發(fā)明題目

控制人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)的方法。

本發(fā)明涉及控制人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)的方法。本發(fā)明還涉及包括在由至少一個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)使該方法被執(zhí)行的指令的計(jì)算機(jī)程序、用于控制人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)的控制器、以及人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

包括用于向生長(zhǎng)在植物生長(zhǎng)系統(tǒng)中的植物供應(yīng)人造光的光源的植物生長(zhǎng)系統(tǒng)是已知的。在例如由于自然光水平的季節(jié)變化所致的可獲得低水平的自然光的時(shí)段期間，該光源促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。

wo2013/089825公開(kāi)了一種具有用于輔助植物的生長(zhǎng)的光源的設(shè)備，其中光源的功率消耗根據(jù)電價(jià)而變化。當(dāng)電價(jià)為低時(shí)光源的功率消耗增加以降低使植物生長(zhǎng)的成本。然而，這可能導(dǎo)致植物的生長(zhǎng)被加速，使得該植物在市場(chǎng)上已經(jīng)存在大量該類型的植物的時(shí)候成熟并且準(zhǔn)備好收獲，在該情況下該植物針對(duì)需求而言是多余的并且可能被浪費(fèi)。

us2005/0252078公開(kāi)了一種用于以成本有效的方式優(yōu)化植物生產(chǎn)的方法和系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括控制諸如照明和二氧化碳之類的資源的處理器。該處理器接收期望的植物生產(chǎn)速率并且確定與植物生產(chǎn)目標(biāo)和資源成本一致的要耗費(fèi)的每一種資源的量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供控制人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)的方法、包括在由至少一個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)使該方法被執(zhí)行的指令的計(jì)算機(jī)程序、用于控制人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)的控制器、和/或顯著地緩解或克服以上提到的問(wèn)題人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種控制人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)的方法，包括接收指示針對(duì)要生長(zhǎng)在人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)中的植物類型的生產(chǎn)需求的信息和指示用于人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)的光源的能量供應(yīng)的信息，以及依賴于所接收的信息控制人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)的植物生長(zhǎng)環(huán)境的光源的操作，使得生長(zhǎng)在系統(tǒng)中的所述植物類型的植物的生產(chǎn)速率與生產(chǎn)需求和能量供應(yīng)的關(guān)系被優(yōu)化。

利用該方法，最有效地利用生產(chǎn)速率是可能的，例如通過(guò)在針對(duì)正在生長(zhǎng)的植物類型的需求為低時(shí)降低生產(chǎn)速率以減少由該植物類型的過(guò)量生產(chǎn)所造成的浪費(fèi)以及在對(duì)能量的需求為高時(shí)降低生產(chǎn)速率以降低能量供應(yīng)上的峰值負(fù)載。此外，當(dāng)針對(duì)正在生長(zhǎng)的植物類型的需求為高時(shí)以及當(dāng)對(duì)能量的需求為低時(shí)加速生產(chǎn)速率是可能的。

指示能量供應(yīng)的信息可以是能量成本或能量供應(yīng)需求，其可以以各種各樣方法來(lái)提供，包括能量供應(yīng)需求比，或指示基于可用能量供應(yīng)的成本的能量供應(yīng)需求的信息。因此，通過(guò)在接收到針對(duì)來(lái)自能量供應(yīng)的電能的需求為低的信息時(shí)使用電能為光源供電來(lái)降低能量供應(yīng)上的峰值負(fù)載是可能的。能量供應(yīng)向光源提供能量并且可以是例如電力分配網(wǎng)絡(luò)或電池。在可替換的實(shí)施例中，能量供應(yīng)是燃料，例如丙烷或甲烷，其可以用于在本地生成電力以便為光源供電。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，可用能量供應(yīng)的成本是燃料的成本。

該方法還可以包括依賴于要生長(zhǎng)的植物類型而引用一個(gè)或多個(gè)植物類型特定參數(shù)，并且依賴于一個(gè)或多個(gè)植物類型特定參數(shù)而控制光源的操作。

因此，依賴于要生長(zhǎng)的植物類型而控制植物生長(zhǎng)環(huán)境中的植物的生長(zhǎng)是可能的。因此，該方法可以通過(guò)依賴于正在生長(zhǎng)的特定植物類型而調(diào)節(jié)光源的操作來(lái)幫助最大化效率。

所述植物類型特定參數(shù)或其中之一可以是供應(yīng)到所述植物類型的植物的最小光暴露水平。

因此，確保依賴于指示植物類型的信息而提供光的適當(dāng)供應(yīng)以維持植物的壽命是可能的。因此，該方法使得限制要生長(zhǎng)的植物的生長(zhǎng)以防止浪費(fèi)而同時(shí)防止植物死亡并且因此防止植物的浪費(fèi)成為可能。

所述植物類型特定參數(shù)或其中之一可以是要供應(yīng)到所述植物類型的植物的最大光暴露水平。

所述植物特定參數(shù)或其中之一可以是光源的操作在最小水平處的最小時(shí)段。最小水平可以是植物處理在光合作用期間積累的同化物或誘導(dǎo)植物中的開(kāi)花所需的光水平。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)光源在最小水平處操作時(shí)沒(méi)有光被該光源輸出。所述植物特定參數(shù)或其中之一可以是光源的強(qiáng)度水平。

