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特表2024-534968運搬可能モジュールを使用するコントローラ動作型垂直農業システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-09-26
(54)【発明の名称】運搬可能モジュールを使用するコントローラ動作型垂直農業システム
(51)【国際特許分類】
A01G 31/04 20060101AFI20240918BHJP
A01G 31/06 20060101ALI20240918BHJP
A01G 31/00 20180101ALI20240918BHJP
【ＦＩ】
A01G31/04 A
A01G31/06
A01G31/00 601A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024515448
(86)(22)【出願日】2022-09-08
(85)【翻訳文提出日】2024-05-02
(86)【国際出願番号】 US2022042903
(87)【国際公開番号】W WO2023039061
(87)【国際公開日】2023-03-16
(31)【優先権主張番号】63/241,915
(32)【優先日】2021-09-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/345,283
(32)【優先日】2022-05-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】524088216
【氏名又は名称】クラウド プロデュース インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 夏樹
(74)【代理人】
【識別番号】100181674
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 貴敏
(74)【代理人】
【識別番号】100181641
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】230113332
【弁護士】
【氏名又は名称】山本 健策
(72)【発明者】
【氏名】ハーテル， フィリップ
(72)【発明者】
【氏名】マシソン， イアン
【テーマコード（参考）】
2B314
【Ｆターム（参考）】
2B314MA27
2B314MA33
2B314MA38
2B314MA67
2B314NA03
2B314NA05
2B314NA14
2B314NA33
2B314NA37
2B314ND16
2B314ND27
2B314ND32
2B314PA03
2B314PA12
2B314PA20
2B314PB11
2B314PB44
(57)【要約】
本発明は、垂直農場を備えているシステムおよび方法であり、植物は、水性栄養素溶液によって栄養を与えられ、農場の全ての動作：水性栄養素溶液の循環、溶液への栄養素および栄養補助剤の補給のみならず、植物の播種、栽培、収穫、および梱包も、自動化された様式においてもたらされ、農場コントローラシステムによって制御されることが可能である。本発明の動作は、非自動化、半自動化、または全自動化されるか、または非自動化、半自動化、および全自動化された動作の任意の組み合わせであり、一元的または局所的のいずれかにおいて制御されることが可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
垂直農業システムであって、前記垂直農業システムは、運搬可能農業モジュールの組であって、各モジュールは、垂直に配置された農業階層の組を有し、各階層は、水性溶液の入力と、水性溶液の出力とを有し、各階層は、
（ｉ）農作物の組の栽培のための物理的サポートを提供することと、
（ｉｉ）前記農作物のための水性栄養素溶液の循環をサポートすることと、
（ｉｉｉ）前記農作物のための照明を提供することと
を行うように構成されている、運搬可能農業モジュールの組と、
各階層の前記水性溶液の入力および前記水性溶液の出力に結合された水性栄養素溶液循環システムであって、前記水性栄養素溶液循環システムは、前記モジュールの前記階層の組全体を通した前記栄養溶液の循環を引き起こすように構成されている、水性栄養素溶液循環システムと、
前記水性栄養素溶液循環システムに結合された栄養素補給ステーションであって、前記栄養素補給ステーションは、前記水性栄養素溶液中の栄養素の補給を引き起こすように構成されている、栄養素補給ステーションと、
農業モジュール処理システムであって、前記農業モジュール処理システムは、
（ｉ）選択されたモジュールの階層の所与の組において栽培されている農作物の現在の組を収穫することと、
（ｉｉ）前記選択されたモジュールの階層の前記所与の組を農作物の後に続く組で補充することと
を行うように構成されている、農業モジュール処理システムと、
モジュール運搬システムであって、前記モジュール運搬システムは、前記選択されたモジュールの第１の場所から、処理するための前記農業モジュール処理システムへの運搬、および、その後、第２の場所への運搬を引き起こすように構成されている、モジュール運搬システムと、
前記モジュール運搬システム、水性栄養素溶液循環システム、および前記モジュール処理システムに結合された農場コントローラと
を備え、
前記農場コントローラは、農作物の各組のライフサイクル管理を実装するように構成されている、垂直農業システム。
【請求項2】
各農業モジュールは、自走式である、請求項１に記載の垂直農業システム。
【請求項3】
前記モジュール運搬システムは、駆動ユニットの組を備え、各駆動ユニットは、前記農業モジュールのうちの選択されたものを積み込み、前記選択された農業モジュールを目的地まで運搬するように構成されている、請求項１に記載の垂直農業システム。
【請求項4】
前記駆動ユニットの組は、前記農業モジュールの組におけるメンバーより少ないメンバーを有する、請求項３に記載の垂直農業システム。
【請求項5】
前記栄養素補給ステーションは、前記農業システムにアクアポニックス的に動作させるように構成された水生動物の組を含む、請求項１に記載の垂直農業システム。
【請求項6】
前記栄養素補給ステーションは、前記農業システムにアクアポニックス的に動作させるように構成された水生動物の組を含む、請求項２に記載の垂直農業システム。
【請求項7】
前記栄養素補給ステーションは、前記農業システムにアクアポニックス的に動作させるように構成された水生動物の組を含む、請求項３に記載の垂直農業システム。
【請求項8】
前記農場コントローラは、前記選択されたモジュールの運搬を自動的に始動するように構成されている、請求項１に記載の垂直農業システム。
【請求項9】
前記第１の場所と前記第２の場所とは、同じである、請求項１に記載の垂直農業システム。
【請求項10】
前記農業モジュール処理システムは、前記農作物の組の根の組から栽培培地を分離するように構成されている、請求項１に記載の垂直農業システム。
【請求項11】
前記農場コントローラは、前記組における前記農作物の各々の前記ライフサイクル管理に関する情報を記憶しているデータベースに結合されている、請求項１に記載の垂直農業システム。
【請求項12】
前記農場コントローラは、前記データベースにおける前記情報を使用して、前記選択されたモジューにおいて栽培している前記農作物の現在の組の前記ライフサイクル管理と一致する様式で前記選択された運搬可能農業モジュールを移動させるように前記モジュール運搬システムに命じる、請求項１１に記載の垂直農業システム。
【請求項13】
前記農場コントローラは、前記データベースにおける前記情報を使用して、前記選択されたモジューにおいて栽培している前記農作物の現在の組の前記ライフサイクル管理と一致する様式で前記選択されたモジューにおいて栽培している前記農作物の現在の組に光を提供するように前記選択されたモジュールに命じる、請求項１１に記載の垂直農業システム。
【請求項14】
各階層は、カートリッジの組を含み、各カートリッジは、前記農作物の現在の組と、栽培培地とを含む、請求項１に記載の垂直農業システム。
【請求項15】
前記農業モジュール処理システムは、所与のカートリッジを所与の階層から除去し、前記カートリッジにおける前記農作物の現在の組に基づいて選択される収穫サブステーションに前記所与のカートリッジを経路指定するようにさらに構成されている、請求項１４に記載の垂直農業システム。
【請求項16】
人間によって動作させられるように構成された所与の収穫サブステーションを含む複数の収穫サブステーションをさらに備えている、請求項１に記載の垂直農業システム。
【請求項17】
前記収穫サブステーションは、人間によって半手動で動作させられるように構成されている、請求項１６に記載の垂直農業システム。
【請求項18】
前記モジュール運搬システムは、手動入力に基づいて前記選択されたモジュールの運搬を引き起こすように構成されている、請求項１に記載の垂直農業システム。
【請求項19】
前記農業モジュール処理システムは、各階層から、前記農作物の現在の組のうちの少なくとも一部を除去するように構成された収穫サブステーションをさらに備えている、請求項１に記載の垂直農業システム。
【請求項20】
自動的に動作させられるように構成された所与の収穫サブステーションを含む複数の収穫サブステーションをさらに備えている、請求項１に記載の垂直農業システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（優先権）
本願は、参照することによって、それらのうちの各々がその全体として本明細書に組み込まれる２０２１年９月８日に出願された仮出願第６３／２４１，９１５号および２０２２年５月２４日に出願された仮出願第６３／３４５，２８３号の利益を主張する。
本願は、参照することによって、それらのうちの各々がその全体として本明細書に組み込まれる２０２１年９月８日に出願された仮出願第６３／２４１，９１５号および２０２２年５月２４日に出願された仮出願第６３／３４５，２８３号の利益を主張する。
【0002】
（技術分野）
本発明は、農業に関し、より具体的に、運搬可能モジュールを使用する農業システムに関し、システムは、コントローラ動作型である。
本発明は、農業に関し、より具体的に、運搬可能モジュールを使用する農業システムに関し、システムは、コントローラ動作型である。
【背景技術】
【0003】
垂直農業は、農作物を栽培するとき、土地面積のより効率的な使用を生成するために使用されている。水栽培は、垂直農業システム内で、より良好に農作物に栄養素を運搬および補給し得る流体システムを生成するために使用されている。魚および他の生物が、栄養素を生成し、それを植物に分散するために、垂直農場内で使用されている。
【0004】
異なる農場の計画は、どの植物をいつ栽培すべきかを決定すること、植物を収穫する時間および方法を把握すること、および種々の段階における手動の監督を要求すること等の問題に直面している。さらに、垂直農場は、サイズが増大するにつれて、水、日光、収穫時間、および他の変数を継続的に監視するために要求される労働者源が、著しく高価になる。加えて、労働者は、かなりの経費がかかる収穫および植え付けの多くを実施する。
【0005】
本明細書に開示される実施形態は、運搬可能モジュールを使用し、それらのライフサイクルの全ての段階を通して、植物を途切れることなくナビゲートするコントローラ動作型垂直農業システムを提供する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一実施形態によると、垂直農業システムは、運搬可能農業モジュールの組を有する。各モジュールは、垂直に配置された農業階層の組を有し、各階層は、水性溶液の入力と、水性溶液の出力とを有し、
（ｉ）農作物の組の栽培のための物理的サポートを提供し、
（ｉｉ）農作物のための水性栄養素溶液の循環をサポートし、
（ｉｉｉ）農作物のための照明を提供する
ように構成される。
この実施形態の垂直農業システムは、水性栄養素溶液循環システムであって、各階層の水性溶液の入力および水性溶液の出力に結合され、モジュールの階層の組全体を通して、栄養素溶液の循環を引き起こすように構成されている、水性栄養素溶液循環システムと、
栄養素補給ステーションであって、水性栄養素溶液循環システムに結合され、水性栄養素溶液中の栄養素の補給を引き起こすように構成されている、栄養素補給ステーションと、
農業モジュール処理システムであって、（ｉ）選択されたモジュールの階層の所与の組において栽培されている農作物の現在の組を収穫し、（ｉｉ）階層の所与の組を農作物の後継の組で補充するように構成されている、農業モジュール処理システムと、
モジュール運搬システムであって、処理するために、第１の場所から農業モジュール処理システムまで、その後、第２の場所までの選択されたモジュールの運搬を引き起こすように構成されている、モジュール運搬システムと、
農場コントローラであって、モジュール運搬システム、水性栄養素溶液循環システム、およびモジュール処理システムに結合され、農場コントローラは、農作物の各組のライフサイクル管理を実装するように構成された農場コントローラと
をさらに備えている。
（ｉ）農作物の組の栽培のための物理的サポートを提供し、
（ｉｉ）農作物のための水性栄養素溶液の循環をサポートし、
（ｉｉｉ）農作物のための照明を提供する
ように構成される。
この実施形態の垂直農業システムは、水性栄養素溶液循環システムであって、各階層の水性溶液の入力および水性溶液の出力に結合され、モジュールの階層の組全体を通して、栄養素溶液の循環を引き起こすように構成されている、水性栄養素溶液循環システムと、
栄養素補給ステーションであって、水性栄養素溶液循環システムに結合され、水性栄養素溶液中の栄養素の補給を引き起こすように構成されている、栄養素補給ステーションと、
農業モジュール処理システムであって、（ｉ）選択されたモジュールの階層の所与の組において栽培されている農作物の現在の組を収穫し、（ｉｉ）階層の所与の組を農作物の後継の組で補充するように構成されている、農業モジュール処理システムと、
モジュール運搬システムであって、処理するために、第１の場所から農業モジュール処理システムまで、その後、第２の場所までの選択されたモジュールの運搬を引き起こすように構成されている、モジュール運搬システムと、
農場コントローラであって、モジュール運搬システム、水性栄養素溶液循環システム、およびモジュール処理システムに結合され、農場コントローラは、農作物の各組のライフサイクル管理を実装するように構成された農場コントローラと
をさらに備えている。
【0007】
随意に、各農業モジュールは、自走式である。随意に、モジュール運搬システムは、駆動ユニットの組も備えている。各駆動ユニットは、農業モジュールのうちの選択されたものを積み込み、選択された農業モジュールを目的地まで運搬するように構成される。さらに、随意に、駆動ユニットの組は、農業モジュールの組におけるメンバーより少ないメンバーを有する。
【0008】
随意に、栄養素補給ステーションは、農業システムにアクアポニックス的に動作させるように構成された水生動物の組も含む。随意に、農場コントローラは、選択されたモジュールの運搬を自動的に始動するようにも構成される。さらに、随意に、第１の場所および第２の場所は、同じである。
【0009】
垂直農業システムの別の側面において、農業モジュール処理システムは、農作物の組の根の組から栽培培地を分離するように構成される。随意に、農場コントローラは、組における農作物の各々のライフサイクル管理に関する情報を記憶しているデータベースに結合される。さらに、随意に、農場コントローラは、データベースにおける情報を使用して、選択されたモジューにおいて栽培している農作物の現在の組のライフサイクル管理と一致する様式で選択された運搬可能農業モジュールを移動させるようにモジュール運搬システムに命じる。さらに、随意に、農場コントローラは、データベースにおける情報を使用して、選択されたモジューにおいて栽培している農作物の現在の組のライフサイクル管理と一致する様式で選択されたモジューにおいて栽培している農作物の現在の組に光を提供するように選択されたモジュールに命じる。
【0010】
随意に、各階層は、カートリッジの組を含み、各カートリッジは、農作物の現在の組と、栽培培地とを含む。さらに、随意に、農業モジュール処理システムは、所与のカートリッジを所与の階層から除去し、所与のカートリッジをカートリッジにおける農作物の現在の組に基づいて選択される収穫サブステーションに経路指定するようにさらに構成される。
【0011】
さらに、随意に、垂直農業システムは、人間によって動作させられるように構成された所与の収穫サブステーションを含む複数の収穫サブステーションをさらに備えている。さらに、随意に、収穫サブステーションは、人間によって半手動で動作させられるように構成される。
【0012】
随意に、モジュール運搬システムは、手動入力に基づいて選択されたモジュールの運搬を引き起こすように構成される。随意に、農業モジュール処理システムは、各階層から、農作物の現在の組の少なくとも一部を除去するように構成された収穫サブステーションをさらに備えている。随意に、垂直農業システムは、自動的に動作させられるように構成された所与の収穫サブステーションを含む複数の収穫サブステーションをさらに備えている。
【図面の簡単な説明】
【0013】
実施形態の前述の特徴は、付随の図面を参照して取り上げられる以下の詳細な説明を参照することによって、より容易に理解されるであろう。
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
図１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、および１６Ｅは、本発明の実施形態による運搬可能モジュールを使用する垂直農業システム１６００の構成要素を示すブロック図である。
【0031】
【0032】
【0033】
【0034】
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
【0041】
【0042】
【0043】
【発明を実施するための形態】
【0044】
