CN109640628A - 便携式种植系统 - Google Patents

Abstract

一种便携式种植装置，包括具有预制的、可折叠的帐篷状或温室状壳体结构，当在使用地点构建时，所述壳体结构提供由一个或多个围壁围绕的封闭的种植区域；以及包括由多个可拆卸部件形成的种植系统，用于在使用地点进行组装并且用于定位在该可折叠的壳体结构的封闭种植区域内。

Description

便携式种植系统

技术领域

本发明涉及一种便携式种植系统，特别是包括用于容纳种植系统(例如水培种植系统)的预制的、可折叠结构的系统。

本发明还涉及尤其用于种植植物、微草药或可食用叶子的垂直分层种植系统。更具体地，本发明涉及垂直分层种植系统，该种植系统是模块化结构，具有可移动的多个单独的分层区段(tiered section)，以减小系统的占用空间，从而使其能够被容纳在空间受限的区域中。

本发明还涉及一种水培种植方法。

发明背景

水培工业在逐年增长。水培工业在世界各国越来越普遍并且确实世界各国有必要本地种植新鲜作物以养活其人口。种植植物的常用方法涉及NFT(营养液膜技术)系统。NFT系统是一种循环水培系统，由生长通道或托盘组成，营养液在该通道或托盘之上被持续地泵送通过，产生营养液膜，根部在所述营养液膜中生长。植物通常以岩棉块开始，并且被放置在生长通道上。溶液从主池(tank)再循环。已知有其他方法和装置。

这样的其他方法中的一种被称为“溢流和排水”或“潮涨潮落”。该方法涉及将植物放置在溢流台(具有基座和侧壁的浴缸状结构)上并将营养液泵入溢流台以流经植物，淹没其根部。将泵关闭，然后将溶液排出。该循环周期性地重复，通常使用计时器来自动控制循环的时间长度和周期。随着植物的生长，溢流量通常会增加。

大规模NFT系统需要相当大量的土地，因为传统上将植物在大面积上沿着的水平面布置在通道中。通常，所需的作物的量越多，种植作物所需的土地面积就越大。因此，城市地区依赖从农村、通常是遥远的农业区域运送新鲜植物和食用作物。所需农业区域的扩大意味着新鲜作物通常不会在城市地区和城市内以商业规模种植。尤其是在世界各地的积聚城市，其开放空间有限并且价格昂贵。

城市和城镇地区的餐馆每天都需要递送新鲜作物。超市还需要定期大量递送，需要大量的运输网络和物流。

已知有垂直分层NFT系统，其允许在垂直的搁架层中种植新鲜作物。然而，已经发现这种系统具有不灵活的结构，并且对于层的数量具有约束性限制，因此对给定区域内可种植作物的数量产生约束性限制。必须在每个搁架层之间提供走道，以允许通往在组件内种植的任何植物。这可以容易地使这种系统所需的占用空间区域的尺寸加倍。

此外，如果需要移动已知系统的框架，则必须断开系统所需的所有照明和流体系统。因此，在任何植物种植周期期间，不可能移动或重新放置框架的任何区段。

申请人的公开号为WO2015140493的专利申请提供了一种尤其用于种植植物的改进的垂直种植系统，其具有灵活的模块化结构，以减轻其他系统的空间限制，以及其允许分层搁架结构的区段可以在种植周期被移动或重新放置，并且不干扰种植周期。术语“种植系统”旨在包括向系统内种植的植物提供水或其他营养液和光的任何系统。这包括NFT系统以及溢流和排水系统。

术语“植物”旨在包括可食用的叶子，例如生菜和草本植物。

然而，仍然存在将这种种植系统提供给具有挑战性的地方的问题，这些地方例如有很少道路或没有道路通行的偏远地方，包括受干旱或冲突影响的地方。

因此，本发明的一个目的是提供一种改进的便携式种植装置。

发明内容

本发明的第一方面提供一种便携式种植装置，包括：

-预制的、可折叠的帐篷状或温室状的壳体结构，当在使用地点构建时，所述壳体结构提供由一个或多个围壁围绕的封闭的种植区域；和

-由多个可拆卸部件形成的种植系统，用于在使用地点进行组装并且用于定位在所述可折叠壳体结构的所述封闭种植区域内。

壳体结构可包括框架，框架包括一个或多个刚性或相对刚性的框架区段；以及一个或多个面板，其在使用中被布置以在使用地点连接到使用地点的框架并由使用地点的框架支撑，以提供围壁，在围壁内限定种植区域。因此，壳体结构可以是帐篷或帐篷状，具有任何合理的形状和尺寸，只要它可折叠以便运输并且能够在使用地点构建。类似地，种植系统优选地由模块化零件形成，在使用地点容易地放在一起以用于放置在种植区域内。

所述结构还可包括集装箱，可收缩的壳体结构和种植系统被容纳在所述集装箱内，集装箱的测量尺寸不超过约20英尺×8英尺×8.5英尺。这种集装箱通常是直升机可运输的，因此如果其它运输机构不合适，则可以使用直升机将整个设备运输到使用地点。

所述装置还可包括预制层底结构，其尺寸被设计成在构建时被容纳在可折叠结构的封闭种植区域内，所述层底结构包括具有一个或多个开口或开孔的实质上平坦的层底表面，用于使管道在使用中从层底结构上方的种植系统延伸到层底结构下方的位置。

所述层底结构可以是悬垂式层底结构，例如具有下方中空区域的层底结构，种植系统的某些部件可以位于所述中空区域内。悬垂的层底结构可以放置在地面上。可以挖出孔或凹部，使得层底结构位于该孔或凹部内或上方，周围的地面提供隔离以抵御恶劣的天气条件，例如热、冷、风，以保护层底结构内或其下方的那些部件并允许连续使用。

所述层底结构可在层底表面下方包括一个或多个隔离壁。

所述层底结构可在层底表面下方包括一个或多个用于容纳液体的池。

所述池或每个池可以与层底结构一体形成。

所述层底结构可包括用于安装一个或多个液体泵和/或电源的构件。

所述层底结构可在其上表面上包括一个或多个轨道，用于种植系统的一个或多个不同区段的相对滑动或滚动运动。该机构在WO2015140493中进行了描述，其全部内容通过引用并入本文。