這意味著安排用于植物的強(qiáng)制黑暗時(shí)段是可能的。這允許向要生長(zhǎng)的植物提供處理在光源被操作或在較高強(qiáng)度水平處被操作的時(shí)段期間積累的同化物的時(shí)段。通過(guò)依賴于植物類型而調(diào)節(jié)強(qiáng)制黑暗時(shí)段的參數(shù)，最大化植物生長(zhǎng)效率并且更精確地控制植物生長(zhǎng)環(huán)境中的植物生長(zhǎng)是可能的。最大化植物生長(zhǎng)的效率降低了必須供應(yīng)到光源以使植物生長(zhǎng)的能量的總量并且因此降低了生長(zhǎng)植物的環(huán)境影響和成本。在一個(gè)實(shí)施例中，人造光生長(zhǎng)系統(tǒng)的植物與自然光隔離。這允許黑暗時(shí)段完全獨(dú)立于日時(shí)。

該方法還可以包括通過(guò)控制由光源供應(yīng)到植物的光的光譜分布來(lái)控制光源的操作以調(diào)節(jié)所述植物的生長(zhǎng)速率。

該方法還可以包括依賴于所確定的光源操作而控制人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)的植物生長(zhǎng)環(huán)境中的co2的水平。該方法還可以包括依賴于所確定的光源操作而控制人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)的植物生長(zhǎng)環(huán)境中的溫度。

此方法提供最大化的植物的光使用效率。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)響應(yīng)于光暴露的植物的生長(zhǎng)還取決于植物生長(zhǎng)環(huán)境中的co2水平和溫度。通過(guò)控制植物生長(zhǎng)環(huán)境中的co2水平和溫度中的一個(gè)或二者，依賴于植物類型而更精確地控制植物生長(zhǎng)環(huán)境中的植物生長(zhǎng)速率是可能的。

該方法還可以包括檢測(cè)植物生長(zhǎng)環(huán)境的環(huán)境條件以及依賴于所檢測(cè)到的環(huán)境條件而控制光源的操作。環(huán)境條件可以是co2水平和溫度水平中的一個(gè)或多個(gè)。該方法還可以包括當(dāng)檢測(cè)到植物生長(zhǎng)環(huán)境中的所期望的環(huán)境條件時(shí)調(diào)節(jié)光源的操作。

在上述情況下，使光源的操作與植物生長(zhǎng)環(huán)境中的環(huán)境條件協(xié)調(diào)是可能的。將領(lǐng)會(huì)的是，諸如溫度和co2水平之類的一些環(huán)境條件的改變速率比光源的操作的改變速率小得多。因此，依賴于一個(gè)或多個(gè)環(huán)境條件而操作光源以最大化植物生長(zhǎng)系統(tǒng)的操作效率是可能的。

基于所接收的信息的光源操作可以在由于例如植物生長(zhǎng)系統(tǒng)中的空氣熱容量所致的溫度和/或二氧化碳水平的改變和使二氧化碳被添加或從植物生長(zhǎng)系統(tǒng)移除所花費(fèi)的時(shí)間之后的預(yù)定時(shí)間段發(fā)生。

該方法還可以包括控制第一植物生長(zhǎng)環(huán)境的至少第一光源的操作以具有最小光強(qiáng)度水平處的操作時(shí)段以及第二植物生長(zhǎng)環(huán)境的第二光源以具有最小光強(qiáng)度水平處的操作時(shí)段，操作至少第一和第二光源以使得第一光源在最小光強(qiáng)度水平處的操作時(shí)段從第二光源在最小光強(qiáng)度水平處的操作時(shí)段偏移。最小光強(qiáng)度水平可以是植物處理在光合作用期間積累的同化物或誘導(dǎo)植物中的開(kāi)花所需的光水平。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)光源在最小水平處操作時(shí)沒(méi)有光被該光源輸出。

利用此方法，在多個(gè)植物生長(zhǎng)環(huán)境之間分配所需的能量是可能的。因此，通過(guò)最小化峰值功率要求來(lái)最小化能量消耗是可能的。另外，最小化操作兩個(gè)或更多植物生長(zhǎng)環(huán)境所需的組件大小和數(shù)目是可能的。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種控制人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)的方法，包括控制第一植物生長(zhǎng)環(huán)境的至少第一光源的操作以具有最小光強(qiáng)度水平處的操作時(shí)段以及第二植物生長(zhǎng)環(huán)境的第二光源以具有最小光強(qiáng)度水平處的操作時(shí)段，以及操作至少第一和第二光源以使得第一光源在最小光強(qiáng)度水平處的操作時(shí)段從第二光源在最小光強(qiáng)度水平處的操作時(shí)段偏移。最小光強(qiáng)度水平可以是植物處理在光合作用期間積累的同化物或誘導(dǎo)植物中的開(kāi)花所需的光水平。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)光源在最小水平處操作時(shí)沒(méi)有光被該光源輸出。

