一、儀器定義與用途

托普云農(nóng)日光型人工氣候室（亦稱自然光型人工氣候室/陽光型植物生長室，屬RTOP系列定制工程）系國產(chǎn)戶外或半戶外大型受控環(huán)境生物培養(yǎng)系統(tǒng)。以雙層中空鋼化玻璃或PC板構(gòu)成透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)，直接利用自然全光譜太陽光為主光源，輔以智能外遮陽/內(nèi)遮陽調(diào)控光強(qiáng)及LED補(bǔ)光燈填補(bǔ)陰雨天光周期缺口；通過PLC集散控制系統(tǒng)對室內(nèi)溫度、相對濕度、光照強(qiáng)度、CO?濃度及新風(fēng)換氣率進(jìn)行多因子閉環(huán)精準(zhǔn)調(diào)控，可在不受自然季節(jié)與天氣干擾的條件下開展植物全生育期培養(yǎng)、育種加代、抗逆性篩選及表型分析。該設(shè)施適用于農(nóng)業(yè)科研院所、種業(yè)企業(yè)、高等院校及作物改良中心的長期栽培實(shí)驗(yàn)需求，是銜接實(shí)驗(yàn)室微型培養(yǎng)箱與田間大田的中間尺度科研基礎(chǔ)設(shè)施。

二、工作原理

自然光利用與光環(huán)境調(diào)控：南北向或合理朝向布置的高透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)使自然光合有效輻射（PAR）進(jìn)入室內(nèi)。外遮陽系統(tǒng)（鋁合金百葉或阻燃遮陽網(wǎng)）根據(jù)光強(qiáng)傳感器反饋?zhàn)詣?dòng)開合/角度調(diào)節(jié)，將室內(nèi)光照控制在設(shè)定閾值內(nèi)防止光抑制；自然光不足（夜間、陰雨雪天）或需延長光周期時(shí)，頂部/側(cè)部全光譜LED植物生長燈按預(yù)設(shè)光周期與光強(qiáng)自動(dòng)開啟補(bǔ)光。

溫濕度動(dòng)態(tài)平衡控制：室內(nèi)布設(shè)多點(diǎn)Pt100或NTC溫度探頭及電容式濕度傳感器，反饋信號傳入PLC控制器。夏季通過壓縮機(jī)制冷+室外水噴淋/濕簾降溫系統(tǒng)抵消太陽輻射得熱；冬季通過熱水/電加熱盤管制熱；加濕采用電極/超聲波加濕器，除濕采用表冷器過冷析濕或轉(zhuǎn)輪除濕，PID算法維持溫濕度設(shè)定點(diǎn)及均勻場分布。

CO?濃度反饋補(bǔ)氣：紅外CO?傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測室內(nèi)濃度，低于設(shè)定下自動(dòng)開啟氣瓶/發(fā)生器電磁閥補(bǔ)氣，高于上限啟動(dòng)新風(fēng)換氣稀釋，模擬不同大氣CO?水平對光合與生長發(fā)育的影響。

新風(fēng)與微環(huán)境循環(huán)：定時(shí)或按室內(nèi)CO?/VOC水平啟動(dòng)新風(fēng)系統(tǒng)（下送頂排或頂送下排），引入過濾后外界空氣置換廢氣，配合內(nèi)部循環(huán)風(fēng)扇消除溫濕梯度，保證植株冠層微氣候均一。

三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成

圍護(hù)結(jié)構(gòu)：熱鍍鋅鋼骨架+雙層中空鋼化玻璃（或UV穩(wěn)定PC耐力板）墻體與頂棚，接縫處三元乙丙（EPDM）密封膠條防水防滲；地面為防滑防腐環(huán)氧/防滑地磚+防潮層，北墻或部分墻體可做保溫夾芯板以節(jié)能。

光照系統(tǒng)：外遮陽簾/內(nèi)遮陽簾+頂部LED全光譜補(bǔ)光燈陣列（紅藍(lán)白比例可調(diào)或太陽光譜模擬型），支持0～100%無級調(diào)光及分段光周期編程。

暖通空調(diào)系統(tǒng)（HVAC）：渦旋/活塞壓縮機(jī)并聯(lián)機(jī)組（可雙備份），風(fēng)冷冷凝器或水冷系統(tǒng)，表冷器+電/熱水再熱盤管，低噪音EC循環(huán)風(fēng)機(jī)，夏季可選屋頂淋水降溫裝置降低圍護(hù)得熱。

加濕除濕單元：不銹鋼電極加濕桶或高壓微霧加濕；制冷盤管深度除濕+再熱補(bǔ)償防過冷。

CO?補(bǔ)氣與新風(fēng)模塊：紅外CO?變送器、電磁補(bǔ)氣閥、新風(fēng)過濾箱（初效+中效）、排風(fēng)止回閥。

中央控制系統(tǒng)：工業(yè)PC或PLC+10英寸及以上彩色觸摸屏，支持多時(shí)段程序編排（溫度/濕度/光照/CO?各時(shí)段獨(dú)立設(shè)定）、實(shí)時(shí)曲線顯示、歷史數(shù)據(jù)存儲（U盤/網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)出）、異常聲光報(bào)警（超溫/斷電/傳感器故障）及手機(jī)APP/Web端遠(yuǎn)程監(jiān)控。

栽培配套設(shè)施：可定制高度與層數(shù)的鍍鋅鋼或不銹鋼植物培養(yǎng)架、水培/基質(zhì)培槽體、營養(yǎng)液循環(huán)與EC/pH在線調(diào)控單元（選配）、紫外滅菌燈、安防攝像頭。

四、功能特點(diǎn)

