CN121285303A - 可堆叠模块 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种包括功能部件的可堆叠模块。可堆叠模块包括承重框架，该承重框架包括由横向构件以间隔开且平行的配置保持的第一支撑构件和第二支撑构件。横向构件形成功能部件的一部分。承重框架配置成使得可堆叠模块能够占据一立方体容积部，功能部件支撑在该立方体容积部内。功能部件可以是垂直农业系统的功能部件。

Description

可堆叠模块

技术领域

本公开涉及垂直农业，更具体地涉及基于自动储存和取出系统的基础设施和控制系统的垂直农业系统和相关部件。

背景技术

自动储存和取出系统

自动储存和取出系统（也被称为“立方体储存系统”或“网格储存系统”）是已知的。本申请人所提出的一种这样的现有技术系统描述如下。

图1公开了一种具有框架结构100的现有技术的自动储存和取出系统1，并且图2、图3和图4公开了适合在该系统1上运行的三种不同的现有技术的容器搬运车辆201、301、401。

框架结构100包括直立构件102和储存容积部，该储存容积部包括在直立构件102之间成排布置的储存列105。在这些储存列105中，储存容器106（也被称为箱）一个堆叠在另一个的顶部上以形成堆垛107。构件102通常可以由金属（例如挤压铝型材）制成。

自动储存和取出系统1的框架结构100包括横跨框架结构100的顶部布置的轨道系统108，多个容器搬运车辆201、301、401可以在该轨道系统108上操作，以从储存列105中升高储存容器106以及将储存容器106降低到该储存列中，并且还将储存容器106运输到储存列105上方。轨道系统108包括：第一组平行轨道110，布置成引导容器搬运车辆201、301、401横跨框架结构100的顶部在第一方向X上移动；以及第二组平行轨道111，布置成垂直于第一组轨道110，以引导容器搬运车辆201、301、401在垂直于第一方向X的第二方向Y上移动。储存在列105中的容器106由容器搬运车辆201、301、401通过轨道系统108中的存取开口112进行存取。容器搬运车辆201、301、401可以在储存列105上方侧向移动，即，在与水平X-Y平面平行的平面中侧向移动。

框架结构100的直立构件102可以用于在从列105中升高容器和将容器降低到列中期间对储存容器进行引导。容器106的堆垛107通常是自支撑的。

每个现有技术的容器搬运车辆201、301、401包括车辆主体201a、301a、401a以及使容器搬运车辆201、301、401能够分别在X方向和Y方向上侧向移动第一组车轮201b、301b、401b和第二组车轮201c、301c、401c。在图2、图3和图4中，每组车轮中的两个车轮完全可见。第一组车轮201b、301b、401b布置成与第一组轨道110中的两个相邻的轨道接合，并且第二组车轮201c、301c、401c布置成与第二组轨道111中的两个相邻的轨道接合。这两组车轮201b、201c、301b、301c、401b、401c中的至少一组车轮可以被提升和降低，使得第一组车轮201b、301b、401b和/或第二组车轮201c、301c、401c可以在任何时间与相应的一组轨道110、111接合。

每个现有技术的容器搬运车辆201、301、401还包括用于垂直地运输储存容器106（例如，从储存列105中升高储存容器106和将储存容器106降低到该储存列中）的升降装置。升降装置包括适于与储存容器106接合的一个或多个夹持/接合装置，并且该夹持/接合装置可以从车辆201、301、401下降，使得可以在与第一方向X和第二方向Y正交的第三方向Z上调节夹持/接合装置相对于车辆201、301、401的位置。容器搬运车辆301、401的夹持装置的部分在图3和图4中示出并用附图标记304、404表示。在图2中，容器搬运装置201的夹持装置位于车辆主体201a内，并且因此未示出。

常规地，并且还出于本申请的目的，Z＝1标识轨道110、111下方的储存容器可用的最上层（即，在轨道系统108紧下方的层），Z＝2标识轨道系统108下方的第二层，Z＝3标识第三层，等等。在图1中公开的示例性现有技术中，Z=8标识储存容器的最下面的底层。类似地，X=1……n和Y=1……n标识每个储存列105在水平平面中的位置。因此，作为示例，并且使用图1所示的笛卡尔坐标系X、Y、Z，可以认为在图1中标识为106’的储存容器占据了储存位置X=17、Y=1、Z=6。可以说容器搬运车辆201、301、401在Z＝0的层中行进，并且每个储存列105可以通过其X坐标和Y坐标来标识。因此，也可以认为图1所示的在轨道系统108上方延伸的储存容器布置在Z=0层中。

框架结构100的储存容积部通常被称为网格104，其中，该网格内的可能的储存位置被称为储存单元。每个储存列可以通过X方向和Y方向上的位置来标识，而每个储存单元可以通过X方向、Y方向和Z方向上的容器编号来标识。

每个现有技术的容器搬运车辆201、301、401均包括用于在横跨轨道系统108运输储存容器106时接收并装载储存容器106的储存隔室或储存空间。储存空间可以包括布置在车辆主体201a、401a内部的腔体，如图2和图4中所示以及例如在WO2015/193278A1和WO2019/206487A1中所描述的，通过引证将这两个申请的内容并入本文。

图3示出了具有悬臂构造的容器搬运车辆301的替代性配置。例如，在NO317366中详细描述了这样的车辆，通过引证将该申请的内容也并入本文。

图2中所示的腔体容器搬运车辆201可以具有覆盖具有在X方向和Y方向上的尺寸的区域的覆盖区，该覆盖区通常等于储存列105的侧向范围，例如，如WO2015/193278A1中所描述的，通过引证将该申请的内容并入本文。本文中所使用的术语“侧向”可以是指“水平”。

可替代地，腔体容器搬运车辆401的覆盖区可以大于由储存列105限定的侧向区域，如图1和图4所示，例如，如WO2014/090684A1或WO2019/206487A1中公开的。

轨道系统108通常包括具有凹槽的轨道，车辆的车轮在凹槽中行进。可替代地，轨道可以包括向上突出的元件，其中，车辆的车轮包括防止脱轨的凸缘。这些凹槽和向上突出的元件统称为导轨。每个轨道可以包括一个导轨，或者每个轨道110、111可以包括两个平行的导轨。在其他轨道系统108中，每个轨道可以在一个方向（例如X方向）上包括一个导轨，并且每个轨道可以在另一个垂直方向（例如Y方向）上包括两个导轨。每个轨道110、111还可以包括紧固在一起的两个导轨构件，每个导轨构件提供由每个轨道提供的一对导轨中的一个导轨。

WO2018/146304A1（通过引证将该申请的内容并入本文）示出了轨道系统108的典型配置，该轨道系统包括在X方向和Y方向两者上的轨道和平行导轨。

在框架结构100中，大多数列是储存列105，即储存容器106以堆垛107的形式储存在其中的列105。除了储存列105之外，框架结构内还有专用列。在图1中，列119和列120是专用列，其由容器搬运车辆201、301、401使用以卸载和/或拾取储存容器106，使得可以将储存容器运输到存取站（未示出），在该存取站处，可以从框架结构100的外部存取储存容器106或将储存容器从框架结构100中转移出或转移进该框架结构中。在本领域中，这种位置通常被称为“端口”，并且端口所在的列可以被称为“端口列”119、120。到存取站的运输可以在任何方向（即水平方向、倾斜方向和/或垂直方向）上进行。例如，可以将储存容器106放置在框架结构100内的随机列或专用列105中，然后通过任何容器搬运车辆拾取该储存容器并将该储存容器运输到端口列119、120，以用于进一步运输到存取站。从端口到存取站的运输可能需要借助于诸如配送车辆、推车或其他运送线路而沿着各种不同的方向移动。注意，术语“倾斜”意指储存容器106的运输的大致运输定向在水平与垂直之间的某个方向。

在图1中，第一端口列119例如可以是专用的卸载端口列，在该卸载端口列处，容器搬运车辆201、301、401可以卸载待运输到存取站或转移站的储存容器106，并且第二端口列120可以是专用的拾取端口列，在该拾取端口列处，容器搬运车辆201、301、401可以拾取已经从存取站或转移站运输来的储存容器106。