定義。本説明および付随の請求項において使用されるように、以下の用語は、文脈が別様に要求しない限り、示される意味を有するものとする。
【0045】
「組」は、少なくとも１つのメンバーを含む。
【0046】
「モジュール」は、複数の植物を含む階層の運搬可能スタックである。
【0047】
「階層」は、植物が栽培されるモジュールのレベルである。随意に、階層は、カートリッジの組を含む。
【0048】
「カートリッジ」は、階層の中に取り外し可能に挿入可能な物体であり、この物体は、側面の組と、底部とを有し、植物が栽培される栽培培地が、カートリッジの中に収容される。
【0049】
モジュールの階層は、水性栄養素溶液循環システム内の液体が、そのような液体によって採用される経路にかかわらず、階層の水性溶液の入力および水性溶液の出力を通してある点において流動する場合、水性栄養素溶液循環システムに「結合」される。
【0050】
「栄養素補給ステーション」は、水性栄養素溶液中の栄養素の補給を引き起こすように構成される。
【0051】
「収穫サブステーション」は、階層内で栽培される農作物の少なくとも一部が階層内の栽培培地から分離されるようにするように構成される。いくつかの事例では、収穫サブステーションは、農作物を複数の部分に分離する（例えば、レタス植物の緑葉部をレタス植物の根から分離する）ようにも構成される。収穫サブステーションは、（ｉ）機械によって自動的に、（ｉｉ）人間によって手動で、および、（ｉｉｉ）人間および機械の組み合わせによって半手動で動作させられることができる。
【0052】
「収穫ステーション」は、収穫サブステーションの組を含む。
【0053】
種々の実施形態における本発明は、垂直農場を備えているシステムおよび方法を提供し、垂直農場において、植物は、水性栄養素溶液によって栄養素を提供され、水性栄養素溶液の循環、溶液への栄養素および栄養素補助剤の補給、植物の播種、栽培、収穫、梱包、ならびに貯蔵を含む農場の全ての動作は、自動化された様式において実施され、農場コントローラによって制御される。種々の実施形態において、本発明の動作は、非自動化、半自動化、または全自動化され、非自動化、半自動化、および全自動化された動作の任意の組み合わせであり、一元的に、または局所的に制御される。
【0054】
一実施形態において、魚は、それらの消化管およびえらから排泄物を生産し、排泄物は、細菌によって、硝酸塩に変換され、それは、魚、餌、および栄養素補助剤からの他の栄養素とともに、植物に栄養を与えるための分配システムに進入する。一実施形態において、栄養素消費済み水は、次いで、魚まで戻るように循環させられる。さらに、そのような実施形態において、植物が栽培される農場の区分である栽培区分は、複数の階層（図３参照）を有する一連の垂直モジュール（図２参照）から成り、各階層（図４参照）は、植物が成長する除去可能カートリッジを伴うトラフ（図５参照）を備えている。他の実施形態において、異なる種／生物が、魚の代わりに、アクアポニックス環境を提供する。種々の実施形態において、他の種／生物は、甲殻類、軟体動物、またはアクアポニックス栽培技法の当業者に対して利用可能である類似する種／生物である。種々の実施形態において、水栽培および空中栽培は、植物に栄養素を提供するために、アクアポニックスの代わりに使用される。他の実施形態において、植物は、完全除去可能カートリッジではなく、引き出し内で栽培される。さらなる実施形態において、植物は、完全に静的な環境において栽培される。
【0055】
図１は、本発明の実施形態による運搬可能モジュールを使用する垂直農業システムの機械的構成要素の概略図である。図１は、垂直農業システム、具体的に、栽培エリアの一般設定の一実施形態を図示し、左側に、栄養素補給ステーション１０２を含み、それは、魚を収容する（同様のアイテム番号は、これらの図面全体を通して、同様のアイテムを指す）。自動化された魚給送部１００および栄養素補助剤分配システム１０１は、栄養素補給ステーション１０２の上方に存在し、水循環システムが、栄養素補給ステーション１０２に接続されている。栄養素豊富水は、栄養素補給ステーション１０２から、水循環システム１１９の出発点を通して、ケーシング１０３内に収容されるポンプおよび水調整ステーションまで送られる。ポンプは、栄養素豊富水を動脈水循環パイプ１０８まで持ち上げ、それは、水を水循環システム１０４、１０５に接続されたモジュールまで送る。本明細書では、水循環システムは、「水性栄養素溶液循環システム」とも称される。
【0056】
いくつかの実施形態において、モジュール１０６は、クラウド制御型であり、自走式であり、農場を動き回り、栽培区分の電気システムおよび水循環システムに接続すること、およびそれらから接続を断つことができる。いくつかの実施形態において、農場の床は、コンクリート等の非常に強固な材料から作製される。農場の床は、モジュールおよび水の重量を含む種々のタイプの機械類からの大きい荷重に耐えることが要求される。水は、モジュール内に、農場全体を通して、かつ魚用タンク内に存在する。
【0057】
図１では、電気は、接続された電力線１１８を通してモジュールまで送られ、電力線１１８は、別個の電気接続線１１３に分離する。各モジュールは、電気接続線１１３と接続する電気受電線１１２を有し、それらが接合すると、電気接続点１１４を形成する。
【0058】
栄養素豊富水は、動脈水循環パイプ１０８を通して、モジュールまで送られ、動脈水循環パイプ１０８は、栄養素豊富水を栽培モジュールまで送る別個の動脈接続パイプ１１０に分離する。各栽培モジュールは、これらの動脈接続パイプと接続する動脈受け取りパイプ１０９を有し、それらが接合する動脈接続点１１１を形成し、栄養素豊富水がモジュールの上部に進入することを可能にする。「栽培ステーションアンビリカル弁」とも称されるクラウド制御型弁が、栽培ステーションの各動脈接続パイプ内に位置し、各モジュールの動脈受け取りパイプの中への水の流動を制御する。栽培ステーションは、農場の栽培区分内の１つの区分であり、その区分において、モジュールは、電気システムおよび水循環システムに接続し、モジュールは、それらの農作物を栽培する。図１の実施形態において、弁は、モジュールを水性栄養素溶液循環システムから隔離するために、中央制御システムによって、または手動オーバーライドによって閉じられることができ、モジュールが水を全く溢れさせることなく移動することを可能にする。
【0059】
一実施形態において、電気および水は、栽培ステーションにおいて電気接続点および水性接続点の両側を正確に並べるためのモジュールの上の複数のガントリから成るガントリシステムを使用して、モジュールに接続する。一実施形態において、ガントリは、モジュールの動脈受け取りパイプ、静脈帰還パイプ、および電気受電線に接続される。ガントリは、左、右、前方、後方、上方向、および下方向に移動し、モジュールの動脈受け取りパイプ、静脈帰還パイプ、および電気受電線を栽培ステーションの動脈接続パイプ、静脈接続パイプ、および電気接続線と並べる。さらなる実施形態において、コンピュータビジョンが、これらの接続点を正確に並べるために使用され、垂直ガントリは、それに接続されるカメラとともに、左、右、前方、および後方に移動させられ、垂直ガントリのカメラとの関連で、静止画像の場所に応じて、それ自体を上方向および下方向に移動させる。この実施形態において、ステッピングモータが、ガントリシステムに動力供給するために使用され、リミットスイッチが、ガントリの線形移動の延長および後退を制御するために使用される。この実施形態において、静止画像は、ガントリのカメラが相互作用する農場の栽培区分内の各栽培ステーションに位置する。静止画像がガントリのカメラの視野の左または右に対するそれである場合、ガントリは、それに応じて、移動し、静止画像をその視野の中心にあるようにする。ガントリは、静止画像のサイズが接続パイプが適切な接続を形成するために互いから適切な距離にあることを示すための適切なサイズになるまで、静止画像に向かって前方に、またはそれから後方に移動する。この接続において補助するために、磁石が、使用され、これらの接続が、適切に行われることを確実にする。
【0060】
栄養素豊富水が、モジュールの上部からモジュールの底部まで通して流動すると、この時点で、栄養素消費済み水は、各モジュールの静脈帰還パイプ１１５を介して、各モジュールの底部階層から上方に戻るように圧送され、静脈帰還パイプ１１５は、この水を静脈循環システムのパイプ１０７の中に放出する。一実施形態において、栄養素消費済み水は、ポンプによって、パイプ１０７に圧送される。いくつかの実施形態において、栄養素消費済み水は、主要静脈循環システムパイプ１０７から分離している静脈接続パイプ１１６との静脈接続点１１７を作製することによって、静脈循環システムのパイプ１０７の中に放出される。この栄養素消費済み水が静脈循環システムパイプ１０７の中に戻るように圧送されると、それは、このパイプを通して移動し、栄養素補給ステーション１０２に注ぐ。
【0061】
一実施形態において、農場の電気システムおよび水循環システム（例えば、パイプ１０７および１０８を含む）のみならず、農場を動作させるために要求されるセンサ、機械類、および他の機器も、農場が動作する建物に物理的に接続され得る。別の実施形態において、電気システムおよび水循環システムのみならず、農場を動作させるために使用されるセンサ、機械類、および他の機器も、包囲する建物に接続されたサポート構造体上に搭載されるか、または、包囲する建物内またはその周りで独立して立っている。種々の実施形態において、サポート構造体は、要求されるサポート体および農場を動作させるために要求される構成を提供し得る任意の種類の材料から成る。好ましい実施形態において、アルミニウムトラス足場のシステムが、要求されるサポート構造体である。
【0062】
図２は、図１の農業モジュール１０４の等角図であり、複数の階層２０４を備えている自走式モジュールの実施形態を図示する。一実施形態において、この農業モジュールの寸法は、以下の通りである：６フィートの幅、６フィートの奥行、および１８フィートの高さ。図２のモジュールは、５つの階層を示すが、実践では、８つの階層が、便利であり、任意の数が、可能である。この実施形態において、階層は、おおよそ６フィートの幅、６フィートの奥行、および２フィートの高さである。各階層は、水密トラフを備え、水密トラフは、それが階層内に収まることが必要であるので、その階層のそれとほぼ一致し、わずかにより小さ幅および長さを有する。いくつかの実施形態において、トラフは、図３に示される実施形態等、おおよそ４インチの高さである。このトラフは、水で充填され、この水は、階層のカートリッジの栽培培地によって毛管作用で上に運ばれ、カートリッジ内で成長する農作物に栄養素を提供する。種々の実施形態において、トラフは、アクリルおよび他の材料から作製される。一実施形態において、３Ｄ印刷、射出成型、および押し出しされた部品が、トラフ、階層、およびカートリッジの種々の物理的構成要素を提供するために使用される。
【0063】
一実施形態において、モジュールおよび各階層は、構造的完全性を提供するために、押し出しされたアルミニウム線形レールを使用して構築され、金属足場を形成し、ｍ５ねじ、ｍ５ｔ－ナット、１７ｍｍ幅の金属コーナーコネクタ、および種々のタイプの金属プレートの組み合わせを使用して、一緒に保持される。この金属足場は、モジュールを通して流動する水の重量を考慮するために十分な構造的完全性を提供するために重要である。さらに、この実施形態において、モジュールは、農場全体を通して、いくつかのＲａｓｐｂｅｒｒｙ Ｐｉコンピュータの使用を通して、無線で制御される。いくつかは、可動モジュール上にあり、いくつかは、農場全体を通して、静止している。モジュール上のＲａｓｐｂｅｒｒｙ Ｐｉは、ＵＳＢを介して接続され、１２Ｖ対５Ｖ変換器によって給電され、それは、内蔵型１２Ｖ ＤＣバッテリに接続される。
【0064】
一実施形態において、水は、４分の３インチおよび１インチのＰＶＣパイプを使用して、モジュール全体を通して分配される。この実施形態において、ＰＶＣパイプは、とりわけ、迅速接続結合器および押し込み嵌めパイプコネクタを使用して接続される。
【0065】
一実施形態において、モジュールを移動させるために使用される車輪は、メカナム車輪であり、それは、モジュールを回転させることなく、前方、後方、左、および右に移動させることを可能にする。メカナム車輪の使用は、メカナム車輪が、９０度の移動を可能にするため、モジュールが旋回するための空間的要件がないので、農場内の最大密度を可能にする。他の実施形態において、任意の数およびタイプの車輪が、モジュールの運搬を可能にするために使用され得る。一実施形態において、ボールキャスタが、モジュールの基部にわたる重量の同等な分配において補助するために使用される。一実施形態において、メカナム車輪の直径は、８インチであり、各車輪の耐久力は、各モジュール内の金属足場および水の大きい重量を考慮するために、おおよそ５００ポンドである。一実施形態において、１２Ｖ電気モータが、メカナム車輪に給電するために使用される。一実施形態において、各モジュールは、４つのメカナム車輪を有する。他の実施形態において、種々の量の車輪および他の移動機構が、使用される。さらに、電気モータは、内蔵型１２Ｖ ＤＣバッテリによって給電される。この実施形態において、５Ｖ ＤＣ流量計が、水流の健全を監視するために、モジュール内で使用される。
【0066】
いくつかの実施形態において、電気システムは、４つの別個のシステム：１１０Ｖ ＡＣ、１２Ｖ、５Ｖ、３．３Ｖに分割され、電気接続点１１４が、１１０Ｖ ＡＣを分配し、１２Ｖバッテリが、１２Ｖを分配し、１２Ｖ／５Ｖ変換器が、５Ｖを分配し、Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ ＰＩ ＧＰＩＯが、３．３Ｖを分配する。代替実施形態において、Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ Ｐｉ以外のマイクロコントローラが、使用されることもでき、このうちのいくつかは、５Ｖで完全に作動し得る。そのような実施形態において、５Ｖバージョンのセンサおよびアクチュエータが、使用され得る。
【0067】
一実施形態において、モジュールの壁は、プラスチックから作製され、内部は、マイラ等の高反射性コーティングで裏打ちされ、無駄な光を減らし、代わりに、それを階層の中に反射する。
【0068】
一実施形態において、各モジュール全体を通して、多数の弁が、存在し、これらは、モジュール内の各トラフおよび階層の流動および水位を制御する。弁はまた、モジュール内の各階層およびモジュール自体の中へ、およびそれらから外への水の侵入および退出を制御する。この実施形態において、１２Ｖ ＤＣ電磁弁が、水の流動を制御するために使用され、水をある方向に導くためにいくつかの弁を開く一方、他を閉じる。
【0069】
一実施形態において、１２Ｖ ＤＣポンプは、消費済み帰還パイプ２０２を介して、底部階層から静脈帰還パイプ２０１まで上方に戻るように水を圧送するために使用される。
【0070】
一実施形態において、各階層内に、多数のセンサ、とりわけ、酸素飽和度センサ、ｐＨセンサ、温度センサ、水高センサ、栽培培地水分センサ、光センサ、二酸化炭素レベルセンサ、および細菌センサを含むセンサがある。センサの多くは、５Ｖまたは３．３Ｖのいずれかであり、Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ Ｐｉを動作させ得る。他の実施形態において、多数の他のタイプのセンサが、栽培環境の条件を監視するために有用である。一実施形態において、各階層は、多数の気泡生成器を備え、気泡生成器は、水に酸素供給するように作用すし、農作物の栽培において補助する。この実施形態において、ファンが、空気流を循環させるために各階層内に存在する。関連する実施形態において、モジュールが栽培ステーションに接続されると、栽培ステーションは、農場の中央電源と接続しており、中央電源は、モジュール内のあらゆるものに給電し、同時に、内蔵型１２Ｖ ＤＣバッテリを充電する。一実施形態において、農場の中央電源からのＡＣ電力は、ＬＥＤライトおよび１２Ｖ ＤＣバッテリを充電するバッテリ変換器に直接給電する。この１２Ｖ ＤＣバッテリから、電力を要求するモジュール内の他のあらゆるものが、１２Ｖ ＤＣバッテリからのＤＣ電力を通して給電される。
【0071】
モジュールは、車輪２０３を使用する自走式であり、農場を動き回る。モジュールは、電気受電線２００と、動脈受け取りパイプ２０５と、モジュール帰還パイプ２０１とを有する。栄養素消費済み水は、底部階層から静脈帰還パイプ２０１まで、消費済み帰還パイプ２０２を介して上方に圧送される。
【0072】
図３は、上から第２の階層において、栽培トラフ３０１と、カートリッジ３０２と、侵入パイプ３００とを露出させるための切り取り部を伴う図２のモジュールのさらなる図である。水密栽培トラフ３０１は、収穫のために、カートリッジ３０２へのアクセスを可能にするために開く扉を有し、カートリッジ３０２は、植物が成長するようにそれらを収容する。扉は、任意の数の方法において開き、限定ではないが、通常のヒンジ式扉、上下にスライドすることによる扉、および跳ね橋のような扉を含む。水侵入パイプ３００は、栄養素豊富水が、上方から、各階層の中に流動することを可能にする。他の類似する構成要素も、各階層内に位置するが、この図では見えていない。他の実施形態において、カートリッジへのクセスを可能にするために開く扉の代わりに、トラフは、カートリッジをトラフから外へ持ち上げ、次いで、再度、それを降下させる昇降プラットフォームを備えている。図２３Ａおよび２３Ｂに示される派生的実施形態において、扉の代わりに、傾斜路２３００が、存在し、それは、カートリッジが、扉を伴わずに、収穫および他の段階の間、階層の上方に、それから外へ、およびその中に戻るようにスライドすることを可能にする。
【0073】
別の実施形態において、カートリッジ３０２は、その側面に接続された車輪を有し、それらは、カートリッジ３０２が階層の内壁上の角度付けられた傾斜路を転がり上がることを可能にする。異なる実施形態において、カートリッジ３０２は、カートリッジの前面に接続する電磁石と、収穫機からのカートリッジ上の取り付け点（金属フック等）に接続するアームとによって、階層の中に移動させられる。これらの方法の両方は、カートリッジが、車輪上の階層から完全に除去されることを可能にする。
