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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren, insbesondere für den Gartenbau, von einem Lichtsystem und von einem Gewächshaus.
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Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass im Gartenbau unterschiedliche Pflanzenarten unterschiedliche Beleuchtungsanforderungen haben. Diese können sich hinsichtlich einer Wellenlänge, einer Strahlungsintensität und einer Beleuchtungsdauer während eines Tages oder eines Erntezyklus unterscheiden. Üblicherweise wird ein konstantes Lichtspektrum zum Aufziehen von Pflanzen in einem Gewächshaus eingesetzt. Damit die Pflanzen unter idealen Bedingungen aufgezogen werden, ist es erforderlich, dass diese mit einem veränderbaren Licht bestrahlt werden. Neben der Bestrahlung mit dem nötigen Licht, um ideales und gesundes Wachsen der Pflanzen zu ermöglichen, ist bei einer anpassbaren Bestrahlung der Pflanze deren Geschmack, Nährstoffgehalt und Haltbarkeit auf Grund der Bestrahlung mit unterschiedlichen Spektren beeinflussbar.
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Aus dem Stand der Technik sind Bestrahlungsalgorithmen bekannt, bei denen kurze Lichtverfahren mit einer Strahlung vorgesehen sind, die eine spezifische Wellenlänge zu einem spezifischen Zeitpunkt mit geringer fotosynthetischer aktiver Photonflussdichte (PPFD) aufweist. Diese kurzzeitigen Lichtverfahren weisen beispielsweise eine dunkelrote Strahlung zur Simulierung eines Tagesendes, kurzzeitige ultraviolette (UV)-Strahlung, Nacht-Unterbrechungs-Strahlung auf. Somit wird die spezifische Strahlung nur temporär eingesetzt.
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Ein Gewächshaus, das zur Bestrahlung der darin vorgesehenen Pflanzen oder Pflanzenbeete eine veränderbare Strahlung aufweist, ist äußerst kostenintensiv und vorrichtungstechnisch aufwendig. Das Umrüsten der Beleuchtung existierender Gewächshäuser bedeutet in der Regel eine komplette Neuinstallation der Beleuchtungsinfrastruktur.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem optimal, kostengünstig, flexibel und vorrichtungstechnisch einfach Pflanzen, insbesondere eines Gewächshauses, bestrahlbar sind. Außerdem ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein kostengünstiges und vorrichtungstechnisch einfach ausgestaltetes Lichtsystem und Gewächshaus zu schaffen, mit dem Pflanzen flexibel bestrahlbar sind.
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Die Aufgabe wird gelöst hinsichtlich des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, hinsichtlich des Lichtsystems gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10 und hinsichtlich des Gewächshauses gemäß den Merkmalen des Anspruchs 13.
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Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Erfindungsgemäß ist ein Verfahren, insbesondere für den Gartenbau, vorgesehen. Mit diesem sind Pflanzen und/oder Pflanzenbeete über ein mobiles Lichtsystem beleuchtbar. Das Verfahren kann folgende Schrittfolge aufweisen:
- - Bewegen des mobilen Lichtsystems hin zu einer Pflanze oder zu einem Pflanzenbeet in Abhängigkeit von einem Bewegungszeitplan,
- - Bestrahlen der Pflanze oder des Pflanzenbeets über das mobile Lichtsystem.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren folgende Schrittfolge vorsehen:
- - Erfassen eines Pflanzenstatus der Pflanze oder des Pflanzenbeets,
- - Ermitteln eines Bedarfs einer Bestrahlung der Pflanze oder des Pflanzenbeets basierend auf dem erfassten Pflanzenstatus,
- - ist ein Bedarf einer Bestrahlung vorhanden, dann kann ein Bewegen des mobilen Lichtsystems hin zur Pflanze oder zum Pflanzenbeet erfolgen, falls das mobile Lichtsystem von der Pflanze oder dem Pflanzenbeet entfernt angeordnet ist, - bei Bedarf kann ein Bestrahlen der Pflanze oder des Pflanzenbeets über das mobile Lichtsystem, insbesondere in Abhängigkeit von dem erfassten Pflanzenstatus der Pflanze erfolgen.
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Diese Lösung hat den Vorteil, dass mit dem Verfahren einfach und kostengünstig eine Bestrahlung oder Zusatzbestrahlung von Pflanzen mit einem mobilen Lichtsystem erfolgen kann. Da das Bewegen des Lichtsystems in Abhängigkeit von einem, insbesondere voreingestellten, Bewegungszeitplans erfolgt, ist beispielsweise eine regelmäßige Anfahren einer Pflanze oder mehrerer Pflanzen ermöglicht. So kann eine Pflanze oder können einzelne Pflanzen oder kann ein Pflanzenbeet oder können mehrere Pflanzenbeete beispielweise morgens und/oder abends von dem mobilen Lichtsystem angefahren und bestrahlt werden. Auch kann auf einfache Weise ein regelmäßiges Anfahren während einer bestimmten Wachstumsphase oder -zyklus erfolgen, bei der/dem eine bestimmte Strahlungsbehandlung vorteilhaft ist. Es ist somit mit dem mobilen Lichtsystem eine Zusatzbeleuchtung umgesetzt, womit beispielsweise bei einem stationären Beleuchtungssystem, beispielsweise in einem Gewächshaus, Zusatzfunktionen für das stationäre Beleuchtungssystem eingespart werden können oder nicht eingebaut werden müssen.
