基于对另外的环境条件的控制的预期影响来控制环境条件的制作方法

1.本发明涉及一种用于为控制植物生长环境中的环境条件的至少一个设备确定至少一个控制参数的系统，以及一种用于控制植物生长环境中的环境条件的系统。
2.本发明进一步涉及一种为控制植物生长环境中的环境条件的至少一个设备确定至少一个控制参数的方法，以及一种控制植物生长环境中的环境条件的方法。
3.本发明还涉及一种使得计算机系统能够执行这种方法的计算机程序产品。


背景技术：

4.世界人口预计从现在的65亿增长到2050年的90亿。社会正迅速变得以城市为主。这将严重制约食物和清洁水的可获性。可用于食物生产的空间将变得更稀少。需要创新生产方法，以从更小的占地面积交付更高的产量，同时变得更加可持续（能源和水的最小化使用）。
5.在诸如垂直农场的封闭环境中生产食物是满足这些需求的一种方法。在垂直农场（也称为植物工厂和城市农场）中，食物生长在多个层中，从而相比于室外生长或温室生长，可以更好地利用可用空间。这意味着日光将不能够到达所有的植物，并且几乎所有的光都必须来自人工照明。因此，园艺照明控制系统正变得越来越先进，就像园艺气候控制系统一样。
6.最适宜生长条件（气候条件和光条件）在所谓的生长配方或生长协议中描述。传统上，在执行这种生长配方期间，气候的控制与光的控制是分开进行的。好处是，气候控制系统和照明控制系统的生产商可以基于他们的具体专业知识并且相互独立地优化他们的系统。
7.在us 2017/135288 a1中公开了控制人造光植物生长系统的方法的示例，其中气候的控制不完全与光的控制分开进行。us 2017/135288 a1中公开的方法包括接收指示要在人造光植物生长系统中生长的植物类型的生产需求的信息和指示人造光植物生长系统的光源的能量供应的信息，并且取决于接收到的信息控制人造光植物生长系统的植物生长环境的光源的操作，使得在系统中生长的所述植物类型的植物的生产率相对于生产需求和能量供应被优化。在实施例中，基于所确定的光源操作来控制植物生长环境中的co2水平。
8.us 2017/135288 a1中公开的方法的缺点在于，仅以有限的方式考虑多个环境参数之间的协同作用。


技术实现要素：

9.本发明的第一个目的是提供一种系统，该系统能够促进多个环境参数的同时控制，使得充分考虑环境参数之间的协同作用。
10.本发明的第二个目的是提供一种方法，该方法能够促进多个环境参数的同时控制，使得充分考虑环境参数之间的协同作用。
11.在本发明的第一方面中，一种用于为控制植物生长环境中的环境条件的至少一个
设备确定至少一个控制参数的系统，包括至少一个通信接口和至少一个处理器，该至少一个处理器被配置成获得所述环境条件的一个或多个目标值，使用所述至少一个通信接口接收与所述植物生长环境中的另外的环境条件的控制相关的信息，根据所述信息确定表示所述另外的环境条件的所述控制对所述环境条件的预期影响的数据，基于所述一个或多个目标值和所述数据确定用于控制所述环境条件的所述至少一个设备的所述至少一个控制参数，以及输出或存储所述至少一个控制参数。例如，所述至少一个控制参数可以存储在所述系统或另一个系统的存储器中。
12.不仅通过基于另外的环境条件的当前（例如，测量的）值或用于控制该另外的环境条件的当前控制参数来控制植物生长环境中的环境条件，而且（还）通过基于另外的环境条件的控制对环境条件的预期影响来控制环境条件，可以确保同时控制两个环境条件具有期望的结果，从而在优化植物生长的同时节省/最小化成本。例如，如果某些灯的持续使用（缓慢地）增加了环境的温度，则可以在改变光设置之前降低加热器的热设置，以防止稍后需要启动空调单元来移除一些热量。
13.例如，该系统可以用于在垂直农场或温室中种植蔬菜和水果。所述至少一个设备可以包括多个设备和/或所述至少一个控制参数可以包括用于在控制周期期间控制所述至少一个设备的多个控制参数。例如，所述控制周期可以是未来的控制周期。所述至少一个处理器可以被配置成使用所述至少一个通信接口来根据所述至少一个控制参数控制所述至少一个设备。
14.所述信息可以从另外的系统接收。例如，所述系统可以是气候控制系统或植物生长控制系统，并且所述另外的系统可以是照明控制系统。
15.所述至少一个处理器可以被配置成获得用于种植植物的生长协议，所述生长协议包括所述一个或多个目标值，多个生长阶段中的每一个与所述一个或多个目标值中的至少一个相关联。种植者可以能够从数据库中选择生长协议，并让一个或多个园艺系统使用所选择的生长协议来确定能够基于指定的目标值影响环境条件的设备的控制参数。例如，生长协议可以指定每个生长阶段的光谱、营养条件、和气候条件（例如，co2和温度）的目标值。在本说明书中，生长协议也被称为生长配方。
16.例如，所述环境条件可以包括温度，并且所述另外的环境条件可以包括照明。在这种情况下，所述信息可以包括例如表示预计热耗散（例如，以瓦特为单位的热负荷）和/或预计温度增加（例如，以摄氏度为单位）的简档，其通常链接到预计光照输出或预计照明控制参数。例如，所述至少一个处理器可以被配置成根据所述信息确定预期温度变化，从所述温度的所述一个或多个目标值中减去所述预期温度变化，并且基于所述减去的结果确定所述至少一个控制参数。
17.替代地，例如，所述环境条件可以包括照明，并且所述另外的环境条件可以包括温度。作为第一示例，所述至少一个设备可以包括至少一个照明设备，该至少一个照明设备包括用于冷却和/或加热的至少一个组件，并且所述信息可以包括表示预期环境温度变化的简档。所述至少一个处理器可以被配置成确定用于所述至少一个照明设备的所述至少一个控制参数，以便取决于超过阈值量的所述预期环境温度变化来调节所述冷却和/或加热。
18.当预期的环境温度变化超过阈值量时，这可能导致冷凝（这可能是不期望的）。这可以通过让至少一个组件调节冷却和/或加热来防止。所述预期环境温度可以由气候控制
系统基于其升高或降低温度以实现期望温度的快慢来确定。
