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(xué)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(zhǔn)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(xué)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(xì)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(yù)報。

我們的基準(zhǔn)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(zhǔn)站網(wǎng)（BSRN）的要求建立起來的?；鶞?zhǔn)輻射站作為我國的輻射測量基準(zhǔn)，可用于其他太陽輻射資料的校準(zhǔn)，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(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)，為改進我國輻射觀測工作發(fā)揮應(yīng)有的作用。

基準(zhǔn)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(yán)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(fēng)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(yù)

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(zhǔn)定位，保證大風(fēng)和震動導(dǎo)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(yán)酷氣候特點；針對沙塵天氣的通風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)、ISO 9060-1990標(biāo)準(zhǔn)

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(dǎo)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(xué)BSRN基準(zhǔn)太陽輻射站實用案例介紹

內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)安裝了我司的BSRN基準(zhǔn)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(zhǔn)確，有力的支持了該校在太陽輻射領(lǐng)域的科學(xué)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(biāo)準(zhǔn)，滿足國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(xué)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(fēng)罩）、散射輻射表、紫外輻射表、風(fēng)速風(fēng)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(xué)》 2014年

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