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Nach dem Bestrahlen einer Pflanze kann dann das mobile Lichtsystem zu einer anderen Pflanze bewegt werden und diese dann, insbesondere mit einem Beleuchtungsmuster, bestrahlen.
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Die bedarfsgerechte Bestrahlung der Pflanze hat den Vorteil, dass eine Pflanze zielgerichtet, insbesondere mit einer Zusatzstrahlung, bestrahlbar ist.
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Ist eine Kombination aus den Schrittfolgen vorgesehen - womit das Verfahren für beide Schrittfolgen eingerichtet ist - , so ist eine äußerst individuelle und bedarfsgerechte Bestrahlung von Pflanzen auf vorrichtungstechnisch einfache Weise ermöglicht.
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Das mobile Lichtsystem kann gemäß einem oder mehreren untenstehend angeführten Aspekt/en ausgebildet sein.
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Vor dem Bestrahlen und/oder beim Bestrahlen und/oder nach dem Bestrahlen der Pflanze kann beispielsweise der Pflanzenstatus, beispielsweise über das mobile Lichtsystem, ermittelt werden. Denkbar ist auch, dass das mobile Lichtsystem bei der Bewegung gemäß dem Bewegungszeitplans den Pflanzenstatus einer oder mehrerer Pflanzen ermittelt. Denkbar ist auch, dass bei Bedarf der Bewegungszeitplan - insbesondere autonom - pausiert und/oder angepasst wird, um eine Pflanze basierend auf dem ermittelten Pflanzenstatus zu bestrahlen.
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Bei dem Pflanzenstatus handelt es sich beispielsweise um die vorliegende Wachstumsphase der Pflanze und/oder um die Größe und/oder um die Farbe der Pflanze und/oder um die Knospung der Pflanze und/oder um einen Nährstoffgehalt der Pflanze und/oder um einen Qualitätszustand der Pflanze und/oder um einen Schädlingsbefall der Pflanze.
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Mit Vorteil wird die Pflanze über das mobile Lichtsystem mit einem Beleuchtungsmuster bestrahlt. Somit kann die Pflanze beispielsweise mit einer über die Zeit veränderbaren Strahlung bestrahlt werden, was beispielsweise deren Wachstum positiv beeinflussen kann. Vorzugsweise wird zum Bereitstellen des Beleuchtungsmusters das mobile Lichtsystem von einer Steuereinheit gesteuert.
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Mit anderen Worten ist ein Verfahren zur Beleuchtung von Pflanzen geschaffen, bei dem das mobile Lichtsystem eine Pflanze oder ein Pflanzenbeet, insbesondere basierend auf einem Bewegungszeitplan, anfährt/anfliegt und ein in Abhängigkeit von der Wachstumsphase oder auch zur Schädlingsbekämpfung passendes Beleuchtungsmuster bereitstellt.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens basiert/basieren der Bewegungszeitplan und/oder das Beleuchtungsmuster auf dem Pflanzenstatus und/oder auf einem Tageszyklus und/oder auf einer Photoperiode und/oder auf einem Wachstumszyklus zumindest einer zu versorgenden Pflanze und/oder zumindest eines zu versorgenden Pflanzenbeets und/oder zumindest einer zu versorgenden Pflanzenart und/oder zumindest einer zu versorgenden Sorte. Alternativ oder zusätzliche kann vorgesehen sein, dass der Bewegungszeitplan und/oder das Beleuchtungsmuster in Abhängigkeit eines Schädlingsbefalls zumindest einer zu versorgenden Pflanzenart und/oder zumindest einer zu versorgenden Sorte ist/sind. Mit anderen Worten ist/sind das Beleuchtungsmuster und/oder der Bewegungszeitplan in Abhängigkeit vom erfassten Pflanzenstatus und/oder Pflanzenbedarf ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass die Pflanze dann individuell hinsichtlich ihres Pflanzenstatus mit einem individuellen Beleuchtungsmuster und mit einem individuellen Bewegungszeitplan bestrahlbar ist.
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Vorzugsweise erfolgt eine Ermittlung des Pflanzenstatus über eine chemisch-biologische Messung und/oder über eine optische Messung und/oder über eine Spektralmessung. Wird eine dieser Messungen oder werden mehrere dieser Messungen eingesetzt, so kann auf einfache Weise ein individuelles Erfassen des Pflanzenstatus erfolgen, um dann ein entsprechendes Beleuchtungsmuster und/oder einen entsprechenden Bewegungszeitplan bereitzustellen.
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Der Pflanzenstatus ist bevorzugt von einem Sensor des mobilen Lichtsystems erfasst und/oder von zumindest einen bezüglich dem mobilen Lichtsystem externen Sensor erfasst.
