Automated plant growing system

Abstract

Implementations of a planting system can include a controller that uses device address-based communication, a set of sensors within a planting enclosure, each sensor in the set of sensors being responsive to a respective parameter within the planting enclosure, and a computer-readable storage device coupled to the controller and having instructions stored thereon which, when executed by the controller, cause the controller to perform operations including receiving a signal from a sensor of the set of sensors, the signal representative of an actual parameter value of a parameter within the planting enclosure, and determining that the actual parameter value is outside of a target parameter value range, and in response, automatically transmitting at least one control signal to a component, the at least one control signal inducing operation of the component to change the actual parameter value.

Description

AUTOMATED PLANT GROWING SYSTEMBACKGROUND

[0001] Planting systems have been developed to enable growth of plants within a controlled environment. For example, a planting system can enable plants to be grown indoors under adjustable conditions. In this manner, plant growth can be controlled and the plants are protected from insects, weather, disease, and the like. Example controls can include artificial light adjustment, irrigation, manual temperature and humidity inquiry, manual operation of temperature and humidity equipment and air convection equipment, and the like.SUMMARY

[0002] Implementations of the present disclosure are directed to planting systems. More particularly, implementations of the present disclosure are directed to a planting system with automated, closed-loop control. Implementations of the present disclosure provide a control system that can include a microcontroller unit (MCU) , a wireless fidelity (wifi) and Bluetooth MCU chip, an analog switch, a RS-485 transceiver, and a photosynthetic photon flux density (PPFD) sensor. As described in further detail herein, the control system of the present disclosure uses Modbus as a communication protocol and is configured to provide closed-loop control for the planting system.

[0003] In some implementations, actions include a controller that uses device address-based communication, a set of sensors within a planting enclosure, each sensor in the set of sensors being responsive to a respective parameter within the planting enclosure, and a computer-readable storage device coupled to the controller and having instructions stored thereon which, when executed by the controller, cause the controller to perform operations including receiving a signal from a sensor of the set of sensors, the signal representative of an actual parameter value of a parameter within the planting enclosure, and determining that the actual parameter value is outside of a target parameter value range, and in response, automatically transmitting at least one control signal to a component, the at least one control signal inducing operation of the component to change the actual parameter value. Other implementations of this aspect include corresponding systems, apparatus, and computer programs, configured to perform the actions of the methods, encoded on computer storage devices.

[0004] These and other implementations can each optionally include one or more of the following features: the controller communicates with the component using the Modbus communication protocol; the controller communicates with the component using the RS-485 standard; the controller communicates with the component through an adapter that converts at least one control signal from a first type to a second type; the first type includes device address-based communication and the second type includes analog; the at least one component is at least one of a fan, a heating pad, an air conditioner, a blower, a lighting system, a carbon dioxide (CO2) system, a watering system, and a nutrient system; the set of sensors includes one or more of an temperature sensor, a humidity sensor, a water level sensor, a CO2 concentration sensor, a soil electrical conductivity (EC) sensor, and a PPFD sensor; the sensor is a PPFD sensor and the at least one control signal inducing operation of a lighting system to change one of more of a brightness of one or more light units and a distance between the one or more light units and a plant within the planting enclosure; the at least one control signal encodes a setting for the component, a value of the setting being determined based on an extent that the actual parameter value is outside of the target parameter value range; and the controller includes a microcontroller with remote communication chip and a driver.

[0005] The present disclosure also provides a computer-readable storage medium coupled to one or more processors and having instructions stored thereon which, when executed by the one or more processors, cause the one or more processors to perform operations in accordance with implementations of the methods provided herein.

[0006] The present disclosure further provides a system for implementing the methods provided herein. The system includes one or more processors, and a computer-readable storage medium coupled to the one or more processors having instructions stored thereon which, when executed by the one or more processors, cause the one or more processors to perform operations in accordance with implementations of the methods provided herein.

[0007] It is appreciated that methods in accordance with the present disclosure can include any combination of the aspects and features described herein. That is, methods in accordance with the present disclosure are not limited to the combinations of aspects and features specifically described herein, but also include any combination of the aspects and features provided.

[0008] The details of one or more implementations of the present disclosure are set forth in the accompanying drawings and the description below. Other features and  advantages of the present disclosure will be apparent from the description and drawings, and from the claims.DESCRIPTION OF DRAWINGS

[0009] FIG. 1 depicts an example architecture that can be used to execute implementations of the present disclosure.

[0010] FIG. 2 depicts an example process that can be executed in accordance with implementations of the present disclosure.

[0011] FIG. 3 is a schematic illustration of example computer systems that can be used to execute implementations of the present disclosure.

[0012] Like reference symbols in the various drawings indicate like elements.DETAILED DESCRIPTION

[0013] Implementations of the present disclosure are directed to planting systems. More particularly, implementations of the present disclosure are directed to a planting system with automated, closed-loop control. Implementations of the present disclosure provide a control system that can include a microcontroller unit (MCU) , a wireless fidelity (wifi) and Bluetooth MCU chip, an analog switch, a RS-485 transceiver, and a photosynthetic photon flux density (PPFD) sensor. As described in further detail herein, the control system of the present disclosure uses Modbus as a communication protocol and is configured to provide closed-loop control for the planting system.