19.作为第二示例，所述至少一个设备可以包括至少一个照明设备，所述信息可以包括表示预期环境温度变化的简档，并且所述至少一个处理器可以被配置成取决于超过阈值量的所述预期环境温度变化来控制所述至少一个照明设备，以比所述目标值中指定的更高或更低的输出水平来呈现光。这些变化可以是超过阈值的增加和/或超过阈值的减少。这对于不包括用于冷却和/或加热的有源组件的照明设备可以是有益的。通过使用比指定的更高的输出水平，可以生成附加的热量来防止冷凝。例如，如果灯应该正常关闭，但是在某个时间预计有来自加热系统的一阵热量（根据生长协议），则灯可以保持在低水平，以使其电路在该阵热量到来之前生成一些热量。优选地，输出水平不比目标值中指定的高很多，以便防止浪费光/能量。
20.在所述至少一个设备包括至少一个照明设备的情况下，可以有益的是，所述至少一个处理器被配置成取决于在某一时刻低于最小量的预计或测量的环境温度来控制所述至少一个照明设备，以在所述某一时刻以比在所述期望目标值中指定的更低的输出水平来呈现光。如果环境温度低于该最小量，则植物可能不再能够生长，并且在这种情况下呈现光将是能量/金钱的浪费。
21.所述至少一个处理器可以进一步被配置成使用所述至少一个通信接口来获得电力成本和/或需求信息，并且进一步基于所述电力成本和/或需求信息来确定所述至少一个控制参数。通过在环境条件之上考虑电力成本和/或市场需求，可以进一步节省成本。
22.在本发明的第二方面中，一种用于控制植物生长环境中的环境条件的系统，包括至少一个通信接口；以及至少一个处理器，其被配置为使用所述至少一个通信接口来接收所述环境条件的一个或多个目标值，从所述一个或多个目标值中确定信息，所述信息包括表示所述环境条件的所述控制对另外的环境条件的预期影响的数据，使用所述至少一个通信接口来传送所述信息，以及基于所述一个或多个目标值来控制所述环境条件。
23.控制环境条件的系统通常是关于预期环境条件的控制如何影响另外的环境条件——例如，系统耗散多少热量来呈现特定的照明光谱——的信息的最佳来源。
24.在本发明的第三方面中，一种确定用于控制植物生长环境中的环境条件的至少一个设备的至少一个控制参数的方法，包括获得所述环境条件的一个或多个目标值，接收与所述植物生长环境中的另外的环境条件的控制相关的信息，根据所述信息确定表示所述另外的环境条件的所述控制对所述环境条件的预期影响的数据，基于所述一个或多个目标值和所述数据确定用于控制所述环境条件的所述至少一个设备的所述至少一个控制参数，以及输出或存储所述至少一个控制参数。所述方法可以由运行在可编程设备上的软件来执行。该软件可以作为计算机程序产品提供。
25.在本发明的第四方面中，一种控制植物生长环境中的环境条件的方法，包括接收所述环境条件的一个或多个目标值，从所述一个或多个目标值中确定信息，所述信息包括表示所述环境条件的所述控制对另外的环境条件的预期影响的数据，传送所述信息，以及基于所述一个或多个目标值控制所述环境条件。所述方法可以由运行在可编程设备上的软件来执行。该软件可以作为计算机程序产品提供。
26.此外，提供了用于实行本文所描述的方法的计算机程序，以及存储该计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质。计算机程序可以例如由现有设备下载或上载到现有设
备，或者在制造这些系统时被存储。
27.一种非暂时性计算机可读存储介质存储至少第一软件代码部分，该软件代码部分在由计算机执行或处理时被配置成执行可执行操作，用于确定控制植物生长环境中的环境条件的至少一个设备的至少一个控制参数。
28.可执行操作包括获得所述环境条件的一个或多个目标值，接收与所述植物生长环境中的另外的环境条件的控制相关的信息，根据所述信息确定表示所述另外的环境条件的所述控制对所述环境条件的预期影响的数据，基于所述一个或多个目标值和所述数据确定用于控制所述环境条件的所述至少一个设备的所述至少一个控制参数，以及输出或存储所述至少一个控制参数。
29.一种非暂时性计算机可读存储介质存储至少第二软件代码部分，该软件代码部分在由计算机执行或处理时被配置成执行用于控制植物生长环境中的环境条件的可执行操作，该可执行操作包括接收所述环境条件的一个或多个目标值，从所述一个或多个目标值中确定信息，所述信息包括表示所述环境条件的所述控制对另外的环境条件的预期影响的数据，传送所述信息，以及基于所述一个或多个目标值控制所述环境条件。
30.如本领域技术人员将领会的，本发明的诸方面可以体现为设备、方法或计算机程序产品。因此，本发明的诸方面可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例（包括固件、驻留软件、微代码等）或组合软件和硬件方面的实施例的形式，所述软件和硬件方面在本文中通常都可以被称为“电路”、“模块”或“系统”。本公开中描述的功能可以实施为由计算机的处理器/微处理器执行的算法。此外，本发明的诸方面可以采取在一种或多种计算机可读介质中体现的计算机程序产品的形式，该一种或多种计算机可读介质具有在其上体现（例如，存储）的计算机可读程序代码。
31.可以利用一种或多种计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是例如但不限于：电子、磁、光学、电磁、红外或半导体系统、装置或设备，或前述的任何适合组合。计算机可读存储介质的更具体示例可以包括但不限于以下：具有一条或多条导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器（ram）、只读存储器（rom）、可擦除可编程只读存储器（eprom或闪存）、光纤、便携式致密盘只读存储器（cd-rom）、光存储设备、磁存储设备、或前述的任何适合组合。在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是任何有形介质，其可以包含或存储由指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序。
32.计算机可读信号介质可以包括传播的数据信号，该信号具有体现在其中（例如，在基带中或作为载波的一部分）的计算机可读程序代码。这种传播的信号可以采取各种形式中的任何一种，包括但不限于电磁、光学、或其任何适合的组合。计算机可读信号介质可以是任何计算机可读介质，其不是计算机可读存储介质，并且其可以通信、传播或传输由指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序。