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Mit Vorteil kann/können das Beleuchtungsmuster und/oder der Bewegungszeitplan aus einer Datenbank abgerufen werden. Somit können die benötigten Informationen äußerst schnell und auf einfache Weise zur Verfügung gestellt werden. Die Abrufung des Beleuchtungsmusters und/oder des Bewegungszeitplans aus der Datenbank erfolgt beispielsweise in Abhängigkeit der Messung des Pflanzenstatus. Somit kann einem bestimmten Pflanzenstatus ein bestimmtes Beleuchtungsmuster und/oder ein bestimmter Bewegungszeitplan zugeordnet sein. Ein jeweiliges Beleuchtungsmuster und/oder ein jeweiliger Bewegungszeitplan ist beispielsweise voreingestellt und/oder, insbesondere im Voraus, rechnerisch ermittelt. Alternativ oder zusätzlich zum Datenbankzugriff kann vorgesehen sein, das Beleuchtungsmuster und/oder der Bewegungszeitplan real-time basierend auf dem Pflanzenstatus, insbesondere über die Steuereinheit, zu ermitteln und/oder zu berechnen und/oder anzupassen, um ein äußerst genau auf den Pflanzenstatus ausgerichtetes Beleuchtungsmuster und/oder ausgerichteten Bewegungszeitplan zu schaffen. Die Datenbank kann beispielsweise auf einem Datenspeicher des mobilen Lichtsystems und/oder auf einem Speicher oder Server hinterlegt sein, mit dem die Steuereinheit verbindbar ist. Somit kann die Datenbank beispielsweise auch extern ausgebildet sein, wobei dann die Steuereinheit beispielsweise kabellos darauf zugreift. Mit anderen Worten kann ein vorher eingestelltes oder rechnerisch ermitteltes Beleuchtungsspektrum oder eine Beleuchtungsfunktion aus einer Datenbank abgerufen werden.
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Weiter vorzugsweise wird das mobile Lichtsystem einfach autonom gesteuert. Alternativ oder zusätzlich kann die zumindest eine Strahlungsquelle des mobilen Lichtsystems autonom gesteuert sein.
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Denkbar ist auch, nur bestimmte Bestandteile der Pflanze oder Teile der Pflanze, die beispielsweise einer Stärkung bedürfen, zu bestrahlen.
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Vorzugsweise hat das Beleuchtungsmuster eine Mehrzahl von Beleuchtungsfunktionen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Beleuchtungsmuster eine Abgabe einer Strahlung mit unterschiedlichen Wellenlängen vorsehen. So ist es beispielsweise denkbar, eine Pflanze etwa mit rötlichem Licht und/oder Ultravioletten(UV)-Licht zu bestrahlen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Beleuchtungsmuster eine Abgabe einer Strahlung mit unterschiedlichen Spektren vorsieht, deren Wellenlängen vom Infrarot bis ins Ultraviolette reichen. Infrarot-Strahlung kann beispielsweise den Wachstumsprozess und/oder den Wärmehaushalt der Pflanzen unterstützen. Alternativ oder zusätzlich kann das Beleuchtungsmuster eine Abgabe einer Strahlung mit unterschiedlichen Strahlungsintensitäten vorsehen. Um das Beleuchtungsmuster weiter an die Bedürfnisse der Pflanze anzupassen, kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass das Beleuchtungsmuster eine Abgabe einer Strahlung mit einem einstellbaren Bestrahlungszeitraum vorsieht. Alternativ oder zusätzlich kann das Beleuchtungsmuster eine Abgabe einer Strahlung mit einem einstellbaren Bestrahlungsbeginn und einem einstellbaren Bestrahlungsende vorsehen. Es ist denkbar, dass das Beleuchtungsmuster eine Abgabe einer Strahlung mit einem einstellbaren Lichtfeld oder Strahlungsfeld vorsieht, wobei beispielsweise eine Größe und/oder eine Position des Lichtfelds einstellbar ist. Außerdem ist denkbar, alternativ oder zusätzlich vorzusehen, dass das Beleuchtungsmuster eine Abgabe einer Strahlung mit einem einstellbaren Abstand zur Pflanze und/oder einer einstellbaren Richtung aufweist. Weist das Beleuchtungsmuster eine oder mehrere dieser Funktionalitäten auf, so kann äußerst individuell auf den Pflanzenstatus einer jeweiligen Pflanze über die Strahlungsquelle Einfluss genommen werden.
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Erfindungsgemäß ist ein mobiles Lichtsystem für den Gartenbau, insbesondere für ein Gewächshaus oder Treibhaus oder Glashaus oder Indoor-Gewächshaus, vorgesehen, um zumindest eine Pflanze oder zumindest ein Pflanzenbeet zu beleuchten. Das mobile Lichtsystem ist vorzugsweise für das Verfahren gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte vorgesehen. Das Lichtsystem kann eine Haltevorrichtung haben, die zumindest eine Strahlungsquelle zur Bestrahlung der zumindest einen Pflanze aufweist. Vorzugsweise hat die Haltevorrichtung einen Antrieb, um diese zu verfahren oder eine Position von dieser zu ändern. Der Antrieb und die Strahlungsquelle sind vorteilhafterweise über eine Steuereinheit steuerbar.
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Diese Lösung hat den Vorteil, dass das mobile Lichtsystem beispielsweise in einem Gewächshaus flexibel zu unterschiedlichen Positionen über den Antrieb verfahrbar ist und somit unterschiedliche Pflanzen bestrahlen kann. Über die Steuereinheit kann die Strahlungsquelle beispielsweise ein- und ausgeschaltet werden. Beispielsweise kann das Lichtsystem dann als eine Art Zusatzlichtquelle zur vorhandenen Beleuchtung des Gewächshauses eingesetzt werden, um beispielsweise einzelne Pflanzen bei Bedarf zusätzlich zu bestrahlen. Für eine zusätzliche Bestrahlung von Pflanzen ist somit keine Umrüstung der Beleuchtung des gesamten Gewächshauses notwendig, sondern das mobile Lichtsystem kann beispielsweise einfach bei einem herkömmlichen Gewächshaus kostengünstig und vorrichtungstechnisch einfach eingesetzt werden. Denkbar ist auch mit dem mobilen Lichtsystem bei bestehenden Gewächshäusern einen Test- oder Versuchsbetrieb durchzuführen, um herauszufinden, ob eine Umrüstung des Gewächshauses mit zusätzlichen Beleuchtungsfunktion sinnvoll ist.
