一、儀器定位與學(xué)術(shù)定義

托普云農(nóng)步入式人工氣候室（典型定制代號(hào)RTOP系列）系依據(jù)植物生理學(xué)與環(huán)境控制工程原理設(shè)計(jì)的模塊化拼裝式大型受控環(huán)境實(shí)驗(yàn)設(shè)施。通過在氣密圍護(hù)艙體內(nèi)集成工業(yè)級(jí)制冷/加熱、加濕/除濕、全光譜LED照明及CO?補(bǔ)氣單元，對(duì)溫度、相對(duì)濕度、光合有效輻射（PAR）/光量子通量密度（PPFD）、CO?濃度及氣流速度實(shí)施獨(dú)立或耦合的閉環(huán)PID調(diào)控，可在數(shù)十至數(shù)百立方米空間內(nèi)復(fù)現(xiàn)晝夜交替、季節(jié)更迭及特定氣候脅迫事件（高溫?zé)岷Α⒌蜏乩浜Α⒏珊的M等）。其實(shí)質(zhì)是研究基因型—表型—環(huán)境互作（G×E）的"環(huán)境發(fā)生器"，屬作物遺傳育種加代、逆境生物學(xué)、植物生態(tài)模擬及種子檢驗(yàn)領(lǐng)域的基準(zhǔn)科研平臺(tái)，區(qū)別于臺(tái)式人工氣候箱的有限容積與粗放單因子控制。

二、系統(tǒng)硬件構(gòu)成

圍護(hù)保溫結(jié)構(gòu)：采用雙面彩鋼或不銹鋼面板夾高密度聚氨酯/巖棉保溫板拼裝，板間接縫以耐候密封膠處理，底板設(shè)承重防腐層或防滑花紋鋁板；配氣密平移/平開門、雙層鋼化玻璃觀察窗（附遮光簾）及安全逃生裝置，滿足氣密與隔熱要求。

溫濕度調(diào)控系統(tǒng)：由變頻制冷壓縮機(jī)組、電加熱管、超聲波或電極式加濕器、電子膨脹閥及冷凝除濕組件構(gòu)成，配合頂部均流孔板與底部回風(fēng)風(fēng)道的強(qiáng)制對(duì)流風(fēng)場(chǎng)（經(jīng)CFD仿真優(yōu)化），消除大空間溫度分層與濕度梯度。

光照系統(tǒng)：頂置或側(cè)置全光譜/多波段LED植物生長(zhǎng)燈陣列，支持無級(jí)調(diào)光與紅/藍(lán)/遠(yuǎn)紅光比例可編程，可模擬自然光周期、漸變晨昏及不同緯度的日總輻射量。

氣體與新風(fēng)系統(tǒng)：配置非擴(kuò)散紅外（NDIR）CO?傳感器及補(bǔ)氣電磁閥，支持設(shè)定CO?濃度梯度；配備全熱新風(fēng)換熱器或定風(fēng)量新風(fēng)閥按換氣次數(shù)引入過濾后室外空氣，排出植物代謝產(chǎn)生的乙烯等副產(chǎn)物，維持O?/CO?平衡。

中央控制與傳感單元：Pt100鉑電阻測(cè)溫、電容式濕敏元件測(cè)濕、光量子/照度計(jì)測(cè)光、NDIR測(cè)CO?，各傳感器實(shí)時(shí)采樣反饋至工業(yè)計(jì)算機(jī)或PLC，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器修正偏差。

三、控制原理與工作邏輯

多回路PID閉環(huán)反饋：各環(huán)境因子由對(duì)應(yīng)高精度傳感器實(shí)時(shí)采樣，與程序設(shè)定值比較后經(jīng)比例—積分—微分算法運(yùn)算，輸出PWM或模擬信號(hào)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)變頻、電加熱功率、加濕占空比、CO?電磁閥開度及EC變頻風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，消除穩(wěn)態(tài)偏差并按預(yù)設(shè)時(shí)序漸變。

多段程序化環(huán)境編排：支持將全天劃分為若干時(shí)段（段數(shù)可達(dá)數(shù)十至上百段），每段獨(dú)立定義溫、濕、光、CO?、風(fēng)速參數(shù)，可模擬自然光周期、漸變晨昏、季節(jié)性溫度漂移及突發(fā)性氣候脅迫；支持晝夜差異化CO?設(shè)定與休眠/假日模式。

雙機(jī)熱備與異常處置：主控系統(tǒng)與備用系統(tǒng)實(shí)時(shí)同步，主控故障時(shí)備用系統(tǒng)自動(dòng)無縫接管；具備傳感器斷線、超溫、缺相、壓縮機(jī)高低壓保護(hù)及聲光/遠(yuǎn)程推送報(bào)警功能。

物聯(lián)網(wǎng)云端監(jiān)管：通過現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏、PC端及移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)曲線回放、Excel/PDF格式數(shù)據(jù)導(dǎo)出及多級(jí)權(quán)限管理，滿足科研記錄可追溯性要求。

四、主要功能特性

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(jí)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?jī)?nèi)送風(fēng)均勻、加濕均勻，不會(huì)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(zhǎng)習(xí)性的LED生長(zhǎng)燈，壽命長(zhǎng)、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(zhǎng)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(duì)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(duì)溫濕度、光照數(shù)據(jù)進(jìn)行查看，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)，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(hào)。

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)用領(lǐng)域

作物遺傳育種與加代：水稻、小麥、玉米等作物反季節(jié)栽培與加代繁殖，縮短育種周期，開展品種適應(yīng)性篩選。

植物逆境生理與生態(tài)：高溫/低溫/干旱/鹽堿等單因子或多因子復(fù)合脅迫實(shí)驗(yàn)，解析植物抗逆機(jī)制與生理閾值。

種子檢驗(yàn)與發(fā)芽試驗(yàn)：參照GB/T 3543《農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程》及ISTA規(guī)范營(yíng)造標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽環(huán)境，保障發(fā)芽率測(cè)定的重復(fù)性與可比性。

組培快繁與藥用植物馴化：組織培養(yǎng)苗繼代、馴化用植物引種馴化的受控條件摸索。

昆蟲飼養(yǎng)與生物防治研究：為特定昆蟲提供適宜溫濕光周期條件，用于生命科學(xué)、植保及生物防治基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。

六、設(shè)計(jì)與建造依據(jù)

人工氣候室工程設(shè)計(jì)參照J(rèn)B/T《生物人工氣候箱》相關(guān)技術(shù)要求及建筑節(jié)能與暖通空調(diào)設(shè)計(jì)規(guī)范，環(huán)境控制指標(biāo)滿足GB/T 3543《農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程》中發(fā)芽試驗(yàn)環(huán)境均一性要求及國(guó)際種子檢驗(yàn)協(xié)會(huì)（ISTA）相關(guān)條款，圍護(hù)結(jié)構(gòu)防火、保溫性能符合國(guó)家現(xiàn)行建筑材料標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目實(shí)行從現(xiàn)場(chǎng)勘察、方案定制、工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試至驗(yàn)收交付的全流程閉環(huán)服務(wù)。

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