[0014] Implementations can include actions of a controller that uses device address-based communication, a set of sensors within a planting enclosure, each sensor in the set of sensors being responsive to a respective parameter within the planting enclosure, and a computer-readable storage device coupled to the controller and having instructions stored thereon which, when executed by the controller, cause the controller to perform operations including receiving a signal from a sensor of the set of sensors, the signal representative of an actual parameter value of a parameter within the planting enclosure, and determining that the actual parameter value is outside of a target parameter value range, and in response, automatically transmitting at least one control signal to a component, the at least one control signal inducing operation of the component to change the actual parameter value.

[0015] To provide further context for implementations of the present disclosure, and as introduced above, planting systems have been developed to enable cultivation of plants  within a controlled environment. For example, a planting system can enable plants to be grown indoors under controlled conditions. In this manner, plant growth can be controlled and the plants are protected from insects, weather, disease, and the like.

[0016] Traditional planting technology requires manual participation in all phases and operations over the plant lifecycle. This can include, for example, artificial light adjustment, artificial irrigation, manual temperature and humidity inquiry, manual opening of temperature and humidity equipment and air convection equipment, and the like. Some planting technology enables remote control of planting systems. For example, an application executing on a smartphone (mobile app) enable remote operation of planting system. However, these provide open-loop control and still require manual participation in decision-making and processing. As such, traditional planting technology requires time and effort, cannot be monitored and controlled in real-time over the entire lifecycle, cannot give optimize growth conditions over the entire lifecycle. Accordingly, optimal growth of plants is not achieved.

[0017] In view of the above context, implementations of the present disclosure provide a planting system with automated controls to provide closed-loop control across all phases of the lifecycle of plant growth. In some implementations, the planting system implements a communication protocol, which can include Modbus with RS-485, to provide automatic, closed-loop control and adjustment of parameters of planting environment equipment, without manual participation in each link. As described in further detail herein, a control system is provided that can include a MCU, a wireless fidelity (wifi) and Bluetooth MCU chip, an analog switch, a RS-485 transceiver, and a photosynthetic photon flux density (PPFD) sensor, and employs Modbus as the communication protocol. In some examples, a user sets plans and / or goals for a particular plant species that is to be grown within the plating system, and the planting system automatically controls the environment to optimize growth. In this manner, 24-hour, uninterrupted monitoring, unattended, horticulture to optimize growth and increase planting success rates.

[0018] FIG. 1 depicts an example architecture 100 in accordance with implementations of the present disclosure. In the depicted example, the example architecture 100 includes a planting system 102, a client device 104, a server system 106, and a network 108. The network 108 enables communication between the planting system 102, the client device 104, and the server system 106. In some examples, the network 108 can include a large computer network, such as a local area network (LAN) , a wide area network (WAN) , the  Internet, a cellular network, a telephone network (e.g., PSTN) or an appropriate combination thereof connecting any number of communication devices, mobile computing devices, fixed computing devices, and / or server systems.

[0019] In some implementations, the planting system 102 includes a controller 110, a power distributor 112, an adaptor 114, splitters 116, and a planting enclosure 118. In the example of FIG. 2, the planting system 102 also includes a lighting system 120, a blower 122, a fan 124, an air temperature and humidity sensor 126, a carbon dioxide (CO2) sensor 128, a soil sensor 130, and a light sensor 132 (e.g., a photosynthetic photon flux density (PPFD) sensor) . In some examples, the light sensor 132 is combined with the air temperature and humidity sensor 126 (e.g., three-in-one sensor) . Although example sensors are discussed herein, implementations of the present disclosure can be realized using any appropriate sensors (e.g., water level sensor) . One or more plants 136 are planted within the planting enclosure 118 for growth.

[0020] In the depicted example, the lighting system 120 includes a frame 140, light units 142, and a lift motor 146. A heating pad 148 is provided (e.g., beneath the plants 136. While not all components are depicted in FIG. 1, it is contemplated that the planting system 102 can include any appropriate component for supporting plant growth within the planting system 102 (e.g., humidifier, dehumidifier, heating pad, nutrient pump and nutrient tank, CO2 tank and valve) . The light sensor 132 is located approximately at a top layer of the plants 136 (e.g., at the same horizontal level of the top layer of plants) and under the light units 142. In some examples, the light sensor is adjustably attached to a telescopic rod that is adjustably attached to the frame 140. In this manner, a position of the light sensor 132 can be adjusted as the plants 136 grow.

[0021] In the depicted example, a user 150 interacts with the client device 104. In some examples, the client device 104 can communicate with the server system 106 over the network 108. In some examples, the client device 104 includes any appropriate type of computing device such as a desktop computer, a laptop computer, a handheld computer, a tablet computer, a personal digital assistant (PDA) , a cellular telephone, a network appliance, a camera, a smart phone, an enhanced general packet radio service (EGPRS) mobile phone, a media player, a navigation device, an email device, a game console, or an appropriate combination of any two or more of these devices or other data processing devices.