利用該方法，在多個(gè)植物生長(zhǎng)環(huán)境之間分配所需的能量是可能的。

可以在至少第一和第二植物生長(zhǎng)環(huán)境之間設(shè)置屏障。因此，限制第一和第二植物生長(zhǎng)環(huán)境之間的光泄漏是可能的。這意味著每一個(gè)植物生長(zhǎng)環(huán)境中的植物的生長(zhǎng)可以被嚴(yán)密控制。

第一和第二植物生長(zhǎng)環(huán)境可以是分離的生長(zhǎng)單元或生長(zhǎng)單元的分離層。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種包括指令的計(jì)算機(jī)程序，所述指令在由至少一個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)使以上描述的所述方法或其中每一種方法被執(zhí)行。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于控制人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)的控制器，該控制器被配置成接收指示針對(duì)要生長(zhǎng)在人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)中的植物類型的生產(chǎn)需求和用于人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)的光源的能量供應(yīng)的信息，并且依賴于所接收的信息而控制人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)的植物生長(zhǎng)環(huán)境的光源的操作，使得生長(zhǎng)在系統(tǒng)中的所述植物類型的植物的生產(chǎn)速率與生產(chǎn)需求和能量供應(yīng)的關(guān)系被優(yōu)化。

因此，當(dāng)針對(duì)植物的需求減少時(shí)可以減小所述植物的生長(zhǎng)速率，以降低植物在它們不被要求時(shí)成熟的可能性，從而緩解浪費(fèi)。

在一個(gè)實(shí)施例中，控制器包括處理器、存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)連接，其中指示針對(duì)要生長(zhǎng)在人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)中的植物類型的生產(chǎn)需求和用于人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)的光源的能量供應(yīng)中的一個(gè)或多個(gè)的信息由處理器通過(guò)使用數(shù)據(jù)連接來(lái)檢索。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)，包括具有用于向生長(zhǎng)在植物生長(zhǎng)環(huán)境中的植物供應(yīng)光的光源的植物生長(zhǎng)環(huán)境，以及用于控制人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)的控制器，該控制器被配置成：接收指示針對(duì)要生長(zhǎng)在人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)中的植物類型的生產(chǎn)需求和用于人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)的光源的能量供應(yīng)的信息，并且依賴于所接收的信息而控制人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)的植物生長(zhǎng)環(huán)境的光源的操作以使得生長(zhǎng)在系統(tǒng)中的所述植物類型的植物的生產(chǎn)速率與生產(chǎn)需求和能量供應(yīng)的關(guān)系被優(yōu)化。

本發(fā)明的這些和其它方面根據(jù)以下描述的實(shí)施例將是明顯的并且參照以下描述的實(shí)施例進(jìn)行闡述。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將僅通過(guò)示例的方式參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的植物生長(zhǎng)系統(tǒng)的示意性正視圖；

圖2是示出圖1的植物生長(zhǎng)系統(tǒng)的光水平、生產(chǎn)需求和能量供應(yīng)需求之間的關(guān)系的曲線圖；

圖3是由圖1的植物生長(zhǎng)系統(tǒng)的處理器執(zhí)行的步驟中的一些的流程圖；以及

圖4是圖1的植物生長(zhǎng)系統(tǒng)的示意性方框電路圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參照?qǐng)D1至4，示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的人造光植物生長(zhǎng)系統(tǒng)1。植物生長(zhǎng)系統(tǒng)1包括外殼2、第一和第二植物生長(zhǎng)單元3、4以及控制器5。

第一和第二生長(zhǎng)單元3、4設(shè)置在外殼2中。第一和第二生長(zhǎng)單元3、4在構(gòu)造方面是相同的，并且因而為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，下文將僅詳細(xì)描述第一生長(zhǎng)單元3。將理解的是，可以省略生長(zhǎng)單元中的一個(gè)，或者可以包括另外的生長(zhǎng)單元。

第一生長(zhǎng)單元3包括多個(gè)水平設(shè)置的擱板6。擱板6由多個(gè)直立腿7支撐。植物8依照例如水培生長(zhǎng)或氣培生長(zhǎng)的原理生長(zhǎng)在每一個(gè)擱板6上。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，術(shù)語(yǔ)“植物”可以指水果、蔬菜、花、藻類和或其它生物質(zhì)或生物材料。

充當(dāng)光源的光單元9設(shè)置在每一個(gè)擱板6上方以向生長(zhǎng)在每一個(gè)擱板6上的植物8提供光。用于向最上面的擱板6上的植物8提供光的光單元9緊固到第一生長(zhǎng)單元3的腿7的上部。其余光單元9中的每一個(gè)通過(guò)緊固到上方的擱板6的下側(cè)而定位在對(duì)應(yīng)擱板6上方。然而，設(shè)想到可替換的布置。將理解的是，擱板6上的光單元9可以一起形成光源。也就是說(shuō)，光單元9一起操作。

外殼2限定植物生長(zhǎng)環(huán)境10。外殼2例如是房間或櫥柜。本實(shí)施例中的植物生長(zhǎng)環(huán)境10是封閉環(huán)境。植物生長(zhǎng)環(huán)境10與自然光隔離。因此，可以更精確地控制植物生長(zhǎng)環(huán)境中的植物的生長(zhǎng)。生長(zhǎng)在植物生長(zhǎng)環(huán)境10中的植物一般將具有相同的植物類型。

