一、系统介绍
DJ-6391 OTC开顶箱气候变化模拟系统以开顶箱（Open-Top Chamber, OTC）为核心。开顶箱是野外原位模拟气候变化的主流控制实验平台，依托半开放透明腔体结构，可实现增温、CO₂浓度升高、降水调控等多因子情景模拟；箱体顶部开放，保留自然大气交换、降雨与光照节律，相比封闭培养箱更接近野外真实生境，同时避免FACE（自由大气CO₂富集）系统造价高、运维复杂的不足。该系统常用于解析森林、草地、农田生态系统对气候变暖、大气CO₂富集的响应机制，可同步耦合树干呼吸、树干液流、土壤碳通量、植被物候、群落结构以及土壤理化与微生物指标，重点揭示温度与CO₂升高条件下林木碳分配、木质部CO₂传输、维持呼吸与生长呼吸的调控规律，量化生态系统碳源汇转换特征，为陆地碳循环模型参数优化、森林碳汇评估与气候变化适应性管理提供原位控制试验数据支撑。
二、系统特点
多箱并行：多套OTC开顶箱同步监测环境数据，便于实时对比不同处理情景。
无人值守：全自动运行，支持24小时连续原位观测，减少人工现场操作频次。
扩展性强：可附加多种研究方案，如CO₂浓度控制、土壤碳通量观测等。
宽温野外设计：分析仪、数采与呼吸室适配野外高低温环境，支持太阳能独立供电。
三、测量参数
3.1 OTC开顶箱体内环境
环境温度、湿度；土壤水分、温度、电导率；环境CO₂浓度；土壤CO₂浓度等。
3.2 OTC外部环境参数
风速、风向、温湿度、气压、降雨量、总辐射、光合有效辐射、环境CO₂浓度、土壤水分温度电导率、土壤CO₂浓度等。
3.3 可扩展测量参数
土壤碳通量等相关通量与气体排放研究。
四、数据通讯与平台服务
综合平台对接（可选）：提供API接口与协议。
云平台服务（可选）：点将科技提供SaaS平台服务，支持在线查看、数据下载、数据图表分析与阈值报警。
远程通讯：Cat-1移动网络通信；可选WiFi、以太网等上网方式；支持北斗卫星通信。
本地通讯（可选）：USB、WiFi或本地短距离无线组网通讯。
五、技术参数
| 参数项 | 技术指标 | 产品图片 | |
|---|---|---|---|
| 工作温度 | -20 至 70°C；使用外部电池时低温可扩展至 -40°C |  | |
| 模拟输入 | 支持8个单端输入，可单独配置用于电压测量；选配扩展板后单端输入可扩展至60个 | ||
| 脉冲计数 | 4个 | ||
| 频率 | 1个 | ||
| 电压激励终端 | 3个 | ||
| 开关12V | 12个 | ||
| SDI-12 | 8个 | ||
| RS485/RS232 | 4个 | ||
| 模拟电压精确度 | 12位分辨率，量程5000mV，输入阻抗50KΩ，基本分辨率1.47mV，精度±（0.1%读数+2位分辨率）（-20℃至40℃） | ||
| 扩展板 | 19位分辨率，量程可选5mV、50mV、500mV、5000mV，阻抗小于1KΩ，基本分辨率分别为0.5uV、5uV、0.05mV、0.5mV，精度±（0.01%×读数+2×量程分辨率） | ||
| 供电 | 内置锂电池：18-24V，充电电流可达2A；外接电池：12-16V供电 | ||
| 通讯协议 | Modbus、RS485/RS232、SDI-12等 | ||
| 内部存储 | 32M，可存储64384条数据；按每小时1条存储可保存约7.3年数据 | ||
| 内部锂电池 | 按需可选16Ah/12.8V磷酸铁锂电池 | ||
| 电力消耗 | 休眠：0.22mA；测量：12mA（不含传感器）；网络发送：≤40mA | ||
| 移动传输 | 支持，内置SIM卡，支持LTE Cat1 | ||
| 云平台 | 支持，云端数据可免费存储 | ||
| 充电 | 内置MPPT太阳能充电控制电路 | ||
| GPS | 内置高精度GPS | ||
| 内置传感器 | 内置高精度大气压力传感器、主板温度监测 | ||
| 参数项 | 技术指标 | 产品图片 |
|---|---|---|
| 测量参数 | 温度、湿度、露点 |  |
| 测量范围 | 温度：-40~80℃；湿度：0-100%RH；露点：-40~80℃ | |
| 测量精度 | 温度：±0.2℃以内（25℃时）；湿度：±1.8%RH以内 | |
| 分辨率 | 温度：0.01℃；湿度：0.01% | |
| 供电电压 | 3.6V～30V DC | |
| 功耗 | 静态功耗：4mA@24V DC | |
| 输出信号 | RS485接口（Modbus-RTU协议）或SDI-12协议 | |