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Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass das mobile Lichtsystem gemäß einem oder mehreren der im Verfahren angeführten Aspekte ausgebildet sein kann.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens oder des mobilen Lichtsystems kann die Steuereinheit die Strahlungsquelle derart steuern, dass von der Strahlungsquelle ein Beleuchtungsmuster für die zumindest eine Pflanze bereitgestellt ist.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens oder des mobilen Lichtsystems kann vorgesehen sein, wie vorstehend bereits angeführt, dass zumindest ein Sensor zum Erfassen eines Pflanzenstatus und/oder eines Pflanzenbedarfs einer Pflanze vorgesehen ist. Hierbei ist es beispielsweise denkbar, dass dann die Pflanze in Abhängigkeit des Pflanzenstatus bestrahlt wird. Die Strahlungsquelle und/oder das mobile Lichtsystem kann/können somit in Abhängigkeit des Pflanzenstatus gesteuert werden.
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Vorteilhafterweise ist mit dem Antrieb eine Positionsveränderung der Haltevorrichtung und/oder der Strahlungsquelle in einer horizontalen Ebene und/oder in einer Vertikalrichtung ermöglicht. Denkbar ist beispielsweise die Haltevorrichtung und/oder die Strahlungsquelle in eine beliebige Raumrichtung oder zumindest in einer Ebene zu verfahren. Des Weiteren ist denkbar, mit dem Antrieb die Haltevorrichtung um zumindest eine Achse oder um zwei oder um drei Achsen zu verdrehen, wobei, falls mehrere Achsen vorgesehen sind, diese jeweils senkrecht zueinander stehen können. Somit kann eine äußerst flexible Positionsveränderung der Haltevorrichtung und/oder der Strahlungsquelle ermöglicht sein, um bei unterschiedlichsten Umgebungsbedingungen, das Lichtsystem zu einer gewünschten Position zu führen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Haltevorrichtung beispielsweise als Bodenfahrzeug ausgebildet. Zum Bewegen kann die Haltevorrichtung dann zumindest ein Rad und/oder zumindest ein Raupenband und/oder zumindest ein Luftkissen aufweisen oder auf andere Weise auf einer Fläche bewegt werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, die Haltevorrichtung als Luftfahrzeug auszubilden. Ist die Haltevorrichtung als Kombination aus Bodenfahrzeug und Luftfahrzeug ausgestaltet, so kann diese bei Bedarf am Boden verfahren werden oder vom Boden abgehoben werden. Ist die Haltevorrichtung als Luftfahrzeug ausgestaltet, so eignet sich hierzu vorzugsweise die Ausgestaltung in Form einer Drohne oder eines Starrluftschiffs, wie beispielsweise eines Zeppelins, oder eines Hubschraubers oder eines Flugzeugs. Ist die Haltevorrichtung als Drohne vorgesehen, so kann der Antrieb eine Vielzahl von Rotoren, beispielsweise zumindest drei oder vier, aufweisen. Die Ausgestaltung als Drohne oder Starrluftschiff hat den Vorteil, dass die Haltevorrichtung auf einfache Weise in einer bestimmten Position gehalten werden kann. Mit anderen Worten ist die Haltevorrichtung als Luftfahrzeug in der Form ausgebildet, dass die Haltevorrichtung an einer bestimmten Position in der Luft gehalten werden kann.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist denkbar, die Haltevorrichtung über ein, insbesondere gespanntes, Seil oder über mehrere, insbesondere gespannte, Seile, insbesondere hängend, zu halten. Die Haltevorrichtung ist dann vorzugsweise selbstfahrend entlang des zumindest einen Seils und/oder durch zumindest ein Seil bewegbar. Ist die Haltevorrichtung selbstfahrend, so kann sie relativ zum Seil oder zu den Seilen verfahrbar sein. Durch diesen Antrieb kann die Haltevorrichtung flexibel in der Luft hängend platzsparend angeordnet werden. Wenn sie sich an einer bestimmten Position befindet, wird im Unterschied beispielsweise zu einer Drohne, keine Energie zum Halten der Position verbraucht. Mit anderen Worten kann die Haltevorrichtung spinnenartig aufgehängt sein oder hängend angeordnet sein.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Haltevorrichtung und/oder die zumindest eine Strahlungsquelle autonom gesteuert. Somit kann die Haltevorrichtung und/oder die Strahlungsquelle ohne Einfluss eines menschlichen Bedieners gesteuert werden, um beispielsweise unterschiedliche Positionen anzufahren und/oder unterschiedliche Pflanzen mit unterschiedlichen Beleuchtungsmustern zu bestrahlen.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Haltevorrichtung als fahrerloses Transportfahrzeug ausgebildet sein, das automatisch gesteuert und berührungslos geführt werden kann.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat die zumindest eine Strahlungsquelle zumindest eine Licht emittierende Diode (LED).