氣候控制裝置11被設(shè)置以控制植物生長(zhǎng)環(huán)境10中的溫度。氣候控制裝置11被配置成控制植物生長(zhǎng)環(huán)境10中的溫度t。植物生長(zhǎng)環(huán)境10中的相對(duì)濕度和通風(fēng)也可以由氣候控制裝置11控制。氣候控制裝置11具有溫度傳感器12和溫度控制器13。

二氧化碳（co2）水平控制裝置14被設(shè)置以控制植物生長(zhǎng)環(huán)境10中的二氧化碳水平。二氧化碳水平控制裝置14包括二氧化碳水平傳感器15、二氧化碳供給（未示出）和二氧化碳水平控制器16。二氧化碳水平控制器16根據(jù)由二氧化碳傳感器15測(cè)量的二氧化碳水平co2來(lái)調(diào)節(jié)從二氧化碳供給向植物生長(zhǎng)環(huán)境10供應(yīng)的二氧化碳的量。將理解的是，氣候控制裝置11和二氧化碳水平控制裝置14中的一個(gè)或二者可以被省略。

溫度傳感器12生成指示植物生長(zhǎng)環(huán)境10中的溫度的信息。此信息被提供給控制器5。二氧化碳水平傳感器15生成指示植物生長(zhǎng)環(huán)境10中的二氧化碳水平的信息。此信息被提供給控制器5。因此，外殼2內(nèi)的溫度t和二氧化碳水平co2中的所述一個(gè)或二者可以由控制器5監(jiān)視和/或控制。控制器5可操作成操作光單元9。光單元9與控制器5通信，使得每一個(gè)光單元9的光輸出可以由控制器5控制。這可以例如通過(guò)調(diào)節(jié)供應(yīng)到每一個(gè)光單元9的功率來(lái)實(shí)現(xiàn)。

控制器5具有處理器17和存儲(chǔ)器18?？刂破?包括例如個(gè)人或膝上型計(jì)算機(jī)、微控制器或現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列。

處理器17可以采取任何合適的形式。例如，處理器17可以是或包括微控制器、復(fù)數(shù)個(gè)微控制器、電路、單個(gè)處理器或復(fù)數(shù)個(gè)處理器?？刂破?可以由一個(gè)或多個(gè)模塊形成。

存儲(chǔ)器18采取任何合適的形式。存儲(chǔ)器18可以包括非易失性存儲(chǔ)器和/或ram。非易失性存儲(chǔ)器可以包括只讀存儲(chǔ)器（rom）、硬盤驅(qū)動(dòng)器（hdd）或固態(tài)驅(qū)動(dòng)器（ssd）。除其它事物之外，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)操作系統(tǒng)。存儲(chǔ)器可以遠(yuǎn)程設(shè)置。ram由處理器17用于數(shù)據(jù)的臨時(shí)存儲(chǔ)。操作系統(tǒng)可以包含在由控制器5執(zhí)行時(shí)控制植物生長(zhǎng)系統(tǒng)1的每一個(gè)硬件組件的操作的代碼?？刂破?可以能夠使諸如一個(gè)或多個(gè)簡(jiǎn)檔之類的一個(gè)或多個(gè)對(duì)象由存儲(chǔ)器18遠(yuǎn)程或本地存儲(chǔ)。控制器5可以能夠引用由非易失性存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的一個(gè)或多個(gè)對(duì)象，諸如一個(gè)或多個(gè)簡(jiǎn)檔，并且向ram上傳一個(gè)或多個(gè)所存儲(chǔ)的對(duì)象。

控制器5可操作成響應(yīng)于輸入（例如用戶輸入）而操作植物生長(zhǎng)系統(tǒng)1。

控制器5被配置成控制第一和第二生長(zhǎng)單元3、4中的植物8的植物生產(chǎn)速率p。生物質(zhì)的生產(chǎn)與提供給植物8的光的量近似成線性比例。因此，植物生產(chǎn)速率p可以由控制器5通過(guò)例如使供應(yīng)到光單元9的功率變化以使得由充當(dāng)光源的光單元9輸出的光的強(qiáng)度變化來(lái)控制。

等式1示出植物生產(chǎn)速率p（kg/m2/h）、光使用效率η（g/mol）、光水平l（μmol/s/m2）、常量c1和為了呼吸所需的最小光水平（下文稱為光偏移l0）之間的關(guān)系。植物生產(chǎn)速率p還受被植物8攔截的光i的份額影響，這取決于葉片發(fā)育、植物大小和植物8之間的間距。

[等式1]。

供應(yīng)到植物8的光水平l是光合有效輻射（par）通量。光使用效率η表示針對(duì)rar波長(zhǎng)區(qū)中的一摩爾光子所產(chǎn)生的干燥生物質(zhì)的量并且取決于植物8的溫度t和二氧化碳水平co2。合期望的是，當(dāng)存在大光水平l時(shí)最大化植物8的光使用效率η以使得植物8能夠有效地對(duì)供應(yīng)到此的光進(jìn)行光合作用。光使用效率η可以通過(guò)增加外殼2中的溫度t和二氧化碳水平co2來(lái)增加。