所述装置还可包括一个或多个可拆卸的轨道，用于安装在地面以上、可折叠结构的壁之间，并且在使用中种植系统安装在其上，以便不需要地面支撑。

所述种植系统可以是具有多个区段的垂直分层种植系统，每个区段能够通过位于轨道上的滚轮、滑块或脚轮相对于一个或多个其他区段移动。

本发明的进一步的方面提供一种便携式种植装置，包括：

-预制的、可折叠的帐篷状结构，其具有多个壁，所述壁在使用地点构建，限定封闭的内部区域；

-由可拆卸零件形成的垂直种植系统，用于在使用地点构建，并且当构建时，其尺寸被设置以使所述垂直种植系统被封闭在帐篷状结构的内部区域内，所述垂直种植系统包括(1)多个分层区段，每个区段是用于安装多个生长托盘或生长通道的框架，一个在另一个之上，(2)液体源，用于向每个分层区段供应液体，以及(3)电源，用于向与每个分层区段相关联的各个光源供电。

所述装置还可以包括一个或多个安装轨道，用于定位在封闭的内部区域内，每个分层区段在使用中安装到所述安装轨道上，以便可沿着轨道相对于其他区段移动。

所述安装轨道或每个安装轨道可以被配置以被连接在地面上方，更靠近可折叠结构的上壁/顶部而不是地面，使用中的每个分层区段悬挂于所述安装轨道。

所述安装轨道可以设置在预制层底上，所述预制层底的尺寸设计成位于封闭区域内。

所述预制层底还可以包括在其下面设置的一个或多个通道或池，每个通道或池都具有穿过层底的开孔，用于通往所述通道或所述池。

本发明的进一步的方面提供了一种提供种植系统的方法，包括：

-以可折叠形式提供预制的、可折叠的帐篷状结构；

-以分离形式提供多个可拆卸零件形成的种植系统；

-构建帐篷状结构，以提供封闭的种植区；和

-构建种植系统并将其定位在封闭的种植区域内。

所述方法可以进一步包括从封闭区域内提取地面材料以提供地面凹部或孔，将层底结构定位在凹部或孔上，将种植系统定位在层底结构上，以及在层底结构下方提供一个或多个液体排放池、液体供应池、排放泵、供应泵和/或电源，使得其至少区段地位于凹部或孔内。

所述方法可以进一步包括首先通过直升机将可直升机运输的集装箱内的可折叠结构和种植系统运输到使用地点。

本发明的一个进一步的方面提供了一种用于植物的垂直分层种植系统，所述系统包括至少一个垂直分层搁架区段，每个具有一个或多个从其向上延伸的臂，并安装到位于所述种植系统上方的一个或多个轨道区段，从而使得所述区段或者每个区段可以沿着一个或多个轨道移动，所述区段或每个区段具有位于其上的构件，用于在使用期间向在所述区段上种植的植物提供和引导液体和光照。

所述臂或每个臂可以具有位于其末端处或其末端附近的滚轮，所述滚轮在使用中安装在轨道的顶部上。

可以提供两个或更多个臂，每个臂具有位于其末端处或其末端附近的滚轮，该滚轮在使用中安装在相应的轨道的顶部上。

所述臂或每个臂可在其末端处或其末端附近具有多个相邻的滚轮，用于安装在轨道的顶部上。

所述轨道或每个轨道可以具有延伸穿过其垂直平面的狭槽，所述臂或每个臂通过该狭槽延伸，所述臂或每个臂的末端突出穿过一个或多个轨道的顶部并且承载安装在所述顶部的一个或多个滚轮。

所述系统还可以包括一个或多个层底或安装在地面上的轨道，安装在所述区段或每个区段下方的另一个滚轮或另一组滚轮定位在轨道上。

层底或安装在地面上的一个或多个轨道可以与一个或多个所述区段上方的所述轨道或每个轨道垂直对齐。

所述系统还可包括用户可操作的摩擦制动器，用于选择性地将所述区段固定到所述轨道或每个轨道上。

所述滚轮或多个滚轮可以与电动机相关联，所述电动机可以通过遥控区段控制，以引起所述区段沿着一个或多个轨道移动。

本发明的又一个方面提供了一种种植系统装置，包括：

-具有顶板和层底的封闭区域；

-位于顶板内或顶板下方的一个或多个轨道或导轨，其从封闭区域的一端向另一端线性延伸；和

-垂直分层种植系统，包括多个并排区段，所述区段或每个区段具有位于其上的工具，以在使用期间向在所述区段上种植的植物提供和引导液体和光照，以及包括至少一个向上延伸的臂，其在末端上或末端附近携带滚轮等，所述滚轮等设置在所述轨道或导轨或每个轨道或导轨上，以允许沿着所述轨道或导轨相对于所述其他区段或每个其他区段移动。

本发明的又一个方面提供了一种水培种植的方法，包括：

(1)在植物托盘内沉积植物物质和生长基底，所述植物托盘包括上表面和一个或多个用于保持植物物质的凹部；

(2)将植物托盘放置在堆叠托盘上，所述堆叠托盘具有基底和一个或多个向上突出的壁，所述壁的尺寸设计成当植物托盘位于堆叠托盘上时，所述壁在植物托盘的上表面上方延伸；

(3)使用第二植物和堆叠托盘重复步骤(1)和(2)，并将第二堆叠托盘堆叠在第一堆叠托盘的顶部，使得在第一植物托盘的上表面和第二堆叠托盘的基座之间留有间隙；

(4)对于初始阶段种植期，存储所述堆叠的托盘，其中植物生长可以延伸到堆叠的托盘之间的间隙中；和

(5)对于第二阶段种植期，将堆叠托盘拆开并将第一植物托盘和第二植物托盘定位在一个或多个水培溢流台上。

所述方法可以进一步包括，在步骤(5)之后，步骤(6)用一定量的含营养物的液体使所述或每个溢流台溢流，使得其水平面高于植物托盘的上表面的水平面，以浇灌植物物质和生长基底，然后排干溢流台，作为第二阶段种植期的一部分。

