一、运行模式的定位与设计思路

运行模式是将控制算法、风量策略、加热/加湿功率和报警逻辑封装成可调用的“场景模板”。核心目标：

1. 保证样本安全与环境均匀；

2. 在不同负载、不同实验节拍下实现快速稳定；

3. 平衡能耗、噪声与部件寿命；

4. 便于审计、复现与跨班组协作。

二、基础模式与扩展模式概览

建议将3131培养箱的日常运行抽象为八大基础模式与五类扩展模式。基础模式是高频通用场景，扩展模式面向特定工艺与异常。

基础模式

1. 恒温稳态模式（Hold）

2. 快速稳态模式（Rapid-Stabilize）

3. 节能模式（Eco）

4. 夜间静音模式（Silent/Night）

5. 待机/休眠模式（Standby/Sleep）

6. 校准/验证模式（Cal/Verify）

7. 清洁干燥模式（Dry/Sanitize，若配置）

8. 维护检修模式（Service）

扩展模式
A) 阶梯温度/程序模式（Ramp/Soak Program）
B) 负载自适应模式（Auto-Load Adaptive）
C) 门开联动模式（Door-Aware）
D) 远程联动模式（Remote/BMS/EMS）
E) 应急保护模式（Safe-Guard/Failsafe）

三、基础模式的控制要点

1. 恒温稳态模式（Hold）

• 目的：长期维持设定温度（及湿度/气体，如配置）在狭窄波动带内。

• 控制：中低风量+细粒度PID，抑制过冲；温度报警延时避免瞬态误报。

• 适用：连续培养、样本对波动敏感的阶段。

2. 快速稳态模式（Rapid-Stabilize）

• 目的：在开机、换批、开门后迅速回到目标值。

• 控制：短时提高风量与加热功率，叠加前馈（识别门磁/负载变化），随后自动降至稳态参数。

• 适用：开门频次较高或对恢复时间有严格要求的工艺。

3. 节能模式（Eco）

• 目的：在无人值守或非关键时段降低能耗。

• 控制：下降风量与功率上限，放宽波动带（例如±0.3~0.5℃），禁用高强度快速恢复。

• 适用：夜间/周末；对瞬态精度不敏感的样本或空载预热阶段。

4. 夜间静音模式（Silent/Night）

• 目的：降低噪声与振动，同时维持基本均匀性。

• 控制：限制风机转速变化率与最大转速；采用更“钝化”的PID参数，牺牲部分恢复速度换取声学友好。

5. 待机/休眠模式（Standby/Sleep）

• 目的：暂不放样时保持低功耗安全状态，随时唤醒。

• 控制：温度设定可下调至安全保温线；风量最小化但维持气流连续，防冷凝与霉菌滋生。

• 唤醒：支持预约（定时）与即时唤醒（按键/远程），自动切换至预设的快速稳态模式。

6. 校准/验证模式（Cal/Verify）

• 目的：配合标准探头与记录仪进行点检、校准与均匀性测试。

• 控制：固定风量、固定采样周期、禁止自适应；可输出原始测量数据流并冻结报警延时策略。

• 文档：自动生成“模式—参数—时间戳”的校准记录。

7. 清洁干燥模式（Dry/Sanitize）

• 目的：定期内胆清洁后快速干燥，降低残留水汽与微生物风险。

• 控制：中高风量+温度上调到安全上限（非样本状态），定时维持与缓降；可选UV/臭氧等外部流程配合（若有）。

8. 维护检修模式（Service）

• 目的：硬件检修、传感器对比、风道清理。

• 控制：锁定加热功率上限，开放风机/继电器点检；禁用普通用户操作，需授权进入。

四、扩展模式的实现策略

A. 阶梯温度/程序模式（Ramp/Soak Program）

• 编排：由多个“阶梯段”构成（目标温度、升降速率、保温时长）；支持循环与跳段。

• 控制：每段采用局部优化PID与风量；跨段切换前触发预测补偿，避免段间过冲。

• 适用：温控筛选、稳定性研究、温度应力实验等。

B. 负载自适应模式（Auto-Load Adaptive）

• 思路：通过风机电流、温升斜率、回风温差等指标估算装载率与比热负荷；自动选择快速稳态/恒温的参数集。

• 好处：减少人工在不同装载率下频繁改参，提升可复现性。

C. 门开联动模式（Door-Aware）

• 行为：门开→立刻进入“门开子态”：提高风量、预热边界层，暂停报警统计；门关→触发快速稳态计时，限定最大恢复时间与过冲阈。

• 记录：将门开次数、平均开门时长写入运行日志，便于工艺与人员培训优化。

D. 远程联动模式（Remote/BMS/EMS）

• 接口：与楼宇/能耗系统对接（只读或可控），接收时序策略与节假日表；异常时本机逻辑优先，防外部指令误触发风险。

• 安全：权限分级、命令白名单、离线回退策略。

E. 应急保护模式（Safe-Guard/Failsafe）

• 触发：过温、风机失效、探头失联、电源异常等。

• 策略：立即降功率或切断加热，保持最低安全风量；发出多通道告警（屏幕/蜂鸣/远程）；引导用户执行应急SOP。

五、模式切换与参数治理

1. 切换矩阵：定义“允许从A切到B”的矩阵，限制危险跨越（如从节能直接跳到高温段的程序模式需过渡）。

2. 软切换：风量、功率与PID参数在数十秒内插值过渡，避免机械与热冲击。

3. 预案库：为每个模式维护参数模板（风量上限、PID、报警阈等），经验证后固化，防止个人经验漂移。

4. 时序策略：支持“时间表+例外日历”，例如工作日白天恒温，夜间静音，周末节能。

六、典型工艺编排示例

示例1：日常细胞培养（对温度波动敏感）

• 00:00–07:00 节能/静音（Eco/Silent）

• 07:00 预约唤醒→快速稳态（Rapid）

• 08:00–18:00 恒温（Hold），门开联动启用

• 18:00–24:00 节能（Eco）

• 每周一次：清洁干燥（Dry），随后校验（Verify）

示例2：温度程序筛选

• Program：25℃保温2h→以1℃/min升至37℃保温6h→以0.5℃/min降至30℃保温12h

• 开门节点自动插入前馈补偿，段间软切换。

示例3：高装载换批

• 换批前1h快速稳态预热；上样后门开联动+限定最大恢复时间；稳定后回归恒温并记录曲线用于批间对比。