[0022] In some implementations, the server system 106 includes at least one server and at least one data store. In the example of FIG. 1, the server system 106 is intended to represent various forms of servers including, but not limited to a web server, an application server, a proxy server, a network server, and / or a server pool. In general, server systems accept requests for application services and provides such services to any number of client devices (e.g., the client device 104 over the network 108) .

[0023] In accordance with implementations of the present disclosure, the server system 106 can host a planting application for automated, closed-loop control of the planting system 102 in accordance with implementations of the present disclosure. In some implementations, the client device 104 executes a planting control application (mobile app) that the user 150 can interact with to monitor growth of the plants 136 and define parameters to control an environment within the planting enclosure. For example, the planting control application executed on the client device 104 can communicate with the planting application executed on the server system 106. In some examples, the server system 106 can communicate with components of the planting system 102. For example, and as described in further detail herein, the server system 106 can receive parameter values from the planting system 102 and can communicate the parameter values to the client device 104. As also described in further detail herein, the server system 106 can communicate target parameter values to the planting system 102 that can be used to control settings of one or more components of the planting system 102 to adjust one or more parameter values.

[0024] In further detail, the controller 110 can be considered a primary device that controls secondary devices of the planting system 102. In some examples, the controller 110 receives signals from the various sensors (e.g., the air temperature and humidity sensor 126, the CO2 sensor 128, the soil sensor 130, the light sensor 132) that are representative of parameter values (temperature, humidity, soil moisture) . In some examples, the controller 110 can transmit control signals to components of the planting system 102 to adjust parameter values.

[0025] In some examples, the controller 110 includes a MCU and a wifi and Bluetooth chip. An example MCU includes the STC 8051 MicroController provided by STC Micro. An example wifi and Bluetooth MCU chip includes the ESP32-S3-WROOM-1-N8R2 Module provided by Espressif. More generally, the controller 110 supports multiple types  of communication channels including, for example, ethernet, Bluetooth, wifi, and a RS485 data link interface.

[0026] In some examples, communication between components of the planting system 102 can be provided using a communication protocol. An example communication protocol includes Modbus, which can be described as a client / server data communications protocol that is provided as an application layer. Here, clients can be components of the planting system 102 and server can be the controller 110. With Modbus, each component should have a unique address for receiving communications. For example, the controller 110 can send Modbus messages using the RS-485 driver. However, it can occur that multiple components of the planting system 102 can have the same address, as described in further detail herein. For example, all devices that are on the same wire (e.g., Modbus RS-485 wire) have the same Modbus address, as described in further detail herein. In such scenarios, a random algorithm is used to distinguish between the multiple components to enable communication.

[0027] In further detail, each device that communicates using Modbus (Modbus device) has a Modbus address (Modbus ID) and a media access control (MAC) address. In some examples, the Modbus devices have the same Modus address (non-unique) and different, respective MAC addresses (unique) . In view of this, a random algorithm to distinguish between components can be provided as follows:

[0028] 1) The controller sends a broadcast "256bits" mask command to all devices on the same wire. All devices receive the command at the same time.

[0029] 2) Devices respond to the command and respond with their respective MAC addresses on the same wire randomly. Devices receive their own MAC addresses after being sent. For example, hardware circuits of each device are programmed to receive the information they send. If there is any conflict (e.g., different devices send MAC addresses at the same time) , the devices will not receive its own MAC address. In this case, a delay period tolls (e.g., 2ms) and the devices (conflicting devices) randomly resend their MAC addresses again. If there is another conflict, the delay period is extended. For example, the delay period can be doubled for each round of conflict (e.g., 4ms, 8ms, 16ms, 32ms, …) before sending again. This is repeated until each device correctly receives its MAC address.

[0030] 3) For a device that receives its own MAC address correctly, this indicates that the controller also correctly receives the MAC address at that same time slot, even the controller is on the same wire but without conflict.

[0031] 4) The controller can communicate with the device and confirm the Modbus ID, if its ID (burned program in process) is repetitive, the device will be assigned a new ID to replace the previous ID. The new ID is one of the 0～256 (one-bit of mask command) .

[0032] In this manner, the random algorithm resolves all Modbus address conflicts.

[0033] In some examples, the power distributor 112 can be provided as a smart power strip with control functionality, which is controlled by control signals over Modbus to power on and off each socket. In some examples, in the planting system 102, the power distributor supplies power to one or more components (e.g., humidifier, dehumidifier, heating pad (under plant pot) , fan, lighting) . In some examples, the adapter 114 provides control signals to one or more components including, for example, the lighting system 120 and the fan 124. In some examples, Modbus control signals are converted through the adapter 114 for individual control of the lighting system 120 and the fan 124. In some examples, the adapter 114 is the analog switch (e.g., BL1551B analog switch) and is used to enhance (amplify) the digital signal power for long distance transmitting. The devices power on / off is controlled by the adapter 114 and digital signals are used to control the adapter 114.

