發(fā)明題目

控制人造光植物生長系統(tǒng)的方法。

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

背景技術(shù)：

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

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

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

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

利用該方法，在多個植物生長環(huán)境之間分配所需的能量是可能的。

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

第一和第二植物生長環(huán)境可以是分離的生長單元或生長單元的分離層。

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

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

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

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

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

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

附圖說明

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

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

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

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

圖4是圖1的植物生長系統(tǒng)的示意性方框電路圖。

具體實施方式

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

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

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

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

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

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

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

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

控制器5具有處理器17和存儲器18?？刂破?包括例如個人或膝上型計算機(jī)、微控制器或現(xiàn)場可編程門陣列。

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

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

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

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

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

[等式1]。

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

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

[等式2]。

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

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

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

[等式3]。

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

[等式4]。

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

[等式5]。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

控制器5被配置成使得第一、第二和第三照明組9a、9b、9c的暗時段在24小時時段上交錯，使得第一、第二和第三照明組9a、9b、9c中的不超過兩個同時操作以向?qū)?yīng)植物8提供亮?xí)r段。例如，在12am處開始的24小時時段期間，第一照明組9a在12am和4pm之間被供電以向植物8的部分提供亮?xí)r段并且然后在4pm和12am之間關(guān)斷以提供暗時段。同時，第二照明組9b在8am和12am之間被供電以向植物8的部分提供亮?xí)r段并且在12am和8am之間關(guān)斷以提供暗時段。另外，第三照明組9c在4pm和8am之間被供電以向植物8的部分提供亮?xí)r段并且在8am和4pm之間關(guān)斷以提供暗時段。提供屏障（未示出），諸如屏風(fēng)或幕簾，以將第一、第二和第三照明組9a、9b、9c中的每一個照明組彼此隔離。將照明組9a、9b、9c彼此隔離以緩解光到被提供有暗時段的植物8的部分的泄漏?？梢砸勒罩甘局参锷a(chǎn)需求d和/或能量供應(yīng)c的信息調(diào)節(jié)亮?xí)r段相對于暗時段的持續(xù)時間。例如，在一個這樣的實施例，如果生產(chǎn)需求d減小，則針對第一、第二和第三照明組9a、9b、9c中的每一個照明組的植物的暗時段增加，并且因此亮?xí)r段減小，以減小生產(chǎn)速率p。

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

由于光單元9的亮和暗時段被分配成使得第一、第二和第三照明組9a、9b、9c中的不超過兩個在任何一個時間處被操作成提供亮?xí)r段，因此植物生長系統(tǒng)1中的所有組合光單元9的功率消耗將不超過光單元9的最大額定功率的三分之二。因此，植物生長系統(tǒng)1的最大功率容量降低。在多個植物生長環(huán)境之間分配所需的能量是可能的。因此，通過最小化峰值功率要求來最小化能量消耗是可能的。另外，最小化操作兩個或更多植物生長環(huán)境所需的組件的大小和數(shù)目是可能的。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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