存取站通常可以是从储存容器106中移除产品物品或将产品物品定位到储存容器中的拣选站或备货站。在拣选站或备货站中，储存容器106通常不从自动储存和取出系统1移除，而是在被存取后再次返回到框架结构100中。端口还可以用于将储存容器转移到另一个储存设施（例如，转移到另一个框架结构或转移到另一个自动储存和取出系统）、转移到运输车辆（例如火车或卡车）或转移到生产设施。

通常采用包括传送器的传送器系统在端口列119、120与存取站之间运输储存容器。

如果端口列119、120和存取站位于不同的水平处，则传送器系统可以包括具有垂直部件的升降装置，以用于在端口列119、120与存取站之间垂直地运输储存容器106。

传送器系统可以布置成在不同的框架结构之间转移储存容器106，例如，如在WO2014/075937A1中所描述的，通过引证将该申请的内容并入本文。

当要存取储存在图1中公开的多个列105中的一个列中的储存容器106时，指示容器搬运车辆201、301、401中的一个容器搬运车辆从目标储存容器106的位置取出该目标储存容器并将其运输到卸载端口列119。该操作涉及以下步骤：将容器搬运车辆201、301、401移动到目标储存容器106所处的储存列105上方的位置；利用容器搬运车辆201、301、401的升降装置（未示出）从储存列105取出储存容器106；以及将储存容器106运输到卸载端口列119。如果目标储存容器106位于堆垛107内的深处，即，一个或多个其他储存容器106定位在目标储存容器106上方，则该操作还涉及在从储存列105中提升目标储存容器106之前临时移动定位在上方的储存容器。该步骤（在本领域内有时被称为“挖掘”）可以利用随后用于将目标储存容器运输到卸载端口列119的同一容器搬运车辆来执行，或者利用一个或多个其他协作的容器搬运车辆来执行。可替代地或另外地，自动储存和取出系统1可以具有专门用于从储存列105中临时移除储存容器106的任务的容器搬运车辆201、301、401。一旦已经将目标储存容器106从储存列105中移除，就可以将临时移除的储存容器106重新定位到原先的储存列105中。然而，可替代地，可以将移除的储存容器106重新安置到其他储存列105。

当储存容器106将被储存在列105中的一个列中时，指示容器搬运车辆201、301、401中的一个容器搬运车辆从拾取端口列120拾取储存容器106并将该储存容器运输到储存列105上方的该储存容器将被储存的位置。在移除位于或高于堆垛107内的目标位置的任何储存容器106之后，容器搬运车辆201、301、401将储存容器106定位到期望位置。然后，可以将移除的储存容器106降低放回到储存列105中，或重新安置到其他储存列105。

为了监测和控制自动储存和取出系统1，例如监测和控制相应储存容器106在框架结构100内的位置、每个储存容器106的内容物以及容器搬运车辆201、301、401的移动，使得可以在所需时间将所需的储存容器106运送到所需位置，而不会使容器搬运车辆201、301、401相互碰撞，自动储存和取出系统1包括控制系统500，该控制系统通常是计算机化的并且通常包括用于保持跟踪储存容器106的数据库。

垂直农业

术语“垂直农业”是指一种用于种植植物的系统，通常是在室内，在设施内种植植物，在该设施内，以紧凑且节省空间的方式将生长中的植物布置在垂直堆叠的层中。垂直农业系统通常在某种程度上是自动化的，各种任务和控制由自动化机器或控制系统执行。生长中的植物的垂直布置的目的是利用空间的第三维度，以便在给定的二维单位面积上产生更高的作物产量。

一些垂直农业系统在土壤中种植植物，而其他系统基于水培法，该水培法是指一种无土种植植物的技术。

进一步已知的是，将垂直农业系统布置在类似于自动储存和取出系统的框架结构的框架结构中，其中，植物生长在以堆垛储存的储存容器中，并且其中，自动容器搬运车辆提升和运输保持植物的容器以用于各种目的。这样的系统由以下专利和专利申请公开举例说明：US2018/0035625；US2019/0246571；US10,549,914；US11,524,844；US10,196,209；US2018/0170650，WO2022/033886。

上述现有技术系统共同之处在于，植物生长于其中的储存容器包括水平生长托盘，其中，植物从该水平托盘垂直生长。首先，使用呈刚性盒状结构的容器会在制造和将这样的容器运输至垂直农场设施方面产生问题。刚性盒状容器占据相对较大的体积，使得这样的容器的运输和储存既困难又昂贵。此外，将这样的装有垂直生长植物的盒状容器布置在堆垛中并不是最佳解决方案，因为向这样的垂直生长植物的垂直堆垛提供光照、水分和气流既困难又麻烦。

因此，需要一种垂直农业系统，其改进植物在其中生长的容器，改进用于为植物浇水的装置，并且避免水滴入到系统的自动车辆在其上运行的轨道系统的导轨中的问题，以及在为生长中的植物提供光照、养分和气流方面进行改进。

发明内容

在独立权利要求中阐述并表征了本发明，而从属权利要求描述了本发明的其他特性。

在一个方面中，本发明涉及一种可堆叠模块，并且具体地，涉及一种用于在垂直农业系统中支撑生长中的植物的可堆叠生长模块。各样式的可堆叠模块可以用于支持如浇水和排水的其他功能，以辅助垂直农业系统。本文中还提供了一种为生长模块供水的可堆叠水箱模块以及一种在生长模块下方提供排水的可堆叠间隔模块。

本发明可以被视为提供一种模块化垂直农业系统，其中，可堆叠模块在框架结构的列内部署成堆垛。可堆叠模块用作构建块以在框架结构内构建垂直农业列，例如，使水源位于顶部，使多个生长模块布置成一个堆叠在另一个的顶部上，以及使间隔模块位于底部以提供排水并且优选地捕获水以供再利用。这些列类似于先前描述的自动储存和取出系统的储存列，例如如图1中所示。关于自动储存和取出系统所提及的优选特征，例如如关于图1至图4所描述的，同样适用于可堆叠模块、框架结构、模块搬运车辆。

可堆叠模块可以包括用于支撑功能部件的支撑构件，例如，用于种植植物的垂直布置的生长板或用于支撑其他功能部件（如光源、热源或空气运动源）的垂直布置的板构件。支撑构件可以采取侧部支撑构件的形式。它们可以具有垂直凹槽，垂直板可以插入到该垂直凹槽中，例如，该垂直板承载生长介质或者一个或多个功能部件。

可堆叠模块在垂直农业系统之外也可能有应用。通过能够承载整合到垂直板中或经由其他布置保持的功能部件，可堆叠模块可以用于针对垂直农业以外的用途的自动储存和取出类型系统中。在具有基于网格的框架结构的自动储存和取出类型系统中更广泛地使用可堆叠模块以在储存列内局部地提供功能属于本公开的范围。因此，虽然本发明在垂直农业系统和垂直农业设施的背景下进行说明，因为这是可堆叠模块的主要关注点，但是对这些系统的参考应理解为也包括在具有类似框架结构的其他类型的系统或设施中使用可堆叠模块，其中，支撑功能部件的可堆叠模块可以在列内局部提供益处，例如但不限于加热、照明、空气循环、传感器、防火、隔音、隔热等，无论该系统是自动储存和取出系统中的系统还是采用类似技术用于不同目的的系统。

可堆叠模块的支撑构件是承重框架的允许可堆叠模块在（例如垂直农业系统的）框架结构的列中与其他模块布置成堆垛的部分。这可以是垂直农业设施的列，其中，该列对应于自动储存和取出系统的储存列，如上文关于图1所描述的。通过实例的方式，堆垛可以超过10个可堆叠模块的高度，并且优选地超过15个可堆叠模块的高度。

支撑构件可以采用支柱的形式，例如承重支柱的形式，从而形成可堆叠模块的框架的侧面。支撑构件可以具有用于支撑上方模块的上边缘表面、用于搁置在下方模块上的下边缘表面以及位于该上边缘表面与该下边缘表面之间将负载从上方转移至下方堆垛的其余部分的主体。

这样的支撑构件的上边缘表面可以设置有凹部（例如，采用凹口的形式），以允许模块搬运车辆的夹持机构与可堆叠模块的顶部接合，以从储存列中的模块堆垛中提升可堆叠模块，在垂直农业设施周围承载可堆叠模块，以及将可堆叠模块降低到储存列中。模块搬运车辆可以类似于上文描述的自动储存和取出系统的容器搬运车辆。