在本實(shí)施例中，控制器5被配置成依賴于指示植物8的生產(chǎn)需求d的信息而調(diào)節(jié)提供給植物8的光水平l?？刂破?還被配置成依賴于指示能量供應(yīng)c的信息而調(diào)節(jié)提供給植物8的光水平l。能量供應(yīng)c的信息可以基于若干因素。能量供應(yīng)一般由具有固定能量輸出的發(fā)電站提供。需求改變，以及因此能量可用性是可變的，并且因而盈余是可變的。因此，通過(guò)在需求為低時(shí)使用能量，可以減少能量浪費(fèi)。對(duì)應(yīng)于能量供應(yīng)的一個(gè)可測(cè)量變量基于能量成本因子ce。當(dāng)能量可用性為低時(shí)能量成本為高，也就是說(shuō)能量需求為高，使得可能需要使用附加供電手段。類似地，當(dāng)能量可用性為高時(shí)能量成本為低，也就是說(shuō)能量需求為低，使得能量可能被浪費(fèi)。在實(shí)施例中，指示生產(chǎn)需求d或能量供應(yīng)c的信息可以被省略。在本實(shí)施例中，控制器5被編程以使得，基于能量成本ce，由光單元9輸出的光水平l是指示植物生產(chǎn)需求d和能量供應(yīng)c的信息的函數(shù)，如等式2中所示。在圖2中圖示性地示出本實(shí)施例的光水平l、植物生產(chǎn)需求d和能量成本ce之間的關(guān)系。在圖2中所示的曲線圖20中，x軸21表示時(shí)間。點(diǎn)劃線22表示植物生產(chǎn)需求，實(shí)線23表示能量成本，并且斷線24指示光水平l。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，這些變量之間的其它關(guān)系也意在落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

[等式2]。

經(jīng)由通信模塊19（例如有線或無(wú)線連接）向控制器5提供指示植物生產(chǎn)需求d和能量供應(yīng)c的信息。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器5使用通信模塊19從電力公司網(wǎng)站或從互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)或軟件檢索能量成本因子ce。在可替換的實(shí)施例中，控制器5使用通信模塊19從智能計(jì)量系統(tǒng)檢索指示能量供應(yīng)c的信息。

植物8的植物生產(chǎn)需求d是針對(duì)通過(guò)植物生長(zhǎng)系統(tǒng)1生長(zhǎng)的植物類型的當(dāng)前生產(chǎn)需求的指示符。這可以例如通過(guò)指示針對(duì)植物類型的需求的量、針對(duì)植物類型的市場(chǎng)價(jià)格和/或針對(duì)植物類型的浪費(fèi)量的信息來(lái)提供。當(dāng)指示針對(duì)植物8的植物生產(chǎn)需求d的信息指示增加的需求時(shí)，控制器5增加植物生產(chǎn)速率p以使得植物8更早準(zhǔn)備好收獲。因此，植物8可以在它們被需要時(shí)收獲并且浪費(fèi)被最小化。當(dāng)指示植物生產(chǎn)需求d的信息指示減小的需求時(shí)，控制器5減小植物生產(chǎn)速率p以使得植物8在針對(duì)該植物類型的需求為低時(shí)不成熟以供收獲。這防止植物8在它們不被需求時(shí)成熟，并且因此緩解浪費(fèi)。

控制器5還被配置成使得當(dāng)指示能量供應(yīng)c的信息變化時(shí)，控制器5使植物生產(chǎn)速率p變化以使得植物生長(zhǎng)系統(tǒng)1高效地控制能量使用?？刂破?利用等式3編程，該等式3表征光水平l、光偏移l0、植物生產(chǎn)需求d、能量成本ce和第二常量c2之間的關(guān)系。

[等式3]。

可以從等式1看到，光使用效率η以及因而植物生產(chǎn)速率p取決于外殼2中的溫度t和二氧化碳水平co2。因此，為了最大化植物生產(chǎn)需求d和能量成本ce對(duì)植物生產(chǎn)速率p產(chǎn)生的影響，控制器5可以配置成使得溫度t和二氧化碳水平co2取決于光水平l，其與植物生產(chǎn)需求d和能量成本ce相關(guān)。在這樣的實(shí)施例中，控制器5利用等式4中所示的關(guān)系編程，該等式4表征溫度t、光水平l、第三常量c3和維持植物8所需的最小溫度（下文稱為溫度偏移t0）之間的關(guān)系。

[等式4]。

控制器5利用等式5中所示的關(guān)系編程，該等式5表征二氧化碳水平co2、光水平l、第四常量c4和維持植物8所需的最小二氧化碳水平（下文稱為二氧化碳水平偏移co20）之間的關(guān)系。

[等式5]。

圖3是圖示了由控制器5的處理器17執(zhí)行的十個(gè)步驟s1-s10的流程圖。由處理器17執(zhí)行的第一步驟s1是檢索指示植物生產(chǎn)需求d和能量成本ce的信息。這經(jīng)由通信模塊19獲取。由處理器17執(zhí)行的第二步驟s2是從控制器5的存儲(chǔ)器18檢索光偏移l0和第二常量c2的值。由處理器17執(zhí)行的第三步驟s3是根據(jù)植物生產(chǎn)需求d、能量成本ce、光偏移l0和第二常量c2的值使用等式3來(lái)計(jì)算要供應(yīng)到植物8的期望光水平l。