33.在计算机可读介质上体现的程序代码可以使用任何适当的介质——包括但不限于无线、有线、光纤、线缆、rf等，或前述的任何适合组合——来传送。用于实行本发明的诸方面的操作的计算机程序代码可以以一种或多种编程语言的任何组合来编写，该一种或多种编程语言包括面向对象的编程语言（诸如java（tm）、smalltalk、或c 等）和常规的过程性编程语言（诸如“c”编程语言或相似的编程语言）。程序代码可以完全在用户的计算机上、
部分地在用户的计算机上、作为独立的软件包、部分地在用户的计算机上并且部分地在远程计算机上、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种场景下，远程计算机可以通过任何类型的网络（包括局域网（lan）或广域网（wan））连接到用户的计算机，或者可以与外部计算机进行连接（例如，通过使用互联网服务提供商的互联网）。
34.下面参照根据本发明的实施例的方法、装置（系统）和计算机程序产品的流程图示和/或框图来描述本发明的诸方面。将要理解，流程图示和/或框图的每个框以及流程图示和/或框图中的框的组合可以通过计算机程序指令来实施。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机、或其他可编程数据处理装置的处理器，特别是微处理器或中央处理单元（cpu），以产生机器，使得经由计算机、其他可编程数据处理装置、或其他设备的处理器执行的指令创建用于实施流程图和/或一个或多个框图框中指定的功能/动作的装置。
35.这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读介质中，该计算机可读介质可以指导计算机、其他可编程数据处理装置、或其他设备以特别的方式运转，使得存储在所述计算机可读介质中的指令产生制品，该制品包括实施流程图和/或一个或多个框图框中指定的功能/动作的指令。
36.计算机程序指令还可以加载到计算机、其他可编程数据处理装置、或其他设备上，以使一系列操作步骤在计算机、其他可编程装置、或其他设备上执行，以产生计算机实施的过程，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实施流程图和/或一个或多个框图框中指定的功能/动作的过程。
37.如本文所使用，术语“预期影响”指的是用第一控制系统控制第一环境条件（例如，温度、光、co2、湿度、灌溉等）对用第二控制系统控制的第二环境条件（例如，温度、光、co2、湿度、灌溉等）具有的影响。典型地，第一控制系统不同于第二控制系统，并且第一环境条件是与第二环境条件不同的环境物理性质/特性。预期影响一般是由控制第一环境条件导致的副作用，预期该副作用会影响第二环境条件，例如，增加光源的光照输出的副作用是由照明系统耗散的热量增加，由此将预计环境温度的预期增加。术语“预期”指的是预计发生的、可预见的。因此，预期影响也可以解释为预计的或可预见的（未来）影响。
38.各图中的流程图和框图图示了根据本发明的各种实施例的设备、方法和计算机程序产品的可能实施方式的架构、功能和操作。在这方面，流程图或框图中的每个框可以表示代码的模块、段或部分，其包括用于实施指定的（多个）逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应注意，在一些替代实施方式中，框中所述的功能可以不按照图中所述的顺序出现。例如，连续示出的两个框事实上可以基本上同时执行，或者有时可以取决于所涉及的功能以相反的顺序执行这些框。还将注意，框图和/或流程图示的每个框以及框图和/或流程图示中的框的组合可以由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统、或者专用硬件和计算机指令的组合来实施。
附图说明
39.参考附图，通过示例的方式，本发明的这些和其他方面是清楚的并将被进一步阐明，在附图中：图1是系统的第一实施例的框图；图2是系统的第二实施例的框图；
图3是系统的第三实施例的框图；图4是系统的第四实施例的框图；图5是系统的第五实施例的框图；图6示出了生长协议的示例；图7是第一方法的第一实施例的流程图；图8是第一方法的第二实施例和第二方法的第一实施例的流程图；以及图9是用于执行本发明方法的示例性数据处理系统的框图。
40.附图中的对应元件由相同的附图标记表示。
具体实施方式
41.图1示出了用于为控制植物生长环境中的环境条件的至少一个设备确定至少一个控制参数的系统的第一实施例。图1还示出了用于控制植物生长环境中的环境条件的系统的第一实施例。
42.在垂直农场（或温室）中，植物生长在一个控制得非常好的环境中。气候（温度、湿度、co2水平）最适宜于生长，并由气候控制系统控制。这也适用于提供给植物的光条件（光强度、光谱、以及它们对一天中的时间和植物生长阶段的依赖）。光条件由照明控制系统控制。
43.最适宜生长条件（通常是气候条件和光条件）由所谓的生长协议（通常包括气候配方和光配方）描述。传统上，在执行这种生长协议期间，气候的控制与光的控制是分开进行的。缺点是当这两个系统可以传达关于它们的系统设置的信息时，没有从可能的协同作用中获益。
44.在图1的示例中，植物生长环境包括具有三个层53-55的一个支架的垂直农场51。层53-55中的每一层都包括两个段。层53包括两个led模块11-12（每段一个）和光传感器21。层54包括两个led模块13-14（每段一个）和光传感器22。层55包括两个led模块15-16（每段一个）和光传感器23。
45.垂直农场51还包括两个气候传感器43-44和供暖、通风和空调（hvac）系统41。在图1中，hvac系统41被描绘在垂直农场51的中央。然而，hvac系统41的各部分可以位于层53-55中的每一层上，例如以便向植物提供通风。例如，气候传感器43-44可以包括温度传感器和co2传感器。