支撑构件（可以被视为侧部支撑构件）可以是I形的，例如在从侧面观察可堆叠模块时所见。I形的顶部和底部可以提供支撑构件的臂部和脚部，该臂部和脚部分别包括上边缘表面和下边缘表面，该上边缘表面和下边缘表面用于与上方模块和下方模块的对应边缘表面接合并且用于将负载从一个模块转移至另一个模块。

相同形状的支撑构件可以用于一系列可堆叠模块，包括但不限于生长模块、水箱模块和间隔模块。

可堆叠模块的支撑构件可以由横向构件保持间隔关系。该横向构件可以是在垂直农业设施的列内提供功能的生长板或某种其他形式的垂直板。在水箱模块的情况下，横向构件也可以是水箱或支撑水箱的框架。例如在间隔模块的情况下，横向构件可以是排水装置或集水装置。

虽然本文中描述的实施方式可以具有以垂直方式布置在承载框架内的“垂直板”，但是该垂直板不需要布置成完全垂直以执行本文中描述的大多数功能。具有基本上垂直布置在模块的框架内的板的可堆叠模块也可以被设想为属于术语“垂直板”的范畴。基本上垂直可以被视为在任一侧与完全垂直相差不超过10°。

在生长模块的情况下，垂直板可以被称为“生长板”。它可以作为用于支撑多孔生长介质，诸如纤维板（例如类似于隔热板），或其他适当的水培生长介质的基板，或者它可以是包括多孔生长介质的板，诸如形成在生长板中用于引导流体（如水和/或养分）至由生长板固定的植物的纤维板的区域或层。种子可以在生长介质中发芽，并且植物可以从垂直布置的生长板水平向外生长。

组装好的可堆叠模块的覆盖区可以与常规自动储存和取出系统的储存容器基本上相同，在该常规自动储存和取出系统中可以实施垂直农场，使得组装好的可堆叠模块可以以与常规自动储存和取出系统的框架结构中的储存容器可能布置的相同方式在垂直农业系统的框架结构的列中布置成堆垛，例如，在如上文关于图1所描述的常规AutoStore类型的自动储存和取出系统中。

作为侧部支撑构件，支撑构件可以具有上负载转移边缘和下负载转移边缘，使得可堆叠模块可以彼此堆叠并且承受模块堆垛的重量，该模块堆垛可能超过10个可堆叠模块的高度，并且在许多情况下超过15个可堆叠模块的高度。

支撑构件的提供上负载转移边缘和/或下负载转移边缘的部分可以在垂直农业设施或其他设施的框架结构的网格轨道系统中延伸网格开口的整个长度或宽度，使得当可堆叠模块被升高和降低到列中时，支撑构件的这些部分由轨道的侧面和框架结构的直立部件的部分引导。支撑件的部分可以是支撑构件的臂部和腿部，该臂部和腿部从采用承重支柱形式的主体水平地延伸。支撑构件可以是I形的。

可堆叠模块的承重框架的间隔开的第一支撑构件和第二支撑构件配置成使得可堆叠模块能够占据一个立方体容积部，可堆叠模块的功能部件可以支撑在该立方体容积部内。以这种方式，可堆叠模块以类似于储存容器占据如图1所示的自动储存和取出系统的框架结构的立方体容积部的方式占据垂直农业设施的框架结构的列的立方体容积部。

每个支撑构件的上部负载转移边缘表面可以包括凹部，这些凹部布置成由垂直农业系统的模块搬运车辆的夹持机构接合，使得可堆叠模块可以由该系统的模块搬运车辆提升、降低和运输。模块搬运车辆可以与已知自动储存和取出系统的容器搬运车辆相同或相似，并且它们可以以与储存容器相同的方式搬运可堆叠模块。

凹部可以采用设置在每个侧部支撑构件的上边缘或唇缘中的矩形狭槽的形式。夹持机构可以包括夹持器，该夹持器穿过矩形狭槽并且被移位以夹持在狭槽的边缘上。更优选地，凹部可以设置在支撑构件的上边缘的拐角区域中，以允许夹持机构的一部分延伸穿过该凹部并夹持该边缘的另一侧。

由于可堆叠模块在构造上可以是模块化的，因此可堆叠模块可以易于制造和运输。以这种方式，它们可以以所谓的“扁平包装”形式拆卸运输，并且然后在垂直农业设施处组装。可堆叠模块也可以在垂直农业设施处拆卸并根据需要重新组装，例如，以在不使用时协助储存。

侧部支撑构件可以在向内定向的表面上设置多于一个的垂直凹槽，使得在生长模块情况下，生长板（或其他板）可以相对于支撑构件布置在不同位置中，例如，以适应生长植物的不同长度。

垂直凹槽可以部分或全部由侧部支撑构件中的垂直狭槽提供，例如，模制到侧部支撑构件的内壁表面中的狭槽，或者其可以由从内壁表面突出的多个凸耳提供，这些凸耳用于限定凹槽以在生长板滑动到侧部支撑构件之间的位置时引导生长板的边缘。生长板的凹槽和接合可以有助于组装生长模块和/或可以为结构提供额外的刚度。

在可堆叠模块的一些实施方式中，支撑构件可以由多个杆或其他形式的间隔件保持成间隔开且平行的配置。支撑构件可以布置成横跨可堆叠模块的顶部和底部水平延伸。支撑构件可以包括狭槽或其他支撑结构，以用于在可堆叠模块所限定的立方体容积部内支撑板或其他功能部件，优选地以垂直定向支撑。这样的可堆叠模块可以采用模块化构造，允许在现场进行组装和拆卸，并且可以允许将不同板（例如提供不同功能的板）装载到可堆叠模块的框架中，例如通过将新板滑入狭槽中以替换先前的板。这样的板可以包括生长介质，从而允许可堆叠模块重新种植或收获，或者它们可以包括某种其他功能性部件，如加热器、光源、风扇、隔热部件、防火部件等，从而允许可堆叠模块提供替代性功能。

在可堆叠生长模块中，生长板可以支撑在一对支撑构件之间，优选地支撑在采用I形支柱形式的侧部支撑构件之间。生长板可以在每个侧边缘表面处包括突片，该突片被接收在支撑构件的内表面中的垂直狭槽中。侧部支撑构件可以是模制部件并且可以在可堆叠模块的左侧或右侧上使用以降低制造成本。可以利用紧固件使生长板在支撑构件之间固定在位。

使用这样的可堆叠生长模块，由于植物从垂直开槽的生长板水平向外生长，并且由于生长模块不需要包括盒状储存容器的实心壁，因此光和气流可以从垂直农业设施的列中的可堆叠模块的堆垛的侧面提供给植物，而不是需要在具有水平生长托盘的类型的每个单独容器上方布置光源。这在适应和支持这种服务方面具有益处。

虽然可堆叠模块（具体采用模块化可堆叠模块的形式）将在垂直农业系统的背景下进行详细描述，但应当理解，可堆叠模块（例如采用模块化可堆叠模块形式）可以用于自动储存和取出系统中以实现垂直农业之外的目的。插入到侧部支撑构件的凹槽中的垂直板可以具有不同于生长板的功能。例如，垂直板可以例如配备有LED灯或其他类型的光源，该板可以支撑传感器或实际上任何其他类型的设备，例如风扇、加热器、冷却器、灭火设备或可能不需要或不期望盒形储存容器的任何其他类型的功能性。例如，垂直板可以例如由阻燃材料制成以在框架结构内部形成防火墙，或者板可以包括用以在框架内形成不同温度区的隔热材料、用以导引光线的反射材料、用以吸收湿气的吸收性材料等。

在第二方面中，本发明涉及一种用于对在垂直农业系统中生长的植物进行浇水的集成式非滴落浇水装置。浇水系统可以包括具有非滴功能性的生长板（如上文描述的生长板），并且可选地包括采用水箱模块的形式的便携式供水单元。

根据该方面，保持垂直对准的生长板的容器可以布置成堆垛。在一个实施方式中，容器可以在自动储存和取出系统（例如，如上文所描述的自动储存和取出系统）的框架结构的储存列中布置成堆垛，使得堆垛的生长板可以全部彼此垂直对准。在另一个实施方式中，容器可以不在自动储存和取出系统的储存列内布置成堆垛，例如在开放式平面布置中布置成自支撑堆垛。

针对此方面的一种优选浇水系统将在下文进行描述，所示容器是如上文所描述的模块化可堆叠模块。然而，应当理解，也可以采用用于保持生长板垂直对准的其他类型的容器。例如，四个壁和底板的材料大部分被移除的盒状刚性容器可以保持生长板。

