一、儀器定義與學術定位

托普云農RTOP系列日光型人工氣候室（又稱自然光人工氣候室、陽光補光型氣候室）是由浙江托普云農科技股份有限公司設計建造的步入式受控環境實驗系統。該設施以自然太陽可見光與近紅外輻射為主要光源，輔以人工補光及主動式溫濕度調控，在密閉保溫圍護結構內對光、溫、濕、氣等環境因子實施可編程穩態控制，克服全人工光源氣候室光譜缺失與自然大田試驗不可重復的缺陷，適用于植物光周期響應、氣候變遷模擬、作物加代及逆境生理等需接近真實日光環境的科研場景。

二、工作原理

日光型氣候室采用"自然光導入+環境因子主動補償"的復合調控策略：

自然光采集與引入：南向或頂部鋪設高透光雙層中空鋼化玻璃/PC陽光板，將室外全波段自然光導入室內，保留紫外—可見—近紅外完整太陽光譜，使植物接受與自然生長一致的紅光/遠紅光比值（R:FR）及光質信息。

人工補光補償：陰雨天或冬季光照不足時，頂部配置全光譜LED植物生長燈按設定閾值自動開啟補光，維持光量子通量密度（PPFD）或光照度下限，保障光周期與光強實驗一致性。

恒溫恒濕閉環控制：室內設多點溫度傳感器與濕度探頭，信號反饋至PLC/工業PC控制器，驅動壓縮機制冷/熱水/電加熱單元及超聲波/電極式加濕器進行PID動態調節，抵消太陽輻射帶來的室內溫升或降溫效應，使室溫維持在設定值。

新風與CO?調控：配備定時光換新風系統（下送頂排或側送側排），可選配紅外CO?傳感器與鋼瓶補氣裝置，模擬不同海拔或未來氣候情景下的CO?濃度水平。

勻流送風：通過風幕隔離與孔板/散流器均勻送風，消除靠窗與室內側的溫度梯度及局部熱點。

三、系統硬件構成

圍護結構：六面體保溫庫體，外墻采用雙面彩鋼板或不銹鋼板夾B1級高密度聚氨酯保溫層，地面鋪設防潮防腐、防霉變、承重型環氧/ PVC地坪；透光面為低輻射（Low-E）雙層中空鋼化玻璃或PC耐力板，減少熱傳導并過濾有害短波輻射。

光環境系統：透光采光面+可程控全光譜LED補光燈組，光周期可按24 h分段編程，支持漸亮/漸暗模擬晨昏過渡。

熱濕調控系統：風冷/水冷壓縮冷凝機組、再熱/電加熱補償器、工業級加濕裝置及勻流風道，部分大型室體配置雙制冷回路互為備份。

新風與氣體交換系統：初效/中效過濾新風機組、排氣扇、可選CO?紅外分析儀與補氣模塊。

智能控制系統：PLC可編程控制器或工業PC，配10英寸及以上彩色觸摸屏，支持多時段參數設定、實時曲線顯示、歷史數據記錄（Excel/PDF導出）、故障報警（本地聲光+APP/短信推送）及手機端遠程監控。

栽培配套設施：可定制鍍鋅鋼/不銹鋼立體種植架、水培/基質培槽體、營養液EC/pH在線監測與自動配肥系統、觀察窗及360°視頻監控模塊。

四、可控環境參數

光環境：利用自然日光為主光源，補光強度無級可調，光周期可分段編程（日照時長、光暗時序、漸變過渡）。

溫度：可控范圍覆蓋植物常見生長溫區，支持晝夜分時段不同設定值以模擬自然或溫度波動。

濕度：相對濕度可控范圍覆蓋常見栽培需求，支持分段變濕程序。

氣體環境：新風換氣頻次可調，可選CO?濃度閉環控制（常設定400–2000 ppm區間）。

風場：內部循環風速多級可調，確保溫濕場均勻性。

五、核心功能特點

1、智能控制系統：依托托普云農自主研發的高精度智能傳感器，構建覆蓋光照、溫濕度等關鍵生長因子的實時監測網絡，結合人工智能算法，自動調控溫、濕、光、氣等參數，為各類科研試驗營造全天候生長環境，顯著提升科研工作的智能化水平與決策效率。

2、環境感知系統：配置空氣溫濕度、土壤溫濕度、光照強度、二氧化碳濃度監測系統及監控系統。

3、智能光照系統：溫室配備了飛蝶式、激光式、仿太陽光譜等全系列植物生長燈，支持對光照強度、周期和光譜的精準調控，為多樣化的科研課題提供關鍵技術支撐。

4、專業造霧系統：可對環境濕度進行智能化精確調節，確保滿足各類高濕度要求的科學試驗。支撐遠程控制、延時補水與自動進水，具備一機多用的可靠性。

5、水肥一體化系統：集成智能水肥一體化與資源循環利用技術，實現水肥精準配給與高效回收利用，限度節約資源消耗，助力綠色低碳農業實踐。

6、數智管理平臺：可實現動態監測、遠程控制到智能預警的全鏈路管理。支持“總-分"式靈活調控策略，為復雜的多項目并行研究提供穩定、高效、安全的數字化支撐。

7、智能水電計量系統：實現對能耗的實時監測與精準統計，以此構建起公平、透明的科研成本核算體系，助力實驗室的精細化運營管理。

8、獨立試驗區：每間試驗區均搭載專屬的智能環境控制系統，形成了靈活的模塊化科研單元。確保了科研項目可根據需要動態調整與擴展，為持續創新的科研活動提供了高度靈活的支持保障。

六、典型應用領域

植物光生物學與光周期研究：開花誘導、避蔭反應、光質對次生代謝產物積累的影響。

氣候變化模擬：增溫/變溫+CO?倍增+自然光組合模擬未來氣候情景下作物適應性。

作物育種與加代：利用可控溫光條件縮短生育期，實現一年2–3代加代繁育。

植物逆境生理：結合自然光開展高溫、干旱、鹽漬等單因子或多因子交叉脅迫實驗，區分氣孔與非氣孔限制。

林木、草坪及藥用植物栽培學：木本植物因株高需求宜用日光型大空間氣候室，更接近野外光環境。

昆蟲/土壤動物飼養：部分養蟲室亦采用日光型結構模擬自然光溫節律。

七、建設與運維要點

選址應保證南向或頂部無高大建筑遮擋以獲得充足日照，室內做好防結露設計與排水。

啟用前執行庫體氣密性檢測、溫濕場均勻性標定及補光系統照度校準。

實驗設定階段按研究目的編寫多時段運行程序（如晝/夜溫度、相對濕度、換氣頻次）。

日常運行中定期清潔透光面、更換新風機初效濾網、檢查制冷機組冷媒壓力。

實驗結束后導出環境日志與生物觀測數據做關聯分析，長期停用執行除濕通風與斷電保護程序。

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