[0034] In some examples, the light units 142 adjustably hang from the frame 140 of the lighting system 120. In this manner, a distance between the light units 142 and the plant (s) 136 can be controlled. In some examples, the light units 142 hang from a pulley and cable system that is driven by the lift motor 146. In some examples, the controller 110 sends control signals to the lighting system 120 to activate the lift motor 146 to adjust the distance between the light units and the plant (s) 136. In some examples, the light units 142 can be controlled to adjust a brightness of light that is emitted from the light units 142. For example, a parameter value (e.g., PPDF value) can be represented in a signal from the light sensor 132 and the brightness of the light can be adjusted in response to the signal (e.g., without explicit instruction from the controller 110) . The parameter value is adjusted to be optimum for the particular stage of the lifecycle. In this manner, the plant (s) can achieve optimal luminous flux particle intensity irradiation at different stages.

[0035] In some examples, the air temperature and humidity sensor 126 generates signals representative of temperature and humidity (parameter values) within the planting enclosure 118, which can be communicated to the controller 110. As described in further detail herein, components (e.g., air conditioner, dehumidifier, humidifier, heating pad) of the planting system 102 can be automatically controlled in response to the parameter values. In some examples, the CO2 sensor 128 generates a signal representative of CO2 concentration (parameter value) within the planting enclosure 118, the soil sensor 130 generates signals representative of temperature, moisture, electrical conductivity (EC) , and the like (parameter values) of the soil. Although not depicted in FIG. 1, a water level sensor can generate a signal representative of a water level (parameter value) within a water tank to alert when there is a shortage of water.

[0036] As noted above, the lighting system 120 and the fan 124 can be controlled through the adapter 114. In some examples, the adapter 114 converts control signals in Modbus into voltage signals (e.g., 0～10V) that are communicated to the lighting system 120 or the fan 124. In this manner, dimming of the light units 142 and / or variations in a speed of the fan 124 can be controlled. Here, it can be noted that the communication protocol has limitations that are overcome using the adapter 114. For example, and as introduced above, Modbus can control devices using unique, device-specific identifiers (IDs) , such as device addresses. As such, Modbus cannot control multiple devices that have the same ID (i.e., cannot control multiple identical devices) . By signal conversion through the adapter 114, multiple, identical devices can be controlled, overcoming the restriction of Modbus on device addresses.

[0037] In some implementations, at the outset of growth of the plant (s) 136, a set of target parameters can be defined. In some examples, the user 150 can interact with the application using the client device 104 to define values for each target parameter in the set of target parameters. In some implementations, a plant-specific template can be provided that defines default values for the target parameters. For example, the client device 104 can display a plant-specific template that can be retrieved from the server system 106 in response to a user request. For example, the user 150 can request a template and the request can indicate a species of the plant (s) 136. In some examples, the plant-specific template can be stage-specific. That is, the default values can be specific to the species of the plant (s) , as well as a stage in the lifecycle (e.g., sprout, seeding, vegetative, budding, flowering, ripening) . For example, a seed can be planted within the planting system 102 and, as such,  requires a first set of target parameters. As another example, a plant that is in a later stage of the lifecycle can be transplanted into the planting system 102 and, as such, requires a second set of target parameters that is different from the first set of target parameters.

[0038] In some implementations, the plant-specific template can account for multiple stages of the lifecycle. For example, the plant-specific template can provide multiple sets of target parameters, each set of target parameters being specific to a stage of the lifecycle. In this manner, as the plant (s) 136 grow through stages of the lifecycle, the sets of target parameters can automatically change. For example, the plant-specific template can include a first set of target parameters for budding and a second set of target parameters for flowering. During the budding stage, the first set of target parameters can be used and, during flowering, the second set of target parameters can be used.

[0039] In accordance with implementations of the present disclosure, actual parameter values are compared with target parameter value ranges to determine whether the actual parameter values are within the respective target parameters value ranges. A target parameter value range can include a low parameter value and a high parameter value (e.g., [PL, PH] ) . In some examples, if one or more actual parameter values falls outside of the respective target parameter value ranges, control signals can be transmitted to one or more components to change the actual parameter value (s) . In some examples, the comparison between the actual parameter values and the target parameter values is periodically executed (e.g., every X seconds, minutes, hours, days) . In some examples, different parameters values can be compared at different frequencies. For example, a first sub-set of parameters values can be analyzed more frequently than a second sub-set of parameter values.

[0040] As introduced above, for each parameter, an actual parameter value (e.g., PA) is compared to a target parameter value range (e.g., [PL, PH] ) to determine whether the actual parameter value lies within the target parameter value range (e.g., PL ≤ PA ≤ PH] ) . If the actual parameter value is within the target parameter value range, no action need be taken to adjust the actual parameter value. If the actual parameter value is outside of the target parameter value range, action is taken to adjust the actual parameter value. For example, one or more control signals are transmitted to control operation of respective components that affect the actual parameter value.