如上文所描述，生长板支撑或包括生长介质。根据一个方面，生长介质是多孔材料，诸如纤维板（例如，隔热材料），或其他适当的水培介质。多孔生长介质包括一种特性，该特性允许材料快速被水饱和，使得水通过生长介质并从上层生长板的底部渗出并进入到下一个下层生长板的顶部，以此类推，沿着堆垛的整个长度向下，最终从最下层生长板的底部滴落或以其他方式排出。

在优选布置中，在生长板的上边缘处布置有纵向浇水槽，该浇水槽可以设置有一系列孔。引入到浇水槽中的水由此可以通过浇水槽中的孔沿着生长介质的上边缘分配。在生长板的底部边缘处布置有纵向收集槽。从生长介质的底部渗出的水随后可以被收集在收集槽中。收集槽可以包括一个或多个开口，从而允许收集在收集槽中的水滴入到布置在下方的生长板的浇水槽中。在优选布置中，收集槽包括采用收集槽的排放部形式的单个开口，该排放部可以沿着收集槽布置在中心，以提供简单排水解决方案。还设想了其他布置，例如，两个或更多个间隔开的开口。

根据一个方面，浇水槽和收集槽是生长板的组成部分，例如，是框架构件的围绕生长板的垂直基板表面的周边的部分。

根据浇水系统的另一方面，收集槽的开口具有阀，该阀在打开位置允许水向下流动并流出收集槽，但在关闭位置阻止水从收集槽流出。以这种方式，当生长板布置成堆垛时，阀可以被启用处于打开位置，但当保持生长板的生长框架被提升并且通过垂直农业系统的模块搬运车辆运输时，阀可以被切换回到关闭位置中。这防止水在生长框架被运输至轨道系统上方时滴入到轨道系统的导轨中。阀可以通过将生长板堆叠在另一个生长板的顶部上或堆叠到具有用于打开该阀的装置的结构上的动作而被启用。

类似于现有技术中已知的阀，收集槽中的阀可以以多种方式被启用，包括电启用或机械启用。

在优选实施方式中，阀包括密封构件，诸如球（例如，金属球（例如钢球，如不锈钢滚珠轴承）、陶瓷球（例如由石头或玻璃制成的球）、致密塑料球（例如具有大于水的密度）、密封片或其他适当密封结构，该密封构件坐置到收集槽的底部中的开口或以其他方式密封该开口。

根据该实施方式，生长板的浇水槽中的每个浇水槽均可以配备有朝上突出的销，当框架堆叠在储存列中时，该销与其上方的收集槽的开口对准。以这种方式，当可堆叠模块堆叠时，下层生长板的销可以向上推动堆垛中其紧上方的收集槽的阀的球（或其他装置），从而允许水从收集槽流向下方生长板的浇水槽。另外，当可堆叠模块被模块搬运车辆提升时，球能够落入其对应孔中而就位，从而在框架沿着框架结构的轨道系统运输期间防止水从收集槽滴出。

在堆垛的最低位置处，可以设置集水/排水装置，该集水/排水装置收集从堆垛的最下层生长板的收集槽流出的水。这可以采用连接到排水喷嘴的排水管的形式，该排水喷嘴具有启用堆垛的最下层生长板的阀的销。

该非滴落浇水系统也可以包括便携式水箱，在优选实施方式中，该便携式水箱可以安装在模块化框架的侧部支撑构件之间。便携式水箱可以作为水箱模块而提供，该水箱模块可以用于自动系统（如垂直农业设施）的框架结构中。水箱可以在填充站处被填充水，由模块搬运车辆（或其他升降装置，诸如龙门架装置）承载，并且在垂直农业系统或其他系统的框架结构的列中的最高位置处被放置在可堆叠模块的堆垛上。

根据一个实施方式，这样的水箱模块可以具有与上文针对收集槽所讨论的阀类似的阀，并且在优选实施方式中，包括由堆垛的最上层生长板的销启用的球或其他密封构件。由水箱模块提供的便携式水箱避免了在垂直农业系统的框架结构中改造或安装水管和其他浇水基础设施的需要，并且另外还允许为垂直农场中的每个堆垛提供定制的营养混合物。可以在向水箱注水时添加针对特定堆垛中生长的植物类型的特定需求而定制的营养混合物。水箱模块可以配置成以预定速率将水（和任何养分）释放到给定模块堆垛中最上层的生长模块中。

在另一方面中，本发明提供了一种完整垂直农业系统，该完整垂直农业系统包括上文描述的模块化可堆叠模块/生长板和非滴落浇水装置，该完整垂直农业系统应用于如在上文背景部分中所描述的自动储存和取出系统的基础设施中，该基础设施包括框架结构、自动搬运车辆、控制系统以及上文描述的现有技术的储存和取出系统的其他方面。

根据此方面的垂直农业系统包括可堆叠模块，该可堆叠模块保持布置在框架结构的储存列中的生长板。当被用作垂直农业系统时，可以方便地将承载生长板的模块化可堆叠模块称为“生长框架”。根据一个方面，生长框架可以布置在垂直农业系统的相邻列中，生长框架的堆垛布置在相邻行的列中。还可以将生长框架布置在交替行的列中，其中，在包含植物的行之间设置一行空列。用于植物的照明装置和/或主动或被动通风装置可以布置在包含植物的列的行之间，无论是在包含植物的列的相邻行之间的空间中，还是在包含植物的列的交替行之间的空行中。选择使用哪种布置可以取决于诸如植物物种需求等因素。例如，一些物种可能需要更大的气流或需要更频繁的照料或目视检查，在这种情况下，使用交替行的列来种植植物可能是有利的。在其他情况下，植物的需求可以允许包含生长中的植物的列的相邻行以更密集的方式布置。采用无植物的列的中间空行可以提供更便捷的存取以照料和视觉监测植物，或者提供更大的气流，然而代价是单位面积作物产量降低。

根据一个方面，间隔模块布置在其中堆叠有可堆叠模块的储存列的最低位置处。一行包含植物的列的间隔模块由此在可堆叠模块下方形成通道，以用于布置水导管、通风管、电气布线和其他基础设施。根据一个实施方式，间隔模块包括具有销的排水喷嘴，该销启用最下层生长板的收集槽中的阀。间隔模块可以包括一对侧部支撑构件，这对侧部支撑构件通过某种形式的横向构件保持间隔开的关系。由于间隔模块不需要像上方的生长模块那样考虑提供均匀的光和通风，间隔模块可以采用与上文提出的生长模块类似的侧部支撑构件以节省制造成本，但可以包括额外的部件来辅助支撑上方负载和使堆垛稳定。

本发明的各个方面可以总结如下：

一种可堆叠模块，包括功能部件，

该可堆叠模块包括承重框架，该承重框架包括由横向构件以间隔开且平行的配置保持的第一支撑构件和第二支撑构件，该横向构件形成功能部件的一部分；

由此，承重框架配置成使得可堆叠模块能够占据一立方体容积部，功能部件支撑在该立方体容积部内；

并且其中，承重框架包括上部负载转移边缘表面和下部负载转移边缘表面。

功能部件可以是垂直农业系统的功能部件。

一种用于组装可堆叠模块的零件套件，该可堆叠模块包括垂直农业设施的功能部件，该零件套件包括：

第一支撑构件和第二支撑构件，用于形成承重框架；

以及横向构件，包括以下中的一者：

- 生长板；

- 水箱或水箱组件，该水箱组件包括水箱框架以及可选地水箱；

- 间隔框架，包括排水装置；

- 照明框架，配置成承载用于从堆垛的侧面对生长中的植物进行照射的照明装置；

- 通风框架，配置成承载用于从堆垛的侧面对植物进行通风的通风源。

一种自动垂直农业设施，包括：

框架结构，包括支撑网格轨道系统的多个直立构件，该网格轨道系统包括在框架结构的上层处在第一方向和垂直于该第一方向的第二方向上布置的轨道，该轨道和直立构件限定其中堆叠有如上文所描述的可堆叠模块的列；

一个或多个模块搬运车辆，布置成沿着轨道系统行进并运输模块，每个模块搬运车辆配备有夹持机构，该夹持机构配置成夹持在可堆叠模块的上表面上，以将该可堆叠模块降低到列中或将该可堆叠模块提升出列；以及