| 工作环境 | 温度：-40~85℃；湿度：0-100%RH | |
| 电缆长度 | 2米（可定制） | |
| 防护等级 / 安装方式 | IP54；壁挂安装或管道安装 |
| 参数项 | 技术指标 | 产品图片 |
|---|---|---|
| 测量范围 | 0～10 000 ppm CO₂；0～30 000 ppm CO₂ |  |
| 精确度（含重复性与非线性） | 0～3000 ppm：±40 ppm；3000～10 000 ppm：±2%读数；至30 000 ppm：±3.5%读数 | |
| 长期稳定性 | 0～3000 ppm：±60 ppm/年；3000～6000 ppm：±150 ppm/年；6000～10 000 ppm：±300 ppm/年 | |
| 25°C启动时间 | ＜12秒 | |
| 预热时间（全规格） | ＜2分钟 | |
| 响应时间（T90，带标准滤片） | ＜1分钟 | |
| 工作温度 | -40～+60°C | |
| 存储温度 | -40～+70°C | |
| 工作湿度 | 0～100%RH，无冷凝 | |
| 防冷凝设计 | 接通电源时加热传感器头 | |
| 工作电压 | 数字/电压输出：12～30 VDC；电流输出：20～30 VDC | |
| 数字输出 | RS485（Modbus，维萨拉协议） | |
| 模拟输出 | 0～5/10 V（可扩展，负载≥10 kΩ）；0/4～20 mA（可扩展，负载≤500 Ω） | |
| 功耗 | 连续运行0.4 W | |
| 尺寸与重量 | 长130mm，直径25mm；重量58g |
| 参数项 | 技术指标 | 产品图片 |
|---|---|---|
| 测量参数 | CO₂浓度 |  |
| 测量范围 | 0-20000 ppm（可选配30000 ppm） | |
| 精度（25℃、1013hPa下） | 读数±40 ppm | |
| 校准不确定度 | ±38 ppm或读数的±2% | |
| 工作温度/湿度 | -40～70℃；0-100%RH，无冷凝 | |
| 产品尺寸 | 圆柱体（不含线缆：长220mm，切面圆直径40mm） | |
| 防护等级 | IP68 | |
| 输出类型 | Modbus-RS485（默认，可选直流电压或电流输出） | |
| 工作电压 / 功耗 | 12-30V DC；持续运行0.4W（≤0.5W） | |
| 线缆长度 | 5米（可定制） |
| 参数项 | 技术指标 | 产品图片 |
|---|---|---|
| 测量参数 | 土壤水分、电导率（EC）、温度 |  |
| 测量范围 | 土壤水分：0-100%；电导率：0-23 dS/m（23000 μS/cm）；温度：-40~80℃ | |
| 测量精度 | 土壤水分：±1%（0.88-40）/±5%（40-81.88）；电导率：±5%（0-7 dS/m）/±15%（7-23 dS/m）；温度：±0.5℃ | |
| 分辨率 | 土壤水分：0.1（0.88-40）/0.5（40-81.88）；电导率：0.01 dS/m（0-7）/0.05 dS/m（7-23）；温度：0.1℃ | |
| 供电电压 | 3.6-16V DC | |
| 功耗 | 静态休眠0.03mA@12V；动态测量10mA（150ms） | |
| 响应时间 | 测量时间150ms | |
| 输出信号 | SDI-12接口V1.3版本 / RS-485 MODBUS | |
| 工作环境 | 温度：-40～85℃；可浸没水中工作 | |
| 尺寸 | 35×11×111mm（电极长度51mm） | |
| 电缆长度 | 默认2米，可定制 | |
| 防护等级 | IP68（可长期浸没水中使用） | |
| 安装方式 | 全部埋入或探针全部插入被测介质 | |
| 测量原理 | 土壤水分：FDR方法；土壤电导率：交流电桥法 | |
| 探针/密封材料 | 防腐特制电极；黑色阻燃环氧树脂密封 | |
| 电导率温度补偿 | 内置温度补偿传感器，补偿范围0-50℃ |
| 参数项 | 技术指标 | 产品图片 |
|---|---|---|
| 测量参数 | 风速、风向 |  |
| 测量范围 | 风速：0～75m/s；风向：0～360° | |
| 测量精度 | 风速：±0.3m/s或3%；风向：±3° | |
| 分辨率 | 风速：0.1m/s；风向：1° | |
| 供电电压 | 9V～30V DC | |