所述方法可以进一步包括重复步骤(6)的步骤(7)，用于在第二阶段种植期间的后续溢流和排放循环。

所述方法可以进一步包括，在步骤(6)或权利要求(7)之后，将每个植物托盘放置在相应的堆叠托盘上，并将堆叠托盘一个堆叠在另一个的顶部上。

每个植物托盘可包括多个凹入上表面的非排水的凹部。

所述生长基底质可以是纤维可生物降解材料层，例如地毯状覆盖物。

每个堆叠托盘可包括面积大于植物托盘的基座。

堆叠托盘的所述壁或每个壁可以向上突出植物托盘深度的两倍以上。所述壁或每个壁可以向上突出植物托盘深度的三倍以上。

堆叠托盘的所述壁或每个壁可以布置成完全围绕内部基座区域，植物托盘在使用中平放在该内部基座区域内。

堆叠托盘的所述壁或每个壁可以在其上边缘处或在其上边缘附近具有成形的表面，以便接纳另一个堆叠托盘的外部基座，从而限制堆叠时的横向移动。

步骤(5)可包括将第一和第二植物托盘定位在一个或多个液体循环溢流台上，所述水培溢流台是垂直分层溢流和排水系统的一部分。

本发明的另一方面提供一种水培种植方法，包括：

(I)提供多个植物托盘，每个植物托盘包括上表面和多个凹陷的非排水凹部，在其中在基底中或其附近接纳植物种子或发芽植物种子；

(II)润湿基底；

(III)将每个植物托盘放置在相应的堆叠托盘内，所述堆叠托盘包括大于植物托盘的基座，并且具有一个或多个在植物托盘表面上方延伸的围壁；

(IV)将一个堆叠托盘堆叠在另一个之上并将它们储存一段种植期，在该种植期中，植物长入植物托盘和堆叠在其上方的堆叠托盘之间留下的间隙中；

(V)随后拆开堆叠托盘，移出植物托盘并将它们放置在溢流和排水系统的溢流台上，溢流和排水系统定期用营养液使溢流台溢流至排出所述液体前刚好在植物托盘上方的水平面，促进进一步生长。

本发明的另一方面提供了一种堆叠托盘，其被配置用于根据任何上述限定的方法，包括具有一个或多个向上突出的壁的基座，所述壁的高度高于被配置以容纳的植物托盘。

所述堆叠托盘可具有非排水基座。

所述堆叠托盘可以在一个或多个壁的上周边处或上周边附近具有成形部分，所述成形部分的尺寸被设计并被布置成接纳另一堆叠托盘的基座，以在堆叠时限制其横向移动。

本发明的另一方面提供了一种被配置用于根据任何上述限定的方法使用的装置，包括：植物托盘，其在上表面下方具有多个凹部；以及堆叠托盘，其包括面积大于所述植物托盘的基座，具有一个或多个向上突出的壁，所述壁的高度大于所述植物托盘的深度，使得当植物托盘位于堆叠托盘内时，相应的上表面留有间隙。

附图说明

现在将参考附图通过非限制性示例描述本发明，其中：

图1是形成本发明优选实施例的组成部分的可折叠和便携式壳体的透视图；

图2是图1外壳(enclosure)的侧视图，具有不同的外骨骼框架件，这些框架件是可选的；

图3是形成优选实施例的组成部分的第一示例层底系统的透视图；

图4是外壳内的封闭区域的透视图，包括其中可以接纳图3的层底系统的挖出的孔；

图5是第二示例层底系统的透视图，其可以形成优选实施例的组成部分；

图6是第三示例层底系统的透视图，其可以形成优选实施例的组成部分；

图7是图1外壳的侧视图，包括一对顶部轨道，可以从其悬垂种植系统；

图8是形成优选实施例的组成部分的垂直种植系统的垂直分层区段的透视图；

图9是图8的分层区段的组成部分的特写图；

图10是图8的分层区段的端视图；

图11是与图8的分层区段一起使用的排水池的透视图；

图12是图8的分层区段的顶部的特写图；

图13是形成根据本发明的第二实施例构建的垂直种植系统的组成部分的垂直分层区段的透视图；

图14是图13的分层区段的端视图；

图15(a)至图15(c)是以平面图示出的用于放置在层底结构上的导轨的示意图；

图16(a)和图16(b)是如何移动区段以在其间形成路径的示意图；

图17(a)和图17(b)是显示该系统的水池的示意图；

图18和图19是示出在该系统内使用织物气管(air duct sock)的示意图；

图20根据本发明的一个实施例的采用安装在种植区段上方的轨道的种植结构的透视图。

图21(a)至图21(d)以平面图示出了区段可以如何位于上述轨道上的不同变化形式；

图22是根据本发明的另一个实施例的种植结构的透视图，该种植结构在种植区段的上方和下方都具有轨道；

图23是一个向上延伸的臂的平面图，示出了位于臂内用于驱动轨道上的滚轮的电驱动系统；

图24是用于根据本发明的方法的植物托盘的透视图；

图25是图24植物托盘的凹部的侧截面图；

图26a和图26b是用于根据本发明的方法的堆叠托盘的侧视平面图和俯视平面图；

图27是局部截面图，示出了当一个托盘被放置在另一个上面时，在堆叠托盘之间的可选的啮合系统；

图28a和28b是种植期之前和之后的一叠堆叠托盘的侧视图；

图29a和29b是植物托盘从其各自的堆叠托盘中移出，并分别放置在溢流台和分层溢流台上时的透视图；和

图30是在溢流和排水循环之后的堆叠的侧视图。

具体实施方式

本文的实施例涉及一种便携式水培种植装置，其包括可折叠的帐篷状结构和用于放置在帐篷状结构内的模块化种植系统。这两个部分以折叠形式提供，用于在可直升机运输的集装箱内运输，所述集装箱的尺寸大约为例如，不超过20英尺×8英尺×8.5英尺，使得能够容易地存放和运输到难以到达的区域以用于施工现场及后续使用。其他容器尺寸可能是合适的。