控制系统，配置成控制一个或多个模块搬运车辆的操作。

附图说明

附上以下附图以利于理解本发明。附图示出了本发明的实施方式，现在将仅通过实例的方式描述这些实施方式，在附图中：

图1是现有技术的自动储存和取出系统的框架结构的立体图，该系统适合与所提出的垂直农业系统的实施方式一起使用。

图2是现有技术的容器搬运车辆的立体图，该容器搬运车辆具有用于在其中承载储存容器的在内部布置的腔体并且可以适合于承载可堆叠模块。

图3是现有技术的容器搬运车辆的立体图，该容器搬运车辆具有用于在下方承载储存容器的悬臂并且可以适合于承载可堆叠模块。

图4是现有技术的容器搬运车辆的从下方观察的立体图，该容器搬运车辆具有用于在其中承载储存容器的在内部布置的腔体并且可以适合于承载可堆叠模块。

图5是模块化可堆叠模块的实施方式的立体分解图，其示出了在一对支撑构件之间组装的生长板。

图6是图5的可堆叠模块的立体组装图，生长板在一对支撑构件之间处于适当位置。

图7和图8是图5的可堆叠模块的立体图，其中，图7中生长板以替代性配置布置，并且其中，图8中第二生长板布置在支撑构件之间的另外的位置中。

图9至图16是可堆叠模块的替代性实施方式的立体图。图9、图10、图13和图14示出了具有侧部支撑构件的可堆叠模块，并且图11、图12、图15和图16示出了具有顶部支撑构件和底部支撑构件的可堆叠模块。

图17是布置为生长框架的模块化可堆叠模块的实施方式的分解图，其中，生长板在矩形板的相对两面上设置有生长介质。

图18是图17中组装好的生长框架的立体图，其示出了可堆叠生长模块，其中，植物从垂直布置的生长介质向外水平生长。

图19是根据本发明的一方面的非滴落浇水系统的优选的一组部件的立体图。

图20是非滴落浇水系统中堆叠的部件的立体图，这些部件包括：生长模块的堆垛，为生长中的植物提供生长框架；位于堆垛中最高位置处的水箱模块，提供用于对堆垛中的植物进行浇水的便携式浇水箱；以及位于堆垛中最低位置处的间隔模块，在生长模块下方提供用于排水和集水的空间。

图21是图20的非滴落浇水系统的部件的立体剖切图，其示出了非滴落浇水系统的收集槽、浇水槽和阀。在间隔模块中还示出了用于排水和其他服务的导管。阀和用于阀的致动器的细节在放大图中示出。

图22是水箱模块的立体图，该水箱模块提供用于在系统中使用的便携式浇水箱。

图23是间隔模块的立体图，其示出了当堆叠在顶部时用于生长模块的阀的致动器以及用于收集排放水的排水喷嘴，两者都设置在以间隔开且平行的配置保持侧部支撑构件的横向构件上。

图24至图26是在垂直农业设施的框架结构中利用可堆叠模块（生长模块、水箱模块和间隔模块）的垂直农业系统的立体图（与图1中所示的自动储存和取出系统的基础设施相似）。

具体实施方式

总的来说，本公开涉及一种可堆叠模块，该可堆叠模块包括功能部件，诸如垂直农业系统的功能部件。功能部件是由承重框架保持的横向构件的一部分，该承重框架包括以间隔开且平行的配置被保持的两个支撑构件。由于支撑构件以间隔开且平行的配置被保持，因此框架不会阻碍接近功能部件。因此，由功能部件支撑或支撑在其上的任何植物或消耗品（诸如水、电池电源或通风源）可以分别被容易地取下或重新装载，而不会被支撑构件阻碍。另外，由于框架不会阻碍功能构件，框架还不会将显著阴影投射到由功能部件支撑的植物上，从而使得植物能够高效生长，特别是与在水平面上支撑植物的垂直农场相比。

另外，承重框架可以配置成使得可堆叠模块能够占据一立方体容积部。这允许承重框架储存在已知自动储存和取出系统的储存列中，而不需要重新设计储存系统。为了辅助在较大储存系统的储存列中进行储存，承重框架可以包括上部负载转移边缘表面和下部负载转移边缘表面。进一步地，至少是由于材料成本降低，因此与已知储存系统中的常规储存容器相比，本文中描述的可堆叠模块更便宜且更容易制造。

在下文中，将参考附图来更详细地讨论本发明的实施方式。然而，应当理解，附图不旨在将本发明限制在附图中所描绘的主题。

根据本发明的一个或多个方面，本发明包括一种如背景部分中所描述并且如图1至图4中所示的自动储存和取出系统的基础设施，该基础设施包括框架结构100、轨道系统108、储存列105、自动容器搬运车辆201、301、401以及控制系统500。自动储存和取出系统1的框架结构100是以与上文结合图1至图4描述的现有技术的框架结构100类似的方式构造的。即，框架结构100包括多个直立构件102，并且包括在X方向和Y方向上延伸的第一上部轨道系统108。

框架结构100还包括设置在构件102之间的储存列105形式的储存隔室，其中，储存容器106能在储存列105内堆叠成堆垛107。

框架结构100可以是任何尺寸的。具体地，应当理解，框架结构可以比图1中所公开的宽得多和/或长得多和/或深得多。例如，框架结构100可以具有超过700×700列的水平范围以及多于十二个容器的储存深度。

根据本发明的方面，自动储存和取出系统的基础设施布置成垂直农业系统。在本发明的上下文中，术语“垂直农业”指的是用于在容器中种植植物的系统，该容器可以堆叠在框架100的储存列中，并且可以由容器搬运车辆201、301、401提升、降低和运输。因此，术语“容器搬运车辆”在本发明的垂直农业系统的上下文中可以理解为一种自动车辆，该自动车辆布置成在轨道系统108上提升、降低和运输保持垂直农场的植物的容器。在本发明中，容器采用可堆叠模块的形式，可以堆叠在框架结构的列内。可堆叠模块（如下文将更详细描述的）布置成堆叠在其他模块的顶部上并且占据列内的一立方体容积部，其方式类似于已知自动储存和取出系统的储存容器。本发明的垂直农业系统至少部分是自动的，各种任务和控制由自动容器搬运车辆、控制系统500以及下文更详细描述的其他结构和系统执行。

可堆叠模块

如上所述，本发明的垂直农业系统中的植物在容器中生长，这些容器可以例如在储存列105中布置成自支撑堆垛。根据一个方面，本发明提供了一种新颖的容器，其呈采用堆叠模块10的形式，在图5至图16中的各种实施方式中示出。可堆叠模块10的覆盖区基本上等于自动储存和取出系统的储存容器106的覆盖区，使得可堆叠模块可以堆叠在储存列105中。可堆叠模块包括：用于支撑垂直对准的横向构件12的装置，该横向构件具有用于支撑生长介质18的板状主体40；承重装置14，用于支撑布置在储存列中的可堆叠模块上方的多个其他可堆叠模块或容器106的堆垛的重量，这些承重装置采用侧部支撑构件22的形式；以及用于接合模块搬运车辆的夹持机构的装置，该夹持机构可以与图3或图4所示的现有技术的容器搬运车辆的夹持机构相同或类似。

在如下文描述的垂直农业系统的背景下，横向构件12布置成生长板16，该生长板提供用于支撑生长介质18的垂直板状基板，植物20在该生长介质中生长（参见图17）。当用于支撑生长板时，可堆叠模块10可以被称为可堆叠生长模块。由于生长板16在生长模块10中垂直对准，植物20从生长介质18向外水平生长。

虽然将在垂直农业系统的背景下详细描述可堆叠模块10，但应当理解，横向构件12可以具有许多其他功能。例如，横向构件12可以配备有电源，以向框架100内部的设备提供电力。横向构件12可以配备有LED灯、传感器、风扇或其他设备。横向构件12可以由阻燃材料或隔热材料制成，或者用于支撑这样的材料，以当在相邻行的列中布置在堆垛中成时形成防火墙、温度隔板或隔音层。横向构件12可以包括与图5中所示的形式相同的板状形式，其中，横向构件12的矩形主体支撑提供其他功能的部件，以此方式增加该部分的功能性；或者其可以是不同形状或包括提供其他功能的材料，并装载在一对支撑构件22之间的适当位置。