46.led模块11-16由光控制计算机1控制。光控制计算机1包括接收器3、传送器4、处理器5和存储器7。处理器5被配置成使用接收器3来接收来自光传感器21-23的传感器数据，例如以调节来自其他光源（如太阳）的光。
47.hvac系统41由气候控制计算机31控制。气候控制计算机31包括接收器33、传送器34、处理器35和存储器37。处理器35被配置成使用接收器33来接收来自气候传感器43-44的传感器数据，例如，从而如果测量的温度已经分别变得低于或高于期望，则增加加热或冷却。气候控制计算机31还可以控制例如经由管道（未示出）向植物提供水和养分。
48.在该第一实施例的第一变体中，光控制计算机1的处理器5被配置成使用接收器3来例如从服务器（未示出）或从气候控制计算机31接收照明条件的一个或多个目标值，并且从一个或多个目标值中确定信息。该信息包括表示照明条件的控制对温度的预期影响的数
据。
49.例如，该信息可以包括表示预计热耗散（例如，以瓦特为单位）和/或预计温度增加（例如，以摄氏度为单位）的简档。处理器5还被配置成使用传送器4将该信息传送到气候控制计算机31，并使用传送器4基于一个或多个目标值来控制照明条件（经由led模块11-16）。
50.在该第一变体中，气候控制计算机31的处理器35被配置成：获得温度的一个或多个目标值，该一个或多个目标值例如存储在存储器37中或服务器（未示出）上；使用接收器33从光控制计算机1接收信息（与植物生长环境中的照明条件的控制相关）；根据该信息确定表示照明条件的控制对温度的预期影响的数据；基于一个或多个目标值和该数据确定用于hvac系统41的至少一个控制参数；以及根据该至少一个控制参数控制hvac系统41。
51.处理器35和/或处理器5可以被配置成通过获得用于种植植物的生长协议来获得目标值。生长协议包括一个或多个目标值，并且多个生长阶段中的每一个与一个或多个目标值中的至少一个相关联。
52.因此，垂直农场（或温室）具有用于控制气候条件的气候控制系统和用于控制照明条件的照明控制系统，以便通过提供如由（包括气候配方和光配方的）生长协议定义的生长条件（包括气候条件和照明条件）以最适宜的方式种植植物。
53.除了产生光之外，照明控制系统还产生热量，从而加热气候单元（例如在植物所在的垂直农场中）。需要气候控制系统来移除该热量。气候单元及其组件（例如，支架、生长层、灌溉水、空气、植物等）具有一定的热容量和传热系数。这使得它在气候单元中的气候完全适配气候设定点（即目标值）的变化之前花费一定的时间。
54.在气候控制系统没有关于将何时开启照明的信息的情况下，它不可以预期未来的热量移除需求，并将因此在实现气候设定点时总是滞后。类似地，气候控制系统不可以预期未来的能耗。因此，照明控制系统将当前和未来的热负荷和能耗传达给气候控制系统。气候控制系统使用该信息来预期热负荷和能耗的变化，以最优地实现如由气候配方所定义的设置。
55.在图1的实施例中，照明控制系统由本地光控制计算机1组成，并且气候控制系统由本地气候控制计算机31组成。通常，光控制和气候控制功能通过经由应用程序接口（api）通信的独立软件应用程序控制。气候控制系统和照明控制系统可以具有主-从关系，并且如果是这样，可以协商谁是主且谁是从。
56.此外，光控制计算机1可以使用电价或电力需求响应信息来调节光配方中的照明条件，以获得（能量的）成本和作物产量之间的最佳折衷（例如，通过改变日光周期和光水平，使得累积日光不受影响），并且可以将该调节反映在它传送给气候控制计算机31的信息中。
57.在该第一变体中，处理器35被配置成根据该信息确定预期温度变化，从温度的一个或多个目标值中减去预期温度变化，并基于减去的结果确定至少一个控制参数。所确定的至少一个控制参数通常包括用于在未来控制周期期间控制hvac系统41的多个控制参数，但是替代地，可以一次确定一个控制参数，以立即使用。
58.例如，考虑这样一种情形，其中垂直农场或温室需要被加热以达到用于最适宜的植物生长的某个期望的设定点温度（例如在冬季期间）。实现垂直农场或温室中空气温度的温度设定点变化（δt量的变化）所花费的典型时间δτ由以下等式给出：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（等式1）这里，p（或q
hvac
/dt）表示由hvac系统41传递到空气的热功率（以j/s为单位）。q
loss
（以焦耳为单位）是通过垂直农场或温室的天花板（例如，经由打开窗户）、侧壁和地板以及经由辐射的热损失（或热增益）。q
lamps
（以焦耳为单位）是经由led模块11-16传递到空气的热量（忽略了其他热源）。m是要加热的垂直农场或温室中的空气的质量（以kg为单位，并与垂直农场或温室的体积成比例），并且c是空气的热容量（室温下约为1 kj/kg/k）。
59.如果温度需要保持稳定，则需要传递到空气以保持空气温度稳定（即保持dt
air
/dt = 0）的热功率p取决于热损失q
loss
以及由照明控制系统传递到空气的热量q
lamps
（注意，p的负值意味着冷却而不是加热）。如果温度需要升高或降低，则达到设定点所花费的时间取决于由hvac系统提供的热功率p、热损失dq
loss
/dt（例如取决于垂直农场或温室内部的空气温度和外部的空气温度之间的差异）、以及由灯提供的热功率（dq
lamps
/dt）。这意味着时间常数将取决于照明系统的调光水平。
60.由照明系统传递到空气的热量q
lamps
可以遵循以下关系：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（等式2）l(t)是灯在时间t的调光水平（调光水平是0（=灯关闭）和1（=灯完全打开）之间的值）。在等式2中，a是常数。根据等式1和2清晰的是，调光水平l(t)可以如何影响垂直农场或温室中的空气温度，包括对应的时间常数。
61.l(t)可以基于光配方来确定。气候控制计算机31可以从光控制计算机1或者从服务器获得光配方，例如作为生长协议的一部分；并且还可以从光控制计算机1或者从服务器获得描述q
lamps