【0074】
別の実施形態において、カートリッジ３０２は、フォークリフト装備型機械の使用を通して、その階層から外へ持ち上げられる。この実施形態において、機械の対のアームが、カートリッジの持ち上げをサポートするためのカートリッジ３０２の外側の対応する剛体フランジの下の持ち上げ位置をとるように構成される。アームが、カートリッジの剛体フランジと接触すると、フォークリフト装備型機械は、カートリッジをおおよそ３インチまっ直ぐ上に持ち上げ、次いで、そのアームを階層から外へ後退させ、アームとともにカートリッジを持ってくる。カートリッジ３０２は、次いで、コンベヤ、または類似する運搬機械の上に設置され、その中で栽培されている農作物に応じて、適切な収穫サブステーションにおいて収穫されるように送られる。
【0075】
図４は、図３の階層の等角図である。図４は、ＬＥＤライト４０５と、水侵入部４０６と、水退出パイプ４０１、４０３とを含む階層の一実施形態を図示し、水退出パイプ４０１、４０３は、接続パイプ４０２によって接続されている。階層４０４の栽培トラフは、収穫中、開閉し、植物が成長するようにそれらを収容するカートリッジ４００へのクセスを可能にする水密扉４０７を有する。他の構成要素も、階層内に位置するが、この図では、見えていない。
【0076】
一実施形態において、ＬＥＤライトは、ガントリに接続され、ライトが、階層内で、上下に移動することを可能にする。ガントリを介したＬＥＤライトの垂直移動は、栽培されている農作物の上方の所望の高さにおいて、それらを位置付けることを可能にする。農作物が、より背が高く成長するにつれて、ＬＥＤライトは、それに応じて、上方に移動し、最適な栽培条件を可能にする。一実施形態において、センサの組（例えばカメラにおける）が、ＬＥＤライトガントリの便利な高さを決定するために使用される。
【0077】
一実施形態において、階層は、配管を介して接続され、水が、ある階層から次のものまで循環する。そのような実施形態における各階層において、エアストーンが、水に酸素供給し、次いで、水が、約４インチの深さでトラフに進入し、植物が、カートリッジの内側で栽培される（図５参照）。エアストーンは、それを通して空気が、圧送され、それから気泡が、放出される多孔質の物体であり、エアストーンは、水が存在する農場の全ての面積全体を通して酸素を水に提供する。空気は、限定ではないが、魚、細菌、および植物を含む農場内の全ての生物学的プロセスのために極めて重要である。代替実施形態において、階層は、定期的に灌漑され、排水され、植物の根を直接空気に露出させ、または、各階層におけるエアストーンの必要性を減らす（または、それを排除さえする）。種々の実施形態において、エアストーンは、水性栄養素溶液循環システム全体を通して設置される。エアストーンを魚および植物の近くに設置することは、酸素が最も多く必要とされる場所で、水が酸素供給されたままであることを確実にする。
【0078】
一実施形態において、アルキメデスねじ、オージェ、または類似する物体が、魚用飼料ホッパから魚まで、魚用飼料を分配するために使用される。
【0079】
図４の実施形態において、水は、通常の溢流孔および排水孔の両方を介して、トラフを離れ、次の階層まで下に流動する。通常の溢流孔は、排水孔より高い。排水孔は、通常、電子制御型弁を用いて封鎖され、トラフを完全に空にするために使用される。各退出点４０１、４０３に取り付けられた配管は、トラフ４０２の下方で再接合し、次いで、下にある次の階層のための曝気システムに接続し、それは、次いで、順に、その次の階層のトラフ等に接続し、それによって、モジュールの上部から底部まで下に、栄養素豊富水の制御型カスケードを生成する。一実施形態において、カスケードは、各階層内の水流センサによって監視され、そのような水流センサからの信号は、中央制御システムによって使用され、必要に応じて、弁を開閉し、流動を調節する。
【0080】
一実施形態において、水が最下階層から退出すると、その配管は、ポンプまたは一連のポンプに接続し、ポンプまたは一連のポンプは、モジュールの上部における消費済み帰還パイプ２０２を介して、静脈帰還パイプ１１５まで上方に水を圧送する。そのような実施形態において、水流センサが、流動を監視するために存在する。水が静脈帰還パイプ１１５に到達すると、水は、静脈接続点１１７を通して静脈接続パイプ１１６の中に続き栄養素消費済み水は、栄養素補給ステーションまで戻る途中、静脈接続パイプ１１６から静脈循環システム１０７に進入する。
【0081】
一実施形態において、栄養素補給ステーションは、アクアポニックスシステムの魚を収容するタンクであり、栄養素豊富水は、タンクからモジュールに送られ、栄養素消費済み水は、タンクに戻される。そのような実施形態において、静脈循環システムは、モジュールから栄養素消費済み水を受け取り、水を栄養素補給ステーションの中に戻すパイプのネットワークである。
【0082】
一実施形態において、各階層は、高効率のＬＥＤライト４０５を有し、それは、植物が、光合成し、それによって、成長することを可能にする。ライトは、栽培されている植物のタイプのために好適なスペクトルにわたる光を放出する。いくつかの実施形態において、放出される光のピーク波長は、階層内の農作物に基づいて変動させられる。いくつかの実施形態において、植物がより多くの光を吸収することが可能でないとき、光は、エネルギーを節約するために、光合成の自然なプロセスと協働する方法において、瞬間発光される。いくつかの実施形態において、光は、紫外線（ＵＶ）および／または赤外線（ＩＲ）光を放出する。さらに、ＬＥＤの代わりに、植物が自然太陽光を使用して栽培される設定も、実装され得る。他の実施形態において、限定ではないが、ＬＥＤライト、ＵＶライト、ＩＲライト、および自然太陽光を含む照明源の組み合わせが、使用される。いくつかの実施形態において、階層の壁は、無駄な光を減らし、代わりに、光を階層の中に反射する高反射性材料、例えば、マイラでコーティングされる。
【0083】
一実施形態において、多数のモジュールがあり、栄養素豊富水が、魚用タンクから、天井に沿った一連のパイプの中でそれらのモジュールまで循環し、一連のパイプは、循環システムの動脈のように機能する。他の実施形態において、栄養素豊富水は、栄養素補給ステーション１０２の他の種々の実施形態からモジュールまで循環する。水が消費されると、水は、モジュールの底部から上方に、循環システム１０７の静脈のように機能する天井に沿った第２の一連のパイプの中に圧送され、栄養素消費済み水を魚用タンクに戻す。他の実施形態において、循環システム１０７は、完全に天井内にある必要はない。その一部または全てが、異なる高さにあるか、または、農場の床の中に埋め込まれることさえある。空中栽培の実施形態を含むいくつかの実施形態において、動脈供給システムは、静脈帰還システムを伴わずに提供される。
【0084】
いくつかの実施形態において、モジュールは、それら自体を天井の循環パイプから接続を断ち、移動することができる。１つのそのような実施形態において、各モジュールは、車輪を有し、したがって、バッテリ電力を使用して、自走することが可能である。関連する実施形態において、モジュールは、ボールキャスタ等の車輪以外の移動デバイス、または当業者に公知の他のデバイスを有し得る。一実施形態において、モジュールは、超広帯域無線測位システムの使用を通して正確にナビゲートすることが可能であり、超広帯域無線測位システムは、モジュールが、農場空間内で、それら自体を正確に位置付け、農場の全ての部品と正確に接続することを可能にする。他の実施形態において、超広帯域無線に類似する技術が、使用される。他の実施形態において、モジュールは、線追跡技術、Ｌｉｄａｒ、ＡＲ、または他の空間的追跡技術を使用し、農場を正確にナビゲートする。当業者は、そのような技術を実装することが可能であるであろう。
【0085】
他の実施形態において、モジュールは、モジュール間で共有される駆動ユニットの組を使用し、駆動ユニットは、各モジュールを接続し、各モジュールから接続を断ち、農場の周囲にモジュールを運搬する。種々の実施形態において、駆動ユニットは、モジュールの下方、上方、またはそばのいずれかにあるレール、トラック、ガイド、コンベヤ、または他の類似するシステム上を移動する。他の実施形態において、カートリッジ自体が、上で説明されるように、モジュールを伴わずに、運搬の類似する手段によって、独立して、農場全体を通して運搬される。他の実施形態において、植物が外へ成長する垂直円柱等の異なるタイプのカートリッジが、植物を栽培し、運搬する。これらの垂直円柱は、上で詳述されるように、類似する方法において、農場全体を通して、独立して移動する。
【0086】
他の実施形態において、カートリッジは、可撓性３Ｄグリッド内に収容され、カートリッジは、それらが成長するにつれてグリッド全体を通して移動することができ、グリッドは、コンベヤのシステムを使用して、グリッド全体を通してカートリッジを移動させる。グリッドに対する保守の目的のために、かつグリッドの全ての部分への一般的なアクセスを有するために、グリッドの全ての部分へのクセスを可能にするために、グリッドの区分は、互いから独立して移動し、グリッドの任意の部分への物理的アクセスを可能にする。これらの区分は、カートリッジ自体を運搬するためではなく、３Ｄグリッドの全ての部分へのクセスを可能にするためにのみ移動するであろう。コンベヤのシステムが、滑車、リフト、昇降機、レール、トラック、および他の運搬モードとともに、グリッドの周囲のカートリッジおよびグリッド自体を効果的に移動させるために使用され、グリッドの全ての部分へのクセスを可能にするであろう。水が、グリッドを通して流動し、植物のための栄養素を提供し、水は、ポンプの中に流出し、次いで、ポンプは、栄養素消費済み水を栄養素補給ステーションまで戻るように圧送する。これらの実施形態において、本明細書に説明される収穫機のいずれかが、農作物を自動的に収穫するためにだけではなく、収穫後および播種プロセス全体を実施するためにも使用され得る。一実施形態において、サーボ、ラックアンドピニオン技術、線形アクチュエータ、コンベヤ、および他の移動デバイスが、限定ではないが、収穫を含むある動作を実施するために使用される。
【0087】
図５は、図４のカートリッジ４００の等角図である。図５は、上部プレート５００を有するカートリッジ５０２の実施形態を図示する。カートリッジ５０３の全ての４つの側面および底部上に、水が内外に流動することを可能にするための穿孔された孔５０１が、ある。カートリッジ５０２は、ライニングを含み、ライニングは、栽培培地のいずれがカートリッジから退出することおよび水を汚すことを阻止するが、それ自体は、透水性であり、栄養素豊富水がカートリッジの中に毛管作用で上方に運ばれることを可能にする。カートリッジの上部の上部プレート５００は、互いから特定の距離において穿孔される孔を有し、これらの孔は、種子が植え付けられ、植物が成長する栽培場所５０４である。孔は、各個々の植物の栽培要件のために要求される適切な距離に従って間隔を置かれる。
【0088】
図６は、本発明の実施形態による運搬可能モジュールを使用する垂直農業システムの機械的構成要素の概略図であり、収穫ステーションにおけるモジュール６１２を伴い、概略図は、処理装置の収穫ステーションをさらに含む。収穫されているモジュール６１２が、示されており、モジュールは、排水されており、農場の電気システムおよび水循環システムから接続を断たれており、収穫ステーションまで駆動されている。モジュールの２番目に高い階層の水密扉６０１が、開かれており、収穫ステーション６１０の収穫アームが、階層の中に到達し、カートリッジ６００をピックアップし、その植物の収穫のために階層からカートリッジ６００を除去することを可能にする。一実施形態において、電磁石が、収穫アーム６１０の端部上に存在し、電磁石は、収穫のために、カートリッジ６００を階層から外へ引っ張るために、カートリッジ６００に接続している。これらの電磁石は、ヒンジ上に存在し、ヒンジが枢動し、カートリッジとの同一平面の接続を有することを可能にし得る。収穫ステーション６１１の垂直収穫ビームは、収穫ステーション内で収穫アーム６１０を上下に移動させる。
【0089】
一実施形態において、モジュールの階層は、カートリッジへのクセスを可能にする前後に開く扉を有しないが、代わりに、上方向に後退する後退可能扉またはブラインドを使用する。扉の開放は、収穫サブステーションの収穫アームが、カートリッジにアクセスすることを可能にする。他の実施形態において、後退可能扉またはブラインドは、階層の左、右、下、または内側に後退することができる。いくつかの実施形態において、カートリッジは、その側面から外方向に突出する上部におけるフランジを有する。収穫サブステーションの収穫アームは、階層の中に到達し、フランジの下に到達するように位置付けられ、カートリッジが持ち上げられることを可能にする。収穫アームは、収穫されるべき階層の上方に、かつそれから外へカートリッジを持ち上げる。新しく播種されたカートリッジが、フランジを使用する同じ様式において、収穫アームによって、空の階層の上方に、かつその中に持ち上げられる。
【0090】
いくつかの実施形態において、リミットスイッチが、ある装置が延長および後退すべき範囲を示すために農場全体を通して使用され、装置は、限定ではないが、農場全体を通した収穫アーム、垂直収穫ビーム、ガントリ、および他の線形運動デバイスを含む。
【0091】
図６の実施形態において、収穫ステーション内に４つのコンベヤベルトが、ある。左側のコンベヤ６０３は、カートリッジが除去され、植物が収穫されると、空の階層の中に戻るように挿入されるように、その播種されたカートリッジを播種エリアから移動させる。コンベヤ６０５は、収穫されたカートリッジをコンベヤ６０９の上へ、右に移動させ、コンベヤ６０９は、収穫されたカートリッジを収穫後処理まで移動させる。コンベヤ６０８は、収穫された植物を農産物貯蔵コンテナ６０７の中に運搬する。コンベヤ６０６は、農産物貯蔵コンテナ６０７を移動させ、農産物貯蔵コンテナ６０７は、カートリッジが、収穫されるにつれて、収穫された植物を受け取る。コンベヤ６０６は、農産物が、分配のためにピックアップされる準備ができるまで、貯蔵のために、農産物貯蔵コンテナ６０７を冷却器の中に運搬する。農産物貯蔵コンテナ６０７は、収穫から、それらがそれらの最終顧客に送達されるまで、農産物を貯蔵する。こ貯蔵コンテナは、農場に戻され、それが洗浄された後、再使用される。
【0092】
各階層が、そのカートリッジを除去および収穫され、新しい播種されたカートリッジが、収穫を通して空にされた階層の中に入れられると、収穫ステーションの垂直収穫ビーム６１１は、そのカートリッジを収穫するために、収穫ステーション６１０の収穫アームを次の階層まで移動させる。次いで、新しい播種されたカートリッジが、階層のその場所内に据え付けられる。このプロセスは、モジュール６１２の全てのカートリッジが収穫され、新しい播種されたカートリッジがモジュールの各階層の中に入れられるまで、継続する。全ての階層が処理され、新しい播種されたカートリッジがモジュール６１２の各階層内に据え付けられると、モジュールは、農場の栽培区分まで戻り、電気システムおよび水循環システムに戻って接続し、それがその階層の各々における植物の新しい農作物を栽培することを開始することを可能にする。いくつかの実施形態において、異なる収穫スケジュールを有する農作物が、異なる階層上の同じモジューにおいて栽培される。中央制御システムは、各階層の収穫スケジュールに基づいて、収穫されるべき階層を把握し、それらのスケジュールに応じて、階層を収穫またはスキップするために、収穫ステーションのためのコマンドを発生させる。
【0093】
一実施形態において、農場は、２つの主要区分：栽培区分（モジュールの組の各モジュールの階層によって実装される）と、処理区分（農業モジュール処理システムによって実装される）に分割される。一実施形態において、処理区分は、農産物を栽培すること以外のあらゆること（限定ではないが、カートリッジの播種、収穫、および収穫後処理を含む）が起こる農場内のエリアである。一実施形態において、収穫後処理は、モジュールが処理区分と接続する点から、それが播種されたカートリッジで再充填され、栽培区分までのその戻りを開始するまでに含まれる動作の全てを指す。モジュールは、栽培区分内に立ち、水循環システムおよび電気システムに取り付けられ、それらの植物を栽培する。植物が、種々の因子（限定ではないが、植物が成長している時間の長さを含む）と植物の成長をアルゴリズム的に監視する各階層の中に組み込まれるカメラとに従って中央制御システムによって決定されるよう、設定された成熟度に達すると、モジュールは、動脈水システムからその上部階層の中への水の侵入を無効にし、その階層の全てが空になるように全ての排水弁を開くことによって、それ自体を排水する。水は、そこから、モジュールの底部階層の中に流れ込み、水は、消費済み帰還パイプを通してモジュールの上部まで上方に戻るように圧送され、静脈循環システムに戻って注ぎ、栄養素補給ステーション内の魚に戻る。空になると、モジュールは、水循環システムおよび電気システムから、それ自体を物理的に取り外し、処理区分まで移動する。
【0094】
一実施形態において、いくつかのステーションが、あり、いくつかのステーションは、水が栄養素補給ステーションを離れると、ケーシング１０３内に収容される図１に示される動脈循環システムを介する栽培区分への途中で、水を調整する。一実施形態において、動脈循環システムは、栄養素補給ステーションからモジュールまで栄養素豊富水を送るパイプのネットワークである。ステーションのうちの１つは、機械的濾過ステーションであり、水は、固形物質を魚の排泄物から分離するために、多孔質培地（例えば、泡の形態）を通過する。この多孔質培地は、高圧水を使用して、分配流動に対して垂直なパイプを用いて一掃される。弁は、分配線を遮断し、汚れた水が、動脈循環システムではなく、ドレーンを通して退出することを確実にする。一実施形態において、調整ステーションは、有益なバクテリアを水に添加することを行う。調整ステーションは、魚によって生産された水中のアンモニアを取り込み、栽培区分までの途中で、それを硝酸塩に変換する。この調整ステーションは、その表面上でバクテリアが生息するプラスチック球または砂利等のいくつかの高い表面積の物体を収容する。派生的実施形態において、別の調整ステーションが、提供され、菌根が、生存し、成長し、菌根は、動脈循環システムの中に進入し、栽培している植物の根に取り付き、それらの成長を助けることができる。これは、植物を保持する深水ラフトであり得、植物は、それらの根上で菌根を成長させる。栄養素消費済み水が静脈循環システムを介して栄養素補給ステーションに向かって戻ると、静脈循環システムパイプ１０７に直列に追加されたＵＶフィルタがあり、それは、任意の病原菌または藻類を除去する。