参见图1，示出了可折叠的帐篷状结构100，其形式为由相对刚性的杆形成的半管温室，包括至少四个地面框架杆102，以及多个更柔性的屋顶杆103，其弯曲成近似半圆形以形成半管结构。杆102,103使用已知的附件连接器互连，所述附件连接器接纳适当取向的杆的端部。这提供了基本框架。在杆102,103的框架之上安装有一个或多个织物的或塑料的片104，使用任何已知的工具将其固定于所述框架，例如粘接、夹紧或简单地铺设在整个框架上，并且以传统片材的方式钉在地面上。更多的片104可以由更刚性的塑料或玻璃面板代替，并且它们可以是不透明的或透明的，或者介于不透明和透明之间。端壁105被设置有门状开孔，在其中提供了一种模块化的滑动门结构106，以允许用户进入和离开所述帐篷状结构100内形成的封闭区域。

帐篷状结构100可以是任何合理的形状或尺寸。它不一定是半管的；例如，它可以是更类似房屋形状的，或圆顶状的。

此外，在一些实施例中，可以提供外部的外骨骼，为帐篷状结构100提供额外的强度。例如，在图2中，一个或多个柔性杆111，112(可替代的布置)可覆盖基础结构100，并使用张力下的电缆或绳索、或其它的翼梁连接到基础结构100，以保持所述结构的形状和形式。

帐篷状结构100，当折叠时，以传统帐篷的方式以平坦形式存放，例如将“皮肤”的柔性面板104折叠起来，并将框架的杆102,103并排存放，占据非常小的空间。类似地，门板106可以平放在集装箱中。

被提供有所述帐篷状结构100的种植系统可以是任何合理的类型，只要其可以解构形式提供，并且可在使用地点处组装。出于以下实施例的目的，我们描述了垂直分层NFT种植系统的使用，如WO2015140493中所述，但是其以模块形式提供用于现场组装。

提供帐篷状结构100内的封闭区域110，用于定位所述种植系统，该封闭区域处在矩形框架杆102的范围内，以及壁104的下方。

提供悬垂式层底系统，用于在封闭区域内定位在地面上或地面内。层底系统的主要目的不仅是为种植系统提供相对平坦的表面以使种植系统在其上定位，以及供用户走过，而且还是为了在下方为待存储的种植系统的某些部件提供保护区域。悬垂式层底系统还以便携的重量和尺寸提供，并且可以以解构的形式提供以便现场组装。

图3示出了层底系统112的一个实施例，包括上部面板113和下部面板114，其由托梁115互连以限定一个中空的盒状内部。上部面板113和下部面板114可以由单件零件或多个零件形成，例如像地板或面板。各零件113,114,115可以用螺钉、铆钉或钉子连接在一起，也被提供。层底系统112甚至可以作为单个的、构建的单元来提供，只要保持它是便携的。

上部面板113具有一个或多个孔116，其可以覆盖有或可以不覆盖有可拆卸的面板，该面板允许通往存储在层底系统112的内部中的某些部件，这样的部件可包括一个或多个液体储存池、一个或多个排液池、液体槽、一个或多个泵、电源(例如电池)等。可以提供用于管道的孔117，所述管道在这样的部件和在上部面板113上方的种植系统的相关零件之间延伸。

在将种植系统的所述部件定位在层底系统112的内部中时，除了其他之外还提供对诸如天气之类的外部影响的保护。例如，某些高温和低温以及风况可能不利地影响部件的正常运行。层底系统112的一定量的内部可以用隔离材料进行防护，和/或可以提供围绕层底系统的周边的隔离壁。

与种植系统进行交互的某些部件，例如一个或多个液体供应池和一个或多个排液池、液体槽、泵和/或电池，或者用于它们的附件构件，在一些实施例中可以与层底结构112一体地形成。

优选但非必要的是，层底系统112至少部分地沉入现场地面。更具体地说，如图4所示，在帐篷状结构100下面的封闭区域内的地面区域119可以被挖掘，例如，通过挖入土壤或沙子来提供孔120，悬浮的层底结构在使用中位于该孔内。这具有的优点在于，上述部件受到地面的自然隔离效果的保护，其保持相对稳定并且不受(或更少受到)风或来自太阳的辐射的影响。

在一个可替代实施例中，层底系统123可包括在上表面上的凸缘或延伸件125，该凸缘或延伸件利用周围的地面周边来支撑所述层底系统，而那些部件被定位在孔120中。图5进行了解释。

如果部分地沉入地面，层底系统112,123内隔离可以需要或可以不需要进一步的隔离。

在进一步的实施例中，参见图6，层底系统133可包括在层底上表面的整个或大部分长度上延伸的一个或多个轨道135，从而提供(将在下文中描述的)种植系统在其上可移动以提供走道区域或类似的通往种植系统的不同区段的导轨。轨道135可以整体地形成在层底上表面上，或者在组装地点可固定到表面。

用于本实施例的层底系统可以不需要盒状结构，而是仅包括具有延伸到下方部件的一个或多个开孔的上部面板，其可以形成为或可以不形成为层底系统的组成部分。

在进一步的实施例中，下面将描述的种植系统可以从帐篷状结构100的上部悬垂，如图7所示。本例中，横梁136连接在帐篷状结构100的侧面之间，在该结构的任一端附近有一个，并且可能在两个端部中间有一个。横向于横梁136延伸的是一个或多个轨道137，该轨道延伸该结构100的大部分长度。下面将描述的种植系统适于具有向上延伸的垂直臂，其位于一个或多个轨道137的顶部之上，使得种植系统悬挂在下面。可选地，种植系统的区段可以通过在轨道137之上滑动或滚动运动而相对于彼此移动，以提供去往不同区段的通路。

现在将描述用于放置在上述帐篷状结构100内的示例性种植系统，特别是垂直分层种植系统。应当理解，种植系统是模块化结构，可以在运输之后以拆分形式提供所述系统以便现场组装。