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Es kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Strahlungsquelle über eine Verstellvorrichtung mit der Haltevorrichtung verbunden ist. Über diese kann dann vorzugsweise relativ zur Haltevorrichtung eine Strahlungsvorrichtung und/oder eine Position der LED veränderbar sein. Somit ist beispielsweise denkbar, dass die Strahlungsquelle an Positionen über die Verstellvorrichtung hinführbar ist, die durch die Haltevorrichtung nicht erreichbar sein würden. Vorzugsweise ist die Verstellvorrichtung über die Steuereinheit einstellbar.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann mit der zumindest einen Strahlungsquelle beispielsweise eine UV-Strahlung emittierbar sein. Dies ist äußerst vorteilhaft, um Pflanzen gegen Schimmel oder Mehltau zu bestrahlen. Beispielsweise kann dann die Haltevorrichtung in Form einer Drohne von Pflanze zu Pflanze fliegen, um diese jeweils mit der UV-Strahlung zu behandeln. Denkbar ist auch, dass die zumindest eine Strahlungsquelle eine dunkelrote, insbesondere far-red, Strahlung emittieren kann, um beispielsweise ein Tagesende zu simulieren. Es ist auch denkbar, dass die zumindest eine Strahlungsquelle Strahlung im sichtbaren Spektrum emittiert.
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Vorzugsweise hat das Lichtsystem eine Kommunikationseinrichtung, die beispielsweise auf der Haltevorrichtung vorgesehen ist. Somit kann die Haltevorrichtung beispielsweise die zumindest eine Strahlungsquelle und/oder die Steuereinheit und/oder den Antrieb mit zumindest einem anderen Mittel verbinden. Die Kommunikationseinrichtung ist dabei vorzugsweise derart ausgestaltet, dass über diese eine kabellose und/oder eine Kabelverbindung zu weiteren Mitteln ermöglicht ist. Ist die Kommunikationseinrichtung kabellos ausgestaltet, so kann diese hinsichtlich dem Wi-Fi-Standard ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, die Kommunikationseinrichtung als Teil eines Funknetzwerks, wie beispielsweise eines Wireless Local Area Networks (WLAN) vorzusehen. Als kabellose Verbindung kann alternativ oder zusätzlich eine optische Datenübertragung vorgesehen sein, beispielsweise Li-Fi. Auch ist es denkbar, als kabellose Verbindung eine Radio-Verbindung und/oder Bluetooth-Verbindung auszubilden. Vorzugsweise sind durch die Kommunikationseinrichtung die Haltevorrichtung, insbesondere der Antrieb der Haltevorrichtung, und die zumindest eine Strahlungsquelle kabellos über eine Steuereinheit gesteuert.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Steuereinheit bei der Haltevorrichtung vorgesehen sein und/oder die Steuereinheit und eine weitere Steuereinheit ist/sind über die Kommunikationseinrichtung mit der Haltevorrichtung, insbesondere mit der Strahlungsquelle und/oder dem Antrieb, verbunden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Haltevorrichtung und/oder die zumindest eine Strahlungsquelle basierend auf einem Bewegungszeitplan und/oder basierend auf dem Beleuchtungsmuster bewegt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist denkbar, dass der Bewegungszeitplan und/oder das Beleuchtungsmuster von der Steuereinheit, insbesondere selbstständig, erstellt und/oder vorbestimmt und/oder angepasst ist/sind. Somit ist kostengünstig insbesondere keine Erstellung oder Anpassung über einen Bediener erforderlich, sondern kann beispielsweise automatisch erfolgen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann/können der Bewegungszeitplan und/oder das Beleuchtungsmuster basierend auf der zumindest einen zu versorgenden Pflanzenart und/oder basierend auf zumindest einer zu versorgenden Sorte der zumindest einen Pflanzenart von der Steuereinheit, insbesondere selbstständig, erstellt und/oder vorbestimmt und/oder angepasst sein. Des Weiteren ist denkbar, dass der Bewegungszeitplan und/oder das Beleuchtungsmuster basierend auf dem erfassten Pflanzenzustand und/oder Pflanzenbedarf von der Steuereinheit, insbesondere selbstständig, erstellt und/oder vorbestimmt und/oder angepasst ist/sind. Somit kann beispielsweise über den Sensor der Pflanzenstatus erfasst werden und basierend auf diesen Daten die Steuereinheit den Bewegungszeitplan und/oder das Beleuchtungsmuster erstellen und/oder anpassen.
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Der Bewegungszeitplan und/oder das Beleuchtungsmuster ist vorzugsweise auf einem oder dem Datenspeicher der Haltevorrichtung und/oder auf einem oder dem Datenspeicher hinterlegt, mit dem die Steuereinheit verbindbar ist.
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Vorzugsweise sind mit einem Sensor oder mit dem zumindest einem Sensor oder mit zumindest einem weiteren Sensor unterschiedliche Pflanzenarten und/oder unterschiedliche Sorten zumindest einer Pflanzenart erfassbar und/oder erkennbar. Somit ist denkbar, dass die Haltevorrichtung selbstständig durch das Gewächshaus fährt und erfasst, welche Pflanzenarten und/oder Sorten darin vorhanden sind, um beispielsweise daraus den Bewegungszeitplan und/oder das Beleuchtungsmuster auszubilden oder anzupassen. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass mit einem Sensor oder mit dem zumindest einem Sensor oder mit zumindest einem weiteren Sensor der Pflanzenzustand zumindest einer Pflanze erfassbar ist. Hierbei handelt es sich beispielsweise um einen Qualitätszustand der Pflanze und/oder um einen Wachstumszustand der Pflanze.