【0095】
図７は、収穫ステーションにおける図６のモジュール６１２の等角図である。図７は、モジュール７０５が収穫ステーションと接続する実施形態を図示する。階層７０３の水密扉７００は、開かれており、収穫ステーションは、その収穫アーム７０１、７０２を階層７０３の中に延長し、収穫されるべきモジュール７０５からカートリッジ７０４持ち出そうとしている。一実施形態において、水密扉７００は、扇子のように開閉するゴム製ヒンジおよびゴム製側面を使用し、防水するのを助ける。他の実施形態も、当業者に可能である。
【0096】
収穫ステーション自体は、複数の収穫サブステーションを有することができ、複数の収穫サブステーションは、それらが動作する方法において変動し、カートリッジ７０４は、その中で栽培されている農作物のタイプに応じて、異なるサブステーションに経路指定される。一実施形態において、カートリッジ７０４がレタスまたは類似する葉物野菜の農作物を含む場合、カートリッジ７０４は、回転する切断デバイス等の葉物野菜を収穫するための特定の収穫機構を有するサブステーションに経路指定される。サブステーションにおいて、回転する切断デバイスは、１つの平面内で回転し、カートリッジは、デバイスを通して押され、レタスまたは葉物野菜の上部または市販可能部分が、その根から分離されることを可能にする。この切断デバイスは、カートリッジから植物の上部の全てを除去し、それらをさらなる処理サブステーションに経路指定し、処理サブステーションにおいて、それらは、それらがピックアップされる前、またはそれらの最終的な顧客に送達される前、環境的に制御された貯蔵室において梱包および貯蔵のために準備される。他の収穫サブステーションも、異なるタイプの農作物を収穫するために存在する。別の実施形態において、種々の収穫ステーションは、種々の農産物のために、ロボット収集システムを含む。一実施形態において、イチゴ収穫サブステーションは、ロボットハンドを有する。根菜類を収穫するためのいくつかの実施形態において、根菜類収穫機が、使用される。根菜類収穫サブステーションにおいて、サツマイモの可食緑葉部等のイモ植物の葉の部分は、切断デバイスを使用して、カートリッジの上部から除去され、廃棄されるか、堆肥化されるか、または梱包および貯蔵のために経路指定される。根菜類の葉の部分が、カートリッジから除去されると、栽培培地の中でもとりわけ、カートリッジの内側で栽培されている根菜類は、さらなる処理のために、カートリッジ内で経路指定される。このさらなる処理中、根菜類および栽培培地は、カートリッジから除去され、根菜類は、次いで、ピックアップされる前、またはそれらの最終的な顧客に送達される前、栽培培地から分離され、洗浄され、梱包および貯蔵のために経路指定される。他の実施形態において、収穫サブステーションは、手動または半手動の様式において、カートリッジの収穫を提供する人間を有する。いくつかの実施形態において、収穫のために人間を使用することは、農作物専用の自動化された収穫機が、壊れているとき、または別様に適切に機能しないとき、行われる。任意の数の異なる自動化されたサブステーションと異なる自動化された収穫機構およびプロセスとが、あり得、手動収穫サブステーションも、あり得る。いくつかの実施形態において、カートリッジは、手動収穫ステーションにおける人間に経路指定され、それによって、ステーションは、人間工学的に動作させられることができる。例えば、高さおよび環境条件は、人間が効率的かつ安全に農作物を収穫することを可能にし得る。
【0097】
図８は、収穫ステーションにおける図６のモジュール６１２の等角図である。図８は、カートリッジ８００が収穫ステーションによってモジュールから階層８０３から除去されている実施形態を図示する。収穫ステーション８０１、８０２の収穫アームは、カートリッジ８００をピックアップし、それをその階層から除去している。
【0098】
図９は、収穫ステーションにおける図６のモジュール６１２の等角図である。図９は、その最下点におけるカートリッジ９０６の実施形態を図示し、カートリッジ９０６は、収穫ステーションの収穫アーム９０４、９０５によって保持され、収穫アーム９０４、９０５は、収穫ステーションの垂直収穫ビーム９００、９０１、９０２、および９０３によって降下させられている、。
【0099】
図１０は、収穫ステーションにおける図６のモジュール６１２の等角図である。図１０は、カートリッジ１００２の実施形態を図示し、カートリッジ１００２は、収穫ステーションの収穫アーム１０００、１００１によって、収穫ワイヤ１００３に向かって引っ張られ、収穫ワイヤ１００３は、植物の基部を通して切断し、植物の上部をそれらの根から分離するであろう。一実施形態において、ワイヤは、ダイヤモンドワイヤであり、それは、微細なダイヤモンド粒子でコーティングされたワイヤであり、切断を通して、農作物の上部のそれらの根からの分離を可能にする。他の実施形態において、魚釣用ワイヤおよび類似するワイヤが、同じ分離を生じさせるために使用される。
【0100】
図１１は、収穫ステーションにおける図１０のカートリッジ１００２の拡大等角図である。収穫ステーションの収穫アーム１１００、１１０１は、カートリッジ１１０２を回転する収穫ワイヤ１１０４に向かって移動させる。栽培場所から外へ成長している植物の上部は、それらの根から分離され、植物の上部は、コンベヤベルト１１０５の上に落下し、コンベヤベルト１１０５は、次いで、植物の上部を農産物貯蔵コンテナに向かって運搬するであろう。カートリッジ１１０２が、内方向に引っ張られるにつれて、それは、最終的に、コンベヤベルト１１０６の上に置かれ、コンベヤベルト１１０６は、それを別のコンベヤベルトの上に運搬し、別のコンベヤベルトは、それを収穫後処理のために送る。
【0101】
図１２は、収穫ステーションにおける図１１のカートリッジ１１０２のさらなる等角図である。図１２は、その栽培場所１２０４内で栽培する植物を有するカートリッジ１２０２と植物の上部をそれらの根から分離する収穫ワイヤ１２０３との間の収穫界面が、異なる角度から、さらに詳細に示されている実施形態を図示する。それらの根から分離されると、植物の上部は、次いで、それらを農産物貯蔵コンテナまで運搬する、コンベヤベルト１２０５の上に落下する。収穫ステーションの収穫アーム１２００および１２０１は、カートリッジ１２０２を収穫ワイヤ１２０３に向かって持ってくる。他の実施形態において、カートリッジは、下方向に角度付けられたコンベヤベルトに沿って移動させられ、したがって、植物は、重力によって、コンベヤベルト１２０５の上へのそれらの落下において補助される。
【0102】
図１３は、本発明の実施形態による運搬可能モジュールを使用する垂直農業システムの機械的構成要素の概略図である。図１３は、その中で農場が、モジュールの複数のスタックを備えている実施形態を図示し、それらのうちの各々は、電気システムおよび水循環システムに接続されている。各モジュールは、これらのシステムから接続を断ち、収穫ステーションまでそれら自体を駆動することができる。モジュールが、そのカートリッジの全てを収穫し、新しい播種されたカートリッジが、モジュールの各階層の中に入れられると、モジュールは、それ自体を戻るように駆動し、栽培ステーション１３０１に再接続し、栽培ステーション１３０１において、モジュールは、電気システムおよび水循環システムに戻って接続し、植物の新しい農作物が成長を開始することを可能にする。
【0103】
一実施形態において、モジュールは、農場コントローラ（中央制御システムおよび農場コントローラシステムとも称される）によって配置され、農場コントローラは、農場内の全ての動作を動作させるクラウド制御型ソフトウェアシステムであり、それによって、栽培区分から処理区分までモジュールを移動させることが、能率化される。そのような実施形態において、栽培区分は、各栽培ステーション１３０１において設置される水循環システムおよび電気システムへの接続点を伴うグリッドとして、配置され得る。この実施形態において、モジュールは、最も早く収穫されるであろうモジュールに従ってソートされたこのグリッドの軸のうちの１つに沿って並ぶ。処理される必要がある毎に、モジュールは、そのスタックの前面を離れ、処理区分まで進み、その背後に並べられた全てのモジュールは、それらが排水し、それら自体を水および電気から接続を断つプロセスを経て、１つの栽培ステーションごとに前方向に前進し、次いで、再接続し、それらの通常の栽培プロセスを継続する。モジュールが処理区分内で処理されると、モジュールは、グリッドの背面まで戻り、利用可能な栽培ステーションにおいて、それ自体を水循環システムおよび電気システムに再接続し、利用可能な栽培ステーションは、そのモジュールが先にいたスタックの終わりにおける栽培ステーションであり得、その点は、そのスタックの他のメンバーが前方向に前進したとき、開かれている。
【0104】
一実施形態において、モジュールが、処理区分に到達すると、それは、処理装置と相互作用することができる（図６参照）。一実施形態において、処理装置は、農産物の処理に関与する全ての機械および他の装置、および収穫される農産物の播種、収穫、および貯蔵に関与する機器、およびこれらのプロセスに関与する全ての機器を包含する。処理装置は、収穫するための準備ができている植物を有するカートリッジを除去することによって、栽培された植物を収穫し、次いで、農場の中央制御システムによって決定される種類の種子の新しい組を移植する。種子の新しい組は、空のカートリッジの中に植え付けられ、新しく播種されたカートリッジは、この時点で空の階層の中に入れられる。モジュールの処理は、階層から階層まで垂直に進行する。各階層は、順に、そのカートリッジを除去および処理され、次いで、新しく播種されたカートリッジをそれに戻される。一実施形態において、これは、上部から底部まで、一度に１つの階層ずつ行われる。これが、モジュールのあらゆる階層に関して行われると、モジュールは、上で説明されるように、栽培区分に戻る。カートリッジを採用しない代替実施形態において、収穫装置は、植物を除去するために、階層の内側に到達することができる。カートリッジを使用しない別の実施形態において、収穫装置は、収穫されるための準備ができている植物を含む引き出しを引っ張り出す。
【0105】
一実施形態において、モジュールの各階層内のトラフは、トラフのほぼ全長および全幅を埋める除去可能カートリッジを含む。そのような実施形態において、カートリッジは、アルミニウムから作製され、その底部および側面は、水がそれらを通して流動し得るように、ザルのように穿孔される。この実施形態において、カートリッジの上部は、別の金属シート５００によって覆われ、金属シート５００の孔が、植物がそれらの外へ成長し得るように存在する。これらの孔は、栽培され得る植物の各種類のために、特に、間隔を置かれ得、例えば、サラダ菜に関して、孔は、２インチの直径の孔であり、それらの中心は、６インチ間隔を置かれ得るのに対し、ニンニクに関して、それらは、２インチの直径の孔であり、それらの中心は、３インチ間隔を置かれ得る。いくつかの実施形態において、上部プレート５００は、例えば、マイクログリーンを栽培するために、省略されることができる。カートリッジの内部は、多孔質のライニングで裏打ちされ、次いで、栽培培地で充填される。好ましい実施形態において、栽培培地は、ココナッツのコイアであり、多孔質のライニングは、チーズクロスである。ココナッツのコイアは、ココナッツの殻に由来する不活性材料であり、それは、植物が成長する栽培培地としての役割を果たす。トラフが、水で充填されると、ライニングは、栄養素豊富水がコイアに到達し、コイアに栄養素をもたらし得、栄養素が植物まで毛管作用で上方に運ばれることを確実にするが、コイアが漏れ出て水を汚すことまたは任意の弁を詰まらせることができないことを確実にする。他の実施形態において、カートリッジは、チーズクロス以外の透水性材料、例えば、多孔質プラスチック布で裏打ちされ得、発泡体、プラスチック布、ロックウール、砂利、土壌、粘土岩、または類似する材料等、ココナッツのコイア以外の異なる栽培培地を使用し得る。
【0106】
一実施形態において、カートリッジは、処理中、処理装置の収穫ステーションの収穫アームによって除去される（図７－１２参照）。一実施形態において、収穫アームは、水平ビームであり、水平ビームは、垂直収穫ビームとのそれらの接続を介して上下に移動することと、収穫ワイヤによる収穫するために、内方向および外方向に移動し、階層の中に到達し、収穫可能なカートリッジを除去することと、次いで、収穫可能なカートリッジが来た空の階層の中に播種されたカートリッジを戻すこととを行う。そのような実施形態において、収穫ワイヤは、ピンと張った金属ワイヤであり、金属ワイヤは、回転し、植物の基部を通して切断し、植物の上部をそれらの根から分離する。収穫ステーションは、図６において詳細に具現化され、モジュールと接続し、収穫可能なカートリッジを除去し、そのようなカートリッジ内で栽培される植物を収穫し、収穫されたカートリッジを収穫後処理のために送り、次の農作物の栽培のために、播種されたカートリッジを該モジュールの階層の中に戻るように据え付け直すことに関与する農場の部分を指す。そのような実施形態において、垂直収穫ビームは、収穫アームに接続され、収穫されるべき階層からカートリッジをピックアップする目的のために、収穫アームを上方向および下方向に移動させ、播種されたカートリッジを空の階層の中に戻すことに関与する垂直ビームを指す。カートリッジは、それがモジュールの階層内のトラフに戻される前、カートリッジ内で栽培する現在の葉物野菜を収穫し、カートリッジを一掃し、新しい栽培培地を追加し、カートリッジ内に新しい種子を植え付けるとき、処理装置の内側で、ステーションからステーションまで移動させられる。トラフに戻されるカートリッジは、収穫中に除去された同じカートリッジであり得るか、または、それは、準備ができているカートリッジのプールから引っ張られる別のものであり得る。ステーションからステーションまでの移動は、様々な方法において起こり得る。いくつかの実施形態において、カートリッジは、コンベヤベルト、ピストン、および電磁石を使用して移動させられ、それらの全ては、センサを用いて監視され、農場コントローラシステムによって制御される。
【0107】
収穫のこの方法に対する多数の代替案がある。他の実施形態において、カートリッジの蓋は、２つの平行な金属部片から作り出され得、２つの平行な金属部片は、各々において同じ上部プレートの孔を有し、空隙が、それらの間に存在する。種々の実施形態において、ワイヤ、ブレード、レーザ、および他のツール等の切断器具が、収穫プロセス中、植物をそれらの根から分離するために使用される。同様に、１つ以上の切断器具は、カートリッジの蓋に組み込まれることさえあり、処理装置は、植物を切断するために、１つ以上の切断器具に移動させ得る。他の実施形態において、機構が、取り付けられたそれらの根を有するまたは有しない植物をカートリッジから摘み取るために使用され得る。そのような機構の例は、ロボットアームであるが、より一括型の方法が、採用され得、カートリッジを逆さまにしてひっくり返すこと、水を使用して栽培培地を洗い流すことさえあり、それは、植物を外へ落下させるであろう。
【0108】
代替実施形態において、階層は、除去可能カートリッジを含む必要はない。代わりに、収穫ステーションが、各階層の中に到達し、存在する農作物の除去および新しいものの植え付けを実行し得る。これは、多数の方法において影響を及ぼされ得る。例えば、トラフ自体は、カートリッジの蓋が上で説明される方法と同様、孔を伴う金属蓋を含み得、収穫ステーションからのアームが、到達し、植物を切断および収穫し得るか、または、切断器具が、蓋の中に組み込まれ得、処理装置は、それをトリガし、植物を切断し、次いで、収穫ステーションは、切断された植物を階層から除去し得る。これは、アームに取り付けられた空気圧システムを使用すること等、多数の方法において行われ得る。植え付けも、同様に進行し得、アームは、孔から孔まで移動し、適切な種子を栽培培地内に設置する。
【0109】
一実施形態において、カートリッジは、最初に、ステーションまで移動し、その存在する植物が、カートリッジの上部から収穫される。これは、任意の数の方法において行われ得る。一実施形態において、図１１および図１２に示されるように、ピンと張った移動する金属ワイヤが、カートリッジが装置を通して辿られる経路を横断して、カートリッジの上部を辛うじて上回る高さにおいて設置される。この金属ワイヤの運動および高い張力は、それがコイア内に留まったままである葉部の根から葉部を分離することを可能にする。葉部が切断されると、葉部は、ワイヤの直上にあるコンベヤベルト１２０５上に辿り着く。このコンベヤは、それらを農産物貯蔵コンテナ６０７の中に移動させ、次いで、農作物が可食葉部を有するレタスのようなものである場合、梱包ステーションまで移動させるか、または、農作物が非可食葉部を有するイモのようなものである場合、堆肥まで移動させる。一実施形態において、農産物貯蔵コンテナは、収穫された植物が収穫された後、収穫された植物が収穫ステーションから搬送される再使用可能コンテナである。このコンテナは、収穫された農産物が分配されるまで、収穫された農産物を貯蔵し、コンテナは、分配後、農場まで戻され、それが洗浄された後、再度、再使用される。いくつかの実施形態において、梱包ステーションは、農場の区分であり、その区分において、収穫された葉部は、堆肥化のために、または販売のために選択され、それらが市販可能である場合、冷却器に送られ、または、それらが市販可能でない場合、堆肥化のために送られる。金属櫛状部が、ワイヤの直上に追加され得、葉部の葉が、金属ワイヤの道を外れ、それによって、それらが切断されないことを確実にする。他の実施形態において、コイアは、葉部および完全なままの葉部の根を伴ってカートリッジから分離され、植物が全体として収穫されることを可能にする。これは、例えば、根から栽培培地を洗い落とすために噴射水を使用することによって行われ得る。他の実施形態において、上部プレートは、カートリッジから分離し、完全なままの根を伴う植物を上方向に持ち上げる一方、カートリッジは、栽培培地をひっくり返し、それを外へ放出し、根は、次いで、根を洗浄するために、噴射水を噴霧される。これは、根を含む植物全体の収穫を可能にするであろう。