本文的实施例首先描述了如WO2015140493中概述的垂直分层种植系统的使用，这对理解后续将描述的本发明是有用的。

图8示出了垂直分层种植系统(在本例中是NFT系统)的组装的分层区段1。整个系统包括多个这样的区段。区段1包括互连的垂直梁和水平梁(分别为2和3)的框架,垂直梁和水平梁被单独供应以用于现场组装，或者可以根据存储容器中的空间，以部分地或完全地组装的形式提供。在基座处设置有成角度的梁4，以为框架的基座提供强度。细长植物托盘5的分层阵列沿着横跨水平梁3的框架纵向延伸。

所述框架梁2,3由铝或其它合适的坚固但轻质的材料构建。可以使用塑料材料。

从图9中可以看出，水平梁3通过接合夹具6连接到垂直梁2，所述垂直梁2的高度可以被改变，以降低或提高区段1中的任何层，而无需拆解整个框架。

每个植物托盘5通常由塑料制成并具有中空矩形形状。开孔7沿着每个托盘5均匀地设置，在其中容纳植物的根或幼苗，它们将成长为植物，例如在图12的顶层所示的例子中，成长为莴苣。在使用中，营养液被引导进入每个托盘5中并沿着每个托盘5流动。

所述区段的一端(如图9所示)具有管道9的次级框架。导管10将每个托盘5的端部与管道9连接，以提供封闭的系统，营养液通过所述封闭的系统可以在托盘5和管道9之间流动，用于横跨托盘5的多个层的再循环。

提供人造灯管11和相应的电气配件，用于连接到所述框架，使得人造灯管和相应的电气配件在上方延伸，并大体平行于每个托盘5。可以由，例如，发光二极管LED来产生人造光。灯管11被夹紧到框架的水平梁3，并从水平梁3向下延伸。如图9所示，至每个灯管11的电连接12(其将灯管11连接到远离所述区段的电源)是柔性的，使得当调整区段1内的任何搁架的高度时电源连接件保持完好并且保持连接。所有电连接12以模块形式提供，用于使用标准插头和插座连接器与适当的其他连接互连。

在可替代结构中，灯管可以横跨框架的横轴延伸，垂直于托盘5。在所需的情况下，这可以减小整个结构的尺寸，使其更紧凑。它还可以减少所需的照明单元的数量，从而降低安装和运行成本。

图10示出了分层区段1的另一端。排水管道系统13连接到区段1的所述端部。排水管道系统13具有多个出口管道14，这些出口管道14依次连接到每个托盘5的端部。

一旦组装好，托盘5以微小的角度横跨区段1的每一层延伸，使得它们略微向下地朝向区段的具有排水管道13的端部(即，在10中所示的端部)。因此，过量的营养液沿着托盘5流入排水管道13，以被分配到排水池15中。

排水池15优选地被容纳在层底系统112,123内(在其上表面的下方)，并且包括泵16，以将营养液通过导管17泵送回并返回到托盘5中以进行再循环(参见图12)。排水池15可以是层底系统112,123的整体组成部分，位于其中一个开孔的下方，或者可以作为用于固定在层底系统内部的单独部件提供。

如图10所示，所述系统在本例中被布置以定位到导轨组件18(参见图6的上方)，所述导轨组件被固定至层底系统112，123。图10只示出了导轨组件18的一部分。整个导轨18具有网格状形式，允许多个单独的区段沿着网格朝向或远离彼此侧向地移动。

导轨18基本上延伸横跨系统的整个基座占用空间。在实践中，多个分层区段1位于导轨组件18上，并且每个区段可沿导轨18移动，以改变它们相对于彼此的位置。这允许在任何两个区段1之间打开路径以允许通往需要之处的任何区段1中的植物。当不再需要通往特定区段1那侧的时候，该相邻区段可以跨过导轨组件18朝向其邻近区段移动并抵靠于该邻近区段，从而关闭间隙，同时打开另一区段1与其邻近区段之间的路径。

每个区段1可沿导轨组件18单独移动的事实意味着整个系统(包括多个区段)的导轨的总体占用空间仅需要包含单个路径宽度，从而显著增加分层区段1的数量，并因此增加系统内在任何限定的位置的可种植面积。

参考图15(a)，其为层底系统的平面图，在一些实施例中，导轨可包括间隔开的第一和第二平行轨道34。每个区段1(图15中未示出)被配置，以通过各自间隔开的轮子、脚轮、滚轮或滑块的组在轨道之上滑动或滚动。可以在每个区段1的末端设置手柄以辅助移动。图15(b)示出了导轨可以包括一个或多个附加轨道36。图15(c)示出了轨道的网格状系统38，包括横向于图15(a)和图15(b)中所示的纵向轨道的一个或多个轨道，用于在防止轨道朝向或远离彼此移动方面的稳定性。

导轨的轨道(例如横截面轮廓)可以是任何形式。图16(a)和图16(b)以示意图示出了如何通过使用上述导轨系统使封闭的种植区域的占用空间最小化。在图16(a)中，空间40既代表通往相邻区段1(G)的路径，也代表可以移动所述区段(G)的空隙以提供去往下一区段(F)的通路。接下来可以根据需要移动多个区段1，并且图16(b)示出了多个区段(C，D，E，F，G)沿着导轨轨道的移动是如何创建通往相邻区段(B，C)的新路径42。

此外，支持每个区段1上的植物种植的单独照明组件和供水组件，在组装时被搬运到区段1上的事实，本身意味着区段1可以沿着导轨18侧向移动，例如图16所示。在植物种植周期期间，不需要断开照明系统或营养系统，否则会破坏和不利地影响植物的生长。此外，每个单独的照明组件和营养液组件被连接到具有柔性联动装置的集中式电源，当区段1朝向或远离电源移动时，所述柔性联动装置能够适应地增加或减少长度。供给整个系统的集中式电源和水/营养液存储器(均未示出)可以例如位于建筑物的屋顶结构内(系统被安装在该屋顶结构内)，并且将通过单独的柔性联动装置连接到每个区段1，所述柔性联动装置从电源向下延伸用于连接到适当的区段。