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Um den Pflanzenzustand zu erfassen, ist weiterhin denkbar, einen Sensor oder den zumindest einen Sensor oder zumindest einen weiteren Sensor vorzusehen, mit dem ein Stickstoffmangel einer Pflanze erfassbar ist. Außerdem kann vorgesehen sein, zumindest einen Sensor oder den zumindest einen Sensor oder zumindest einen weiteren Sensor anzuordnen, der eine Ernte-Bilderfassung für Wachstumsmerkmale einer Pflanze ermitteln kann.
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Um eine Schädlingsbekämpfung zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass mit einem Sensor oder mit dem zumindest einem Sensor oder mit zumindest einem weiteren Sensor zumindest eine Schädlingsart oder Schädlinge erfassbar sind.
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Vorrichtungstechnisch einfach ist der zumindest eine Sensor und/oder der zumindest eine weitere Sensor oder ein Teil der Sensoren oder sind alle Sensoren an der Haltevorrichtung angeordnet, womit unmittelbar an der Haltevorrichtung die Umgebung erfassbar ist. Denkbar ist auch, dass der zumindest eine Sensor und/oder der zumindest eine weitere Sensor oder ein Teil der Sensoren oder alle Sensoren kabellos oder über ein Kabel mit der Haltevorrichtung verbunden ist/sind. Somit ist beispielsweise denkbar, einen oder mehrere Sensor/en bei einer Pflanze oder bei mehreren Pflanzen zu positionieren und die ermittelten Daten an die Steuereinheit, beispielsweise kabellos, zu übermitteln. Es ist auch möglich, dass zumindest ein Sensor unabhängig von der Haltevorrichtung bewegbar ist und somit beispielsweise Pflanzen unabhängig von der Position der Haltevorrichtung untersuchen kann. Der Sensor kann dann beispielsweise entsprechend wie die Haltevorrichtung fahrend und/oder fliegend und/oder hängend ausgebildet sein.
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Bei dem zumindest einen Sensor handelt es sich vorzugsweise um einen Sensor aus einer Gruppe, die aufweist: optischen Sensor, Fluidsensor. Denkbar ist auch, mehrere gleiche oder unterschiedliche Sensoren dieser Gruppe einzusetzen.
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Bei dem optischen Sensor handelt es sich vorzugsweise um einen Sensor aus einer Gruppe, die aufweist: einen Hyperspektral-Sensor, einen Fluoreszenz-Sensor, einen Infrarot-Sensor. Es ist denkbar, mehrere gleiche oder unterschiedliche Sensoren dieser Gruppe auszuwählen. Des Weiteren ist denkbar, dass der zumindest eine optische Sensor als Kamera ausgebildet ist.
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Bei dem Fluidsensor handelt es sich beispielsweise um einen Sensor aus einer Gruppe, die aufweist: einen Luft-Sensor, einen Wasser-Sensor. Denkbar ist, mehrere gleiche oder unterschiedliche Sensoren dieser Gruppe vorzusehen. Bei dem Luft-Sensor wiederum kann es sich um einen Sensor aus einer Gruppe handeln, die aufweist: einen TemperaturSensor, insbesondere zum Erfassen einer Luft-Temperatur, insbesondere einer Umgebungsluft der Pflanze, einen Luftfeuchtigkeits-Sensor, einen Kohlenstoffdioxid (CO2)-Sensor. Es ist denkbar, mehrere gleiche oder unterschiedliche Sensoren dieser Gruppe vorzusehen. Bei dem Wasser-Sensor handelt es sich vorzugsweise um einen Sensor aus einer Gruppe, die aufweist: einen Feuchtigkeits-Sensor, einen Oxidationsreduktionspotential-Sensor, einen pH-Wert-Sensor, einen Elektrischen-Leitfähigkeits-Sensor, einen Gelöst-Sauerstoff-Sensor, einen Wassertemperatur-Sensor, einen Wasservolumenstrom-Sensor, einen Ammoniak-Sensor, einen Nitrat-Sensor, einen Nitrit-Sensor. Es ist denkbar, mehrere gleiche oder unterschiedliche Sensoren dieser Gruppe vorzusehen.
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Damit die Haltevorrichtung flexibel bewegbar ist, ist denkbar, dass diese zumindest eine Batterie und/oder zumindest einen Akkumulator zur Stromversorgung aufweist. Somit kann beispielsweise auf eine störende Kabelverbindung zur Stromversorgung verzichtet werden. Des Weiteren ist denkbar, zumindest eine Solarzelle vorzusehen, die insbesondere mit der Haltevorrichtung verbunden ist. Hierdurch kann die Stromversorgung beispielsweise über künstliches Licht oder Sonnenlicht in einem Gewächshaus erfolgen. Des Weiteren ist denkbar, dass über die Solarzelle ein Laden des Akkumulators erfolgt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorzugsweise die Photosynthese der Pflanzen zur Stromversorgung genutzt.
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Um die Steuerung, insbesondere der Haltevorrichtung, zu verbessern, kann ein Positionsbestimmungssystem vorgesehen sein, um eine Position festzustellen. Bei dem Positionsbestimmungssystem handelt es beispielsweise vorrichtungstechnisch einfach um einen Empfänger eines globalen Satellitennavigationssystems, insbesondere um einen GPS- und/oder GLONASS- und/oder Galileo- und/oder Beidou-Empfänger. Alternativ oder zusätzlich kann ein Indoor-Positionsbestimmungssystem vorgesehen sein. Des Weiteren kann alternativ oder zusätzlich ein Positionsbestimmungssystem vorgesehen sein, bei dem eine Position anhand von zumindest einem Bild einer Kamera, insbesondere einer 3D-Kamera, oder der Kamera erfolgt. Vorzugsweise ist das Positionsbestimmungssystem Teil der Haltevorrichtung.