【0110】
別の実施形態において、植物は、上部プレートの内側の網状カップ内で栽培され、網状カップは、上部プレートの栽培場所の内側に設置される。これらの網状カップは、上部プレートから自動的に除去され、それに追加されることができる。これらの網状カップは、最初に、栽培培地をそれらの内側に設置され、次いで、自動播種機を使用して、種子をそれらに追加される。種子は、次いで、発芽エリア内のそれらの網状カップ内で発芽するように放置される。網状カップに収容される正常に発芽させられた種子は、カートリッジの上部プレートの中に機械的に移植される。この実施形態において、２段階の植え付けプロセスが、可能であり、正常に発芽する種子のみが、カートリッジの上部プレートの中に移植され、それは、次いで、モジュールの中に入れられ、農場の栽培区分内で成長する。この実施形態は、完全なままの根を伴う植物の別の形態の収穫も可能にし、網状カップは、上部プレートから機械的に除去され、栽培培地は、例えば、噴射水を用いて、網状カップから除去され、完全なままの根を伴う植物が、梱包エリアまで運搬される。先に述べられた収穫方法は、植物が網状カップを用いてこの様式において栽培されるときにも使用されることができる。
【0111】
一実施形態において、カートリッジは、次いで、処理装置を通して次のステーションであるカートリッジ設定し直しステーションまで続き、それは、カートリッジから、コイアおよび根を除去する。一実施形態において、カートリッジ設定し直しステーションは、収穫されたカートリッジが、それらの内部の栽培培地および根をそれらから除去され、洗浄され、湿潤コイアで再充填され、播種ステーションまで送られ、農産物のさらなる栽培のために再播種される農場の区分である。そのような実施形態において、播種ステーションは、カートリッジが自動播種機によって播種される農場の区分である。カートリッジ設定し直しステーションにおいて、機械的分離装置が、コイアをその内側で栽培されている根から分離する。コイアは、それが再使用され得るように保持される。カートリッジ内で栽培される農作物が、その根が市販可能でないレタスのようなものである場合、根は、堆肥まで送られる。カートリッジ内で栽培される農作物が、その根が市販可能であるイモのようなものである場合、それらは、梱包ステーションまで送られる。カートリッジ設定し直しステーションは、いくつかの方法において動作し得る。一実施形態において、カートリッジの上部プレートは、除去され、カートリッジは、向きを変えてひっくり返され、コイアおよび根を機械的分離装置の中に放出し、それは、ふるいおよび流水を使用して、より微細なコイアをより低いレベルの中に押し流し、機械的分離装置のより高いレベルに根を残す。
【0112】
カートリッジの底部は、次いで、再使用のために貯蔵される。いくつかの実施形態において、カートリッジの底部は、直ちに再使用され、他の実施形態において、それは、モジュールの異なる階層または全く異なるモジュールのために再使用される。異なる上部プレートが、異なる種類の農作物のために使用されるので、カートリッジの上部プレートは、別個に貯蔵される。中央制御システムは、どの種類のカートリッジの底部および上部プレートが再使用のために利用可能であるかを追跡する。
【0113】
一実施形態において、カートリッジは、今空である、トラフの中に入れられるように準備される。同じトラフから除去されたものであることも、そうでないこともある、カートリッジの底部は、最初、カートリッジ設定し直しステーションにおいて、湿らせた栽培培地で充填される。これは、直近に処理されたカートリッジから単に除去された栽培培地であり得るか、または、栽培培地の大桶からであり得る。イモ等の芽を用いて播種される農作物に関して、播種は、芽が栽培培地の中に機械的に混合されると、生じる。しかしながら、そのような農作物はまた、種子同様に、例えば、自動播種機を用いて、植え付けられることができる。カートリッジは、次いで、適切な上部プレートをそれに追加される。
【0114】
レタス等の農作物に関して、カートリッジは、次いで、播種ステーションまで移動し、中央制御システムは、適切な種子のタイプを選定し、自動播種機は、各上部プレートの孔の中心に種子を設置する。自動播種技術は、すでに周知であり、当業者によって容易に適応可能であろう。
【0115】
播種されたカートリッジは、次いで、モジュールの空のトラフまで移動させられる。一実施形態において、図７に具現化される収穫ステーションは、階層から階層まで垂直に移動し、本様式において、モジュールの各階層を処理し、存在するカートリッジを除去し、その内容物を収穫し、それを播種されたカートリッジと置換する。中央制御システムは、栽培区分に戻り、グリッド内の利用可能な栽培ステーションを見出し、水循環システムおよび電気システムに再接続し、新しく播種された農作物のその新しい栽培を開始するようにモジュールに命令する。
【0116】
ステーションへの処理装置の分割は、当業者によって、種々の方法において行われ得る。一実施形態において、カートリッジを除去し、そのようなカートリッジから植物を収穫することは、同時に起こる。同時に行われるカートリッジの除去および収穫は、除去可能なカートリッジが存在しない実施形態において、重要であり、それは、その時点で、処理装置が、階層の中に到達し、引き出し引っ張り出し、それを処理し、それを階層の中に戻すようにスライドさせることによって、類似するタスクを実施することができるからである。カートリッジが除去される場合であっても、種々の簡便な変更が、カートリッジ処理に対して、当業者によって行われ得る。
【0117】
一実施形態において、複数のモジュールが、同時に処理され得るように、複数の処理装置がある。
【0118】
図１４は、図１の運搬可能モジュールのうちの１つの階層内で、育成および収穫される農作物のライフサイクルを図示する図である。農作物のライフサイクルは、５つの異なる段階：栽培区分内で栽培することと；栽培区分から処理区分まで運搬することと；収穫することおよび新しい農作物を植え付けることを含む処理することと；それらに続く、処理区分から栽培区分まで新しい農作物を運搬することとを含む。
【0119】
いくつかの実施形態において、農場の周期は、モジュール内の農作物の自動植え付けにつながる注文によって決定される。これは、それらのモジュールの栽培区分までの運搬と、モジュールと栄養素循環システムとの間の恒常的相互作用と、次いで、それらの農作物が収穫され、次いで、新しい農作物が植え付けられるためのモジュールの最終的な運搬との連鎖反応をトリガし、それは、図１４に示される実施形態の農作物ライフサイクルを形成する。
【0120】
別の実施形態において、栄養素補給は、アクアポニックスを介して生じる。この実施形態において、栄養素補給ステーションは、要求される栄養素を生産するために十分な魚を保持する魚用タンクを備えている。アクアポニックスの当業者は、要求される水の量に対する植物対魚の比、および好ましい流動率を把握しているであろう。タンクは、任意の数の方法において調整されることができる。一実施形態において、魚用タンクは、水が、出てゆき、次いで、戻ることを可能にするように設置された孔を伴う単一のプラスチックコンテナから成る。代替として、魚用タンクは、ＩＰＣトート等の多くのより小さいタンクの複合体であるか、または、床の中に組み込まれたプールでさえあり得る。栄養素補給ステーションは、自動化された様式において、魚に餌を供給するために必要とされる機械類も備えている。いくつかの実施形態において、自動化された様式において、魚に餌を供給するために必要とされる機械類は、中央制御システムによって制御される。
【0121】
図１５は、図１のシステムの機械的構成要素と他の構成要素との間の関係を示すチャートである。凡例１５００は、エンティティ間の関係を示すチャートの象徴的意味を説明する。関係１５０１は、農場コントローラエンティティと農場の顧客との間の関係を示し、具体的に、顧客は、１つの農場コントローラに登録することができ、農場コントローラは、それに登録された０以上の顧客を有することができる。関係１５０２は、一実施形態において、顧客が、０以上の注文を行い、各注文が、単一の顧客によって行われることを示す。関係１５０３は、農場コントローラが、これらの注文を管理し、注文を使用して農作物の植え付けおよび収穫を誘導することを示す。関係１５０４は、注文が、１つ以上の農作物を含み、各農作物が、単一の注文の一部であることを示す。複数の別個の農作物は、単一の階層内でも栽培され得る。図１５では、農作物は、種ではなく、一緒に処理されるであろう関連する植物の群を指す。関係１５０５は、各農作物が、１つ以上の農業階層にマッピングされ、その中で成長していること、および各階層が、０以上の農作物がその中で成長していることを示す。階層は、実施形態の詳細に依存する特定のサイズを有する。したがって、いくつかの実施形態において、農作物の大量注文は、多数の階層に及ぶ。同様に、農場が、注文で完全に埋まっていない場合、いくつかの階層は、空であり得る。関係１５０６は、各階層が、正確に１つの農業モジュール内に収容され、各農業モジュールが、１つ以上の階層を収容することを示す。この図が意味するように、いくつかの実施形態において、単一の農作物は、複数のモジュールにわたる複数の階層に及ぶ。関係１５０７は、農場コントローラが、それが管理する注文に関する農作物ライフサイクルを実行するために、１つ以上の農業モジュールを制御することを示す。関係１５０８は、農場コントローラが、農作物が必要とする栄養素を農作物が提供されることを確実にする農場の水性栄養素溶液循環システムを制御することによって、そのように行うことを示す。収穫されるための準備ができている農作物の栽培区分から処理区分までの運搬は、いくつかの実施形態の動作に不可欠である。関係１５０９は、農場コントローラが、それが関係１５０３において管理する農作物に従ってこれを実現させるために、モジュール運搬システムを制御することを示す。関係１５１０は、次いで、農作物の現在の状態およびモジュール運搬システムに送られるコマンドに応じて、モジュール運搬システムが、処理のために、０以上のモジュールを移動させることを示す。関係１５１１は、農作物が処理装置に到着すると、農場コントローラが、モジュールからの農作物を処理するように処理装置を制御することを示す。関係１５１２は、処理装置が、次いで、農作物を処理することを示す。農作物ライフサイクル図（図１４）に示されるように、処理は、収穫されるための準備ができているものが存在する場合の存在する農作物の収穫と、次いで、農作物が階層に追加されることを要求する未処理の注文がある場合、第２の農作物の植え付けとを含むことができる。
【0122】
図１６Ａは、本発明の実施形態による運搬可能モジュールを使用する垂直農業システム１６００の構成要素を示すブロック図である。この実施形態において、農場の主要コントローラ１６１０およびデータベース１６２０は、クラウド１６０５内に位置する。データベース１６２０は、垂直農業を管理するために必要とされる記録の全てを保持する。種々の実施形態において、データベースは、とりわけ、注文にマッピングされる農作物と、モジュールにわたる階層にマッピングされる農作物と、栽培ステーションにマッピングされるモジュールと、モジュール運搬時間表と、農作物ライフサイクルスケジュールと、センサデータと、モジュールトラフィック制御データとを含む。
【0123】
農業モジュール１６０１は、モジュールコントローラ１６０３を備え、それは、クラウド１６０５と相互作用する。いくつかの実施形態において、モジュール１６０１は、動作とともに進行する方法を示す命令をクラウド１６０５から受信する。いくつかの実施形態において、モジュールコントローラ１６０３は、一連のセンサ、アクチュエータ、およびサブシステムと相互作用し、モジュールの状態を監視し、必要な場合、それを改変する。種々の実施形態において、モジュールのセンサ、アクチュエータ、およびサブシステムは、とりわけ、ＵＷＢ位置センサと、駆動モータと、バッテリ制御システムと、近接センサと、栽培ステーションアンビリカル弁制御システムとを含む。種々の実施形態において、モジュールの状態は、モジュールの位置および向き、および水性栄養素溶液循環システムへのその接続状態を含む。種々の実施形態において、クラウド１６０５は、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＲＦＩＤ、有線接続、および他の種々の通信方法を経由して、モジュールに通信する。いくつかの実施形態において、複数のモジュール１６０１があり、各々が、モジュールコントローラ１６０３と、種々の階層１６０４とを有する。いくつかの実施形態において、各モジュールが異なる一方、別の実施形態において、各モジュールは、同じである。
【0124】
一実施形態において、モジュールは、農業階層のモジュールの組の各メンバー１６０４ａ、１６０４ｂをモジュールのモジュールコントローラ１６０３にネットワークでつなぐ内蔵型ネットワーク化スイッチを収容する。ネットワーク接続は、モジュールコントローラが、クラウド１６０５内に存在する農場コントローラシステムおよびモジュール運搬制御システムとのその相互作用に従って、各階層の状態および挙動を調整することを可能にする。
【0125】
いくつかの実施形態において、各階層１６０４ａ、１６０４ｂは、一連のセンサおよびアクチュエータと相互作用する、それ自体のコントローラを有する。種々の実施形態において、これらのセンサおよびアクチュエータは、とりわけ、カメラと、カメラガントリモータと、排水弁と、侵入流センサと、通常退出流センサと、ドレーン退出流センサと、水温センサと、気温センサと、硝酸塩センサと、水深センサと、扉モータと、グローライトと、エアストーンと、酸素センサとを含む。センサおよびアクチュエータは、階層の状態を監視し、その状態変更を実行する。種々の実施形態において、センサおよびアクチュエータは、例えば、栄養素豊富水をそのカートリッジにおける農作物に到達させ、運搬のために排水させること等を行うことができる。いくつかの実施形態において、階層のコントローラは、階層のカメラからの培地を含むセンサデータの定常ストリームを記録し、それをクラウドデータベースに送り、その位置は、階層のコントローラが、例えば、そのような階層内で栽培されている各植物の培地に焦点を当て、それを捕捉することができるように、階層のコントローラによって制御される。
【0126】
クラウド１６０５は、水性栄養素溶液循環システム１６０６にも接続される。いくつかの実施形態において、水性栄養素溶液循環システムは、コントローラを有する。クラウド１６０５は、この接続を使用し、モジュールの状態を農場の多数の栽培ステーションの状態と調整する。栽培ステーションは、モジュールがそれらの農作物を栽培する場所である。種々の実施形態において、クラウド内の農場コントローラ１６１０は、モジュールが適切に位置付けられ、水性栄養素溶液の流動を受け取るために適切な状態にあるとき、栽培ステーションアンビリカル弁が開かれ、水がモジュールの動脈受け取りパイプ内外に流動することを可能にすることを確実にする。農場コントローラ１６１０は、次いで、栄養素消費済み水が各モジュールの静脈帰還パイプを介して、各モジュールの底部階層から上方に戻るように圧送されるように命令し、この水を静脈循環システムのパイプの中に放出するのみならず、電気接続点を使用してモジュールのバッテリを再充電も行う。
【0127】
農場コントローラシステム（代替として、農場コントローラおよび中央制御システムとして公知である）は、栄養素補給ステーションのアクアポニックス中核部として使用されている魚の給餌および世話に関するスケジュールも有し、水性栄養素循環システムコントローラの活動を調整し、それらの給餌および世話に影響を及ぼす。
【0128】
一実施形態において、農場コントローラ１６１０が、モジュールが移動すべきであることおよびそれが移動すべき場所を決定すると、調整が、水性栄養素溶液循環システム１６０６とモジュールコントローラ１６０３との間でそれらのクラウドシステムを介して生じ、モジュールを排水し、次いで、その栽培ステーションにおいてモジュールを電気システムおよび水循環システムから接続を断ち、それによって、モジュールは、水性栄養素溶液が全く溢れることなく独立して移動し得る、。
【0129】
一実施形態において、農場コントローラ１６１０が、農作物の特定の組が収穫されるべきであることを決定すると、クラウド内の農場コントローラシステムは、モジュール運搬制御システムを介して、水性栄養素溶液循環システム１６０６から接続を断ち、農場の処理装置１６０７まで移動するようにそのデータベースにおいてマッピングされたモジュールに命令することによって、農場の栽培区分から農場の処理区分までのモジュールトラフィックの流れを制御する。
【0130】
図１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、および１６Ｅは、本発明の実施形態による運搬可能モジュールを使用する垂直農業システム１６００の構成要素を示すブロック図である。図１６Ａは、垂直農業システム１６００を示し、図１６Ｂ－１６Ｅは、垂直農業システム１６００内の種々の構成要素をさらに詳細に示す。
【0131】
図１６Ａの実施形態において、処理装置１６０７は、無線ネットワーク接続を介して、農業コントローラシステムに接続されるそれ自体のコントローラによって制御される。これは、モジュールのコントローラ１６０３が、その内蔵型センサに従って、モジュールが処理装置に到着していることをクラウド内のモジュール運搬制御システムに知らせると、クラウド１６０５内の農業コントローラが、モジュール上の収穫および移植プロセスを調整することを可能にする。到着は、農業コントローラシステムによって仲介される調整に従って、処理装置のセンサによって検証され得る。モジュールの処理は、そのサブステーションの各々の動作を調整する、処理装置のコントローラ１６０７を用いて遂行される。