[0041] In some examples, the control signal can be based on how far the actual parameter value is outside of the respective target parameter value range. For example, if  the actual parameter value is less than a threshold difference (e.g., ΔTHR) outside of the target parameter value range, the control signal can indicate operation of a component at a first setting. However, if the actual parameter value is equal to or greater than the threshold difference outside of the target parameter value range, the control signal can indicate operation of the component at a second setting.

[0042] In further detail, if the actual parameter value (PA) is less than the low parameter value (PL) of the parameter value range, a difference (ΔL) between PL and PA can be determined. If Δ is less than ΔTHR, a control signal can be provided at a first setting. If ΔL is greater than or equal to ΔTHR, the control signal can be provided at a second setting. If the actual parameter value (PA) is greater than the high parameter value (PH) of the parameter value range, a difference (ΔH) between PH and PA can be determined. If ΔH is less than ΔTHR, a control signal can be provided at a first setting. If ΔH is greater than or equal to ΔTHR, the control signal can be provided at a second setting.

[0043] In some implementations, the set of parameters includes air temperature, soil temperature, soil EC, CO2 concentration, and PPFD level. It is contemplated, however, that implementations of the present disclosure can be realized using any appropriate parameters and combination of parameters.

[0044] In some examples, the air temperature is compared to a target air temperature range. If the air temperature is high (e.g., exceeds a high air temperature value of a target air temperature value range) , control signals are transmitted to operate the fan, blower, and / or cooling air-conditioner. In some examples, if the air temperature is less than a threshold difference over the high air temperature, the control signals indicate operation of each of the fan, blower, and / or cooling air-conditioner at respective first levels. If the air temperature exceeds the threshold difference over the high air temperature, the control signals indicate operation of each of the fan, blower, and / or cooling air-conditioner at respective second levels, one or more of the second levels being greater than respective one or more first levels. For example, if the air temperature is less than the threshold difference over the high air temperature, the control signals indicate operation of the fan at a first air speed, and, if the air temperature exceeds the threshold difference over the high air temperature, the control signals indicate operation of the fan at a second air speed that is greater than the first air speed.

[0045] If the air temperature is low (e.g., is below a low air temperature value of a target air temperature value range) , control signals are transmitted to operate a heating fan  and / or a heating air-conditioner. In some examples, if the air temperature is less than a threshold difference under the low air temperature, the control signals indicate operation of each of the heating fan and / or heating air-conditioner at respective first levels. If the air temperature exceeds the threshold difference under the low air temperature, the control signals indicate operation of each of the heating fan and / or heating air-conditioner at respective second levels, one or more of the second levels being less than respective one or more first levels. For example, if the air temperature is less than the threshold difference under the low air temperature, the control signals indicate operation of the heating air-conditioner at a first temperature, and, if the air temperature exceeds the threshold difference under the low air temperature, the control signals indicate operation of the heating air-conditioner at a second temperature that is less than the first temperature.

[0046] As another example, if the soil temperature is high (e.g., exceeds a high soil temperature value of a target soil temperature value range) , control signals are transmitted to operate the fan, blower, cooling air-conditioner, and / or water pump. In some examples, if the soil temperature is less than a threshold difference over the high soil temperature, the control signals indicate operation of each of the fan, blower, cooling air-conditioner, and / or water pump at respective first levels. If the soil temperature exceeds the threshold difference over the high soil temperature, the control signals indicate operation of each of the fan, blower, cooling air-conditioner, and / or water pump at respective second levels, one or more of the second levels being greater than respective one or more first levels. For example, if the soil temperature is less than the threshold difference over the high soil temperature, the control signals indicate operation of the fan at a first air flowrate, and, if the soil temperature exceeds the threshold difference over the high soil temperature, the control signals indicate operation of the fan at a second air flowrate that is greater than the first air flowrate.

[0047] If the soil temperature is low (e.g., is below a low soil temperature value of a target soil temperature value range) , control signals are transmitted to operate a heating fan, heating pad, and / or a heating air-conditioner. In some examples, if the soil temperature is less than a threshold difference under the low soil temperature, the control signals indicate operation of each of the heating fan, heating pad, and / or heating air-conditioner at respective first levels. If the soil temperature exceeds the threshold difference under the low soil temperature, the control signals indicate operation of each of the heating fan, heating pad, and / or heating air-conditioner at respective second levels, one or more of the  second levels being greater than respective one or more first levels. For example, if the soil temperature is less than the threshold difference under the low soil temperature, the control signals indicate operation of the heating pad at a first temperature, and, if the air temperature exceeds the threshold difference under the low soil temperature, the control signals indicate operation of the heating pad at a second temperature that is greater than the first temperature.

[0048] As another example, if the soil EC is high (e.g., exceeds a high soil EC value of a target soil temperature value range) , control signals are transmitted to operate the water pump. In some examples, if the soil EC is less than a threshold difference over the high soil EC, the control signals indicate operation of the water pump at a first level. If the soil EC exceeds the threshold difference over the high soil EC, the control signals indicate operation of the water pump at a second level that is greater than the first level. For example, if the soil EC is less than the threshold difference over the high soil EC, the control signal indicates operation of the water pump at a first flow rate, and, if the soil EC exceeds the threshold difference over the high soil EC, the control signal indicates operation of the water pump at a second flow rate that is greater than the first flow rate.