(t)和l(t)之间的关系的信息。气候控制计算机31然后可以使用在该获得的信息中描述的关系基于l(t)来确定q
lamps
(t)。气候控制计算机31然后可以基于目标δτ和目标δt并基于q
lamps
(t)和q
loss
(t)来确定所需的p，所述目标δτ和目标δt基于气候配方而确定。可以基于气候配方和气候传感器43和44之一的温度读数两者来确定目标δt。
62.代替气候控制计算机31自己确定q
lamps
(t)，气候控制计算机31可以从光控制计算机1获得q
lamps
(t)的值。如果q
lamps
(t)和l(t)之间的关系复杂和/或需要存储在led模块11-16和/或存储在光控制计算机1中的参数值的知识，则这是特别有益的。在不知道q
lamps
(t)的情况下，气候控制计算机31将不能够预期在期望的时间实现期望的温度设定点所需的热功率量。代替共享q
lamps
(t)的值，光控制计算机1可能共享对应的预期热耗散（例如，以瓦特为单位）。
63.在第一实施例的该第一变体中，hvac系统41用于基于照明条件的控制对温度的预期影响来控制温度。类似地，hvac系统41可以基于照明条件的控制对这些其他气候条件的预期影响来控制其他气候条件。其他气候条件的示例是湿度和co2浓度。例如，开启照明可能将温度增加到需要打开窗户的温度，从而允许湿度增加或减少以及co2逸出，这必须由hvac系统41来预期或抵消。
64.在该第一实施例的第二变体中，气候控制计算机31的处理器35被配置成使用接收器33来例如从服务器（未示出）或从光控制计算机1接收气候条件（包括温度）的一个或多个
目标值，并从一个或多个目标值中确定信息。该信息包括表示温度的控制对照明条件的预期影响的数据。处理器35还被配置成使用传送器34将该信息传送到光控制计算机1，并使用传送器4基于一个或多个目标值来控制温度（经由hvac系统41）。
65.在该第二变体中，光控制计算机1的处理器5被配置成：获得照明条件的一个或多个目标值，该一个或多个目标值例如存储在存储器7中或服务器（未示出）上；使用接收器3从气候控制计算机31接收与植物生长环境中的温度控制相关的信息；根据该信息确定表示温度的控制对照明条件的预期影响的数据；基于一个或多个目标值和该数据确定led模块11-16的至少一个控制参数；以及根据该至少一个控制参数控制led模块11-16。
66.在该第二变体中，如果led模块11-16中的至少一个包括用于冷却和/或加热的至少一个组件，并且接收到的信息包括表示预期环境温度变化的简档，则处理器5可以能够取决于超过阈值量的预期环境温度变化来确定用于该led模块/这些led模块的至少一个控制参数，以便调节冷却和/或加热（以便防止由于快速温度变化而引起的冷凝）。
67.在该第二变体中，光控制计算机1的处理器5可以被配置成取决于在特定时刻低于最小量的（测量的或预计的）环境温度来控制led模块11-16中的一个或多个，以在该特定时刻以比光配方中指定的更低的输出水平来呈现光。
68.通常，种植者遵循一定的光配方在垂直农场或温室中种植作物（诸如番茄）。在这种光配方的简单变体中，当日光水平低于某个阈值时，照明被开启，并且当日光水平高于某个阈值时，照明被关闭。在更先进的光配方中，光在任何时间都被调光至最适宜水平，除其他之外，将期望的累积日光与过去和预报的日光水平相组合作为输入。
69.最优光配方通常取决于气候条件（诸如温度），因为光合作用的速率大致与生物量增加的速率成比例，并且光利用效率（即光合作用速率与实现该光合作用速率的光水平之比）取决于温度。温度越高，需要的光水平就越高，以实现高的光利用效率。例如，在22 o
c的温度下，250 μmol/m2/s的光水平将导致最高的光利用效率。
70.如果光控制计算机1可以获得测量的或预计的环境温度，例如从气候控制计算机31接收的预期温度简档，则光控制计算机1可以使呈现的光（例如光配方）适配测量的或预计的环境温度，以实现最优的光利用效率。结果是，光控制计算机1将能够在气温相对低的白天期间的时间降低光水平，并且通过在气温相对高的时间增加光水平来弥补光水平。因此，照明将不被次优地应用（就生长效率、能量效率、以及由此导致的成本而言）。
71.在图1的实施例中，垂直农场51包括向光控制计算机1传送数据的三个光传感器21-23和向气候控制计算机31传送数据的两个气候传感器43-44。光控制计算机1可以使用如由植物感知的检测到的光水平（实际上，该水平在植物生长期间可以明显改变）来确定需要多少人造光来实现照明的目标值。气候控制计算机31可以使用检测到的温度来确定需要多少加热或冷却来实现温度的目标值。
72.然而，光控制计算机1和气候控制计算机31也可以传达传感器读数。例如，如果光传感器21-23将是气候控制系统的一部分，并且将数据传送到气候控制计算机31而不是光控制计算机1，那么气候控制计算机31可能将传感器读数传达到光控制计算机1。
73.在图1中所示的计算机1和31的实施例中，计算机1包括一个处理器5，并且计算机31包括一个处理器35。在替代实施例中，计算机1和/或计算机31包括多个处理器。处理器5和处理器35可以是（例如来自intel或amd的）通用处理器或者是专用处理器。处理器5和处
理器35可以运行例如基于windows或unix的操作系统。存储器7和存储器37可以包括一个或多个存储器单元。例如，存储器7和存储器37可以包括一个或多个硬盘和/或固态存储器。例如，存储器7和存储器37可以用于存储操作系统、应用程序和应用程序数据。
74.例如，接收器3和传送器4可以使用一种或多种有线和/或无线通信技术来与气候计算机31、led模块11-16和光传感器21-23通信。例如，接收器33和传送器34可以使用一种或多种有线和/或无线通信技术来与光控制计算机1、hvac系统41和气候传感器43-44通信。
75.在替代实施例中，在光控制计算机1和/或气候控制计算机31中使用多个接收器和/或多个传送器来代替单个接收器和单个传送器。在图1中所示的实施例中，使用了单独的接收器和单独的传送器。在替代实施例中，接收器3和传送器4组合成收发器，和/或接收器33和传送器34组合成收发器。计算机1和计算机31可以包括典型用于计算机的其他组件，诸如电源连接器和显示器。本发明可以使用运行在一个或多个处理器上的计算机程序来实施。