在一个可替代实施例(未示出)中，每个区段可以携带其自己的电源，例如电池，以及用于营养液的储存池。

虽然在图11中所示的排水池15被示出为单个区段1的宽度，设想在一些实施例中，池15可以是细长的，使得其总长度足够适应区段1的侧向沿导轨18移动的同时，将排水管13的端部保持在池壁19的范围内。

在一个可替代实施例中，排水池采用沿着导轨的整个侧周边延伸的单个槽状结构的形式，但是，仍然是位于空心层底系统下面，使得每个区段的排水管13保持在池的壁范围内，即使区段移动到导轨的末端时也是如此。稍后将描述其示例。

图13和图14示出了用于垂直排水系统的不同的分层区段20，这次是根据溢流和排水原理进行的。在溢流和排水系统中，有时也称为落潮和流动，整个根区在干燥之前会周期性地充满营养液。这是通过来自主营养池的泵上的定时器来完成的，该主营养池通常位于溢流托盘正下方。根区被淹没的时间很短(10-15分钟之间)。溢流之间的间隔取决于植物大小和使用的基质(岩棉或膨胀粘土陶粒(expanded clay pebbles))。与前面描述的实施例一样，整个系统将包括多个这样的区段。区段20包括互连垂直梁和水平梁(分别为21和22)的框架。框架梁21,22由铝或其他合适的坚固但轻质的材料构建。

水平梁22通过连接夹具23连接到垂直梁21，连接夹具23的高度可以改变以降低或提高区段20内的任何层。

三个细长支撑臂24在每个层的水平面纵向延伸穿过区段20。臂24为植物托盘25提供支撑，植物托盘25在每个层的水平面垂直地横跨框架延伸。

每个臂24设置有沿每个臂24的整体长度延伸的滚轮机构26，使得托盘25可以容易地沿着区段20的纵向轴线从一端被拖动到另一端。托盘26可以沿着滚轮26手动移动，或者移动可以是自动化的。

如图14最好地示出的，排水通道27沿区段20的一边的长度的排水通道延伸。排水通道27提供在排放阶段期间用于营养液充满后从托盘25流出的路径。排水通道的端部在一个或多个排水池(未示出)之上的层底系统中的一个开孔或多个开孔之上延伸。

类似种植系统的第一个描述的实施例，区段20是系统内的若干个区段中的一个，其固定到层底导轨，允许区段20移动以如前所述打开和关闭其间的走道。

类似第一个描述的实施例，任何给定区段20的照明系统和营养物系统被携带在所述区段20上，使得任何给定区段20可以沿着导轨移动而不需要断开系统，从而允许该区段在植物的种植周期中可以被移动。

上述垂直分层区段被设计用于整个系统，所述整个系统包括层底导轨和多个这样的区段，每个区段安装在导轨上。所述系统还包括将集中的流体供应和电供应连接到每个区段的营养组件和照明组件的构件。

参考图17(a)和图17(b)，现在描述上述细长池的实例。在本例中，池50具有一定长度，该长度基本上沿并排区段1的长度延伸并且沿着间隙40延伸。池50位于层底系统的中空部分内，即在其上表面的下方，位于细长开孔的下方。每个区段1的排水管13(以截面图示出)被支撑悬垂在池50上，使得离开下端的流体排入池中，并且上述区段的上述侧向运动不会导致溢出。实际上，悬垂管13可以与池50的上周壁齐平或在其下方，以最小化飞溅。

图17中的池50的不同之处还在于它被分成两个不同的液体携带部分，即排水部分52和淡液体部分54，由中间纵向壁56分开。排水部分52具有倾斜的层底以便使用重力使收集的液体朝向其可以从池50中移除的一端，无论永久地移除，还是由过滤/再循环系统处理。排出液体的流动由朝向出口孔60的箭头指示。淡液体部分54被顶壁62覆盖；液体通过入口管64从主源或其它来源进入，并在需要时通过出口管66离开，出口管66被连接到泵，该泵将液体传输到多个单独区段1。进入的液体可以是淡水或含营养物的液体。提供检查盖70以使得能够通往淡液体部分54，无论是用于检查水平面和/或添加化学品。因此，在种植室30内的组合的、紧凑和方便的单元中实现了排水和淡液体储存。池50相对轻质，优选地由塑料材料制成，但是可以使用任何合适的材料。

此外，在一些实施例中，可以在种植室30中提供织物气管(下文称为“织物管”)。参见图11，示出了织物管72附接到墙壁安装件74，通过织物管输送来自低速风扇输送系统的预定温度的空气。织物管72由织物(或类似柔性)材料制成，其长度延伸基本上种植室30的长度；它可以使房间内的空气均匀分布，具有可以扩散空气并防止气流的微孔。图12表示织物管72可以位于种植室30中的位置，例如，在过道上方，而空气输送系统80位于外部屋顶上以保持紧凑的占用空间。输送系统80通过导管82连接到织物管72，并且由安装到侧壁的控制单元84控制。如图11所示，织物管72中的穿孔可以沿一侧布置，以基本上朝向分层区段均匀地引导空气，如图13所示。

所述系统可以位于专门设计的具有严格温度和气候控制的建筑物内，以为植物种植提供最佳条件。建筑物可以是现场构建的预制单元。系统内的分层区段的单独可操作性允许单元的占用空间仅比所述区段的组合占用空间略大，在需要时，仅需要一点额外宽度来形成所选区段之间的通道。

现在参考图14至16，现在将描述根据本发明的实施例，其在位于垂直层种植系统的区段1的上方设置一个或多个轨道。

参见图14，在封闭的种植结构80中，提供一对安装在结构80的顶板82上或正好在其下方的轨道85,86。轨道85,86沿结构的纵向范围延伸。在本例中，种植系统的上述区段1通过该区段的任一侧的一对向上延伸的臂87被保持在轨道85,86下方(不需要滚轮或脚轮，因此不需要导轨)。在臂87的末端设置有相应的滚轮、脚轮或滑块88，它们位于相应的轨道85,86的顶部之上，以使得这些区段能够以前面图中所指示的方式沿其移动，并且用于相同的目的。通过不再需要安装如前面的图所示的在地面上的导轨和下部滚轮，在每个区段下创建更多空间以便通往和/或提供其他部件。实际上，区段1悬挂于一个或多个上导轨。

