人工氣候培養箱介紹

一、儀(yi) 器定位與(yu) 學術定義(yi)

托普雲(yun) 農(nong) 智能人工氣候培養(yang) 箱（典型型號RTOP-Y係列、TP-R係列）是基於(yu) 植物環境生理學與(yu) 多回路PID閉環控製理論構建的立櫃式受控環境模擬設備。儀(yi) 器在氣密保溫箱體(ti) 內(nei) 對溫度、相對濕度、光合有效輻射（光照強度/光質）及可選CO₂濃度實施獨立或耦合的程序化調控，可在實驗室空間內(nei) 複現晝夜交替、季節更迭及氣候脅迫（高溫熱害、低溫冷害、高濕/幹旱模擬），消除大田試驗氣候隨機性導致的數據離散，為(wei) 基因型—環境—表型（G×E）互作研究、種子質量檢測及生物培養(yang) 提供可重複、可溯源的標準化微環境基準。區別於(yu) 僅(jin) 控溫/控光的恒溫培養(yang) 箱或光照培養(yang) 箱，該設備具備主動加濕/除濕功能，屬多參數協同調控的精密人工氣候模擬平台。

二、係統硬件構成

圍護保溫結構：外殼為(wei) 冷軋鋼板靜電噴塑，內(nei) 膽為(wei) 鏡麵不鏽鋼板（SUS304）配大圓角便於(yu) 清洗消毒；夾層填充環戊烷聚氨酯發泡保溫層以減小熱傳(chuan) 導，配備雙層鋼化玻璃內(nei) 門（可不開門觀察）與(yu) 外門磁封條，維持氣密性並降低開關(guan) 門熱濕擾動。

溫濕度調控單元：由全封閉製冷壓縮機、電子膨脹閥、輔助電加熱管構成雙向調溫；濕度由超聲波/電極式加濕器與(yu) 風冷冷凝除濕組件配合工作，受電容式濕敏傳(chuan) 感器閉環反饋，實現主動加濕與(yu) 除濕雙向控製。

光照係統：配置頂置或三麵側(ce) 置全光譜/紅藍LED植物生長燈陣列，光照強度無級或分級可調，支持模擬自然晨昏漸變及不同緯度日總輻射量，部分型號可選配多波段（白/紅/藍/遠紅）光譜配比。

風場與(yu) 新風采樣：EC變頻循環風機配合背部導流風道形成強製對流，消除箱內(nei) 溫度分層與(yu) 濕度梯度；可選配新風換氣係統按設定換氣量引入過濾後室外空氣並排出植物代謝副產(chan) 物（如乙烯），維持箱內(nei) O₂/CO₂平衡。

傳(chuan) 感與(yu) 主控單元：Pt100鉑電阻測溫、電容式濕敏元件測濕、矽光電池或光量子傳(chuan) 感器測光、可選NDIR CO₂傳(chuan) 感器實時采樣，各信號饋入微電腦控製器或PLC進行多回路運算與(yu) 執行器驅動。

三、控製原理與(yu) 工作邏輯

多回路PID閉環反饋：各環境因子由對應傳(chuan) 感器實時采樣並與(yu) 程序設定值比較，經比例—積分—微分算法運算後輸出PWM或模擬信號，動態調節壓縮機變頻、加熱功率、加濕占空比、CO₂補氣開度及風機轉速，抑製穩態偏差並按預設時序漸變運行。

多段程序化環境編排：支持將全天劃分為(wei) 多段（通常可達99段），每段獨立定義(yi) 溫度、濕度、光照、風速（及CO₂）參數，可模擬自然光周期、漸變晨昏、季節性溫濕漂移及突發性氣候脅迫；支持晝夜差異化設定與(yu) 循環運行。

安全保護與(yu) 掉電記憶：設硬件獨立超溫保護器與(yu) 軟件超溫/傳(chuan) 感器異常報警雙重防護；遇斷電可記憶運行參數與(yu) 剩餘(yu) 時間，恢複供電後自動接續原程序運行（含時間自動補償(chang) ），防止長期培養(yang) 樣本因環境失控報廢。

物聯網遠程監管：通過現場觸摸屏、PC端及移動終端實現實時監控、曆史數據曲線回放、報表導出及異常報警推送，滿足科研記錄可追溯性要求。

四、主要功能特性

1、7寸全彩LCD顯示觸控大屏：簡化用戶交互和控製，簡單直觀易用性強，高度符合人體(ti) 工程學設計，使用者可平視屏幕進行操作。

2、不同光照方式，滿足實驗需求：箱體(ti) 分為(wei) 三麵側(ce) 光照款和多層頂置光源款，三麵均勻光照更適合植物生長，頂置光源更適合向光性植物長勢均勻，LED燈珠分布均勻，全光譜照度，強度可精準無級調節。