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In anderen Worten ist der Vorteil des mobilen Lichtsystems, dass dieses eine hohe Flexibilität hinsichtlich eines autonomen Bewegungswegs, hinsichtlich eines Zugangs in unterschiedlichen Höhen, wie beispielsweise in vertikalen Farmen oder Pflanzenbeeten, eine Strahlungswinkelflexibilität, eine Dosierungsflexibilität, insbesondere bezüglich eines Abstands zur Pflanze, und auch eine hohe Flexibilität hinsichtlich Leistung, Geschwindigkeit und Zeit hat.
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Erfindungsgemäß ist ein Gewächshaus mit einem mobilen Lichtsystem gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Aspekte vorgesehen und/oder in dem Gewächshaus wird ein Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Aspekte ausgeführt. Mit dem Gewächshaus ist ermöglicht, dass darin befindliche Pflanzen mit einem kurzen Lichtverfahren über das mobile Lichtsystem bestrahlbar sind, ohne dass das gesamte Gewächshaus mit entsprechenden Strahlungsquellen ausgestattet werden muss, was äußerst kosteneffizient ist.
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Gartenbau kann eine Aufzucht von Nutzpflanzen umfassend u.a. medizinische Pflanzen und Kräuter, Früchte, Gemüse, Nüsse, Samen, Pflänzlinge, Pilze, Algen, Blumen, Seegras sowie andere Gewächse wie Gras, Zierbäume etc. umfassen. Neben dem Gartenbau ist denkbar das mobile Lichtsystem auch für Fischzucht, Tierzucht, Insektenzucht etc. einzusetzen.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
- 1 in einer schematischen Darstellung ein Gewächshaus mit einem mobilen Lichtsystem und
- 2 in einem Ablaufdiagramm ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Gemäß 1 ist ein Gewächshaus 1 mit einem mobilen Lichtsystem 2 gezeigt, das insbesondere für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt ist. Gemäß 1 sind Haltevorrichtungen 4, 6 und 8 mit unterschiedlichen Antrieben gezeigt. Die Haltevorrichtung 4 ist als Bodenfahrzeug mit vier Rädern 9 ausgebildet, wobei zumindest eines von einem Antrieb antreibbar ist. Der Einfachheit halber ist nur ein Rad 9 mit einem Bezugszeichen versehen. Diese ist somit am Boden des Gewächshauses 1 verfahrbar. Des Weiteren hat die Haltevorrichtung 4 eine Strahlungsquelle 10, über die Pflanzen 12, von denen der Einfachheit halber nur eines mit einem Bezugszeichen in 1 versehen ist, mit einem Beleuchtungsmuster bestrahlbar sind. Die Haltevorrichtung 4 weist des Weiteren eine schematisch dargestellte Batterie 13 zur Stromversorgung auf und hat eine Steuereinheit über die der Antrieb und die Strahlungsquelle steuerbar sind. Über eine Kommunikationseinrichtung, die an der Haltevorrichtung 4 befestigt ist, ist eine Verbindung zu einem Server 14 kabellos herstellbar, um diesen beispielsweise mit der Steuereinheit und/oder der Strahlungsquelle und/oder dem Antrieb zu verbinden.
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Das Lichtsystem 2 kann alternativ oder zusätzlich zur Haltevorrichtung 4 die Haltevorrichtung 6 aufweisen. Diese ist hierbei an einer Innenwandung 16 des Gewächshauses 1 über zwei Seile 18, 20 aufgehängt. Über einen Antrieb der Haltevorrichtung 6, der an den Seilen 18, 20 angreift, ist die Haltevorrichtung 6 relativ zu den Seilen 18, 20 verfahrbar. Durch die hängende Anordnung der Haltevorrichtung 6 kann diese oberhalb der Pflanzen 12 aufgehängt sein. Entsprechend der Haltevorrichtung 4 hat die Haltevorrichtung 6 ebenfalls eine Strahlungsquelle 22 und kann des Weiteren entsprechende Komponenten wie die Haltevorrichtung 4 haben, insbesondere eine Steuereinheit, eine Batterie und eine Kommunikationseinrichtung.
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Das Lichtsystem 2 aus 1 kann alternativ oder zusätzlich zur Haltevorrichtung 4 und/oder zur Haltevorrichtung 6 die Haltevorrichtung 8 aufweisen, die als Luftfahrzeug in Form einer Drohne ausgebildet ist. Die Haltevorrichtung 8 weist hierfür vier Rotoren 24 auf, von denen der Einfachheit halber nur einer mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die Haltevorrichtung 8 kann somit flexibel im Gewächshaus 1 fliegen. Die Haltevorrichtung 8 weist ebenfalls eine Strahlungsquelle 26 auf und kann entsprechende Komponenten wie die Haltevorrichtung 4 haben, insbesondere eine Steuereinheit, eine Batterie und eine Kommunikationseinrichtung. Des Weiteren kann für eine oder mehrere Haltevorrichtungen 4 bis 8 ein Sensor oder jeweils ein Sensor vorgesehen sein, um einen Pflanzenzustand der Pflanzen 12 zu erfassen.