【0132】
処理装置１６０７がクラウド内の農業コントローラシステムからの命令に従って新しい農作物の植え付けを潜在的に含むモジュールの処理を完了すると、処理装置１６０７は、モジュールが栽培区分まで戻るように移動するための準備ができていることを農業コントローラシステムに知らせる。農業コントローラシステムおよびモジュール運搬制御システムは、農場内のモジュールトラフィックの流れを制御し、栽培区分まで戻り、農場コントローラシステムが空いていることを決定する栽培ステーションに接続するように新しく処理されるモジュールのコントローラに命令する。モジュールコントローラ１６０３が、それが到着していることを農業コントローラシステムおよびモジュール運搬制御システムに知らせると、そのセンサに従って、農場コントローラシステムは、モジュールコントローラ１６０３および水性栄養素溶液循環システムコントローラ１６０６と相互作用することによって、空いている栽培ステーションにおける電気システムおよび水循環システムへのモジュールの再接続を調整する。
【0133】
農場の動作の大多数は、完全に自動であり、農場コントローラシステムによって制御され、本発明の一実施形態は、農場コントローラシステムに接続するウェブインターフェース１６０８も含む。このインターフェースは、顧客が、自分の注文を行い、それらを閲覧することを可能にし、農場人員が、システムの状態を監視し、システムの任意の側面の状態および動作をオーバーライドすることも可能にする。図１６Ａの実施形態は、クラウドを介して接続される各システム、１６０１、１６０６、１６０７、および１６０８を示すが、しかしながら、種々の実施形態において、種々のシステムが、互いに直接接続する。
【0134】
図１６Ｂは、垂直農業システム１６００のモジュール１６０１を示すブロック図である。農業モジュール１６０１の農場の組は、モジュールコントローラ１６０３を備えている。いくつかの実施形態において、モジュールコントローラ１６０３は、Ｗｉｆｉ接続を経由して、クラウド１６０５と通信する。種々の実施形態において、モジュールコントローラは、ＬＡＮケーブル、ＲＦＩＤ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、および他のタイプの接続を用いて通信する。モジュールコントローラ１６０３は、一連のセンサ、アクチュエータ、およびサブシステムと相互作用し、モジュールの状態（モジュールの位置と、向きと、水性栄養素溶液循環システムへのその接続状態とを含む）を監視し、それに対する変更に影響を及ぼす。モジュールコントローラ１６０３は、それが、農場コントローラシステムおよびモジュール運搬制御システムとのその接続を横断して受信する命令に従って動作する。
【0135】
モジュール１６０１はまた、農業階層１６０４のモジュールの組の各メンバーをモジュールのモジュールコントローラ１６０３にネットワークでつなぐ内蔵型ネットワークスイッチ１６０２を収容する。このネットワーク接続は、モジュールコントローラが、クラウド１６０５内の農場コントローラシステムおよびモジュール運搬制御システムとのその相互作用に従って、各階層の状態および挙動を調整することを可能にする。
【0136】
各階層１６０４は、一連のセンサおよびアクチュエータと相互作用それ自体のコントローラを有し、一連のセンサおよびアクチュエータは、階層がその状態を監視し、栄養素豊富水をそのカートリッジにおける農作物に到達させること、運搬のために排水すること等の変更を実行することを可能にする。階層のコントローラは、モジュールコントローラのＷｉｆｉ接続を介して、センサデータの定常ストリームを記録し、それをクラウドデータベース１６２０に送り、センサデータは、時として、階層のカメラからの培地を含み、カメラの位置は、階層コントローラによって制御され、それによって、カメラは、、例えば、階層内で栽培されている各植物に焦点を当て、それを捕捉することができる。
【0137】
図１６Ｃは、垂直農業システム１６００の水性栄養素溶液循環システム１６０６を示すブロック図である。いくつかの実施形態において、水性栄養素溶液循環システム１６０６は、ｗｉｆｉを介して、クラウド１６０５に接続される。農場コントローラ１６１０は、この接続を使用し、モジュールの状態を農場の多数の栽培ステーションの状態と調整する。栽培ステーションは、モジュール１６０１が電気システムおよび水循環システムに接続する農場内の場所であり、それらは、モジュールがそれらの農作物を栽培することを可能にする。このように、農場コントローラ１６１０は、モジュールが適切に位置付けられ、水性栄養素溶液の流動を受け取るために適切な状態にあるとき、栽培ステーションのアンビリカル弁が、開かれ、水が、モジュールの動脈受け取りパイプからその中に流出し、次いで、栄養素消費済み水が各モジュールの静脈帰還パイプを介して、各モジュールの底部階層から上方に戻るように圧送することを可能にし、この水を静脈循環システムのパイプの中に放出し、電気接続点を使用してモジュールのバッテリを再充電することを確実にする。
【0138】
農場コントローラシステムは、栄養素補給ステーションのアクアポニックス中核部として、餌および栄養素補助剤の分配、および使用されている魚の世話に関するスケジュールも有し、水性栄養素循環システムコントローラの活動を調整し、餌および栄養素補助剤の分配および世話に影響を及ぼす。
【0139】
クラウド１６０５内の農場コントローラ１６１０およびモジュール運搬制御システムが、モジュールが移動すべきであること、およびそれが移動すべき場所を決定するとき、調整が、水性栄養素溶液循環システムコントローラ１６０６とモジュールコントローラ１６０３との間のそれらのクラウドシステムを介して生じ、モジュールを排水し、次いで、その栽培ステーションにおいてそれを電気システムおよび水循環システムから接続を断ち、それによって、モジュールは、水性栄養素溶液が全く溢れることなく独立して移動し得る。
【0140】
農場コントローラシステムのスケジュールが農作物の特定の組が、収穫されるべきであることを決定すると、図１６Ｃに示されるような農場コントローラシステムは、クラウド１６０５内のモジュール運搬制御システムを介して、水性栄養素溶液循環システム１６０６から接続を断ち、農場の処理装置１６０７まで移動するようにそれらの農作物がそのデータベース内でマッピングされるモジュールに命令することによって、農場の栽培区分から農場の処理区分までのモジュールトラフィックの流れを制御する。
【0141】
図１６Ｄは、処理装置１６０７が、接続を介して、農場コントローラシステムに接続される処理装置コントローラによって制御されることを示す。これは、図１６Ａに示されるモジュールのコントローラ１６０３が、その内蔵型センサに従って、モジュールが処理装置に到着していることをクラウド１６００内のモジュール運搬制御システムに知らせると、農場コントローラ１６１０が、モジュール１６１０の収穫および移植プロセスを調整することを可能にする。これは、農場コントローラシステムによって仲介される調整に従って、収穫装置のセンサによって検証され得る。モジュールの処理は、次いで、このドキュメント内の他の場所に説明されるように、そのサブステーションの各々の動作を調整する処理装置のコントローラ１６０９を用いて実行され得る。
【0142】
処理装置コントローラ１６０９がクラウド１６０５内の農場コントローラシステムからの命令に従って新しい農作物の植え付けを潜在的に含むモジュールの処理を完了すると、処理装置コントローラ１６０９は、モジュールが栽培区分まで戻るように移動するための準備ができていることを農場コントローラ１６１０に知らせる。クラウド１６０５内の農場コントローラ１６１０およびモジュール運搬制御システムは、次いで、農場内のモジュールトラフィックの流れを制御し、栽培区分まで戻り、農場コントローラシステムが空いていることを決定した栽培ステーションに接続するように新しく処理されるモジュールのコントローラに命令する。モジュールコントローラ１６０３が、１６Ａに示されるように、それが到着していることを農場コントローラ１６１０およびモジュール運搬制御システムに知らせると、農場コントローラ１６１０は、利用可能な栽培ステーションにおける電気システムおよび水循環システムへのモジュールの再接続を調整する。いくつかの実施形態において、モジュールコントローラ１６０３は、複数のセンサを使用し、モジュールが栽培ステーションに到着する時間を決定する。
【0143】
いくつかの実施形態において、農場の動作の大多数は、完全に自動であり、クラウド１６０５内の農場コントローラ１６１０によって制御される。しかしながら、これらの実施形態は、クラウド１６００内の農場コントローラシステムに接続するウェブインターフェース１６０８を含む。このインターフェースは、顧客が、自分の注文を行い、それらを閲覧することを可能にし、農場人員が、システムの状態を監視し、システムの任意の側面の状態および動作を潜在的にオーバーライドすることも可能にする。
【0144】
図１６Ｅは、垂直農業システム１６００のクラウド１６０５と、ウェブインターフェース１６０８とを示すブロック図である。クラウド１６０５は、農場コントローラシステムと、モジュール運搬制御システムとを備え、各々は、データベース１６２０に接続される。データベース１６２０は、農作物および履歴データを示すデータへのクセスを農場コントローラシステムに提供し、それは、農場コントローラシステムが、とりわけ、農作物の収穫、移動、植え付け、および照明を開始すべき時間を把握することに役立つ。種々の実施形態において、データベース１６２０は、農場の種々の側面に対して、データを備えている。いくつかの実施形態において、農場コントローラシステムおよびモジュール運搬システムは、１つのユニットとして稼働される。一実施形態において、クラウド１６０５は、農場内のコンピュータである。
【0145】
ウェブインターフェース１６０８は、データベース、農場コントローラシステム、およびモジュール運搬制御システムへのユーザアクセスを提供する。いくつかの実施形態において、農場コントローラ１６１０は、農場を自動的に稼働させるが、自動制御をオーバーライドするために、ウェブインターフェース１６０８を介したアクセスを可能にする。いくつかの実施形態において、ウェブインターフェース１６０８は、農場内のコンピュータ上のモニタである。他の実施形態において、ウェブインターフェース１６０８は、ウェブサイトである。種々の実施形態において、クラウド１６０５は、ＷｉＦｉ、ＬＡＮ、および他のネットワーク接続を経由して、図１６Ａにおける他のシステムと通信する。
【0146】
図１７は、本発明の一側面による、収穫プロセスの実施形態を示すブロック図である。この実施形態において、ステップ１７００において、カートリッジが、階層から除去され、カートリッジは、ステップ１７０１において、葉部の収穫まで移動する。葉部が収穫された後、それらは、梱包１７０２、次いで、冷蔵貯蔵装置１７０３まで移動する。ステップ１７０４では、葉部がカートリッジから収穫された後、カートリッジの上部プレートが、除去され、上部プレートは、上部プレート貯蔵装置１７０５まで移動する。ステップ１７０６では、カートリッジは、次いで、コイアおよび根が除去されるコイアおよび根除去ステーションまで移動する。ステップ１７１２において、カートリッジは、貯蔵装置まで移動させられる。それと同時に、コイアおよび根は、ステップ１７０７において分離され、コイアは、コイア貯蔵装置１７０８まで移動する。根が市販可能である場合、それらは、梱包１７０９まで、次いで、冷蔵貯蔵装置１７１０まで移動する。根が市販可能でない場合、それらは、堆肥１７１１まで移動する。
【0147】
図１８は、本発明の一側面による、播種プロセスの実施形態を示すブロック図である。播種プロセスは、空のカートリッジが、カートリッジ貯蔵装置から移動させられるときのステップ１８００から開始し、ステップ１８０２において、空のカートリッジは、コイア貯蔵装置１８０１からのコイアで充填される。ステップ１８０４において、カートリッジは、上部プレートが上部プレート貯蔵装置１８０３からカートリッジ上に設置されるように、移動する。ステップ１８０６において、カートリッジは、種子貯蔵装置１８０５からその中に種子を入れられる。ステップ１８０７において、カートリッジは、コンベヤ６０３まで移動し、コンベヤ６０３から、カートリッジは、収穫ステーションにおけるモジュールの階層１８０７の中に設置される。
【0148】
図１９は、本発明の実施形態によるモジュール１９００に接続する駆動ユニット１９０３の等角図である。図１９の実施形態は、農場のモジュール運搬システムを示し、それは、農業モジュール１９００と、駆動ユニット１９０３とを含む。この実施形態において、モジュール１９００は、細長い脚部１９０１を有し、この真下に、脚部１９０１に接続されたボールキャスタ１９０２がある。いくつかの実施形態において、ボールキャスタ１９０２は、モジュールが、転がることを可能にする。駆動ユニット１９０３は、車輪１９０５および駆動ユニットコネクタ１９０４上に描かれており、それは、駆動ユニット１９０３をモジュール１９００に接続する。駆動ユニット１９０３は、モジュール１９００の下側に接続され、モジュール１９００が農場を動き回ることを可能にする。駆動ユニットは、中央制御システムによって制御される。他の実施形態において、駆動ユニット１９０３は、上方、下方、周囲、またはそれらの任意の組み合わせから、モジュール１９００に接続する。種々の実施形態において、モジュール１９００は、コンベヤ、滑車、リフト、昇降機、レール、トラック、および他の運搬モードを介して、農場を動き回る。
【0149】
本発明の別の実施形態において、駆動ユニット１９０３は、電気を動力源とする台車であり、それは、モジュール１９００を運搬する。いくつかの実施形態において、車輪１９０４は、メカナム車輪であり、駆動ユニットコネクタ１９０４は、ジャッキであり、それは、モジュールが、台車によって移動させられることを可能にする十分な高さまで、台車を持ち上げるように構成される。電気を動力源とする台車の実施形態において、モジュールは、脚部上に存在することができる。ジャッキが、モジュール１９００を持ち上げるにつれて、脚部は、もはや接地面に触れず、次いで、モジュールを倉庫空間の方々に、例えば、収穫ステーションまで移動させる。別の実施形態において、モジュールは、車輪自体上に存在する。モジュール１９００は、サスペンションシステムを含むことができ、サスペンションシステムは、モジュール１９００の重量が駆動ユニット１９０３によってサポートされると解放されるブレーク（ｂｒｅａｋ）を提供する。サスペンションシステムは、その端部において、車輪またはボールキャスタを含み得、それは、床に接続するように設計される。モジュールを移動させるために、駆動ユニット１９０３は、ジャッキまたは他の方法を使用して、モジュール１９００を持ち上げ、モジュールの重量の一部をサポートする。これは、サスペンションシステムのブレークを解放し、駆動ユニット１９０３によるモジュール１９００の移動を可能にする一方、モジュールの車輪またはボールキャスタは、接地面上に留まったままであり、モジュール１９００の移動を補助する。
【0150】
いくつかの実施形態において、駆動ユニット１９０３は、床およびモジュール上のガイドを介して誘導される。駆動ユニット１９０３は、センサの組を使用し、それが床上のガイドに対して存在する場所を決定する。いくつかの実施形態において、駆動ユニット１９０３は、それがガイドに対して存在する場所を決定する農場コントローラと共に働く。他の実施形態において、駆動ユニット１９０３は、自律的に働くか、または、人間によって制御される。駆動ユニット１９０３は、モジュールガイドを介して、モジュールの下のその位置を検出し、モジュールをピックアップすることまたは解放することを行うための好適な場所を決定することもできる。ガイドの一例は、床上の線の組であり、それらは、駆動ユニット１９０３のための経路を描き、モジュールの底部上のマーカは、モジュールが持ち上がる前に存在すべき場所を描く。一実施形態において、上方および下方の駆動ユニット感知ガイドの冗長性は、駆動ユニットが正しい空間内で動作していることを確実にするために働く。関連する実施形態において、駆動ユニット１９０３は、屋内ＧＰＳを使用し、その場所および通過を決定する。
【0151】
図２０は、モジュール２０００の真下にある、図１９の駆動ユニット１９０３の等角図である。駆動ユニット２００１は、モジュール２０００を農場の方々に移動させるために、モジュール２０００に接続するために準備するように、モジュール２０００の下に嵌まる。
【0152】
図２１は、モジュール２１０１に接続するために準備している、図１９の駆動ユニット１９０３の等角図である。駆動ユニットコネクタ２１００は、モジュール接続箇所２１０１において、モジュールの下側に接続する。いくつかの実施形態において、駆動ユニットコネクタ２１００は、モジュール接続箇所２１０１に接続し、それは、モジュールが農場を動き回ることを可能にする。
【0153】
図２２は、図１９の駆動ユニット１９０３の等角図であり、駆動ユニットコネクタ１９０４は、持ち上がり、モジュール１９００のモジュール接続箇所２２０１と接続している。示されるように、駆動ユニットコネクタ２２００は、モジュール接続箇所２２０１との接続を形成しており、モジュールおよび駆動ユニットが、農場の方々に一緒に移動することを可能にする。
【0154】
図２３Ａは、階層７０３の等角図であり、壁２３００が、カートリッジのための傾斜路としての機能を果たすように構築されている。いくつかの実施形態において、傾斜路は、傾斜路の前面において、壁と組み合わせて使用される。この実施形態において、壁は、扉であることもできる。異なる実施形態において、傾斜路は、カートリッジが、除去され、階層の中に戻るように設置されるために、より良好なアクセスを提供する。いくつかの実施形態において、これは、傾斜路によって提供される誘導型スライドに起因し得る。
【0155】
図２３Ｂは、傾斜路として構築される壁２３００を示す階層７０３の切り取り図であり、隣接する壁は、描写されていない。種々の実施形態において、傾斜路は、カートリッジに対する容易なアクセスと、カートリッジを階層の中に設置するために十分に幅広の間隙とをカートリッジおよびシステムに提供するために、異なる高さおよび角度を有し得る。いくつかの実施形態において、傾斜路は、除去可能である。