[0049] If the soil EC is low (e.g., is below a low soil EC value of a target soil EC value range) , control signals are transmitted to operate a nutrient pump. In some examples, if the soil EC is less than a threshold difference under the low soil EC, the control signals indicate operation of each of the nutrient pump at a first level. If the soil EC exceeds the threshold difference under the low soil EC, the control signals indicate operation of the nutrient pump at a second level that is greater than the first level. For example, if the soil EC is less than the threshold difference under the low soil EC, the control signals indicate operation of the nutrient pump at a first flow rate, and, if the soil EC exceeds the threshold difference under the low soil EC, the control signals indicate operation of the nutrient pump at a second flow rate that is greater than the first flow rate.

[0050] As another example, if the CO2 concentration is high (e.g., exceeds a high CO2 concentration value of a target CO2 concentration value range) , control signals are transmitted to operate the blower. In some examples, if the CO2 concentration is less than a threshold difference over the high CO2 concentration, the control signals indicate operation of the blower at a first level. If the CO2 concentration exceeds the threshold difference over the high CO2 concentration, the control signals indicate operation of the blower at a second level that is greater than the first level. For example, if the CO2  concentration is less than the threshold difference over the high CO2 concentration, the control signal indicates operation of the blower at a first flow rate, and, if the CO2 concentration exceeds the threshold difference over the high CO2 concentration, the control signal indicates operation of the blower at a second flow rate that is greater than the first flow rate.

[0051] If the CO2 concentration is low (e.g., is below a low CO2 concentration value of a target CO2 concentration value range) , a control signal is transmitted to operate a valve to release CO2 into the planting enclosure 118. In some examples, if the CO2 concentration is less than a threshold difference under the low CO2 concentration, the control signals indicate operation of each of the valve at a first setting. If the CO2 concentration exceeds the threshold difference under the low CO2 concentration, the control signals indicate operation of the valve at a second setting that is greater than the first setting. For example, if CO2 concentration is less than the threshold difference under the low CO2 concentration, the control signals indicate operation of the valve to provide a first flow rate of CO2 into the planting enclosure 118, and, if the CO2 concentration exceeds the threshold difference under the low CO2 concentration, the control signals indicate operation of the valve to provide a second flow rate of CO2 that is greater than the first flow rate of CO2.

[0052] As another example, if the PPFD value is high (e.g., exceeds a high PPFD value of a target PPFD value range) , control signals are transmitted to increase the distance between the light units 142 and the plant (s) 136 and / or to dim the light units. In some examples, if the PPFD value is less than a threshold difference over the high PPFD value, the control signals indicate operation of each of the lighting frame at a first distance and / or a dimness setting at a first intensity. If the PPFD value exceeds the threshold difference over the high PPFD value, the control signals indicate operation of the lighting frame at a second distance that is greater than the first distance and / or the dimness setting at a second intensity that is less than the first intensity. If the PPFD value is low (e.g., is below a low PPFD value of a target PPFD value range) , control signals are transmitted to decrease the distance between the light units 142 and the plant (s) 136 and / or to increase the intensity of the light units 142. In some examples, if the PPFD value is less than a threshold difference under the high PPFD value, the control signals indicate operation of each of the lighting frame at a first distance and / or a dimness setting at a first intensity. If the PPFD value exceeds the threshold difference under the high PPFD value, the control signals indicate  operation of the lighting frame at a second distance that is less than the first distance and / or the dimness setting at a second intensity that is greater than the first intensity.

[0053] FIG. 2 depicts an example process 200 that can be executed in accordance with implementations of the present disclosure. In some examples, the example process 200 is provided using one or more computer-executable programs executed by one or more computing devices.

[0054] A set of target parameter values is defined (202) . For example, and as described herein, the user 150 can interact with a planting application (e.g., mobile app) using the client device 104. In some examples, a plant-specific template can be displayed to the user 150 on the client device 104 and can include default values for each target parameter in a set of target parameters. In some examples, the user 150 can accept the default values or can provide input to modify one or more of the default values. The set of target parameter values is transmitted to a controller (204) . For example, and as described herein, the server system 106 can receive the set of target values and convey the set of target values to the controller 110. Monitoring and closed-loop control are initiated (206) . For example, and as described herein, the controller 110 communicates with components of the planting system 102 to determine actual parameter values for each parameter PA, i in a set of parameters [PA, 1, …, PA, n] , where n is the total number of parameters that are monitored.