1、控制器：智能人工氣候室采用PLC編程，具備超溫報(bào)警、遠(yuǎn)程報(bào)警、監(jiān)控，手機(jī)APP實(shí)時(shí)查看、復(fù)位等。

2、圍護(hù)部分：六面體雙面彩鋼/不銹鋼聚胺脂高密度B1級環(huán)保保溫材料；地面采用環(huán)保無毒材料，防潮防霉變。

3、恒溫恒濕控制系統(tǒng)：全新動(dòng)態(tài)恒溫恒濕控制系統(tǒng)，響應(yīng)快，精度高。

4、溫濕度任意設(shè)定：任意設(shè)定的溫度、濕度控制參數(shù)，自動(dòng)構(gòu)成局部的微氣候環(huán)境。

5、新風(fēng)換氣系統(tǒng)：可定時(shí)進(jìn)行換氣，下面進(jìn)新風(fēng)，頂置排風(fēng)。

6、風(fēng)幕隔離系統(tǒng)：防止內(nèi)外氣流交換節(jié)約能耗。

7、內(nèi)部循環(huán)通風(fēng)、加濕系統(tǒng)：使庫房內(nèi)送風(fēng)均勻、加濕均勻，不會出現(xiàn)局部區(qū)域溫度偏差大。

8、光照系統(tǒng)：可量身打造特定植物生長習(xí)性的LED生長燈，壽命長、光效高。

9、制冷部分：冷凍機(jī)組，全自動(dòng)控溫。

10、暖通管道系統(tǒng)：內(nèi)部材料為銅管，易安裝，耐腐蝕，換熱效率高。

11、斷電記憶功能：各檔程序參數(shù)長期記憶，系統(tǒng)意外斷電后可以自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行。

12、報(bào)警功能：具有高溫報(bào)警，異常報(bào)警功能。

13、雙備份控制系統(tǒng)：主控制系統(tǒng)出現(xiàn)控制故障時(shí)，可用另一套控制系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)急控制。其中一套管路出現(xiàn)問題時(shí)，也能確保系統(tǒng)穩(wěn)定工作，對庫體控制環(huán)境不產(chǎn)生過大影響。

控制系統(tǒng)

1、控制系統(tǒng)：10寸超大全彩觸摸屏，可設(shè)置溫度、濕度、光照、時(shí)間、模式等參數(shù)，具有實(shí)時(shí)以及歷史溫濕度、光照等數(shù)據(jù)曲線，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)顯示，故障圖形代碼顯示等專用功能。

2、遠(yuǎn)程控制：帶WIFI/4G/5G無線上傳功能，無論在何時(shí)何地只要能上網(wǎng)即可通過手機(jī)和電腦遠(yuǎn)程對溫濕度、光照數(shù)據(jù)進(jìn)行查看，數(shù)據(jù)存儲云端不丟失；遠(yuǎn)程復(fù)位、緊急開關(guān)機(jī)。

3、多種形式數(shù)據(jù)監(jiān)管：可實(shí)現(xiàn)7*24小時(shí)不間斷數(shù)據(jù)記錄、存儲，可按天、周、月查看歷史數(shù)據(jù)，溫濕度數(shù)據(jù)、不同庫數(shù)據(jù)都可同一坐標(biāo)軸顯示。

4、異常情況報(bào)警：人工氣候室具有超溫報(bào)警、異常報(bào)警功能，可設(shè)定溫度、濕度報(bào)警上下限值，數(shù)據(jù)異常、突然斷電時(shí)可自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號。

5、動(dòng)態(tài)恒溫恒濕控制系統(tǒng)：可任意設(shè)定溫度、濕度參數(shù)，構(gòu)成局部微氣候環(huán)境，響應(yīng)快。

6、斷電記憶功能：系統(tǒng)意外斷電后可自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行，充分保證試驗(yàn)工作的連續(xù)性。

五、典型應(yīng)用場景

主要農(nóng)作物（水稻、小麥、玉米、大豆等）及園藝作物育種加代與純度鑒定，縮短育種周期1.5～2倍。

植物逆境生理研究——模擬高溫、干旱（配合控水栽培）、鹽堿、高CO?等單因子或多因子復(fù)合脅迫，解析抗逆機(jī)制。

作物品種區(qū)域適應(yīng)性預(yù)試與環(huán)境變異響應(yīng)評估，為品種審定提供可控重復(fù)數(shù)據(jù)。

植物—昆蟲互作、植物病理學(xué)人工接種與病害發(fā)展條件標(biāo)準(zhǔn)化控制。

特種經(jīng)濟(jì)植物、藥用植物及瀕危物種馴化栽培與種質(zhì)保種。

六、建造與運(yùn)維注意事項(xiàng)

選址應(yīng)避開高大建筑物與樹木遮擋以確保自然采光，地基需做防潮及承重處理；室外型須按當(dāng)?shù)仫L(fēng)壓雪載設(shè)計(jì)骨架錨固。

初次投運(yùn)須對溫濕度傳感器、CO?探頭及光照計(jì)進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)定或委托第三方檢定；遮陽系統(tǒng)行程限位須調(diào)試防過沖。

長期運(yùn)行中定期清潔玻璃/PC板外表面灰塵以維持透光率；檢查密封膠條老化情況，及時(shí)更換防止漏雨漏氣。

HVAC濾網(wǎng)按使用環(huán)境定期更換（通常每季度或按壓差報(bào)警），壓縮機(jī)冷凝器翅片年度除塵，加濕桶除垢以防傳感器漂移。

實(shí)驗(yàn)期間避免頻繁隨意開門造成微氣候擾動(dòng)，建議通過觀察窗或內(nèi)置攝像頭巡檢；長期停用應(yīng)排空加濕水路、斷電并按說明書做防潮保養(yǎng)。

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