如图15(a)至(d)所示，存在各种机构，滚轮88可以通过这些机构定位在轨道85,86上。例如，在图15(a)中，臂87延伸到每个轨道85,86的同一侧。在图15(b)中，臂87在每个轨道85,86的内部延伸。在图15(c)中，臂87在每个轨道85,86的外部延伸。在图15(d)中，每个轨道85,86沿其中心开有狭槽，使得臂87延伸穿过中心狭槽，其中一对滚轮94位于狭槽的任一侧。具有成对的相邻滚轮可提高稳定性。

参见图16，除了使用上轨道85,86之外，还可以提供先前描述的安装在层底上的轨道或导轨34，使得系统使用上轨道和下轨道以提高稳定性。

在所有实施例中，摩擦制动系统可以与每个区段1相关联，即，使得每个区段上的车轮、滚轮或脚轮可以相对于轨道制动，以临时选择性地固定其位置。

在所有实施例中，电动机可以与每组车轮、滚轮或脚轮相关联，或者在给定区段1上与其中至少一个相关联，以允许沿着轨道(无论是上轨道还是下轨道)驱动区段，并且其可以是使用遥控器选择性地被控制到达所需位置。

图17示出了电动机驱动系统的一个示例实施方式。与滚轮92相邻的是驱动滚轮93，其与滚轮92邻接以引起旋转，与由马达94通过互连轴施加的旋转相同。电动机94由控制系统95电控制，控制系统95可以通过有线控制器或无线控制器接收用户输入以开始/停止旋转，并控制旋转方向。当然，这种驱动系统不是必需的。区段1的移动可以通过用户动作手动完成。图17的系统可替代地表示摩擦制动器，其中元件93表示可移动的制动衬块，其响应于对元件95的机械或电输入(例如通过拉索或拉杆)而移动成与滚轮92接触。

上述垂直分层种植系统可以通过垂直延伸的臂适用于悬挂于如图7所示的上边梁，在所述臂上安装有滚轮、滑块或脚轮。可以实现相对于彼此移动所述区段1的相同能力，而不需要在层底系统上提供导轨轨道，虽然在理论上两个系统都可以被提供。

现在将关于使用特定装置的“溢流和排水”或“潮涨潮落”设置来描述水培种植方法。

参见图24，示出了植物托盘100，其包括具有大致平坦的上表面101和下表面102的金属或塑料片。在上表面101内形成有多个凹部103，凹陷入所述表面中，并且虽然本文示出了圆形凹部，但是可以具有任何形状或尺寸。凹部103限定了用于接纳种子或发芽种子的多个单独种植区。在这本例中，凹部103突出超过下表面102，但是在其他实施例中，凹部103可以更浅，使得下表面保持基本平坦。

图25示出了一个凹部103的横截面，其中放置有生长基底105，例如岩壁或可生物降解的纤维材料，例如可生物降解的地毯状覆盖物。种子107通常被埋在基底105内，或者可以放置在其上或其下，并且基底被润湿。当种子发芽时，基底105为根提供支撑。它通常是惰性材料。在本例中，多个单独的盘状基底103被放置在每个凹部103中，但是在其他实施例中，较大的片可以放置在多个凹部之上，而种子被放置在每个凹部位置中。

参见图26a和26b，示出了堆叠托盘110，其具有基座112和位于基座的相对侧上的两个直立壁114，以提供大致U形的结构。在其他实施例中，提供四个壁，即用以围绕基座112，并且如果是圆形，则可以仅使用单个壁。基座112的内表面区域的形状和尺寸被制成大于植物托盘100的内表面区域。堆叠托盘110可以由金属、塑料或实际上任何材料制成。壁114的高度在两侧大致相同并且大于如虚线所示的植物托盘100的深度。因此，植物托盘100当位于堆叠托盘110的基座上时，如图26中的虚线所示，在其上边缘和壁114的上部范围之间留下间隙“g”。

在所述方法中，多个堆叠托盘110以垂直堆叠的方式一个放在另一个上面。因此，一个托盘的基座112搁置在下面一个托盘的壁114的上边缘上。在其他实施例中，堆叠托盘110可以略微呈槽形,或者如图27所示，在上端附近具有切口118，用于接纳另一个堆叠托盘的适当形状的基座部分120，以便堆叠时限制横向移动。

在本发明的种植方法中，将种子107和基底105放置在植物托盘100的相应凹部103中。将植物托盘100放置在堆叠托盘110中，如图26所示。用其它植物托盘100和堆叠托盘110重复该过程，堆叠托盘110一个堆叠在另一个之上，如图29所示。然后将堆叠的层130放置在生长室或其他合适的环境中以在给定的初始时间段促进发芽。在此期间，不同区段之间的间隙“g”允许向上生长而不受上水平面的干扰，并且总体而言，堆叠130允许在给定的层占用空间中提供更多数量的植物。参见图28b，显示植物133如何不受影响。而且，堆叠130可以被放置在推车135等上，以便于运输到种植室和从种植室运输。

在初始种植期之后，堆叠130被移动到溢流和排水种植装置，或者可替代地，堆叠130的每个区段可以单独移动。参见图39a，这通常包括溢流台140，其是具有凸起边缘142的盆。泵(未示出)被配置以通过入口145用预定体积的营养液充满台140。该体积是使得当托盘位于台140上时，营养液仅覆盖植物托盘100的深度，以向植物133提供养分，之后泵停止输送。在溢流后的预定时间段之后，打开排水管147以使用重力将液体排放到下面的池(未示出)。可以使用可替代的溢流和排水机构和布置。

如图39a所示，溢流台140的尺寸可以被设计成接纳多个植物托盘100。可以在溢流台140的下部设置滚轮(未示出)，以允许植物托盘100容易地在台上移动。图29b示出了采用多个溢流台140的垂直分层系统，一个溢流台在另一个溢流台的上面，其在使用中可以从单个泵供应水并且排放到单个池中用于反馈循环中的回收和/或过滤和补充。