76.在图1的实施例中，本发明的系统是计算机。在替代实施例中，本发明的系统可以是不同的设备。在图1的实施例中，本发明的系统包括单个设备。在替代实施例中，本发明的系统包括多个设备。在图1的实施例中，该系统在垂直农场中使用。替代地，该系统可以在例如温室中使用。在图1的实施例中，计算机1和31使用传送器来控制垂直农场中的组件。在替代实施例中，计算机1和31仅使用模拟导线来控制垂直农场中的组件。
77.图2示出了用于为控制植物生长环境中的环境条件的至少一个设备确定至少一个控制参数的系统的第二实施例：互联网服务器61。互联网服务器61包括接收器63、传送器64、处理器65和存储器67。互联网服务器61连接到互联网59。光控制计算机10和气候控制计算机30也连接到互联网59，例如经由无线lan接入点或蜂窝通信网络。
78.在该第二实施例的第一变体中，互联网服务器61的处理器65被配置成：获得温度的一个或多个目标值，该一个或多个目标值例如以生长协议存储在存储器67中；从存储器67或从光控制计算机10（使用接收器63）获得与植物生长环境中的照明条件的控制相关的信息；根据该信息确定表示照明条件的控制对温度的预期影响的数据；基于一个或多个目标值和该数据确定用于hvac系统41的至少一个控制参数；以及经由气候控制计算机30根据该至少一个控制参数控制hvac系统41。
79.在该第一变体中，互联网服务器61的处理器65还被配置成：获得照明条件的一个或多个另外的目标值，该一个或多个另外的目标值例如以生长协议存储在存储器67中；基于该一个或多个目标值确定led模块11-16的至少一个另外的控制参数；以及经由光控制计算机10根据该至少一个另外的控制参数控制led模块11-16。
80.在该第二实施例的第二变体中，处理器65不被配置成控制hvac系统41和led模块11-16，但是它将至少一个控制参数传送到气候控制计算机30，并将至少一个另外的控制参数传送到光控制计算机10。每当开始生长协议时，气候控制系统30然后可以根据接收到的至少一个控制参数来控制hvac系统41，并且光控制计算机10然后可以根据接收到的至少一个另外的控制参数来控制led模块11-16。
81.在该第二变体中，预先地/离线地，例如就在生长协议开始之前，根据目标值（例如来自生长协议）确定控制参数。例如，当环境条件不受外界影响或仅在很小程度上受外界影响时——例如当植物生长在没有窗户的垂直农场中、生长在温度稳定的建筑物中时——这
可以是有益的。在这种情况下，省略气候传感器43-44和光传感器21-23也可以是可能的。
82.在温室中使用该第二变体也可以是可能的。对于温室园艺，气候和照明控制需求很大程度上取决于外界天气。有可能基于预报（例如在温室园艺的情况下的天气预报）并且不是基于传感器测量来确定控制参数。然而，（例如，具有参数（诸如太阳辐射和温度）的）预报将仅在有限的时间跨度内有效。通过在生长协议刚开始之前离线确定控制参数，预报仍然相对可靠。等式（1）的δt以及可能的q
loss
可以基于该预报和目标值、而不是基于传感器测量和目标值来确定。
83.将第一和第二变体组合也可以是有益的。这种组合的优点是，在失去与云的连接的情况下，系统可以在气候配方或光配方的剩余持续时间内自主地运转。因此，互联网服务器61将控制led模块11-16和hvac系统41，直到失去与云的连接，此时光控制计算机10和气候控制计算机30将接管。
84.在该第二实施例的第三变体中，互联网服务器61的处理器65被配置成：获得照明条件的一个或多个目标值，该一个或多个目标值例如以生长协议存储在存储器67中；从存储器67或从气候控制计算机30（使用接收器63）获得与植物生长环境中的温度控制相关的信息；根据该信息确定表示温度的控制对照明条件的预期影响的数据；基于一个或多个目标值和该数据确定led模块11-16的至少一个控制参数；以及经由光控制计算机10根据该至少一个控制参数控制led模块11-16。
85.在该第三变体中，互联网服务器61的处理器65还被配置成：获得温度的一个或多个另外的目标值，该一个或多个另外的目标值例如以生长协议存储在存储器67中；基于一个或多个目标值确定hvac系统41的至少一个另外的控制参数；以及经由气候控制计算机10根据该至少一个另外的控制参数控制hvac系统41。
86.在该第二实施例的第四变体中，处理器65不被配置成控制hvac系统41和led模块11-16，但是它将至少一个控制参数传送到光控制计算机10，并将至少一个另外的控制参数传送到气候控制计算机30。每当开始生长协议时，光控制计算机10然后可以根据接收到的至少一个控制参数控制led模块11-16，并且气候控制系统30然后可以根据接收到的至少一个另外的控制参数控制hvac系统41。
87.在图2中所示的服务器61的实施例中，服务器61包括一个处理器65。在替代实施例中，服务器61包括多个处理器。服务器61的处理器65可以是（例如来自intel或amd的）通用处理器或者是专用处理器。例如，服务器61的处理器65可以运行基于windows或unix的操作系统。存储器67可以包括一个或多个存储器单元。例如，存储器67可以包括一个或多个硬盘和/或固态存储器。例如，存储器67可以用于存储操作系统、应用程序和应用程序数据。
88.例如，接收器63和传送器64可以使用一种或多种有线和/或无线通信技术——诸如以太网和/或wi-fi（ieee 802.11）——来与到互联网59的接入点通信。在替代实施例中，使用多个接收器和/或多个传送器来代替单个接收器和单个传送器。在图2中所示的实施例中，使用了单独的接收器和单独的传送器。在替代实施例中，接收器63和传送器64被组合成收发器。服务器61可以包括典型用于服务器的其他组件，诸如电源连接器和显示器。本发明可以使用运行在一个或多个处理器上的服务器程序来实施。
89.图3示出了用于为控制植物生长环境中的环境条件的至少一个设备确定至少一个控制参数的系统的第三实施例。在该第三实施例中，光控制计算机10和气候控制计算机30
