系統(tǒng)概述

對輻射收支的長期測量不僅對研究天氣和氣象學有著非常重要的意義，同時還有助于了解地球氣候系統(tǒng)以及人類對氣候變化的影響。地面輻射監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星上的輻射觀測二者結(jié)合，便構(gòu)成了一個完整的地表輻射收支評估系統(tǒng)。地面輻射監(jiān)測能對衛(wèi)星上的輻射觀測進行有效的校準和修正，從而為觀測提供長期有效的觀測數(shù)據(jù)；同時對家庭和工業(yè)太陽能技術(shù)的發(fā)展提供直接依據(jù)。這樣的測量對于評估大氣輻射傳輸?shù)睦碚摲治鼋Y(jié)果、驗證氣候模式計算、研究地表輻射變化趨勢、農(nóng)業(yè)氣象及生態(tài)學研究也都是的。與此同時，輻射的收支對于蒸發(fā)、植物蒸騰、水的循環(huán)研究等也具有及其重要的價值。

系統(tǒng)原理

輻射的測量分為太陽輻射測量和地球輻射的測量。

太陽輻射或稱短波輻射的測量可細分為天空總輻射（Eg↓）直接輻射（S）和散射輻射（Ed↓）（ 備注：Eg↓= S+ Ed↓），在進行收支測量計算時，短波輻射還包括地面反射輻射（Er↑）。

地球輻射或稱長波輻射分為天空向下輻射（El↓）和地面向上輻射（El↑）。 收入輻射（E↓）= 天空總輻射（Eg↓）+天空向下輻射（El↓） ；支出輻射（E↑）= 地面反射輻射（Er↑） + 地面向上輻射（El↑） 。輻射收支的差為凈輻射（E*），凈輻射（E*）= 收入輻射（E↓）- 支出輻射（E↑）。

紫外輻射常常單獨測量，到達地面的紫外輻射分為兩類：UV-A（315－400nm）和UV-B（280－315nm），監(jiān)測地面的紫外輻射及其定量變化對于加強環(huán)境評估和公眾安全都有十分重要的意義。因此，WMO 強烈建議增加紫外輻射監(jiān)測進行國家紫外指數(shù)的預報。

我們的基準輻射站是參照世界氣象組織世界氣候研究計劃（WCRP）下墊面輻射基準站網(wǎng)（BSRN）的要求建立起來的。基準輻射站作為我國的輻射測量基準，可用于其他太陽輻射資料的校準，能適應(yīng)國家氣候監(jiān)測網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求，滿足觀測數(shù)據(jù)的高精度和高穩(wěn)定性要求。同時，基準輻射站不僅可以作為我國一般輻射站的樣板和輻射科研的基地，而且還兼?zhèn)湓u價現(xiàn)存輻射數(shù)據(jù)的參照標準，為改進我國輻射觀測工作發(fā)揮應(yīng)有的作用。

基準輻射觀測主要包括：太陽總輻射、散射輻射、直接輻射、反射輻射、大氣長波輻射、地球長波輻射、

紫外輻射、光合有效輻射等輻射測量。除此之外，根據(jù)需要還會增加同步的常規(guī)氣象要素。嚴格地說，測量直接輻射和散射輻射必須采用太陽自動跟蹤系統(tǒng)（Tracker），而且對于輻射表而言需要加強制通風罩，以保持探頭的身體溫度的相對穩(wěn)定，以及去除可能聚結(jié)在探頭上的雨露和霧氣。