【0156】
一実施形態において、中央制御システムを介して、農場の動作を調整するプロセスは、クラウドによって仲介される。代替実施形態において、敷地上のコンピューティング施設を使用して起動される中央制御システムが、農場の動作を調整するために使用される。中央制御システムの処理は、特定の農作物が特定の階層の中に植え付けられた時間の記録管理を含む。いくつかの実施形態において、データは、植え付けられているそれらの農作物につながる顧客からの注文と相互参照される。中央制御システムは、農場全体を通して、センサを監視することによって、農場の恒常的バランスを維持する。そのようなセンサは、限定ではないが、流量センサ、水温および気温センサ、ｐＨセンサ、アンモニアセンサ、硝酸塩センサ、溶解酸素センサ、湿度センサ、水深センサ、電圧センサ、カメラ、モジュールのための測位センサを含む。限定ではないが、電気モータ、ステッピングモータ、サーボ、電磁石、電動式または電磁ベースの弁、ポンプ等の種々のアクチュエータを作動させることによって、農場内の変化に影響を及ぼすことを通して、当業者は、これらの構成要素を使用して、本書全体を通して説明されるシステムを築く方法を理解するであろう。いくつかの実施形態において、特定の相互作用は、植物の成長を監視し、それらを植物の予期される成長率と比較するために、各階層内のカメラガントリの動作またはＵＷＢ測位情報の監視を含む。中央制御システムは、全ての電子構成要素の状態も絶えず記録し、農場の再生可能デジタルツインを生成する。中央制御システムは、モジュールが栽培区分から処理区分まで移動する時間をスケジューリングし、残りのモジュールがそれら自体を位置付けるべき方法を調整する。それは、顧客の注文または他の入力に基づいて移植されるべき植物も、制御する。
【0157】
一実施形態において、農場の構成要素は、モジュール方法において、設計および構築され、各構成要素全体の区分が、互いから別個に築かれ、次いで、後に組み合わせて、構成要素全体を作製する。この実施形態は、農場の構成要素の効率的な出荷および農場の構成要素の効率的な構築を可能にする。
【0158】
一実施形態において、種子は、種子の外部販売者から調達される。別の実施形態において、種子は、農場内で栽培される種子を収穫することを通して調達される。さらなる実施形態において、種子は、上記２つの方法の組み合わせから調達される。
【0159】
いくつかの実施形態において、農作物栽培の実験は、水温、気温、二酸化炭素レベル、水および空気酸素レベル、水栄養素レベル、照明条件、ｐＨ、空気移動条件、および他の類似する栽培条件等の栽培条件パラメータの摂動を通して実施される。１つのそのような実施形態において、カメラは、異なるモジュール内の植物の成長を監視し、各モジュールは、異なる栽培条件を有し、農作物の各発芽が、観察され、最も適した農作物を生産した栽培条件が農作物の次の発芽のためのベースライン栽培条件として使用され、それに基づいて、さらなる実験が生じる。この実施形態において、このプロセスは、より高い農作物品質と、最適な栽培条件のより深い理解とを有することを目標として、継続的に再現される。実験のこのプロセスは、栽培される全てのタイプの農作物に関して利用される。
【0160】
一実施形態において、視覚的インジケータが、モジュール上に存在し、視覚的インジケータは、とりわけ、移動、定常、灌漑、排水等のモジュールの状態を信号伝達するであろう。いくつかの実施形態において、インジケータは、ライト、スクリーン、またはモジュールの状態を示すある他の方法である。
【0161】
一実施形態において、水生種は、水産養殖の形態において育成および販売され、従来的に、またはロボットでのいずれかにおいて動作させられ得る。
【0162】
一実施形態において、植物の根または使用不可能な栽培培地、水産養殖廃棄物または類似するもの等、農場の動作の間に生産される任意の使用できない材料が、収集され、例えば、堆肥として、農場内での使用のために使用されるか、または販売されるかのいずれかであり得る。
【0163】
一実施形態において、農産物は、植物全体としての販売のために栽培されるか、または販売前にさらに処理され得る。農作物は、農場からのみ栽培される農作物、または農場内で栽培される農作物と外部の場所から農場の中に持ち込まれる生産物との組み合わせを通して、任意の数の形状、均一性、または組み合わせに処理され得る。農場内で栽培される農作物から、スプレッド、小麦粉、粉末、個々の化学物質、鉱物、または他の基本成分、または他の生産物等の任意の数のタイプの最終生産物が、生産され得る。これらの生産物は、内部または外部のいずれかにおいて使用され得る。農場内で栽培される完全、未処理、処理済である、または農場の外部の生産物の組み合わせにおいてのいずれかの任意の形態の農作物は、食品、医薬品、材料的使途、および上記の任意の組み合わせ等の任意の数の使途のために処理済または未処理であり、販売されることができる。
【0164】
一実施形態において、再生可能エネルギー生産デバイスが、農場のための電力を発生させるために使用される。そのような例は、とりわけ、太陽光、風力、潮力、地熱、水力、およびバイオマスを含み得る。
【0165】
一実施形態において、環境水は、周囲の配水網から圧送される水の有無にかかわらず、農場内で使用される雨水収集タンク、大気水変換技術、および脱塩技術の種々の組み合わせを通して隔離される。農場によって独立して収集される水は、外部で販売されることもできる。
【0166】
一実施形態において、農場内で生産される生産物は、外部の購入者に送達されるか、またはそれらによってピックアップされる。
【0167】
別の実施形態において、農作物は、完全なまま、または除去された根を伴って販売され、ある農作物の可食根も、販売され得る。農作物は、未処理または処理済で販売され、梱包または未梱包のいずれかにおいて販売される。異なる実施形態において、二枚貝型、開放型、閉鎖型、半閉鎖型袋および他の包囲する媒体等のパッケージが、農作物を梱包するために使用される。いくつかの実施形態において、農作物は、処理済または未処理のいずれかであり、次いで、他の処理済または未処理の農作物と組み合わせられ、任意のサイズのコンテナまたは袋内に梱包され、次いで、販売またはさらに処理される。
【0168】
一実施形態において、植物は、単一のステッププロセスで播種され、発芽し、成熟した植物に成長し、それによって、種子は、１つの場所内で発芽するように植え付けられ、それらが完全な植物として収穫される前、場所を変更しない。他の実施形態において、栽培されている農作物に応じて、種子が１つの場所内に植え付けられ、その場所内で発芽するように放置されるか、またはすぐに別の場所まで移動させられ、次いで、それらが成長するにつれて、それらが、次いで、収穫される前、１つ以上の場所まで後に移動させられる複数のステッププロセス、または、場所およびステップの任意の組み合わせが、使用され得る。
【0169】
一実施形態において、花、結実野菜、根および塊茎、および、葉物野菜および既知の宇宙内の任意の他の農作物が、栽培され得る。
【0170】
一実施形態において、鮮度を保つ必要がある収穫された農作物は、真空冷却される。
【0171】
一実施形態において、冷涼を保つ必要がある農作物は、収穫後、即座に冷却システム内に貯蔵される。
【0172】
一実施形態において、アクアポニックス環境のための餌は、炭素隔離由来の餌、藻類、または他の植物ベースの餌、昆虫ベースの餌、水産養殖ベースの餌、またはこれらの餌の任意の組み合わせのいずれに由来し、餌は、内部で栽培されるか、または外部で調達されるかのいずれかである。
【0173】
一実施形態において、多くの栄養素補給ステーションがある。派生的実施形態において、栄養素補給ステーションは、魚用タンクである。
【0174】
種々の実施形態において、重力レベルの改変は、知覚される重力のより低いレベル、より高いレベル、およびより低いレベルとより高いレベルとの組み合わせを人工的に生成するために、スピニングを通して、植物に関する栽培条件を改良するためにシミュレートされる。
【0175】
他の実施形態において、農場は、顧客が、同じ敷地上で栽培される農作物を購入することが可能である統合型店舗を有する。
【0176】
他の実施形態において、農場は、上方向および／または下方向に進む複数のレベルから成り、各々が、モジュール、処理区分、栽培区分、および水性栄養素溶液循環システムのそれ自体の組を伴う。
【0177】
異なる実施形態において、モジュールあたり１つの駆動ユニット、モジュールあたり２つ以上の駆動ユニット、およびモジュールあたり１つ未満の駆動ユニットがある。種々の農場、建物、およびレイアウトに関して、当業者は、駆動ユニット対モジュールの適切な比を把握するであろうことが理解される。
【0178】
拡張可能性。本発明の垂直農場の殆どの実施形態は、モジュールの追加を通して、利用可能な床空間の寸法にわたって、事実上拡張する。モジュール処理システムの処理能力が、栄養素循環システムと同様、農場内で使用されるモジュールの数とともに拡張することを確実にするために、ある配慮が施されなければならない。本発明の種々の実施形態を拡張することは、モジュール処理システムおよび栄養素循環システムを拡張することを要求し、それは、多くの場合、必要に応じて、これらのシステムの構成要素を複製することを伴う。農作物を栽培するために使用される総面積が、増加するにつれて、したがって、栄養素の供給およびこれらの農作物を収穫するために使用される構成要素の処理能力も、増加させられなければならないことは明白である。栄養素の供給を増加させることは、例えば、栄養素補給ステーションの数を増加させること、または存在する栄養素補給ステーション内の栄養素の濃度を増加させることによって（例えば、アクアポニックス栄養素補給ステーション内の魚の数を増加させることによって）達成され得る。垂直農場内のモジュールの数が増加させられるにつれて、水性栄養素循環システムは、同様に、例えば、モジュールが水性栄養塩循環システムと接続し得る接続点の数を増加させることによる拡張を要求するであろう。モジュールが、水性栄養素循環システムと接続し得る接続点の数は、モジュールの数だけではなく、システム全体の幾何学形状および設計にも依存することは、明白であろう。灌漑および排水は、多くの場合、本発明の実施形態による垂直農業システムの動作設計の一部を形成し、接続点の数は、農作物が灌漑されると、それらの栄養要件をサポートするために十分でなければならない。最も簡便な事例では、収穫処理能力が、追加の収穫サブステーションを提供することによって増加させられ得る。
【0179】
いくつかの実施形態において、システムは、垂直方向において拡張する。垂直拡張は、各モジュールに階層を追加することによって遂行される。しかしながら、階層が追加されると、その高さがそれらの基部面積を超過する構造体が容易に倒れるので、モジュールは、不安定な状態になり得る。機械工学の当業者は、要求される公式、およびそれをモジュール等の構造体に適用する方法を把握しているであろう。例えば、好ましい実施形態を垂直に拡張するために、モジュールの垂直高を増加させるために、モジュールのより大きい基部面積を提供し得る。
【0180】
一実施形態において、農作物は、除去可能カートリッジにおけるモジュールの各階層の内側で栽培される。好ましい実施形態において、このカートリッジは、約４平方フィートであり、したがって、人間が、収穫ステーションにおいて、彼らが、それから農作物を収穫する必要がある場合、各側面からそれを横断して容易に到達することができる。モジュールが、その基部面積を増加させるにつれて、カートリッジの増加させられた基部面積は、空間を利用するために使用され得る。別の実施形態において、単一のカートリッジは、多数のより小さいカートリッジと置換され、したがって、各個々のカートリッジは、手動収穫を可能にするために十分に小さく、例えば、約４平方フィートである。一例では、１つのそのような拡張された実施形態のモジュールの基部面積が、７平方フィートである場合、各階層は、２×２グリッドのカートリッジを含み、各々が、３～３．５平方フィートの面積を有するであろう。モジュールのサイズが２５フィート×２５フィートである実施形態において、各階層は、４平方フィートの面積を有する６×６グリッドのカートリッジの内に配置される３６個のカートリッジを含むことができる。種々のスケールの実施形態において、水が、カートリッジの周囲で流動する余地を提供し、カートリッジを階層から外へ持ち上げることをより容易にするために、階層内の全てのカートリッジの組み合わせられたサイズは、モジュールの基部幅より小さい。このように、より多くのカートリッジを追加することによって、モジュールは、基部の高さを適切に調節し、次いで、収穫ステーションによって、依然として容易に到達される多数のカートリッジを使用することによって、任意の垂直高まで拡張されることができる。より小さいカートリッジが、単一の人物が、それらを横断して到達することを可能にするために使用され得る。
【0181】
農場のモジュール処理区分も、垂直高における増加に適応するように拡張する。例えば、モジュールを拡張すると、カートリッジを階層から除去する昇降機の高さは、階層の全てに到達するために、増加させる必要がある。同様に、いくつかの実施形態において、フォークリフト機構は、拡張される階層内の各カートリッジに到達するように修正される。さらに、フォークリフト機構の制御システムは、階層あたり複数のカートリッジを除去するように修正され、それらをコンベヤベルトの上に置く。いくつかの実施形態において、より大きい基部面積を伴うモジュールは、それらの高さが増加させられない場合であっても、使用される。
【0182】
灌漑および排水サイクル。本発明の一実施形態において、垂直農場は、灌漑および排水サイクルを使用し、それによって、農作物は、定期的に水性栄養素溶液で浸水され、定期的に乾燥することを可能にされる。灌漑期間中、とりわけ、栄養素が、農作物の根にもたらされる。排水期間中、とりわけ、酸素が、植物の根に達することが可能である。代替として、酸素バブラーが、採用され、それは、栄養溶液の中に酸素を追加し、したがって、農作物の根が、酸素がそれらに到達するために、可能な限り長い時間にわたって排水することが不必要であり得る。いくつかの実施形態において、十分なバブラーが、使用され、したがって、いくつかの農作物は、酸素がそれらに到達するために排水される必要が全くない。灌漑および排水サイクルの正確な詳細は、いくつかの因子に基づいて変動し得、それは、その制約に対して、実施形態の具体的な設計の種々の因子とバランスさせるために、種々の実施形態において採用される。灌漑および排水は、いくつかの実施形態が、栽培されている農作物の面積に対して、より多いまたはより少ない魚を有することを可能にする。例えば、多くの実施形態において、水性栄養素溶液は、モジュール内の各階層まで、次々に流動する。そのような実施形態において、水性栄養素溶液の栄養密度が、十分に高くない場合、最後の階層は、十分な栄養を受け取りないであろう。灌漑および排水は、これを正すために使用され、それは、一方において、排水弁を閉鎖し、他方において、それを開くことによって、個々の階層が、互いから独立して、灌漑され、排水されることができるからである。このように、灌漑および排水は、いくつかの実施形態において、選択的に階層を迂回し、栄養密度が、一度にそれらに栄養を与えるために十分に高くない場合であっても、より背の高いモジュール内のより直近の階層が、依然として、それらの農作物のために要求される栄養素を受け取ることを確実にすることができる。同様に、モジュールの全てにサービスを提供するために、農場内の栄養素循環システムへの十分な接続点が、存在しない場合、排水されたモジュールは、接続を断たれ、邪魔にならないように移動させられ、他のものが、それらの要求される栄養素を受け取ることを可能にすることができる。種々の実施形態は、したがって、とりわけ、モジュールの数と、モジュールあたりの階層の数と、各階層内の農作物の数およびタイプと、栄養素循環システムへの接続の数と、水性溶液の栄養密度（例えば、アクアポニックスの実施形態において、要求される魚および魚用タンクの数を意味する）との間のバランスを達成することができる。これらの因子の働きのバランスを達成するために、農作物の根が、十分な酸素および栄養素へのクセスを有するように、世話が行われなければならない。酸素および栄養素の要求される量は、アクアポニックス、水栽培、および空中栽培農業の当業者のために明白であろう。
【0183】
本発明の種々の実施形態は、本段落に続く段落において（および本願の最後に提供される実際の請求項の前に）列挙される潜在的な請求項によって特徴付けられ得る。これらの潜在的な請求項は、本願の文書化された説明の一部を形成する。故に、以下の潜在的な請求項の主題は、本願、または本願に基づいて優先権を主張する任意の出願に関与する後の手順において、実際の請求項として提示され得る。そのような潜在的な請求項の包含は、実際の請求項が、潜在的な請求項の主題を網羅しないことを意味するように解釈されるべきではない。したがって、後の手順において、これらの潜在的な請求項を提示しないという決定は、公共に対する主題の寄贈として解釈されないものとする。
【0184】
上で説明される本発明の実施形態は、単に例示的であることが意図され、多数の変形例および修正が、当業者のために明白であろう。全てのそのような変形例および修正は、任意の添付の請求項において定義されるように、本発明の範囲内にあることが意図される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16A】
【図16B-1】
【図16B-2】
【図16C-1】
【図16C-2】
【図16D】
【図16E】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23A】
【図23B】
【手続補正書】
【提出日】2024-05-08
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
垂直農業システムであって、前記垂直農業システムは、運搬可能農業モジュールの組であって、各モジュールは、複数の垂直に配置された農業階層を有し、各階層は、別個の水性溶液の入力と、別個の水性溶液の出力と、別個の照明システムとを有し、各階層は、