图5至图8示出了可堆叠模块10的第一实施方式。根据该实施方式，用于支撑横向构件12的装置包括两个侧部支撑构件22。在优选实施方式中，支撑构件22是相同的，使得侧部支撑构件22可以用在横向构件12的任一侧。在优选实施方式中，侧部支撑构件22是“I”形的，使得“I”的竖直段布置成在以与横向构件12成斜角的光源照射时在该横向构件上投射最小阴影。这在横向构件12被用作用于种植植物的生长板16时特别有价值。“I”形的竖直段的宽度可以对应于侧部支撑构件22的总宽度的一半或更小，使得对植物施加的阴影最小化。

进一步根据该实施方式，侧部支撑构件22配备有一个或多个垂直凹槽24，该一个或多个垂直凹槽24布置成接收布置在横向构件12上的协作脊部或突片46。如图7所示，凹槽24可以布置成为横向构件12提供备选的侧向位置。

侧部支撑构件22优选地由注塑塑料制成。侧部支撑构件22可以包括垂直延伸的肋，以加固侧部支撑构件22并且帮助转移负载。侧部支撑构件22可以模制有凹槽24、用于模块搬运车辆的夹持机构的凹部30、用于紧固件的孔以及其他这样的必要特征。

根据图5至图8所示的实施方式，侧部支撑构件22自身是承重装置14，其中，侧部支撑构件22分别具有上部负载转移边缘表面26和下部负载转移边缘表面28。这些负载转移边缘表面的长度优选地与自动储存和取出系统的储存容器106的侧向尺寸对应，使得可堆叠模块10具有对应的覆盖区。沿着上部负载转移边缘表面26布置有凹口30，该凹口布置成与模块搬运车辆的夹持机构接合。

图9至图16示出了可堆叠模块10的替代性实施方式。

图9和图10示出了具有矩形形状的侧部支撑构件32的实施方式。与先前描述的实施方式相同，该实施方式具有上部负载转移边缘表面和下部负载转移边缘表面以及用于与模块搬运车辆的夹持机构接合的凹口。矩形形状的侧部支撑构件32设置有开口以最小化侧部支撑构件32对横向构件12提供光和/或通风的影响。

图10示出了安装在凹槽24中的板构件12。根据该实施方式，间隔杆34分隔侧部支撑构件32并且为该侧部支撑构件提供侧向稳定。

图11和图12示出了分别具有上部矩形支撑构件36和下部矩形支撑构件38的实施方式。矩形支撑构件具有用于支撑板构件12的一个或多个凹槽，并且具有与储存容器106对应的覆盖区。上部矩形支撑构件36和下部矩形支撑构件38包括开口以最小化阴影效应。根据该实施方式，承重装置14以多个支撑杆39的形式设置，这些支撑杆布置在矩形支撑构件36、38的拐角。如果不需要考虑阴影效应，则承重装置14可以以更宽的支撑件形式设置。在这些实施方式中，支撑构件36和38通过支撑杆39保持为间隔开的平行关系，这些支撑构件共同提供横向构件以维持该关系。

图13和图14示出了具有由间隔杆34间隔开的I形侧部支撑构件22的实施方式。图14和图16示出了上支撑构件36和下支撑构件38具有非矩形的形状（在所示的实例中具有“X”形状）的实施方式。在该实施方式中，承重装置14是支撑杆39。

非滴落浇水系统

在垂直农业系统中生长的植物20需要水才能生长。植物20可能还需要特定养分或养分混合物才能茁壮生长并产生最佳产量。根据一个方面，本发明提供了一种用于植物的浇水系统，该植物生长在由生长板16支撑的生长介质18上，该生长板由以下称为“生长模块”的容器承载，多个这样的生长模块在垂直农业设施中布置在堆垛中。以下将在浇水系统被实现在自动储存和取出系统的基础设施中的实施方式中描述该浇水系统，生长模块在储存列105中布置在堆垛中。然而，应当理解，浇水系统可以在其他类型的垂直农业系统中实现。例如，生长模块可以在具有开放式平面布置的设施中布置成自支撑堆垛，其中，生长模块通过任何适当类型的模块搬运装置（诸如门式起重机）彼此堆叠放置。生长模块也可以手动堆叠。

生长板16安装在容器中，使得容器堆垛中的每个容器的生长介质18垂直对准，如图20、图24和图26所示。当垂直对准时，水被引入到最上层容器的生长介质中。生长介质优选是多孔的并且具有允许生长介质快速饱和的特性，使得在引入超过饱和点的更多水时，水会滴落或以其他方式从最上层的生长介质排放到下方紧邻的生长介质中。当该下一个生长介质本身变得饱和时，其进而滴落或以其他方式将水排放至其下方的生长介质。该过程沿着堆垛的长度持续进行，从而利用水使所有生长介质饱和，水通过从容器堆垛的最下层生长介质滴落或以其他方式排放而排出堆垛。

可以理解的是，当保持生长介质的容器被提升出列并通过模块搬运车辆201、301、401沿着轨道系统108运输时，从生长介质的底部滴落的水将带来技术挑战。水将从生长介质的底部滴落并进入到轨道系统的导轨中，这可能会干扰车辆的运行。因此，根据一个方面，本发明的浇水系统提供非滴落功能性。

根据本发明的浇水系统的一个方面，其中安装有生长板16的容器是如上文描述的根据本发明的可堆叠模块10。本发明的该方面将参考图17和图18中所示的可堆叠模块的实施方式进行描述，然而，图9至图16中所示的可堆叠模块10的替代性实施方式也在本发明的该方面的范围内。虽然本发明将结合可堆叠模块10进行描述，但应当理解，只要堆垛的垂直对准的生长介质18彼此流体连通，浇水系统的非滴功能性就将与支撑生长板垂直对准的其他类型的容器（诸如例如储存容器106）起作用。

本发明的浇水系统包括生长板16，如图5至图8、图17和图19中的实施方式所示。生长板16包括垂直表面40。垂直表面40可以穿设有多个穿孔42。在垂直表面40的周边周围是框架构件44的壁。框架构件44具有脊部或突起46，该脊部或突起插入布置在可堆叠模块10的侧部支撑构件22中的凹槽内。可以在侧部支撑构件22中设置多于一个凹槽，从而允许实现生长板16的各种配置，如图7和图8所示，并且允许水从一个生长板排放至下一个生长板，只要可堆叠模块的堆垛中的生长板中的每一个生长板均在堆垛中垂直对准。提供了用于将生长介质18固定到垂直表面40的附接装置41。根据一个实施方式，附接装置41包括保持杆43，该保持杆布置成插入到沿着框架构件44的侧边缘的孔中，如图17和图18所示，使得保持杆在生长介质18的前方穿过，从而将生长介质牢固地保持在垂直表面40上。

沿生长板16的顶部边缘布置有浇水槽48。根据一个方面，浇水槽48整合到框架构件44的上边缘中。浇水槽48包括沿着浇水槽48的长度的一个或多个配水孔50。孔50被定位成使得引入到浇水槽48中的水将流过孔50并进入到生长介质18的顶部边缘中。

如图18所示，在生长介质18固定到垂直表面40时，沿着生长板16的下边缘且在生长介质18的底边缘下方布置有集水槽52。集水槽52收集从饱和生长介质18滴落的水。根据一个实施方式，集水槽52是框架构件44的集成下部。集水槽52还包括配备有阀56的水通道54。当阀56处于打开位置时，水被允许向下流出收集槽52。当布置成可堆叠模块的堆垛时，从水通道54流出的水将因此流入到堆垛中的下一个下层生长板的浇水槽48中。

阀56可以是本领域技术人员已知的各种类型的阀，并且可以基于本领域已知的各种致动装置起作用。根据优选实施方式，阀56包括可移动主体，该可移动主体密封地静止在水通道54中。根据一个方面，可移动主体是球58，诸如钢球或滚珠轴承。可移动主体还可以包括密封片或其他合适的密封主体。当球58静止在通道54中时，阀56处于关闭位置，并且当球58被向上按压时，阀56处于打开位置。根据优选实施方式，球58由布置在下方的可堆叠模块的浇水槽48中的销60向上按压。销60的长度和位置选择成使得当第一生长板16在堆垛中定位在第二生长板16的顶部上时，第二生长板的浇水槽中的销60将向上按压第一生长板的收集槽中的球58。水可以由此流经堆垛中的所有生长介质。当可堆叠模块10被模块搬运车辆从堆垛中提升出来时，球58将回落至水通道54中的原位，从而关闭阀56。然后，保持饱和生长介质的生长模块10可以沿着轨道系统运输而不会有水滴落到轨道系统的导轨中。