[0055] An actual value of parameter PA, i is determined (208) . For example, and as described herein, the controller 110 can receive signals from each of the multiple sensors of the planting system 102, each signal being representative of an actual parameter value for a parameter that the sensor is responsive to. The actual value is compared to a target range (210) and it is determined whether the actual value is within the target range (212) . For example, and as described herein, PA, i can be compared to a corresponding target parameter value range [PL, PH] i. If the actual value is not within the target range, it is determined whether a difference exceeds a threshold difference (214) . For example, and as described herein, if PA, i is less than PL, i, a difference (Δi) can be determined as PL, i, -PA, i, and it can be determined whether Δi > ΔTHR. As another example, and as described herein, if PA, i is greater than PH, i, a difference (Δi) can be determined as PA, i, -PH, i, and it can be determined whether Δi > ΔTHR. If the difference does not exceed the threshold difference, a control signal for a first setting is transmitted (216) , and, if the difference does exceed the threshold difference, a control signal for a second setting is transmitted (218) .

[0056] For purposes of non-limiting illustration, an air temperature within the planting enclosure 118 can be considered. If the air temperature is less than the low air temperature of the target air temperature range, a temperature setting of a heating air-conditioner can be set to increase the air temperature. If the air temperature is less than the low air temperature of the target air temperature range by less than a difference threshold, the temperature setting can be at a first temperature value. If the air temperature is less than the low air temperature of the target air temperature range by more than the difference threshold, the temperature setting can be at a second temperature value that is greater than the first temperature value. In this manner, the environment within the planting enclosure 118 can be heated more quickly than with the first temperature value.

[0057] It is determined whether control is to be ended (220) . For example, the user 150 can indicate (e.g., through the client device 104) that control is to be ended. This can occur, for example, if plant growth has been achieved and the plant is to be removed from the planting system 102. If control is not to be ended, the example process 200 loops back. If control is to be ended, closed-loop control is exited (222) .

[0058] Referring now to FIG. 3, a schematic diagram of an example computing system 300 is provided. The system 300 can be used for the operations described in association with the implementations described herein. For example, the system 300 may be included in any or all of the server components discussed herein. The system 300 includes a processor 310, a memory 320, a storage device 330, and an input / output device 340. The components 310, 320, 330, 340 are interconnected using a system bus 350. The processor 310 is capable of processing instructions for execution within the system 300. In some implementations, the processor 310 is a single-threaded processor. In some implementations, the processor 310 is a multi-threaded processor. The processor 310 is capable of processing instructions stored in the memory 320 or on the storage device 330 to display graphical information for a user interface on the input / output device 340.

[0059] The memory 320 stores information within the system 300. In some implementations, the memory 320 is a computer-readable medium. In some implementations, the memory 320 is a volatile memory unit. In some implementations, the memory 320 is a non-volatile memory unit. The storage device 330 is capable of providing mass storage for the system 300. In some implementations, the storage device 330 is a computer-readable medium. In some implementations, the storage device 330 may be a floppy disk device, a hard disk device, an optical disk device, or a tape device. The  input / output device 340 provides input / output operations for the system 300. In some implementations, the input / output device 340 includes a keyboard and / or pointing device. In some implementations, the input / output device 340 includes a display unit for displaying graphical user interfaces.

[0060] The features described can be implemented in digital electronic circuitry, or in computer hardware, firmware, software, or in combinations of them. The apparatus can be implemented in a computer program product tangibly embodied in an information carrier (e.g., in a machine-readable storage device, for execution by a programmable processor) , and method steps can be performed by a programmable processor executing a program of instructions to perform functions of the described implementations by operating on input data and generating output. The described features can be implemented advantageously in one or more computer programs that are executable on a programmable system including at least one programmable processor coupled to receive data and instructions from, and to transmit data and instructions to, a data storage system, at least one input device, and at least one output device. A computer program is a set of instructions that can be used, directly or indirectly, in a computer to perform a certain activity or bring about a certain result. A computer program can be written in any form of programming language, including compiled or interpreted languages, and it can be deployed in any form, including as a stand-alone program or as a module, component, subroutine, or other unit suitable for use in a computing environment.

[0061] Suitable processors for the execution of a program of instructions include, by way of example, both general and special purpose microprocessors, and the sole processor or one of multiple processors of any kind of computer. Generally, a processor will receive instructions and data from a read-only memory or a random access memory or both. Elements of a computer can include a processor for executing instructions and one or more memories for storing instructions and data. Generally, a computer can also include, or be operatively coupled to communicate with, one or more mass storage devices for storing data files; such devices include magnetic disks, such as internal hard disks and removable disks; magneto-optical disks; and optical disks. Storage devices suitable for tangibly embodying computer program instructions and data include all forms of non-volatile memory, including by way of example semiconductor memory devices, such as EPROM, EEPROM, and flash memory devices; magnetic disks such as internal hard disks and removable disks; magneto-optical disks; and CD-ROM and DVD-ROM disks. The  processor and the memory can be supplemented by, or incorporated in, ASICs (application-specific integrated circuits) .

[0062] To provide for interaction with a user, the features can be implemented on a computer having a display device such as a CRT (cathode ray tube) or LCD (liquid crystal display) monitor for displaying information to the user and a keyboard and a pointing device such as a mouse or a trackball by which the user can provide input to the computer.