由處理器17執(zhí)行的第四步驟s4是從控制器5的存儲(chǔ)器18檢索溫度偏移t0和第三常量c3的值。由處理器17執(zhí)行的第五步驟s5是根據(jù)第三常量c3、溫度偏移t0的值和由處理器17在第三步驟s3中計(jì)算的期望光水平l使用等式4來(lái)計(jì)算外殼2中的期望溫度t。

由處理器17執(zhí)行的第六步驟s6是從控制器5的存儲(chǔ)器18檢索二氧化碳水平偏移co20和第四常量c4的值。由處理器17執(zhí)行的第七步驟s7是根據(jù)第四常量c4、二氧化碳水平偏移co20的值和由處理器17在第三步驟s3中計(jì)算的期望光水平l使用等式5來(lái)計(jì)算外殼2中的期望二氧化碳水平co2。

由處理器17執(zhí)行的第八步驟s8是依照由處理器17在第五和第七步驟s5、s7中計(jì)算的期望溫度t和二氧化碳水平co2來(lái)控制氣候控制裝置11和二氧化碳水平控制裝置14以調(diào)節(jié)外殼2中的溫度t和二氧化碳水平co2。如以上討論的，控制外殼2中的溫度t和二氧化碳水平co2允許調(diào)節(jié)植物8的光使用效率η。

由處理器17執(zhí)行的第九步驟s9是等待預(yù)定時(shí)間段。由處理器17執(zhí)行的第十步驟s10是檢查期望光水平l是否等于由光單元9輸出的當(dāng)前光水平l并且相應(yīng)地調(diào)節(jié)光水平l。將調(diào)節(jié)光水平l與調(diào)節(jié)溫度t和二氧化碳水平co2之間的預(yù)定時(shí)間段被選擇以慮及由于例如外殼2中的空氣的熱容量所致的溫度t和二氧化碳水平co2的改變中的響應(yīng)延遲以及由二氧化碳水平控制器2b釋放的二氧化碳?xì)怏w與外殼2中的空氣混合所花費(fèi)的時(shí)間。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光水平控制器5被配置成在更改供應(yīng)到植物8的光水平l之前等待外殼2中的溫度t和二氧化碳水平co2調(diào)節(jié)到期望值時(shí)，植物生長(zhǎng)系統(tǒng)1的效率被改進(jìn)，因?yàn)檫@允許在向其供應(yīng)新光水平l之前調(diào)節(jié)植物8的光使用效率η。

控制器5的處理器17循環(huán)經(jīng)過(guò)并且重復(fù)第一到第十步驟s1-s10中的每一個(gè)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，盡管在以上描述的實(shí)施例中順序地執(zhí)行第一到第十步驟s1-s10，但是在可替換的實(shí)施例（未示出）中，可以同時(shí)執(zhí)行這些步驟中的兩個(gè)或更多。還將理解到，在可替換的實(shí)施例中，可以省略步驟中的一個(gè)或多個(gè)。

控制器5被配置成操作光單元9以便為植物8提供“亮?xí)r段”，其中光單元9如以上描述的那樣操作以便為植物8供應(yīng)光，以及“暗時(shí)段”，其中光單元9關(guān)斷或在最小光暴露水平處操作。對(duì)于通過(guò)向空氣中釋放氧并且輸運(yùn)碳水化合物來(lái)允許植物8處理在亮?xí)r段期間由光合作用同化的碳并且對(duì)于誘導(dǎo)植物8發(fā)起開(kāi)花過(guò)程，暗時(shí)段是重要的。

在本實(shí)施例中，植物生長(zhǎng)系統(tǒng)1的光單元9被拆分成第一、第二和第三照明組9a、9b、9c?？刂破?同時(shí)操作每一個(gè)照明組9a、9b、9c中的所有光單元9。然而，將理解的是，控制器5可以獨(dú)立操作照明組9a、9b、9c中的每一個(gè)照明組。第一、第二和第三照明組9a、9b、9c中的每一個(gè)照明組向植物生長(zhǎng)系統(tǒng)1中的不同植物8提供光。

在本布置中，控制器被配置成引用由控制器存儲(chǔ)的參考簡(jiǎn)檔以操作系統(tǒng)1，使得第一、第二和第三照明組9a、9b、9c中的每一個(gè)照明組的暗時(shí)段為8小時(shí)，并且亮?xí)r段為16小時(shí)。因此，在24小時(shí)時(shí)段中，控制器5使第一、第二和第三照明組9a、9b、9c中的每一個(gè)照明組循環(huán)經(jīng)過(guò)整個(gè)亮?xí)r段和整個(gè)暗時(shí)段。