| 功耗 | 0.2W | |
| 输出信号 | RS485、RS232、SDI-12、4-20mA、0-5V可选 | |
| 工作环境 | 温度：-50℃～+80℃；湿度：0～100%RH | |
| 测量原理 | 超声波 | |
| 可靠性 | 平均故障间隔时间（MTBF）设计值85000h | |
| 可选配功能 | GPRS-a01、WiFi-a02、Ethernet（以太网）-a03、电子罗盘-b01、GPS-b02、电池-d01 | |
| 功能防护等级 | 工业防护外壳 |
| 参数项 | 技术指标 | 产品图片 |
|---|---|---|
| 测量参数 | 太阳总辐射 |  |
| 测量范围 | 0～2000 W/㎡ | |
| 测量精度 | ±3% | |
| 分辨率 | 1 W/㎡ | |
| 供电电压 / 工作电流 | 5～24V DC；3mA | |
| 响应时间 | 稳定时间≤1s | |
| 输出信号 | RS485 | |
| 工作环境温度 | -30～75℃ | |
| 尺寸 | 底板Φ70mm、厚6.5mm；感光头宽23.5mm、高36mm（人工测量或有1～3mm误差） | |
| 响应光谱 | 300～1100nm | |
| 安装方式 / 净重 | 螺丝固定于立杆/横梁，调平后探头朝上无遮挡，户外接线做防水；约170g（含2米线缆）；壳体红色/黑色可选 |
| 参数项 | 技术指标 | 产品图片 |
|---|---|---|
| 测量参数 | 光合有效辐射（PAR） |  |
| 测量范围 | 0～2500 μmol/m²·s | |
| 测量精度 | ±3% | |
| 分辨率 | 1 μmol/m²·s | |
| 供电电压 / 工作电流 | 5～24V DC；2mA | |
| 响应时间 | 稳定时间≤2s（约1s快速响应） | |
| 输出信号 | RS485 / SDI-12 | |
| 工作环境温度 | -30～75℃ | |
| 尺寸 | 底板Φ70mm、厚6.5mm；感光头宽23.5mm、高36mm（人工测量或有1～3mm误差） | |
| 响应光谱 | 400～700nm | |
| 安装方式 / 净重 | 螺丝固定于立杆/横梁，调平后探头朝上无遮挡，户外接线做防水；约170g（含2米线缆）；壳体蓝色/黑色可选 |
| 参数项 | 技术指标 | 产品图片 |
|---|---|---|
| 传感器类型 | 带干簧管的翻斗 |  |
| 雨水收集面积 | 214 cm² | |
| 电缆长度 | 12米 | |
| 雨量计材料 | 抗紫外线ABS材料 | |
| 雨量精度 | 降雨速率达250mm/hr时，精度为降雨总量的±3%；其他情况下精度为0.01"/0.2mm，以较大者为准 | |
| 降雨速率精度 | ±5%（降雨速率至250mm/hr） | |
| 分辨率 | 0.2mm | |
| 尺寸（直径×高） | 16.5cm×24cm（不含防鸟罩高度） | |
| 重量 | 1.8kg | |
| 使用环境 | 温度：-40～65°C；湿度：0-100% |
| 参数项 | 技术指标 | 产品图片 |
|---|---|---|
| 箱体尺寸 | 1m×1m×1.5m（尺寸和形状可定制） |  |
| 工作环境 | 温度：-40~80℃ | |
| 外壳材质 | 亚克力板，透光率≥90% | |
| 骨架材质 | 铝合金 |
六、常见问题（FAQ）
OTC开顶箱与FACE系统、封闭培养箱相比有什么特点？
OTC开顶箱顶部开放，保留自然大气交换、降雨和光照节律，相比封闭培养箱更接近野外真实生境；相比FACE（自由大气CO₂富集）系统，其建设与运维成本较低、部署灵活，适合多点位长期原位控制实验。
DJ-6391系统可以模拟哪些气候变化情景？
系统可实现增温、CO₂浓度升高、降水调控等多因子情景模拟，并可扩展土壤碳通量、树干液流、植被物候、土壤理化与微生物指标等观测模块。
系统能否在无人值守条件下长期运行？
可以。系统支持全自动无人值守运行和24小时连续原位观测，整机采用宽温设计并支持太阳能独立供电，适配野外高低温环境。
数据如何传输与查看？
远程支持Cat-1移动网络，可选WiFi、以太网或北斗卫星通信；本地支持USB、WiFi或短距离无线组网。配套SaaS云平台支持在线查看、下载数据、图表分析和阈值报警。
OTC开顶箱的尺寸和材质可以定制吗？
可以。标准尺寸为1m×1m×1.5m，箱体尺寸和形状可按研究需求定制；外壳采用透光率不低于90%的亚克力板，骨架为铝合金。