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Gemäß 1 sind folgende Komponenten der Haltevorrichtungen 4 bis 8 der Einfachheit halber nur schematisch gezeigt: Steuereinheit 32, Kommunikationseinrichtung 34, Sensor 36, Antrieb 38, die wie vorstehend erläutert Teil der Haltevorrichtungen 4 bis 8 sein können. Des Weiteren kann ein Positionsbestimmungssystem 40 vorgesehen sein. Gemäß 2 ist ein Verfahren zum Steuern des Lichtsystems 2 aus 1 dargestellt. Bei dem Verfahren kann ein mobiles Lichtsystem 2 vorgesehen sein, dass zumindest eine der Haltevorrichtungen 4 bis 8 aufweist. Es ist denkbar mehrere gleiche oder unterschiedliche Haltevorrichtungen vorzusehen. In einem ersten Schritt 28 wird zumindest eine der Haltevorrichtungen 4 bis 8 über den jeweiligen Antrieb hin zu einer Pflanze 12 bewegt. Im Anschluss wird die Pflanze 12 mit einem Beleuchtungsmuster in einem Schritt 30 bestrahlt. Die Bewegung zumindest einer der Haltevorrichtungen 4 bis 8 basiert hierbei auf einem Bewegungszeitplan.
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Im Folgenden werden Beispiele für kurzzeitige Bestrahlungen von Pflanzen und deren Effekte angeführt.
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Erfolgt beispielsweise eine Simulation eines Tagesendes durch eine dunkelrote Bestrahlung von Tomatenpflanzen mit 1,1 mmol/m2d (daylight integral, DLI) durch 6µmol/m2s Strahlenfluss für drei Minuten, so kann signifikant eine sogenannte „Intumescence“-Beschädigung reduziert werden.
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Des Weiteren hat sich gezeigt, dass durch eine Bestrahlung am Ende eines kurzen Tags, um beispielsweise diesen zu verlängern, oder in der Nacht, um die Nacht zu unterbrechen, eine Regulierung einer Blütenbildung von sogenannten Lang-Tages-Pflanzen und Kurz-Tages-Pflanzen erfolgen kann. Hierbei kann als Strahlungsquelle eine Mehrzahl von LEDs vorgesehen sein. Die Lichtintensität kann hierbei zwischen 1 bis 4 µmol/m2s (geringe Lichtintensität) oder bis zu 30 µmol/m2s (moderate Lichtintensität) liegen. Hierbei können dann einzelne oder vielfache Spektren eingesetzt werden. Die Wellenlängen können hierbei beispielsweise bei der geringen Lichtintensität zwischen Rot (600 bis 700 nm) und dunkelrot (700 bis 800 nm) liegen, um ein Blühen von Lang-Tages-Pflanzen zu fördern. Insbesondere sind Wellenlängen zwischen 600 bis 700 nm einsetzbar, um ein Blühen von Kurz-Tages-Pflanzen zu hemmen.
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Mit einer kurzzeitigen Beleuchtung mit hohen Stufen von „Photosynthetically Active Photon Flux Density (PPFD)“ und rotem Licht, beispielsweise mit einer Wellenlänge von 638 nm, das beispielsweise über LEDs emittierbar ist, können, insbesondere drei Tage vor einer Ernte, sekundären Stoffwechselprodukte von Mikrogrün erhöht werden. Außerdem können hierdurch Nährstoffgehaltsverbindungen im Mikrogrün beeinflusst werden. Bei Mikrogrüns handelt es sich um junge Pflanzen nach dem Sprossenstadium.
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Außerdem können unterschiedliche Spektren einer Strahlung einer Strahlungsquelle, insbesondere einer LED, zu unterschiedlichen Effekten bei roten und grünen Blattpflanzen führen. So kann beispielsweise eine phytochemische Verbindung, insbesondere bei jungen Blättern, verändert werden. In grünen Perillas können beispielsweise eine signifikant höhere Menge von α-Karotinen, Violaxanthin und Neoxanthin auftreten, wenn rote und grüne oder ultraviolette (UV-A)-Strahlung kombiniert werden.
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Des Weiteren ist durch UV-Bestrahlung eine Erhöhung von ORAC-Werten (ORAC: Oxygen Radical Absorption Capacity) ermöglicht. Mit UV-B Strahlung kann beispielsweise die Biosynthese von Anthocyanin und anderen antioxydanten Polyphenolen stimuliert werden. Insbesondere kann zusätzliche UV-Strahlung vorzugsweise zwischen ein und drei Tagen vor einer Ernte äußerst effektiv für die Herstellung von reichlich funktionale sekundäre Pflanzenstoffe aufweisenden Salaten sein.
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Offenbart ist ein Verfahren mit einem mobilen Lichtsystem mit einer Haltevorrichtung, die eine Strahlungsquelle aufweist und über einen Antrieb in einem Raum verfahrbar ist. Über eine Steuereinheit sind der Antrieb und die Strahlungsquelle, insbesondere autonom, steuerbar.
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Bezugszeichenliste
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| Gewächshaus |
1 |
| Lichtsystem |
2 |
| Haltevorrichtung |
4, 6, 8 |
| Rad |
9 |
| Strahlungsquelle |
10, 22, 26 |
| Pflanzen |
12 |
| Server |
14 |
| Innenwandung |
16 |
| Seil |
18, 20 |
| Rotor |
24 |
| Schritte |
28, 30 |
| Steuereinheit |
32 |
| Kommunikationseinrichtung |
34 |
| Sensor |
36 |
| Antrieb |
38 |
| Positionsbestimmungssystem |
40 |