已经被组合成一个光和气候控制计算机57。例如，光和气候控制计算机57可以执行用于光控制的第一软件应用程序和用于气候控制的第二软件应用程序，或者用于光和气候控制两者的单个软件应用程序。
90.图4示出了用于为控制植物生长环境中的环境条件的至少一个设备确定至少一个控制参数的系统的第四实施例。在图4中，光控制服务器71和气候控制服务器81连接到互联网59。除了光控制服务器71经由光和气候控制计算机57控制led模块11-16并且从光传感器21-23接收传感器数据之外，光控制服务器71以与图1的光控制计算机1类似的方式配置。
91.除了气候控制服务器81经由光和气候控制计算机57控制hvac系统41并且从气候传感器43-44接收传感器数据之外，气候控制服务器81以与图1的气候控制计算机31类似的方式配置。在第四实施例中，光控制服务器71和气候控制服务器81相互通信，以便例如经由网络api共享信息。替代地，或者作为备份，信息可以在光和气候控制计算机57上执行的应用程序中或者在应用程序之间共享，例如经由本地api。
92.例如，光控制服务器71可以是运行远程光控制应用程序的云服务器，并且气候控制服务器81可以是运行远程气候控制应用程序的云服务器。例如，服务器71和81可以由相同的云服务提供商操作。在光控制服务器71上运行的光控制应用程序和在气候控制服务器81上运行的气候控制应用程序可以源自不同的公司或者源自相同的公司。
93.光控制服务器71和/或气候控制服务器81还可以从互联网获得第三方信息（例如，天气预报、日光辐射预报、能源成本）。服务器71和81中的一个可以获得第三方信息，并与服务器71和81中的另一个共享该第三方信息。
94.图5示出了用于为控制植物生长环境中的环境条件的至少一个设备确定至少一个控制参数的系统的第五实施例。第五实施例是关于图4的第四实施例的变体。在第五实施例中，使用单独的光控制计算机10和单独的气候控制计算机30（也参见图2）来代替光和气候控制计算机57。例如，如果光控制服务器71和气候控制服务器81不能够通信，则光控制计算机10和气候控制计算机30可以能够通信。
95.图6示出了包括光配方和气候配方的生长协议的示例。光配方指示随时间推移的红光水平91和蓝光水平93。气候配方指示随时间推移的温度92。
96.图7中示出了为控制植物生长环境中的环境条件的至少一个设备确定至少一个控制参数的方法的第一实施例。步骤101包括获得环境条件的一个或多个目标值。步骤103包括接收与植物生长环境中的另外的环境条件的控制相关的信息。步骤111包括获得电力成本和/或需求信息。在步骤103之前、步骤105之后、与步骤103和/或步骤105同时、或者在步骤103和105之间执行步骤111。
97.步骤105包括根据在步骤103中接收到的信息来确定数据，该数据表示另外的环境条件的控制对环境条件的预期影响。步骤107包括基于一个或多个目标值和该数据确定用于控制环境条件的至少一个设备的至少一个控制参数。
98.在图7的实施例中，步骤107在步骤113中实施。步骤113包括基于一个或多个目标值、该数据、和（在步骤111中接收到的）电力成本和/或需求信息来确定用于控制环境条件的至少一个设备的至少一个控制参数。步骤109包括输出或存储至少一个控制参数。
99.步骤113使得有可能对电力需求进行预期，并且从而使得能够在价格低时购买电力或在价格高时出售电力，以符合如由公用事业公司或政府商定或定义的边界条件，和/或
分配电力消耗以符合供需约束。例如，这对于照明控制系统和气候控制系统两者都可以是有益的。
100.作为第一示例，当电价低/高时，气候控制系统可以与照明控制系统通信，以便照明控制系统决定如何优化照明以符合供需约束或者平衡能源成本和作物生产。作为第二示例，当生产需求为低/高或预计为低/高时，气候控制系统可以与照明控制系统通信，以便照明控制系统偏离光配方并适配照明条件以与适配气候的气候控制系统一致地降低/增加生产。
101.图8中示出了由第一系统执行的为控制植物生长环境中的环境条件的至少一个设备确定至少一个控制参数的方法的第二实施例。该至少一个控制参数可以包括用于在（例如，未来的）控制周期期间控制该至少一个设备的多个控制参数。该至少一个设备可以包括多个设备。图8还示出了由第二系统执行的控制植物生长环境中的环境条件的方法的第一实施例。
102.步骤121包括第二系统接收环境条件b的一个或多个目标值。步骤123包括第二系统从一个或多个目标值中确定信息。该信息包括表示环境条件b的控制对环境条件a的预期影响的数据。步骤125包括第二系统向第一系统传送该信息。
103.步骤103包括第一系统从第二系统接收该信息。步骤105包括第一系统根据该信息确定表示环境条件b的控制对环境条件a的预期影响的数据。
104.步骤101包括第一系统获得环境条件a的一个或多个目标值。步骤107包括第一系统基于在步骤101中获得的一个或多个目标值和在步骤105中确定的数据来确定用于控制环境条件a的至少一个设备的至少一个控制参数。在图8的实施例中，图7的步骤109在步骤141中实施。步骤141包括根据该至少一个控制参数控制至少一个设备。步骤127包括第二系统基于一个或多个目标值控制环境条件b。
105.第一系统和第二系统是控制系统的一部分。例如，控制系统可以包括用于控制气候参数的气候控制系统和用于控制照明参数的照明控制系统。气候控制系统和照明控制系统两者通常都包括与传感器组合的计算机、软件应用程序、和致动器（以分别调节气候条件和照明条件）。在气候控制系统上，执行气候配方。在照明控制系统上，执行光配方。气候配方和光照配方可以存储在生长协议中。
106.例如，第一系统可以是气候控制系统，第二系统可以是照明控制系统，并且气候控制系统可以使用从照明控制系统接收到的信息来对气候控制需求进行预期，并且从而能够更紧密地遵循最适宜植物生长的气候配方。例如，照明控制系统可以具有关于由led照明模块产生的热负荷如何取决于照明设置的非常准确的信息（通常，将使用具有4个可调光颜色通道的模块）。这同样适用于功耗。
107.照明控制系统还可以接收来自气候控制系统的信息，例如以允许其将气候配方与光配方相组合，并从该信息中提取最佳的可能光设置。