控制器5被配置成使得第一、第二和第三照明組9a、9b、9c的暗時(shí)段在24小時(shí)時(shí)段上交錯(cuò)，使得第一、第二和第三照明組9a、9b、9c中的不超過(guò)兩個(gè)同時(shí)操作以向?qū)?yīng)植物8提供亮?xí)r段。例如，在12am處開(kāi)始的24小時(shí)時(shí)段期間，第一照明組9a在12am和4pm之間被供電以向植物8的部分提供亮?xí)r段并且然后在4pm和12am之間關(guān)斷以提供暗時(shí)段。同時(shí)，第二照明組9b在8am和12am之間被供電以向植物8的部分提供亮?xí)r段并且在12am和8am之間關(guān)斷以提供暗時(shí)段。另外，第三照明組9c在4pm和8am之間被供電以向植物8的部分提供亮?xí)r段并且在8am和4pm之間關(guān)斷以提供暗時(shí)段。提供屏障（未示出），諸如屏風(fēng)或幕簾，以將第一、第二和第三照明組9a、9b、9c中的每一個(gè)照明組彼此隔離。將照明組9a、9b、9c彼此隔離以緩解光到被提供有暗時(shí)段的植物8的部分的泄漏?？梢砸勒罩甘局参锷a(chǎn)需求d和/或能量供應(yīng)c的信息調(diào)節(jié)亮?xí)r段相對(duì)于暗時(shí)段的持續(xù)時(shí)間。例如，在一個(gè)這樣的實(shí)施例，如果生產(chǎn)需求d減小，則針對(duì)第一、第二和第三照明組9a、9b、9c中的每一個(gè)照明組的植物的暗時(shí)段增加，并且因此亮?xí)r段減小，以減小生產(chǎn)速率p。

在以上描述的實(shí)施例中，由第一、第二和第三照明組9a、9b、9c中的每一個(gè)照明組供應(yīng)光的植物8可選地彼此隔離以限定獨(dú)立的植物生長(zhǎng)環(huán)境10a、10b、10c。例如，植物8可以在分離的罩殼中提供或者通過(guò)單獨(dú)密封每一個(gè)擱板6提供，使得其溫度t和二氧化碳水平co2可以被獨(dú)立控制?？刂破?被配置成通過(guò)增加其溫度t和二氧化碳水平co2來(lái)增加被提供有亮?xí)r段的植物8的光使用效率η。類似地，控制器5被配置成通過(guò)減小其溫度t和二氧化碳水平co2來(lái)減小被提供有暗時(shí)段的植物8的光使用效率η。

由于光單元9的亮和暗時(shí)段被分配成使得第一、第二和第三照明組9a、9b、9c中的不超過(guò)兩個(gè)在任何一個(gè)時(shí)間處被操作成提供亮?xí)r段，因此植物生長(zhǎng)系統(tǒng)1中的所有組合光單元9的功率消耗將不超過(guò)光單元9的最大額定功率的三分之二。因此，植物生長(zhǎng)系統(tǒng)1的最大功率容量降低。在多個(gè)植物生長(zhǎng)環(huán)境之間分配所需的能量是可能的。因此，通過(guò)最小化峰值功率要求來(lái)最小化能量消耗是可能的。另外，最小化操作兩個(gè)或更多植物生長(zhǎng)環(huán)境所需的組件的大小和數(shù)目是可能的。

盡管在以上描述的實(shí)施例中，第一、第二和第三照明組9a、9b、9c的亮?xí)r段為16小時(shí)并且暗時(shí)段為8小時(shí)，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，亮和暗時(shí)段的其它持續(xù)時(shí)間意在落在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并且另外應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，第一、第二和第三照明組9a、9b、9c的總的亮和暗時(shí)段在持續(xù)時(shí)間方面不必是24小時(shí)。在一個(gè)實(shí)施例（未示出）中，控制器被配置成依照正在生長(zhǎng)的植物類型和/或指示植物年齡的信息而使亮和暗時(shí)段持續(xù)時(shí)間變化。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在一些情況下，促進(jìn)生長(zhǎng)的最優(yōu)的亮?xí)r段和暗時(shí)段持續(xù)時(shí)間根據(jù)植物的年齡和/或植物的類型而變化。因此，通過(guò)依照植物類型和/或指示植物年齡的信息而使亮和暗時(shí)段的持續(xù)時(shí)間變化，植物生長(zhǎng)過(guò)程的效率和/或生產(chǎn)速率增加。

盡管在以上描述的實(shí)施例中，光單元9被拆分成第一、第二和第三照明組9a、9b、9c，但是在可替換的實(shí)施例（未示出）中，光單元可以被拆分成比三個(gè)照明組更多或更少的照明組。在一個(gè)這樣的實(shí)施例（未示出）中，光單元被拆分成兩個(gè)照明組并且控制器被配置成使得照明組中的僅一個(gè)被操作以在任何一個(gè)時(shí)間處提供亮?xí)r段。

盡管在以上描述的實(shí)施例中控制器5利用等式3、4和5編程以根據(jù)市場(chǎng)需求d、能量成本ce、光偏移l0、溫度偏移t0、二氧化碳水平偏移co20以及第二、第三和第四常量c2、c3和c4控制光水平l、溫度t和二氧化碳水平co2，但是在可替換的實(shí)施例（未示出）中，控制器5利用表征這些變量或這些變量中的一些變量之間的關(guān)系的不同等式來(lái)編程。