3、可自由調節光照層數：頂置光源的箱體(ti) 可任意調整LED燈板的層數，滿足植物不同階段的生長高度的需求。

4、進口壓縮機，穩定可靠：穩定可靠能耗低，可節能不低於(yu) 20%。

5、‌一體(ti) 化加濕結構，節能省水：內(nei) 置加濕裝置，采用‌內(nei) 循環通路設計，便捷補水確保設備長期穩定可靠運行。

6、新風係統：‌實現箱體(ti) 內(nei) 外氣體(ti) 的持續性對流交換，可手動開關(guan) 或調節新風換氣量，‌以滿足個(ge) 性化的空氣流通需求。

7、風速可分檔調控：內(nei) 部循環風係統設計，‌支持‌30%至100%範圍內(nei) 進行風速的分檔調節，支持不同程序段分別設定不同的風速值。

8、全景玻璃內(nei) 門，守護箱內(nei) 環境：大視野觀察箱內(nei) 試驗情況，避免開門引起的溫濕度大幅度波動，守護箱內(nei) 環境。

9、大圓角內(nei) 膽，美觀易清潔：鏡麵不鏽鋼，四周大圓角設計，防腐耐用，美觀易清潔，減少細菌汙染幾率。

10、抽拉式網架，方便易用：標配3層可抽拉網架，高度可根據用戶實際情況進行調節，方便樣品存取，支持層數定製。

11、多重鎖定，保證樣品安全：標配屏幕鎖和電磁門鎖，可設置密碼開關(guan) 箱門，確保試驗樣品安全。

12、多項安全保護功能：具有開門超時報警、溫度超限報警、傳(chuan) 感器故障報警、漏電保護、超溫保護、壓縮機過載保護、電流過載保護等功能，保證儀(yi) 器和樣品的安全。

13、紫外殺菌：設定時間自動結束殺菌功能。

14、多參數程序分段設定，滿足各種實驗需求：可進行時間、濕度、溫度、照度、風速等梯度控製，模擬黑夜白晝等各種氣候環境，滿足植物生長的不同參數。

15、智能PID算法，控溫精準可靠：箱體(ti) 采用精密的傳(chuan) 感器配合智能PID算法，精準控製溫度波動度±0.5℃以內(nei) ，濕度±5%RH以內(nei) ，為(wei) 實驗提供穩定可靠的環境。

16、帶掉電記憶，無需擔心意外斷電：斷電後再次開機，可自動恢複原來的工作狀態。

17、數據導出方式多樣：數據可按需選擇Excel和PDF格式，通過聯網導出和USB數據接口導出，除試驗數據還包含了試驗類型、試驗人員、備注信息等。

18、自帶雲(yun) 平台，數據查看便捷：數據實時上傳(chuan) 雲(yun) 平台，支持手機端、web端、公眾(zhong) 號查看實時數據和曆史數據，並可分析、下載、打印。通過網頁端和手機APP端可隨時遠程設置箱體(ti) 運行數值、查詢數據、在線升級。

19、微信掃碼，遠程掌控實驗情況：微信掃描主機程序設置完成後的二維碼，無需注冊(ce) 賬號即可在公眾(zhong) 號遠程隨時關(guan) 注箱內(nei) 運行情況，接收實驗數據、異常報警推送。

20、配套APP，隨時查看發芽情況：通過圖像識別，培養(yang) 裝置內(nei) 可直接分析種子數量、發芽數，並對發芽情況進行精準標記，可在平台上隨時查看數據列表。

21、OTA升級：利用有線網絡、Wi-Fi等通信技術，實現設備自動從(cong) 遠程服務器獲取和更新應用，提供了一種快速、方便的更新方式，降低了更新成本和維護難度。

五、典型應用領域

種子質量檢驗與(yu) 發芽試驗：依據GB/T 3543《農(nong) 作物種子檢驗規程》及ISTA規範提供標準恒溫恒濕光照發芽環境，用於(yu) 作物及蔬菜種子發芽率、活力測定。

植物逆境生理與(yu) 生態研究：高溫/低溫/幹旱/高濕等單因子或多因子複合脅迫實驗，解析植物抗逆機製與(yu) 生理閾值。

作物遺傳(chuan) 育種加代與(yu) 育苗：水稻、小麥等作物反季節栽培與(yu) 加代繁殖，縮短育種周期，開展品種適應性篩選。

微生物培養(yang) 與(yu) BOD測定：細菌、黴菌等微生物分離培養(yang) 及五日生化需氧量（BOD₅）測定中恒溫恒濕環境維持。

昆蟲飼養(yang) 與(yu) 藥品穩定性考察：為(wei) 特定昆蟲提供適宜溫濕光周期條件，或用於(yu) 藥品/材料的小規模環境老化試驗。

六、設計與(yu) 建造依據

產(chan) 品設計參照JB/T《生化培養(yang) 箱》《人工氣候箱》相關(guan) 行業(ye) 標準技術要求，溫度場均勻度、波動度及濕度控製指標滿足GB/T 3543《農(nong) 作物種子檢驗規程》發芽試驗環境均一性要求及國家相關(guan) 微生物檢驗標準規定，電氣安全符合GB 4793《測量、控製和實驗室用電氣設備的安全要求》，可選配第三方計量檢定證書(shu) 以滿足實驗室CMA/CNAS認可合規性。

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