108.气候配方可能与光配方相冲突，例如，因为它们源自不同的公司。例如，根据气候配方，co2设定点可能是低的，而同时根据光配方，光设定点可能是高的：这没有意义，因为光将被浪费。在这种情形下，照明控制系统可以决定偏离光配方并降低光水平或者向气候控制系统传达冲突，或者反之亦然。
109.为了避免冲突，当气候控制系统由于某种原因决定偏离气候配方时，期望及时将
该偏离传达给照明控制系统，以便照明控制系统可以适配，并且反之亦然。优选地，注意避免这种耦合的控制系统中的不稳定行为，例如通过指定谁是主且谁是从。
110.除了气候和光照，还有施肥条件、物流等可以是生长协议一部分。例如，第一系统或第二系统可以是施肥控制系统或物流系统。
111.图9描绘了说明可以执行如参考图7和图8所描述的方法的示例性数据处理系统的框图。
112.如图9中所示，数据处理系统300可以包括通过系统总线306耦合到存储器元件304的至少一个处理器302。如此，数据处理系统可以将程序代码存储在存储器元件304内。进一步，处理器302可以执行经由系统总线306从存储器元件304访问的程序代码。在一个方面中，数据处理系统可以实施为适合于存储和/或执行程序代码的计算机。然而，应当领会，数据处理系统300可以以包括处理器和存储器的任何系统的形式来实施，该处理器和存储器能够执行本说明书内描述的功能。
113.存储器元件304可以包括一个或多个物理存储器设备，诸如例如本地存储器308和一个或多个大容量存储设备310。本地存储器可以指代一般在程序代码的实际执行期间使用的随机存取存储器或（多个）其他非持久性存储设备。大容量存储设备可以实施为硬盘驱动器或其他持久数据存储设备。处理系统300还可以包括一个或多个高速缓冲存储器（未示出），该一个或多个高速缓冲存储器提供至少一些程序代码的临时存储，以便减少在执行期间必须从大容量存储设备310检索程序代码的次数。例如，如果处理系统300是云计算平台的一部分，则处理系统300还可能能够使用另一处理系统的存储器元件。
114.可选地，描绘为输入设备312和输出设备314的输入/输出（i/o）设备可以耦合到数据处理系统。输入设备的示例可以包括但不限于键盘、诸如鼠标的指向设备、或麦克风（例如用于声音和/或语音识别）等。输出设备的示例可以包括但不限于监视器或显示器、或扬声器等。输入和/或输出设备可以直接或通过中间的i/o控制器耦合到数据处理系统。
115.在实施例中，输入和输出设备可以实施为组合的输入/输出设备（在图9中以围绕输入设备312和输出设备314的虚线图示）。这种组合的设备的示例是触敏显示器，有时也称为“触摸屏显示器”或简称为“触摸屏”。在这样的实施例中，可以通过物理对象（诸如例如用户的手指或手写笔）在触摸屏显示器上或附近的移动来提供对设备的输入。
116.网络适配器316还可以耦合到数据处理系统以使得其能够通过中间的私有或公共网络耦合到其他系统、计算机系统、远程网络设备和/或远程存储设备。网络适配器可以包括用于接收由所述系统、设备和/或网络传送到数据处理系统300的数据的数据接收器，以及用于将数据从数据处理系统300传送到所述系统、设备和/或网络的数据传送器。调制解调器、线缆调制解调器和以太网卡是可以与数据处理系统300一起使用的不同类型的网络适配器的示例。
117.如图9中所示，存储器元件304可以存储应用程序318。在各种实施例中，应用程序318可以存储在本地存储器308、一个或多个大容量存储设备310中，或者与本地存储器和大容量存储设备分开。应当领会，数据处理系统300可以进一步执行可以促进应用程序318的执行的操作系统（图9中未示出）。以可执行程序代码的形式实施的应用程序318可以由数据处理系统300（例如由处理器302）执行。响应于执行应用程序，数据处理系统300可以被配置为执行本文描述的一个或多个操作或方法步骤。
118.本发明的各种实施例可以实施为与计算机系统一起使用的程序产品，其中程序产品的（多个）程序定义实施例的功能（包括本文描述的方法）。在一个实施例中，（多个）程序可以包含在各种非暂时性计算机可读存储介质上，其中如本文所使用的，表述“非暂时性计算机可读存储介质”包括所有计算机可读介质，唯一的例外是暂时性传播信号。在另一个实施例中，（多个）程序可以包含在各种暂时性计算机可读存储介质上。说明性的计算机可读存储介质包括但不限于：（i）其上永久存储信息的不可写存储介质（例如，计算机内的只读存储器设备，诸如由cd-rom驱动器可读的cd-rom盘、rom芯片、或任何类型的固态非易失性半导体存储器）；和（ii）其上存储可更改信息的可写存储介质（例如，闪存、软盘驱动器内的软盘或硬盘驱动器、或任何类型的固态随机存取半导体存储器）。计算机程序可以在本文描述的处理器302上运行。
119.本文使用的术语仅仅是为了描述特别的实施例的目的，并且不旨在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一”（“a”或“an”）和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清晰指示。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”（“comprise”和/或“comprising”）指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件、和/或其组。
120.以下权利要求中的所有装置或步骤加功能元件的对应结构、材料、动作和等同物旨在包括用于与如具体要求保护的其他所要求保护的元件组合地执行功能的任何结构、材料或动作。出于说明的目的已经展现了本发明的实施例的描述，但不旨在穷尽或局限于所公开形式中的实施方式。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，许多修改和变型对于本领域普通技术人员将是清楚的。选取和描述实施例以便最好地解释本发明的原理和一些实际应用，并且使得本领域的其他普通技术人员能够针对具有适合于考虑的特别的用途的各种修改的各种实施例理解本发明。