根据一个方面的本发明的浇水系统还包括便携式水箱70，如图19、图20、图22和图24所示，其采用可以利用模块搬运车辆或其他升降装置移动的水箱模块的形式。水箱模块70布置成能由模块搬运车辆运输，其方式与自动储存和取出系统的容器搬运车辆可以运输储存容器的方式相同。根据一个方面，水箱模块70安装在侧部支撑构件22之间，从而利用了制造物流的优势，因为用于可堆叠模块10的相同侧部支撑构件22可以与水箱模块70一起使用。在一个实施方式中，水箱模块70的水箱通过水箱支架72安装到侧部支撑构件22。水箱模块70配备有水箱阀74，在一个优选实施方式中，该水箱阀被水箱模块70所放置的堆垛中的生长模块10的最上层生长板的销60启用至打开位置。水箱阀74可以通过与阀56相同的原理操作。

水箱模块70的水箱在填充站或其他适当位置处被填充水，并由模块搬运车辆运输至列中的生长模块10的堆垛顶部并放置在其上，随后水箱阀74被启用至打开位置，使得水开始沿着堆垛的生长介质向下流动。根据一个方面，营养混合物可以在填充时被添加到水箱中。水箱模块70可以包括用于监测水箱中水位的装置。这样的装置可以是视觉装置，诸如由透明材料制成的水箱，或者水箱可以配备有与自动储存和取出系统的控制系统500通信的水位传感器，使得水箱模块可以在需要时由系统自动再填充。在这样的情况下，装满的水箱模块70可以在空的水箱模块70被取出以进行填充的同时或接近同时被运输到堆垛处。

可以理解的是，堆垛中最下层生长板16的集水槽60可能完全被渗漏穿过堆垛的水填充。根据一个方面，浇水系统因此提供了排水喷嘴76，该排水喷嘴布置成启用最下方收集槽60的阀56并将多余的水引走以被处理掉，或者收集并重复使用。在一个实施方式中，排水喷嘴76布置在间隔模块78中，如图23所示。布置在包含植物的列的行中的多个间隔模块78将形成通道，在该通道中可以布置连接到排水喷嘴76的排放管、通风管道、电气布线或其他基础设施设备。根据优选实施方式，间隔模块78包括两个侧部支撑构件22，在这两个侧部支撑构件之间安装有延伸支架80，该延伸支架将喷嘴76保持在升高位置。在优选实施方式中，延伸支架80与水箱支架72相同，仅被倒置安装。同样地，排水喷嘴76可以是与水箱阀相同的部件，包括密封装置和启用销两者。在该优选实施方式中，可堆叠模块、水箱模块和间隔模块的各个部件都是可互换且模块化的，具有这种模块化所提供的制造和物流优势。

完整垂直农业系统

根据另一方面，本发明提供了一种完整垂直农业系统和方法，如图24、图25和图26所示。在优选实施方式中，垂直农业系统包括上文描述的可堆叠模块、生长板以及浇水系统，在自动储存和取出系统的基础设施中实现。植物在支撑在可堆叠模块中的生长介质中生长。多个这样的可堆叠模块在框架结构100的储存列中布置在堆垛中。照明和/或通风从储存列的侧面提供给植物，这之所以成为可能是因为植物从生长板向外水平生长，该生长板没有阻挡光或气流的侧壁。该系统的容器搬运车辆将可堆叠模块放置在储存列中以形成堆垛，并且将水箱模块70运输至堆垛的顶部。容器搬运车辆在适当时间取出可堆叠模块并将其运输至收获位置，该活动可以自动由控制系统500导引。从堆垛底部流出的水被收集并循环利用。因此，本发明的垂直农业系统可以通过相对简单的方式在自动储存和取出系统中实现，因为该系统的许多部件是模块化的并且易于制造和运输。水箱模块消除了在框架中安装复杂浇水基础设施的需要。在优选实施方式中，框架结构100的区段可以基于植物的需求安装在封闭、环境受控的空间中。

在前面的描述中，已经参考说明性实施方式描述了根据本发明的垂直农业系统以及相关部件的各个方面。出于解释的目的，阐述了具体的标号、系统和配置，以提供对该系统及其工作原理的全面理解。然而，该描述并不旨在以限制性的含义进行解释。对于所公开的主题所属领域的技术人员显而易见的说明性实施方式的各种修改和变型以及该系统的其他实施方式都被视为落在所附权利要求中限定的本发明的范围内。

本公开还包括以下条款：

条款1.一种可堆叠模块，包括功能部件，

该可堆叠模块包括承重框架，该承重框架包括由横向构件以间隔开且平行的配置保持的第一支撑构件和第二支撑构件，该横向构件形成功能部件的一部分，

由此，承重框架配置成使得可堆叠模块能够占据一立方体容积部，功能部件被支撑在该立方体容积部内，

并且其中，承重框架包括上部负载转移边缘表面和下部负载转移边缘表面。

条款2.根据条款1的可堆叠模块，其中，功能部件是垂直农业系统的功能部件。

条款3.根据条款2的可堆叠模块，其中，上部负载转移边缘表面设置有凹部，该凹部布置成由垂直农业设施的模块搬运车辆的夹持机构接合。

条款4.根据条款1或2的可堆叠模块，其中，第一支撑构件和第二支撑构件均是侧部支撑构件，可选地，该侧部支撑构件采用支柱的形式，并且可选地，其中，该侧部支撑构件具有I形轮廓。

条款5.根据条款4的可堆叠模块，其中，侧部支撑构件中的每个均包括用于接收功能部件的一部分垂直引导件，该垂直引导件可选地配置为狭槽。

条款6.根据条款5的可堆叠模块，其中，横向构件包括以下中的一者：

多个杆；

用于支撑多孔生长介质的垂直板；

用于支撑光源或通风源的框架或板；

用于支撑水箱的框架；

用于支撑排水装置或集水装置的框架。

条款7.根据条款2的可堆叠模块，其中，该可堆叠模块是可堆叠的生长模块，并且功能部件包括：用于支撑植物的垂直布置的生长板，该生长板包括：

多孔生长介质；

浇水槽，沿着生长板的上边缘布置，该浇水槽具有用于将水分配到生长介质的配水孔；以及

集水槽，沿着生长板的下边缘布置，以收集从生长介质排放的水，该集水槽具有阀，该阀配置成当生长模块布置在堆垛中时打开并允许水向外流动，并且配置成当生长模块被从堆垛提升时关闭。

条款8.根据条款2的可堆叠模块，其中，该可堆叠模块是可堆叠的浇水模块，并且功能部件包括水箱或包括配置成支撑水箱的水箱框架，并且可选地，功能部件包括支撑在框架中的水箱。

条款9.根据条款2的可堆叠模块，其中，该可堆叠模块是可堆叠的间隔模块，并且功能部件包括排水框架，该排水框架包括排水喷嘴。

条款10.根据条款2的可堆叠模块，其中，该可堆叠模块是可堆叠的照明模块，并且功能部件包括用于照射生长中的植物的光源，可选地其中，该光源由将第一支撑框架和第二支撑框架分隔开的横向构件支撑。

条款11.根据条款2的可堆叠模块，其中，可堆叠模块是通风模块，并且功能部件包括用于从堆垛的侧面对植物进行通风的通风源，可选地其中，该通风源由将第一支撑框架和第二支撑框架分隔开的横向构件支撑。

条款12.一种用于组装可堆叠模块的零件套件，该可堆叠模块包括垂直农业设施的功能部件，该零件套件包括：

第一支撑构件和第二支撑构件，用于形成承重框架；

以及横向构件，包括以下中的一者：

- 生长板；

- 水箱或水箱组件，该水箱组件包括水箱框架以及可选地水箱；

- 间隔框架，包括排水装置；

- 照明框架，配置成承载用于从堆垛的侧面对生长中的植物进行照射照明装置；

- 通风框架，配置成承载用于从堆垛的侧面对植物进行通风的通风源。

条款13.一种由根据条款12的零件套件组装可堆叠模块的方法，该可堆叠模块包括垂直农业设施的功能部件，该方法包括：

将横向构件固定在第一支撑构件与第二支撑构件之间。

条款14.一种自动垂直农业设施包括：

框架结构，包括支撑网格轨道系统的多个直立构件，该网格轨道系统包括在框架结构的上层处在第一方向和垂直于该第一方向的第二方向上布置的轨道，该轨道和直立构件限定其中堆叠有可堆叠模块的列，该可堆叠模块包括功能部件，