[0063] The features can be implemented in a computer system that includes a back-end component, such as a data server, or that includes a middleware component, such as an application server or an Internet server, or that includes a front-end component, such as a client computer having a graphical user interface or an Internet browser, or any combination of them. The components of the system can be connected by any form or medium of digital data communication such as a communication network. Examples of communication networks include, for example, a LAN, a WAN, and the computers and networks forming the Internet.

[0064] The computer system can include clients and servers. A client and server are generally remote from each other and typically interact through a network, such as the described one. The relationship of client and server arises by virtue of computer programs running on the respective computers and having a client-server relationship to each other.

[0065] In addition, the logic flows depicted in the figures do not require the particular order shown, or sequential order, to achieve desirable results. In addition, other steps may be provided, or steps may be eliminated, from the described flows, and other components may be added to, or removed from, the described systems. Accordingly, other implementations are within the scope of the following claims.

[0066] A number of implementations of the present disclosure have been described. Nevertheless, it will be understood that various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present disclosure. Accordingly, other implementations are within the scope of the following claims.

Claims

1.A planting system, comprising:a controller that uses device address-based communication;a set of sensors within a planting enclosure, each sensor in the set of sensors being responsive to a respective parameter within the planting enclosure; anda computer-readable storage device coupled to the controller and having instructions stored thereon which, when executed by the controller, cause the controller to perform operations comprising:receiving a signal from a sensor of the set of sensors, the signal representative of an actual parameter value of a parameter within the planting enclosure, anddetermining that the actual parameter value is outside of a target parameter value range, and in response, automatically transmitting at least one control signal to a component, the at least one control signal inducing operation of the component to change the actual parameter value.2.The planting system of claim 1, wherein the controller communicates with the component using the Modbus communication protocol.3.The planting system of claim 1, wherein the controller communicates with the component using the RS-485 standard.4.The planting system of claim 1, wherein the controller communicates with the component through an adapter that converts at least one control signal from a first type to a second type.5.The planting system of claim 1, wherein the first type comprises device address-based communication and the second type comprises analog.6.The planting system of claim 1, wherein the at least one component comprises at least one of a fan, a heating pad, an air conditioner, a blower, a lighting system, a carbon dioxide (CO2) system, a watering system, and a nutrient system.7.The planting system of claim 1, wherein the set of sensors comprises one or more of a temperature sensor, a humidity sensor, a water level sensor, a CO2 concentration sensor, a soil electrical conductivity (EC) sensor, and a photosynthetic photon flux density (PPFD) sensor.8.The planting system of claim 1, wherein the sensor comprises a PPFD sensor and the at least one control signal inducing operation of a lighting system to change one of more of a brightness of one or more light units and a distance between the one or more light units and a plant within the planting enclosure.9.The planting system of claim 1, wherein the at least one control signal encodes a setting for the component, a value of the setting being determined based on an extent that the actual parameter value is outside of the target parameter value range.10.The planting system of claim 1, wherein the controller comprises a microcontroller with remote communication chip and a driver.11.A planting system, comprising:a controller that uses device address-based communication;a set of components that can be controlled to adjust parameters within the planting enclosure, a sub-set of components communicating with the controller through a wire, each component in the sub-set of components having an address for communication that is the same for all components in the sub-set of components, wherein each component in the sub-set of components executes a random algorithm in communicating with the controller;a set of sensors within a planting enclosure, each sensor in the set of sensors being responsive to a respective parameter within the planting enclosure; anda computer-readable storage device coupled to the controller and having instructions stored thereon which, when executed by the controller, cause the controller to perform operations comprising:receiving a signal from a sensor of the set of sensors, the signal representative of an actual parameter value of a parameter within the planting enclosure, anddetermining that the actual parameter value is outside of a target parameter value range, and in response, automatically transmitting at least one control signal to a component, the at least one control signal inducing operation of the component to change the actual parameter value.12.The planting system of claim 1, wherein the controller communicates with the component using the Modbus communication protocol.13.The planting system of claim 1, wherein the controller communicates with the component using the RS-485 standard.14.The planting system of claim 1, wherein the controller communicates with the component through an adapter that converts at least one control signal from a first type to a second type.15.The planting system of claim 1, wherein the first type comprises device address-based communication and the second type comprises analog.16.The planting system of claim 1, wherein the at least one component comprises at least one of a fan, a heating pad, an air conditioner, a blower, a lighting system, a carbon dioxide (CO2) system, a watering system, and a nutrient system.17.The planting system of claim 1, wherein the set of sensors comprises one or more of a temperature sensor, a humidity sensor, a water level sensor, a CO2 concentration sensor, a soil electrical conductivity (EC) sensor, and a photosynthetic photon flux density (PPFD) sensor.18.The planting system of claim 1, wherein the sensor comprises a PPFD sensor and the at least one control signal inducing operation of a lighting system to change one of more of a brightness of one or more light units and a distance between the one or more light units and a plant within the planting enclosure.19.The planting system of claim 1, wherein the at least one control signal encodes a setting for the component, a value of the setting being determined based on an extent that the actual parameter value is outside of the target parameter value range.20.The planting system of claim 1, wherein the controller comprises a microcontroller with remote communication chip and a driver.

Images