系統(tǒng)特點

l 可以從前期到太陽能發(fā)電站全壽命期間長期可靠運行，提供長期可靠輻射數(shù)據(jù)

l 全天候雙軸定位，覆蓋太陽全天在天空的位置

l 全自動獨立運行，無需計算機或人為干預

l 高效率傳動系統(tǒng)不需維護

l 內(nèi)置GPS接收器，定位和對時

l 配備用于修正跟蹤位置的太陽感應(yīng)器，保證精準定位，保證大風和震動導致的跟蹤器的微小移動及時糾偏

l 支持24VDC和90~264VAC兩種供電方式，在短期斷電下可采用UPS保證系統(tǒng)運行

l 工作溫度支持 -40 °C~85°C的嚴酷氣候特點；針對沙塵天氣的通風罩可有效降低維護要求，能有效去除沙塵、露水、霜凍和降雪等

l 出廠前完成編程和測試，減少現(xiàn)場接線錯誤和縮短調(diào)試時間

l 符合國家太陽能監(jiān)測網(wǎng)的標準要求

l 符合國際輻射觀測網(wǎng)絡(luò)（BSRN）的技術(shù)要求、國際氣象組織（WMO）標準、ISO 9060-1990標準

l 支持有線、無線等多種數(shù)據(jù)傳輸方式，實時查看觀測數(shù)據(jù)

l 用戶可自動調(diào)整測量時間，自動記錄測量的輻射平均值、各測量要素均值、極值等。也可自定義存儲時間，輸出各種用戶要求的數(shù)值

l 可在跟蹤器上增設(shè)斜面總輻射表，對CPV和雙軸跟蹤平面太陽能板系統(tǒng)的效率有直接指導意義

l 可在數(shù)據(jù)采集器上直接讀取跟蹤器計算的太陽位置，給跟蹤式太陽能發(fā)電系統(tǒng)提供控制對比依據(jù)

l 設(shè)計參考“太陽能資源和氣象工程（solrmap）"和"國家可再生能源實驗室（NREL）“相關(guān)指南

系統(tǒng)配置

應(yīng)用案例

內(nèi)蒙古工業(yè)大學BSRN基準太陽輻射站實用案例介紹

內(nèi)蒙古工業(yè)大學安裝了我司的BSRN基準太陽輻射站，該站點已正常運行近一年時間，性能良好，數(shù)據(jù)準確，有力的支持了該校在太陽輻射領(lǐng)域的科學研究。

系統(tǒng)技術(shù)方案說明

本系統(tǒng)適應(yīng)國家太陽能監(jiān)測網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求，滿足觀測數(shù)據(jù)高精度和高穩(wěn)定性的要求。采用傳統(tǒng)的全自動太陽跟蹤器配備和太陽定位探頭，達到國際輻射觀測網(wǎng)絡(luò)（BSRN）的技術(shù)要求。滿足根據(jù)國家氣象組織WMO標準，滿足國際標準化組織標準ISO9060-1990《太陽能—半球面總?cè)丈浔砗吞栔鄙浔淼囊?guī)范與分類》。

該系統(tǒng)能精準的測量太陽總輻射、直接輻射和天空散射輻射、天空長波輻射、凈輻射、紫外輻射、日照時數(shù)的觀測。同時系統(tǒng)能夠?qū)Υ髿庵械目傇屏炕虿煌茖拥木植吭屏窟M行監(jiān)測。系統(tǒng)的太陽光度計儀器，同時得到光譜數(shù)據(jù)，包括：光學厚度、散射系數(shù)、氣溶膠分布、能量分布、通過大氣的吸收率等參數(shù)。

系統(tǒng)主要組成由數(shù)據(jù)采集器、直接輻射計、總輻射儀（帶強制通風罩）、散射輻射表、紫外輻射表、風速風向傳感器、空氣溫濕度傳感器、大氣壓力傳感器、太陽跟蹤器、太陽光度計、日照時數(shù)傳感器、云量雷達、長波輻射表、凈輻射傳感器、3米支架（帶各傳感器支架）、系統(tǒng)供電、軟件、通訊等。

相關(guān)案例圖片

參考文獻

1. 任艷男 王志敏 郭梟 田瑞; 基于BSRN的呼和浩特市太陽輻射數(shù)據(jù)分析; 《可再生能源》 2016年01期

2. 王晶晶; BSRN太陽能數(shù)據(jù)管理及應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計研究; 《內(nèi)蒙古工業(yè)大學》 2014年

3. 劉愛明;莫靜華;莊紅波;;以BSRN標準為核心的太陽輻射觀測平臺設(shè)計[J];廣東氣象;2010年03期