一、儀器定義與用途

托普云農日光型人工氣候室（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）系國產戶外或半戶外大型受控環境生物培養系統。以雙層中空鋼化玻璃或PC板構成透光圍護結構，直接利用自然全光譜太陽光為主光源，輔以智能外遮陽/內遮陽調控光強及LED補光燈填補陰雨天光周期缺口；通過PLC集散控制系統對室內溫度、相對濕度、光照強度、CO?濃度及新風換氣率進行多因子閉環精準調控，可在不受自然季節與天氣干擾的條件下開展植物全生育期培養、育種加代、抗逆性篩選及表型分析。該設施適用于農業科研院所、種業企業、高等院校及作物改良中心的長期栽培實驗需求，是銜接實驗室微型培養箱與田間大田的中間尺度科研基礎設施。

二、工作原理

自然光利用與光環境調控：南北向或合理朝向布置的高透光圍護結構使自然光合有效輻射（PAR）進入室內。外遮陽系統（鋁合金百葉或阻燃遮陽網）根據光強傳感器反饋自動開合/角度調節，將室內光照控制在設定閾值內防止光抑制；自然光不足（夜間、陰雨雪天）或需延長光周期時，頂部/側部全光譜LED植物生長燈按預設光周期與光強自動開啟補光。

溫濕度動態平衡控制：室內布設多點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。夏季通過壓縮機制冷+室外水噴淋/濕簾降溫系統抵消太陽輻射得熱；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輪除濕，PID算法維持溫濕度設定點及均勻場分布。

CO?濃度反饋補氣：紅外CO?傳感器實時監測室內濃度，低于設定下自動開啟氣瓶/發生器電磁閥補氣，高于上限啟動新風換氣稀釋，模擬不同大氣CO?水平對光合與生長發育的影響。

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

三、系統結構與組成

圍護結構：熱鍍鋅鋼骨架+雙層中空鋼化玻璃（或UV穩定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；地面為防滑防腐環氧/防滑地磚+防潮層，北墻或部分墻體可做保溫夾芯板以節能。

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

暖通空調系統（HVAC）：渦旋/活塞壓縮機并聯機組（可雙備份），風冷冷凝器或水冷系統，表冷器+電/熱水再熱盤管，低噪音EC循環風機，夏季可選屋頂淋水降溫裝置降低圍護得熱。

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+再熱補償防過冷。

CO?補氣與新風模塊：紅外CO?變送器、電磁補氣閥、新風過濾箱（初效+中效）、排風止回閥。

中央控制系統：工業PC或PLC+10英寸及以上彩色觸摸屏，支持多時段程序編排（溫度/濕度/光照/CO?各時段獨立設定）、實時曲線顯示、歷史數據存儲（U盤/網絡導出）、異常聲光報警（超溫/斷電/傳感器故障）及手機APP/Web端遠程監控。

栽培配套設施：可定制高度與層數的鍍鋅鋼或不銹鋼植物培養架、水培/基質培槽體、營養液循環與EC/pH在線調控單元（選配）、紫外滅菌燈、安防攝像頭。

四、功能特點

1、控制器：智能人工氣候室采用PLC編程，具備超溫報警、遠程報警、監控，手機APP實時查看、復位等。

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

3、恒溫恒濕控制系統：全新動態恒溫恒濕控制系統，響應快，精度高。

4、溫濕度任意設定：任意設定的溫度、濕度控制參數，自動構成局部的微氣候環境。

5、新風換氣系統：可定時進行換氣，下面進新風，頂置排風。

6、風幕隔離系統：防止內外氣流交換節約能耗。

7、內部循環通風、加濕系統：使庫房內送風均勻、加濕均勻，不會出現局部區域溫度偏差大。

8、光照系統：可量身打造特定植物生長習性的LED生長燈，壽命長、光效高。

9、制冷部分：冷凍機組，全自動控溫。

10、暖通管道系統：內部材料為銅管，易安裝，耐腐蝕，換熱效率高。

11、斷電記憶功能：各檔程序參數長期記憶，系統意外斷電后可以自動恢復運行。

12、報警功能：具有高溫報警，異常報警功能。

13、雙備份控制系統：主控制系統出現控制故障時，可用另一套控制系統進行應急控制。其中一套管路出現問題時，也能確保系統穩定工作，對庫體控制環境不產生過大影響。

控制系統

1、控制系統：10寸超大全彩觸摸屏，可設置溫度、濕度、光照、時間、模式等參數，具有實時以及歷史溫濕度、光照等數據曲線，設備運行狀態顯示，故障圖形代碼顯示等專用功能。

2、遠程控制：帶WIFI/4G/5G無線上傳功能，無論在何時何地只要能上網即可通過手機和電腦遠程對溫濕度、光照數據進行查看，數據存儲云端不丟失；遠程復位、緊急開關機。

3、多種形式數據監管：可實現7*24小時不間斷數據記錄、存儲，可按天、周、月查看歷史數據，溫濕度數據、不同庫數據都可同一坐標軸顯示。

4、異常情況報警：人工氣候室具有超溫報警、異常報警功能，可設定溫度、濕度報警上下限值，數據異常、突然斷電時可自動發出報警信號。

5、動態恒溫恒濕控制系統：可任意設定溫度、濕度參數，構成局部微氣候環境，響應快。

6、斷電記憶功能：系統意外斷電后可自動恢復運行，充分保證試驗工作的連續性。

五、典型應用場景

主要農作物（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合脅迫，解析抗逆機制。

作物品種區域適應性預試與環境變異響應評估，為品種審定提供可控重復數據。

植物—昆蟲互作、植物病理學人工接種與病害發展條件標準化控制。

特種經濟植物、藥用植物及瀕危物種馴化栽培與種質保種。

六、建造與運維注意事項

選址應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；室外型須按當地風壓雪載設計骨架錨固。

初次投運須對溫濕度傳感器、CO?探頭及光照計進行現場標定或委托第三方檢定；遮陽系統行程限位須調試防過沖。

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

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

實驗期間避免頻繁隨意開門造成微氣候擾動，建議通過觀察窗或內置攝像頭巡檢；長期停用應排空加濕水路、斷電并按說明書做防潮保養。

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