填充開口和該稱重傳感器模塊的該支撐中形成的該水源開口之間的密封。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中該墊包括與該稱重傳感器模塊的該支撐中的該水源開口對齊的開口。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中該稱重傳感器模塊的該支撐包括多個盆，其構(gòu)造為與該支撐上的墊對齊。
18.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該稱重傳感器模塊的該支撐包括凹口部分，其構(gòu)造為從該支撐排放流體。
19.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中每個稱重傳感器模塊包括缸體和設(shè)置在該缸體中的活塞，該活塞連接到該稱重傳感器且在縮回位置和延伸位置之間活動，以運動該稱重傳感器和該支撐從遠離盆的底表面的該縮回位置到延伸位置，其中該稱重傳感器的該支撐向上升起該盆以支撐其上該盆的重量。
20.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中每個盆包括圓柱形本體部分和設(shè)置在該盆的頂部的凸緣，該凸緣構(gòu)造為當(dāng)該盆的該本體部分插入在該平臺中的該開口中時接合該平臺以支撐該平臺上的該盆。
21.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括相對于該固定平臺活動的加載平臺，該加載平臺包括至少一個折疊板，構(gòu)造為設(shè)在該平臺的多行開口上，以便利將盆加載在相鄰于該折疊板設(shè)置的該開口中。
22.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該水源由第一和第二流量控制閥連接到該稱重傳感器模塊，該第一流量控制閥的流體流速大于第二流量控制閥，并且其中該控制器最初打開該第一和第二流量控制閥二者以開始填充該盆，當(dāng)該盆的重量接近用于該水虧缺實驗所希望的重量時，該控制器關(guān)閉該第一流量控制閥，并且用該第二流量控制閥完成填充該盆，以精確地控制加載到該盆的水量。
23.一種在多個盆栽植物中控制土壤濕度以完成水分虧缺實驗的方法，該方法包括: 提供固定平臺，其中具有多個開口 ； 設(shè)置多個盆在該平臺的該開口中，該盆由該平臺支撐； 用多個稱重傳感器模塊升起該盆； 用稱重傳感器模塊稱量該多個盆的每一個； 根據(jù)該盆的重量和該水虧缺實驗決定是否該盆需要澆注； 根據(jù)該決定步驟，如果需要，通過該稱重傳感器模塊澆注該盆；以及降低該多個稱重傳感器模塊，從而該多個盆由該平臺支撐。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中該平臺中的該開口設(shè)置成多行，在該平臺下運動多個稱重傳感器模塊的步驟對齊該稱重傳感器模塊與一行盆，并且升起該盆的步驟同時升起整行盆和該多個稱重傳感器模塊。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，還包括運動該稱重傳感器模塊到另一行的盆，并且執(zhí)行該另一行的盆的升起、稱重、決定、澆注和降低步驟。
26.如權(quán)利要求23所述的方法，還包括在該行盆之上運動至少一個傳感器以收集有關(guān)該植物的數(shù)據(jù)。
27.一種與在多個盆栽植物中控制土壤濕度以實現(xiàn)水分虧缺實驗的系統(tǒng)一起使用的盆，該系統(tǒng)包括具有形成在其中的多個開口的固定平臺，該盆包括: 本體部分，其具有打開的頂端和底端； 凸緣，其連接到相鄰于該頂端的該本體部分，該凸緣構(gòu)造為接合該平臺以保持該本體部分在該平臺的開口內(nèi)； 流體儲槽，其具有底部，設(shè)置為相鄰于該本體部分的底端；多個垂直延伸流體通道，其朝著該本體部分的該頂端向上延伸 ；以及填充開口，其設(shè)置在該本體部分的底端，與該流體儲槽的該底部連通；以及 止回閥，其連接到該填充開口以允許流體通過該填充開口和該止回閥從該本體部分的該底端被提供到該流體儲槽。
28.如權(quán)利要求27所述的盆，還包括形成該垂直延伸流體通道的內(nèi)部的網(wǎng)孔，該網(wǎng)孔允許流體流動通過該網(wǎng)孔到該本體部分內(nèi)的土壤，但是防止土壤碎片和植物根累積在該儲槽的該垂直延伸流體通道中。
29.如權(quán)利要求27所述的盆，還包括與該流體通道的每一個連通的溢流開口，該溢流開口設(shè)置為靠近該本體部分的該頂端。
30.如權(quán)利要求27所述的盆，其中該填充開口從該本體部分的中心軸偏離，并且還包括設(shè)置為靠近該本體部分的該頂端設(shè)置的對齊標簽，該對齊標簽構(gòu)造為設(shè)置在該平臺中所形成的該開口的凹口部分中以對齊該填充開口與水源。
【文檔編號】A01G27/00GK103747668SQ201280029134
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月15日
【發(fā)明者】K.A.戈爾戈蒂奧, P.赫維, D.凱勒, T.M.斯沃特伍德, J.D.唐納森 申請人:陶氏益農(nóng)公司