根据植物种植的阶段，“溢流和排水”过程通常被重复，用于又一个种植期。该过程通常使用电子计时器系统来控制，该系统根据设置或程序启动泵和停止泵，并打开和关闭排放管147。在该种植阶段期间，UV光也可以与溢流台140结合使用。

同样，分层溢流台的使用限制了层空间。

在“溢流和排水”阶段结束时，植物托盘100被再次放置在相应的堆叠托盘110内并且一个堆叠在另一个上面，如图30所示。间隙“g”仍足以允许增长的生长而不受干扰。然后可以运输所述堆叠用于存储和/或包装以便开始销售或运输给客户。

植物托盘100的底部(包括凹部103)是封闭的，即没有排水孔，以保持基底105中的水分并防止在将托盘100移动到堆叠托盘110时滴落。类似地，堆叠托盘110可以具有封闭的基座112。

总的来说，从前述内容明显的是，可以在给定的占用空间上种植大量植物，并且可以在诸如生长室和溢流台的位置之间大量运输。通过与垂直分层种植装置相关联地执行该给定方法提供了进一步的优点，该垂直分层种植装置，例如，如WO2015140493中所述，其全部内容通过引用并入本文。为了完整起见，我们在后续讨论该装置及其变型。

应当理解，前述内容仅仅是对本发明的示例性实施例的描述，并且在不脱离如所附权利要求中阐述的本发明的真实范围的情况下，可以容易地对这些实施例进行修改。

Claims (20)

1.一种便携式种植装置，包括：

-预制的可折叠的帐篷状或温室状的壳体结构，当在使用地点构建时，所述壳体结构提供由一个或多个围壁围绕的封闭种植区域；和

-由多个可拆卸零件形成的种植系统，用于在使用地点进行组装并且用于定位在所述可折叠壳体结构的所述封闭种植区域内。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述壳体结构包括：

框架，其包括一个或多个刚性或相对刚性的框架区段；和

一个或多个面板，其在使用中被布置以在使用地点连接到所述框架并由所述框架支撑，以提供所述围壁，在所述围壁内限定所述种植区域。

3.根据权利要求1或2所述的装置，还包括集装箱，所述可折叠的壳体结构和所述种植系统被容纳在所述集装箱内，所述集装箱的测量尺寸不超过大约20英尺×8英尺×8.5英尺。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，还包括预制层底结构，所述预制层底结构的尺寸被设计成在构建时被容纳在所述可折叠结构的所述封闭种植区域内，所述层底结构包括实质上平坦的层底表面，所述层底表面具有一个或多个开口或开孔，用于使管道在使用中从所述层底结构上方的所述种植系统延伸到所述层底结构下方的位置。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述层底结构包括在所述层底表面下方的一个或多个隔离壁。

6.根据权利要求4或5所述的装置，其中所述层底结构包括在所述层底表面下方的一个或多个用于容纳液体的池。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述池或每个池与所述层底结构一体形成。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其中所述层底结构包括用于安装一个或多个液体泵和/或电源的构件。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的装置，其中所述层底结构包括在其上表面上的一个或多个轨道，用于所述种植系统的不同区段的相对滑动或滚动运动。

10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，还包括一个或多个可拆卸的轨道，用于安装在所述可折叠结构的所述壁之间，在地面以上，并且在使用中所述种植系统安装在所述轨道上，以便不需要地面支撑。

11.根据权利要求9或10所述的装置，其中所述种植系统是具有多个区段的垂直分层种植系统，每个区段能够通过位于所述轨道上的滚轮、滑块或脚轮相对于一个或多个其他区段移动。

12.一种便携式种植装置，包括：

-预制的、可折叠的帐篷状结构，其具有多个壁，所述壁在使用地点构建，限定了封闭的内部区域；

-由可拆卸零件形成的垂直种植系统，用于在使用地点构建，并且当构建时，其尺寸被设置以使所述垂直种植系统被封闭在所述帐篷状结构的所述内部区域内，所述垂直种植系统包括(1)多个分层区段，每个区段是用于安装多个生长托盘或生长通道的框架，一个在另一个上方；(2)液体源，用于单独地向每个分层区段供应液体；以及(3)电源，用于向与每个分层区段相关联的单独光源供应电力。

13.根据权利要求12所述的装置，还包括一个或多个安装轨道，用于定位在所述封闭的内部区域内，每个分层区段在使用中安装到所述安装轨道上，以便能够沿着所述轨道相对于其他区段移动。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述安装轨道或每个安装轨道被配置以被连接在地面上方，更靠近所述可折叠结构的上壁/顶部而不是地面，使用中每个分层区段悬挂于所述安装轨道。

15.根据权利要求13所述的装置，其中所述安装轨道被设置在预制层底上，所述预制层底的尺寸被设置以定位于所述封闭区域内。

16.根据权利要求15所述的装置，其中所述预制层底还包括设置在其下方的一个或多个通道或池，每个通道或池具有穿过所述层底的开孔，用于通往所述通道或所述池。

17.一种可直升机运输的集装箱，其容纳根据权利要求12至16中任一项所述的装置。

18.一种提供种植系统的方法，包括：

-以可折叠形式提供预制的、可折叠的帐篷状结构；

-以可拆卸形式提供多个可拆卸零件形成的种植系统；

-构建所述帐篷状结构，以提供封闭种植区域；和

-构建所述种植系统并将其定位在所述封闭种植区域内。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括从所述封闭区域内提取地面材料以提供地面凹部或孔，将层底结构定位在所述凹部或所述孔之上，将所述种植系统定位在所述层底结构上，并且在所述层底结构下方提供液体排放池、液体供应池、排水泵、供应泵和/或电源中的一个或多个，使得其至少部分地位于所述凹部或所述孔内。

20.根据权利要求18或19所述的方法，还包括首先通过直升机将在可直升机运输的集装箱中的所述可折叠结构和所述种植系统运输到使用地点。