可堆叠模块包括承重框架，该承重框架包括由横向构件以间隔开且平行的配置保持的第一支撑构件和第二支撑构件，该横向构件形成功能部件的一部分，由此承重框架配置成使得可堆叠模块能够占据一立方体容积部，功能部件支撑在该立方体容积部内，并且其中，该承重框架包括上部负载转移边缘表面和下部负载转移边缘表面，

一个或多个模块搬运车辆，布置成沿着轨道系统行进并运输模块，每个模块搬运车辆配备有夹持机构，该夹持机构配置成夹持在可堆叠模块的上表面上，以将该可堆叠模块降低到列中或将该可堆叠模块提升出列；以及

控制系统，配置成控制一个或多个模块搬运车辆的操作。

条款14a.一种自动垂直农业设施包括：

框架结构，包括支撑网格轨道系统的多个直立构件，该网格轨道系统包括在框架结构的上层处在第一方向和垂直于该第一方向的第二方向上布置的轨道，该轨道和直立构件限定其中堆叠有根据条款1至11中任一项的可堆叠模块的列；

一个或多个模块搬运车辆，布置成沿着轨道系统行进并运输模块，每个模块搬运车辆配备有夹持机构，该夹持机构配置成夹持在可堆叠模块的上表面上，以将该可堆叠模块降低到列中或将该可堆叠模块提升出列；以及

控制系统，配置成控制一个或多个模块搬运车辆的操作。

条款15.根据条款14或条款14a的自动垂直农业设施，其中，框架结构的多个列容纳可堆叠模块的堆垛，每个可堆叠模块的堆垛包括：间隔模块，布置在堆垛的下部处；水箱模块，布置在堆垛的上部处；以及多个生长模块，布置在间隔模块与水箱模块之间。

附图标记列表

Claims (25)

1.一种可堆叠模块，包括功能部件，

所述可堆叠模块包括承重框架，所述承重框架包括由横向构件以间隔开且平行的配置保持的第一支撑构件和第二支撑构件，所述横向构件形成所述功能部件的一部分；

由此，所述承重框架配置成使得所述可堆叠模块能够占据一立方体容积部，所述功能部件支撑在所述立方体容积部内。

2.根据权利要求1所述的可堆叠模块，其中，所述承重框架包括上部负载转移边缘表面和下部负载转移边缘表面。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的可堆叠模块，其中，所述功能部件是垂直农业系统的功能部件。

4.根据权利要求3所述的可堆叠模块，其中，所述上部负载转移边缘表面设置有凹部，所述凹部布置成由垂直农业设施的模块搬运车辆的夹持机构接合。

5.根据任一前述权利要求所述的可堆叠模块，其中，所述第一支撑构件和所述第二支撑构件均是侧部支撑构件。

6.根据权利要求5所述的可堆叠模块，其中，所述第一支撑构件和所述第二支撑构件均是采用支柱的形式的侧部支撑构件。

7.根据权利要求5或权利要求6所述的可堆叠模块，其中，所述侧部支撑构件具有I形轮廓。

8.根据权利要求6至7中任一项所述的可堆叠模块，其中，所述侧部支撑构件中的每个均包括垂直引导件。

9.根据权利要求8所述的可堆叠模块，其中，所述垂直引导件配置为用于接收所述功能部件的一部分的狭槽。

10.根据任一前述权利要求所述的可堆叠模块，其中，所述横向构件包括以下中的一者：

多个杆；

用于支撑多孔生长介质的垂直板；

用于支撑光源或通风源的框架或板；

用于支撑水箱的框架；

用于支撑排水装置或集水装置的框架。

11.根据任一前述权利要求所述的可堆叠模块，其中，所述可堆叠模块是可堆叠的生长模块，并且所述功能部件包括：用于支撑植物的垂直布置的生长板，所述生长板包括：

多孔生长介质；

浇水槽，沿着所述生长板的上边缘布置，所述浇水槽具有用于将水分配到所述多孔生长介质的配水孔；以及

集水槽，沿着所述生长板的下边缘布置，以收集从所述多孔生长介质排放的水，所述集水槽具有阀，所述阀配置成当所述生长模块布置在堆垛中时打开并允许水向外流动，并且配置成当所述生长模块被从堆垛提升时关闭。

12.根据任一前述权利要求所述的可堆叠模块，其中，所述可堆叠模块是可堆叠的浇水模块，并且所述功能部件包括水箱或包括配置成支撑水箱的水箱框架。

13.根据权利要求12所述的可堆叠模块，其中，所述功能部件还包括支撑在所述框架中的所述水箱。

14.根据任一前述权利要求所述的可堆叠模块，其中，所述可堆叠模块是可堆叠的间隔模块，并且所述功能部件包括排水框架，所述排水框架包括排水喷嘴。

15.根据任一前述权利要求所述的可堆叠模块，其中，所述可堆叠模块为可堆叠的照明模块，并且所述功能部件包括用于照射生长中的植物的光源。

16.根据权利要求15所述的可堆叠模块，其中，所述光源由将第一支撑框架和第二支撑框架分隔开的横向构件支撑。

17.根据任一前述权利要求所述的可堆叠模块，其中，所述可堆叠模块是通风模块，并且所述功能部件包括用于从堆垛的侧面对植物进行通风的通风源。

18.根据权利要求17所述的可堆叠模块，其中，所述通风源由将所述第一支撑框架和所述第二支撑框架分隔开的横向构件支撑。

19.一种用于组装可堆叠模块的零件套件，所述可堆叠模块包括垂直农业设施的功能部件，所述零件套件包括：

第一支撑构件和第二支撑构件，用于形成承重框架；

以及横向构件。

20.根据权利要求19所述的零件套件，其中，所述横向构件包括以下中的一者：

- 生长板；

- 水箱或水箱组件，所述水箱组件包括水箱框架以及可选地水箱；

- 间隔框架，包括排水装置；

- 照明框架，配置成承载用于从堆垛的侧面对生长中的植物进行照射的照明装置；和/或

- 通风框架，配置成承载用于从堆垛的侧面对植物进行通风的通风源。

21.一种由根据权利要求19或权利要求20所述的零件套件组装可堆叠模块的方法，所述可堆叠模块包括垂直农业设施的功能部件，所述方法包括：

将所述横向构件固定在所述第一支撑构件与所述第二支撑构件之间。

22.一种自动垂直农业设施，包括：

框架结构，包括多个直立构件，多个所述直立构件限定其中堆叠有可堆叠模块的列，所述可堆叠模块包括功能部件，

所述可堆叠模块包括承重框架，所述承重框架包括由横向构件以间隔开且平行的配置保持的第一支撑构件和第二支撑构件，所述横向构件形成所述功能部件的一部分，由此所述承重框架配置成使得所述可堆叠模块能够占据一立方体容积部，所述功能部件支撑在所述立方体容积部内；

一个或多个模块搬运车辆，布置成横跨所述列行进并运输所述可堆叠模块，每个模块搬运车辆配备有夹持机构，所述夹持机构配置成夹持在所述可堆叠模块的上表面上，以将所述可堆叠模块降低到列中或将所述可堆叠模块提升出列；以及

控制系统，配置成控制所述一个或多个模块搬运车辆的操作。

23.根据权利要求22所述的自动垂直农业设施，其中，所述承重框架包括上部负载转移边缘表面和下部负载转移边缘表面。

24.根据权利要求22或权利要求23所述的自动垂直农业设施，其中，所述多个直立构件支撑网格轨道系统，所述网格轨道系统包括在所述框架结构的上层处在第一方向和垂直于所述第一方向的第二方向上布置的轨道，所述轨道和所述直立构件限定所述列，并且所述一个或多个模块搬运车辆布置成沿着所述网格轨道系统行进和运输所述可堆叠模块。

25.根据权利要求22至24中任一项所述的自动垂直农业设施，其中，所述框架结构的多个列容纳所述可堆叠模块的堆垛，每个所述可堆叠模块的堆垛包括：间隔模块，布置在堆垛的下部处；水箱模块，布置在堆垛的上部处；以及多个生长模块，布置在所述间隔模块与所述水箱模块之间。