盡管在以上描述的實(shí)施例中，控制器5被配置成根據(jù)植物生產(chǎn)需求d和能量成本ce來(lái)調(diào)節(jié)供應(yīng)到植物8的光水平l，但是在可替換的實(shí)施例（未示出）中，控制器被配置成使得不根據(jù)能量成本ce來(lái)調(diào)節(jié)光水平l。

盡管在以上描述的實(shí)施例中，控制器5被配置成根據(jù)期望的光水平l來(lái)調(diào)節(jié)外殼2中的溫度t和二氧化碳水平co2，但是在可替換的實(shí)施例（未示出）中，控制器5不調(diào)節(jié)溫度t和/或二氧化碳水平co2。

盡管在以上描述的實(shí)施例中，控制器5被配置成根據(jù)植物生產(chǎn)需求d和能量成本ce來(lái)調(diào)節(jié)供應(yīng)到植物8的光水平l并且此外被配置成使第一、第二和第三照明組9a、9b、9c的亮?xí)r段偏移，但是在可替換的實(shí)施例中，控制器5被配置成僅執(zhí)行這兩個(gè)操作中的一個(gè)。

在以上描述的實(shí)施例中，控制器5被配置成使得調(diào)節(jié)光單元9的光水平l以控制植物8的植物生產(chǎn)速率p。在可替換的實(shí)施例中，植物8的植物生產(chǎn)速率p取而代之地或此外通過(guò)調(diào)節(jié)由光單元9輸出的光譜分布而變化。例如，如果植物生長(zhǎng)系統(tǒng)1中的植物8在葉綠素（一種不容易吸收可見(jiàn)光譜的綠色分量的色素）方面是豐富的，則可以通過(guò)增加從光單元9發(fā)射的光的綠色分量的比例而減小植物生產(chǎn)速率p。相反，可以通過(guò)減小從光單元9發(fā)射的光的綠色分量的比例而增加植物生產(chǎn)速率p。在另一實(shí)施例中，控制器5被配置成使得由光單元9輸出的光譜分布根據(jù)由光單元9輸出的光水平l而變化。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于某些類型的植物，促進(jìn)生長(zhǎng)的最優(yōu)光譜分布根據(jù)植物經(jīng)受的光水平l而變化。例如，一些類型的植物在光水平l為低時(shí)將更高效地使用來(lái)自光譜的一個(gè)部分的光，并且在光水平l為高時(shí)更高效地使用來(lái)自光譜的另一部分的光。因此，通過(guò)依照光水平l而使由光單元9輸出的光的光譜分布變化，增加植物生長(zhǎng)過(guò)程的效率和/或生產(chǎn)速率p。在另一實(shí)施例中，根據(jù)指示植物年齡的信息（例如種植植物的日期或植物已接收到的光的總量）而調(diào)節(jié)由光單元9輸出的光的光譜分布。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于某些種類的植物，促進(jìn)生長(zhǎng)的最優(yōu)光譜分布根據(jù)植物的年齡而變化。例如，對(duì)于某些類型的植物，最近種植的植物在它們暴露于具有大藍(lán)光份額的光譜分布的情況下生長(zhǎng)得更高效，而即將達(dá)到成熟的植物要求更低的藍(lán)光份額。因此，通過(guò)依照指示植物年齡的信息而使由光單元9輸出的光的光譜分布變化，植物生長(zhǎng)過(guò)程的效率和/或生產(chǎn)速率p增加。在又一實(shí)施例中，根據(jù)由每一個(gè)光單元9供應(yīng)光的植物的類型而調(diào)節(jié)由每一個(gè)光單元9輸出的光譜分布。這允許光譜分布針對(duì)當(dāng)前生長(zhǎng)的植物的類型的光要求而被定制，因?yàn)槟承╊愋偷闹参锔咝У厥褂脕?lái)自光譜的某些部分的光。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，由用戶向控制器5中輸入植物類型。

在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，植物生長(zhǎng)系統(tǒng)1包括用于檢測(cè)從光單元9發(fā)射的光的光譜分布的光傳感器（未示出）。這允許測(cè)量外殼2中的光的光譜分布，即使光單元9結(jié)合具有未知或變化的光譜分布的附加光源使用。

將領(lǐng)會(huì)到，術(shù)語(yǔ)“包括”不排除其它元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。單個(gè)處理器可以履行權(quán)利要求中敘述的若干項(xiàng)的功能。在相互不同的從屬權(quán)利要求中敘述某些措施的僅有事實(shí)不指示這些措施的組合不能用于獲益。權(quán)利要求中的任何參考標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)解釋為限制權(quán)利要求的范圍。

盡管在本申請(qǐng)中將權(quán)利要求明確表達(dá)成特征的特定組合，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容的范圍還包括在本文中明確或隱含地公開(kāi)的任何新穎特征或特征的任何新穎組合或其任何概括，無(wú)論其是否涉及與任何權(quán)利要求中目前要求保護(hù)的相同的發(fā)明并且無(wú)論其是否緩解與本發(fā)明相同的技術(shù)問(wèn)題中的任何一個(gè)或全部。申請(qǐng)人由此提請(qǐng)注意，新的權(quán)利要求可以在本申請(qǐng)或從其導(dǎo)出的任何另外的申請(qǐng)的訴訟期間被明確表達(dá)成這樣的特征和/或特征的組合。