（ｉ）農作物の組の栽培のための物理的サポートを提供することと、
（ｉｉ）前記農作物のための水性栄養素溶液の循環をサポートすることと、
（ｉｉｉ）前記農作物のための照明を提供することと
を行うように構成されている、運搬可能農業モジュールの組と、
各階層の前記別個の水性溶液の入力および各階層の前記別個の水性溶液の出力に結合された水性栄養素溶液循環システムであって、前記水性栄養素溶液循環システムは、前記モジュールの前記階層の組全体を通した前記栄養溶液の循環を引き起こすように構成されている、水性栄養素溶液循環システムと、
前記水性栄養素溶液循環システムに結合された栄養素補給ステーションであって、前記栄養素補給ステーションは、前記水性栄養素溶液中の栄養素の補給を引き起こすように構成されている、栄養素補給ステーションと、
農業モジュール処理システムであって、前記農業モジュール処理システムは、
（ｉ）選択されたモジュールの階層の所与の組において栽培されている農作物の現在の組を収穫することと、
（ｉｉ）前記選択されたモジュールの階層の前記所与の組を農作物の後に続く組で補充することと
を行うように構成されている、農業モジュール処理システムと、
モジュール運搬システムであって、前記モジュール運搬システムは、前記選択されたモジュールの第１の場所から、処理するための前記農業モジュール処理システムへの運搬、および、その後、第２の場所への運搬をサポートするように構成されている、モジュール運搬システムと、
前記モジュール運搬システム、前記水性栄養素溶液循環システム、および前記モジュール処理システムに結合された農場コントローラと
を備え、
前記農場コントローラは、農作物の各組のライフサイクル管理を実装するように構成されている、垂直農業システム。
【請求項2】
各農業モジュールは、自走式であり、前記組の任意の他の農業モジュールと独立して移動するように構成されている、請求項１に記載の垂直農業システム。
【請求項3】
前記モジュール運搬システムは、駆動ユニットの組を備え、各駆動ユニットは、前記農業モジュールのうちの選択されたものを積み込み、前記選択された農業モジュールを目的地まで運搬するように構成されている、請求項１に記載の垂直農業システム。
【請求項4】
前記駆動ユニットの組は、前記農業モジュールの組におけるメンバーより少ないメンバーを有する、請求項３に記載の垂直農業システム。
【請求項5】
前記栄養素補給ステーションは、前記農業システムにアクアポニックス的に動作させるように構成された水生動物の組を含む、請求項１に記載の垂直農業システム。
【請求項6】
前記栄養素補給ステーションは、前記農業システムにアクアポニックス的に動作させるように構成された水生動物の組を含む、請求項２に記載の垂直農業システム。
【請求項7】
前記栄養素補給ステーションは、前記農業システムにアクアポニックス的に動作させるように構成された水生動物の組を含む、請求項３に記載の垂直農業システム。
【請求項8】
前記農場コントローラは、前記選択されたモジュールの運搬を自動的に始動するように構成されている、請求項１に記載の垂直農業システム。
【請求項9】
前記第１の場所と前記第２の場所とは、同じである、請求項１に記載の垂直農業システム。
【請求項10】
前記農業モジュール処理システムは、前記農作物の組の根の組から栽培培地を分離するように構成されている、請求項１に記載の垂直農業システム。
【請求項11】
前記農場コントローラは、前記組における前記農作物の各々の前記ライフサイクル管理に関する情報を記憶しているデータベースに結合されている、請求項１に記載の垂直農業システム。
【請求項12】
前記農場コントローラは、前記データベースにおける前記情報を使用して、前記選択されたモジューにおいて栽培している前記農作物の現在の組の前記ライフサイクル管理と一致する様式で前記選択された運搬可能農業モジュールを移動させるように前記モジュール運搬システムに命じる、請求項１１に記載の垂直農業システム。
【請求項13】
前記農場コントローラは、前記データベースにおける前記情報を使用して、前記選択されたモジューにおいて栽培している前記農作物の現在の組の前記ライフサイクル管理と一致する様式で前記選択されたモジューにおいて栽培している前記農作物の現在の組に光を提供するように前記選択されたモジュールに命じる、請求項１１に記載の垂直農業システム。
【請求項14】
各階層は、カートリッジの組を含み、各カートリッジは、前記農作物の現在の組と、栽培培地とを含む、請求項１に記載の垂直農業システム。
【請求項15】
前記農業モジュール処理システムは、所与のカートリッジを所与の階層から除去し、前記カートリッジにおける前記農作物の現在の組に基づいて選択される収穫サブステーションに前記所与のカートリッジを経路指定するようにさらに構成されている、請求項１４に記載の垂直農業システム。
【請求項16】
人間によって動作させられるように構成された所与の収穫サブステーションを含む複数の収穫サブステーションをさらに備えている、請求項１に記載の垂直農業システム。
【請求項17】
前記収穫サブステーションは、人間によって半手動で動作させられるように構成されている、請求項１６に記載の垂直農業システム。
【請求項18】
前記モジュール運搬システムは、手動入力に基づいて前記選択されたモジュールの運搬を引き起こすように構成されている、請求項１に記載の垂直農業システム。
【請求項19】
前記農業モジュール処理システムは、各階層から、前記農作物の現在の組のうちの少なくとも一部を除去するように構成された収穫サブステーションをさらに備えている、請求項１に記載の垂直農業システム。
【請求項20】
自動的に動作させられるように構成された所与の収穫サブステーションを含む複数の収穫サブステーションをさらに備えている、請求項１に記載の垂直農業システム。【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0012】
随意に、モジュール運搬システムは、手動入力に基づいて選択されたモジュールの運搬を引き起こすように構成される。随意に、農業モジュール処理システムは、各階層から、農作物の現在の組の少なくとも一部を除去するように構成された収穫サブステーションをさらに備えている。随意に、垂直農業システムは、自動的に動作させられるように構成された所与の収穫サブステーションを含む複数の収穫サブステーションをさらに備えている。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
垂直農業システムであって、前記垂直農業システムは、
運搬可能農業モジュールの組であって、各モジュールは、垂直に配置された農業階層の組を有し、各階層は、水性溶液の入力と、水性溶液の出力とを有し、各階層は、
（ｉ）農作物の組の栽培のための物理的サポートを提供することと、
（ｉｉ）前記農作物のための水性栄養素溶液の循環をサポートすることと、
（ｉｉｉ）前記農作物のための照明を提供することと
を行うように構成されている、運搬可能農業モジュールの組と、
各階層の前記水性溶液の入力および前記水性溶液の出力に結合された水性栄養素溶液循環システムであって、前記水性栄養素溶液循環システムは、前記モジュールの前記階層の組全体を通した前記栄養溶液の循環を引き起こすように構成されている、水性栄養素溶液循環システムと、
前記水性栄養素溶液循環システムに結合された栄養素補給ステーションであって、前記栄養素補給ステーションは、前記水性栄養素溶液中の栄養素の補給を引き起こすように構成されている、栄養素補給ステーションと、
農業モジュール処理システムであって、前記農業モジュール処理システムは、
（ｉ）選択されたモジュールの階層の所与の組において栽培されている農作物の現在の組を収穫することと、
（ｉｉ）前記選択されたモジュールの階層の前記所与の組を農作物の後に続く組で補充することと
を行うように構成されている、農業モジュール処理システムと、
モジュール運搬システムであって、前記モジュール運搬システムは、前記選択されたモジュールの第１の場所から、処理するための前記農業モジュール処理システムへの運搬、および、その後、第２の場所への運搬を引き起こすように構成されている、モジュール運搬システムと、
前記モジュール運搬システム、水性栄養素溶液循環システム、および前記モジュール処理システムに結合された農場コントローラと
を備え、
前記農場コントローラは、農作物の各組のライフサイクル管理を実装するように構成されている、垂直農業システム。
（項目２）
各農業モジュールは、自走式である、項目１に記載の垂直農業システム。
（項目３）
前記モジュール運搬システムは、駆動ユニットの組を備え、各駆動ユニットは、前記農業モジュールのうちの選択されたものを積み込み、前記選択された農業モジュールを目的地まで運搬するように構成されている、項目１に記載の垂直農業システム。
（項目４）
前記駆動ユニットの組は、前記農業モジュールの組におけるメンバーより少ないメンバーを有する、項目３に記載の垂直農業システム。
（項目５）
前記栄養素補給ステーションは、前記農業システムにアクアポニックス的に動作させるように構成された水生動物の組を含む、項目１に記載の垂直農業システム。
（項目６）
前記栄養素補給ステーションは、前記農業システムにアクアポニックス的に動作させるように構成された水生動物の組を含む、項目２に記載の垂直農業システム。
（項目７）
前記栄養素補給ステーションは、前記農業システムにアクアポニックス的に動作させるように構成された水生動物の組を含む、項目３に記載の垂直農業システム。
（項目８）
前記農場コントローラは、前記選択されたモジュールの運搬を自動的に始動するように構成されている、項目１に記載の垂直農業システム。
（項目９）
前記第１の場所と前記第２の場所とは、同じである、項目１に記載の垂直農業システム。
（項目１０）
前記農業モジュール処理システムは、前記農作物の組の根の組から栽培培地を分離するように構成されている、項目１に記載の垂直農業システム。
（項目１１）
前記農場コントローラは、前記組における前記農作物の各々の前記ライフサイクル管理に関する情報を記憶しているデータベースに結合されている、項目１に記載の垂直農業システム。
（項目１２）
前記農場コントローラは、前記データベースにおける前記情報を使用して、前記選択されたモジューにおいて栽培している前記農作物の現在の組の前記ライフサイクル管理と一致する様式で前記選択された運搬可能農業モジュールを移動させるように前記モジュール運搬システムに命じる、項目１１に記載の垂直農業システム。
（項目１３）
前記農場コントローラは、前記データベースにおける前記情報を使用して、前記選択されたモジューにおいて栽培している前記農作物の現在の組の前記ライフサイクル管理と一致する様式で前記選択されたモジューにおいて栽培している前記農作物の現在の組に光を提供するように前記選択されたモジュールに命じる、項目１１に記載の垂直農業システム。
（項目１４）
各階層は、カートリッジの組を含み、各カートリッジは、前記農作物の現在の組と、栽培培地とを含む、項目１に記載の垂直農業システム。
（項目１５）
前記農業モジュール処理システムは、所与のカートリッジを所与の階層から除去し、前記カートリッジにおける前記農作物の現在の組に基づいて選択される収穫サブステーションに前記所与のカートリッジを経路指定するようにさらに構成されている、項目１４に記載の垂直農業システム。
（項目１６）
人間によって動作させられるように構成された所与の収穫サブステーションを含む複数の収穫サブステーションをさらに備えている、項目１に記載の垂直農業システム。
（項目１７）
前記収穫サブステーションは、人間によって半手動で動作させられるように構成されている、項目１６に記載の垂直農業システム。
（項目１８）
前記モジュール運搬システムは、手動入力に基づいて前記選択されたモジュールの運搬を引き起こすように構成されている、項目１に記載の垂直農業システム。
（項目１９）
前記農業モジュール処理システムは、各階層から、前記農作物の現在の組のうちの少なくとも一部を除去するように構成された収穫サブステーションをさらに備えている、項目１に記載の垂直農業システム。
（項目２０）
自動的に動作させられるように構成された所与の収穫サブステーションを含む複数の収穫サブステーションをさらに備えている、項目１に記載の垂直農業システム。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
垂直農業システムであって、前記垂直農業システムは、
運搬可能農業モジュールの組であって、各モジュールは、垂直に配置された農業階層の組を有し、各階層は、水性溶液の入力と、水性溶液の出力とを有し、各階層は、
（ｉ）農作物の組の栽培のための物理的サポートを提供することと、
（ｉｉ）前記農作物のための水性栄養素溶液の循環をサポートすることと、
（ｉｉｉ）前記農作物のための照明を提供することと
を行うように構成されている、運搬可能農業モジュールの組と、
各階層の前記水性溶液の入力および前記水性溶液の出力に結合された水性栄養素溶液循環システムであって、前記水性栄養素溶液循環システムは、前記モジュールの前記階層の組全体を通した前記栄養溶液の循環を引き起こすように構成されている、水性栄養素溶液循環システムと、
前記水性栄養素溶液循環システムに結合された栄養素補給ステーションであって、前記栄養素補給ステーションは、前記水性栄養素溶液中の栄養素の補給を引き起こすように構成されている、栄養素補給ステーションと、
農業モジュール処理システムであって、前記農業モジュール処理システムは、
（ｉ）選択されたモジュールの階層の所与の組において栽培されている農作物の現在の組を収穫することと、
（ｉｉ）前記選択されたモジュールの階層の前記所与の組を農作物の後に続く組で補充することと
を行うように構成されている、農業モジュール処理システムと、
モジュール運搬システムであって、前記モジュール運搬システムは、前記選択されたモジュールの第１の場所から、処理するための前記農業モジュール処理システムへの運搬、および、その後、第２の場所への運搬を引き起こすように構成されている、モジュール運搬システムと、
前記モジュール運搬システム、水性栄養素溶液循環システム、および前記モジュール処理システムに結合された農場コントローラと
を備え、
前記農場コントローラは、農作物の各組のライフサイクル管理を実装するように構成されている、垂直農業システム。
（項目２）
各農業モジュールは、自走式である、項目１に記載の垂直農業システム。
（項目３）
前記モジュール運搬システムは、駆動ユニットの組を備え、各駆動ユニットは、前記農業モジュールのうちの選択されたものを積み込み、前記選択された農業モジュールを目的地まで運搬するように構成されている、項目１に記載の垂直農業システム。
（項目４）
前記駆動ユニットの組は、前記農業モジュールの組におけるメンバーより少ないメンバーを有する、項目３に記載の垂直農業システム。
（項目５）
前記栄養素補給ステーションは、前記農業システムにアクアポニックス的に動作させるように構成された水生動物の組を含む、項目１に記載の垂直農業システム。
（項目６）
前記栄養素補給ステーションは、前記農業システムにアクアポニックス的に動作させるように構成された水生動物の組を含む、項目２に記載の垂直農業システム。
（項目７）
前記栄養素補給ステーションは、前記農業システムにアクアポニックス的に動作させるように構成された水生動物の組を含む、項目３に記載の垂直農業システム。
（項目８）
前記農場コントローラは、前記選択されたモジュールの運搬を自動的に始動するように構成されている、項目１に記載の垂直農業システム。
（項目９）
前記第１の場所と前記第２の場所とは、同じである、項目１に記載の垂直農業システム。
（項目１０）
前記農業モジュール処理システムは、前記農作物の組の根の組から栽培培地を分離するように構成されている、項目１に記載の垂直農業システム。
（項目１１）
前記農場コントローラは、前記組における前記農作物の各々の前記ライフサイクル管理に関する情報を記憶しているデータベースに結合されている、項目１に記載の垂直農業システム。
（項目１２）
前記農場コントローラは、前記データベースにおける前記情報を使用して、前記選択されたモジューにおいて栽培している前記農作物の現在の組の前記ライフサイクル管理と一致する様式で前記選択された運搬可能農業モジュールを移動させるように前記モジュール運搬システムに命じる、項目１１に記載の垂直農業システム。
（項目１３）
前記農場コントローラは、前記データベースにおける前記情報を使用して、前記選択されたモジューにおいて栽培している前記農作物の現在の組の前記ライフサイクル管理と一致する様式で前記選択されたモジューにおいて栽培している前記農作物の現在の組に光を提供するように前記選択されたモジュールに命じる、項目１１に記載の垂直農業システム。
（項目１４）
各階層は、カートリッジの組を含み、各カートリッジは、前記農作物の現在の組と、栽培培地とを含む、項目１に記載の垂直農業システム。
（項目１５）
前記農業モジュール処理システムは、所与のカートリッジを所与の階層から除去し、前記カートリッジにおける前記農作物の現在の組に基づいて選択される収穫サブステーションに前記所与のカートリッジを経路指定するようにさらに構成されている、項目１４に記載の垂直農業システム。
（項目１６）
人間によって動作させられるように構成された所与の収穫サブステーションを含む複数の収穫サブステーションをさらに備えている、項目１に記載の垂直農業システム。
（項目１７）
前記収穫サブステーションは、人間によって半手動で動作させられるように構成されている、項目１６に記載の垂直農業システム。
（項目１８）
前記モジュール運搬システムは、手動入力に基づいて前記選択されたモジュールの運搬を引き起こすように構成されている、項目１に記載の垂直農業システム。
（項目１９）
前記農業モジュール処理システムは、各階層から、前記農作物の現在の組のうちの少なくとも一部を除去するように構成された収穫サブステーションをさらに備えている、項目１に記載の垂直農業システム。
（項目２０）
自動的に動作させられるように構成された所与の収穫サブステーションを含む複数の収穫サブステーションをさらに備えている、項目１に記載の垂直農業システム。
【国際調査報告】