系統(tǒng)概述

對(duì)輻射收支的長(zhǎng)期測(cè)量不僅對(duì)研究天氣和氣象學(xué)有著非常重要的意義，同時(shí)還有助于了解地球氣候系統(tǒng)以及人類(lèi)對(duì)氣候變化的影響。地面輻射監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星上的輻射觀(guān)測(cè)二者結(jié)合，便構(gòu)成了一個(gè)完整的地表輻射收支評(píng)估系統(tǒng)。地面輻射監(jiān)測(cè)能對(duì)衛(wèi)星上的輻射觀(guān)測(cè)進(jìn)行有效的校準(zhǔn)和修正，從而為觀(guān)測(cè)提供長(zhǎng)期有效的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)；同時(shí)對(duì)家庭和工業(yè)太陽(yáng)能技術(shù)的發(fā)展提供直接依據(jù)。這樣的測(cè)量對(duì)于評(píng)估大氣輻射傳輸?shù)睦碚摲治鼋Y(jié)果、驗(yàn)證氣候模式計(jì)算、研究地表輻射變化趨勢(shì)、農(nóng)業(yè)氣象及生態(tài)學(xué)研究也都是的。與此同時(shí)，輻射的收支對(duì)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(jià)值。

系統(tǒng)原理

輻射的測(cè)量分為太陽(yáng)輻射測(cè)量和地球輻射的測(cè)量。

太陽(yáng)輻射或稱(chēng)短波輻射的測(cè)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(jìn)行收支測(cè)量計(jì)算時(shí)，短波輻射還包括地面反射輻射（Er↑）。

地球輻射或稱(chēng)長(zhǎng)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(dú)測(cè)量，到達(dá)地面的紫外輻射分為兩類(lèi)：UV-A（315－400nm）和UV-B（280－315nm），監(jiān)測(cè)地面的紫外輻射及其定量變化對(duì)于加強(qiáng)環(huán)境評(píng)估和公眾安全都有十分重要的意義。因此，WMO 強(qiáng)烈建議增加紫外輻射監(jiān)測(cè)進(jìn)行國(guó)家紫外指數(shù)的預(yù)報(bào)。

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(jì)劃（WCRP）下墊面輻射基準(zhǔn)站網(wǎng)（BSRN）的要求建立起來(lái)的。基準(zhǔn)輻射站作為我國(guó)的輻射測(cè)量基準(zhǔn)，可用于其他太陽(yáng)輻射資料的校準(zhǔn)，能適應(yīng)國(guó)家氣候監(jiān)測(cè)網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求，滿(mǎn)足觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的高精度和高穩(wěn)定性要求。同時(shí)，基準(zhǔn)輻射站不僅可以作為我國(guó)一般輻射站的樣板和輻射科研的基地，而且還兼?zhèn)湓u(píng)價(jià)現(xiàn)存輻射數(shù)據(jù)的參照標(biāo)準(zhǔn)，為改進(jìn)我國(guó)輻射觀(guān)測(cè)工作發(fā)揮應(yīng)有的作用。

基準(zhǔn)輻射觀(guān)測(cè)主要包括：太陽(yáng)總輻射、散射輻射、直接輻射、反射輻射、大氣長(zhǎng)波輻射、地球長(zhǎng)波輻射、

紫外輻射、光合有效輻射等輻射測(cè)量。除此之外，根據(jù)需要還會(huì)增加同步的常規(guī)氣象要素。嚴(yán)格地說(shuō)，測(cè)量直接輻射和散射輻射必須采用太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)（Tracker），而且對(duì)于輻射表而言需要加強(qiáng)制通風(fēng)罩，以保持探頭的身體溫度的相對(duì)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(diǎn)

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

l 全天候雙軸定位，覆蓋太陽(yáng)全天在天空的位置

l 全自動(dòng)獨(dú)立運(yùn)行，無(wú)需計(jì)算機(jī)或人為干預(yù)

l 高效率傳動(dòng)系統(tǒng)不需維護(hù)

l 內(nèi)置GPS接收器，定位和對(duì)時(shí)

l 配備用于修正跟蹤位置的太陽(yáng)感應(yīng)器，保證精準(zhǔn)定位，保證大風(fēng)和震動(dòng)導(dǎo)致的跟蹤器的微小移動(dòng)及時(shí)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(yùn)行

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

l 出廠(chǎng)前完成編程和測(cè)試，減少現(xiàn)場(chǎng)接線(xiàn)錯(cuò)誤和縮短調(diào)試時(shí)間

l 符合國(guó)家太陽(yáng)能監(jiān)測(cè)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)要求

l 符合國(guó)際輻射觀(guān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)（BSRN）的技術(shù)要求、國(guó)際氣象組織（WMO）標(biāo)準(zhǔn)、ISO 9060-1990標(biāo)準(zhǔn)

l 支持有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)等多種數(shù)據(jù)傳輸方式，實(shí)時(shí)查看觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)

l 用戶(hù)可自動(dòng)調(diào)整測(cè)量時(shí)間，自動(dòng)記錄測(cè)量的輻射平均值、各測(cè)量要素均值、極值等。也可自定義存儲(chǔ)時(shí)間，輸出各種用戶(hù)要求的數(shù)值

l 可在跟蹤器上增設(shè)斜面總輻射表，對(duì)CPV和雙軸跟蹤平面太陽(yáng)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(jì)算的太陽(yáng)位置，給跟蹤式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)提供控制對(duì)比依據(jù)

l 設(shè)計(jì)參考“太陽(yáng)能資源和氣象工程（solrmap）"和"國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)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(yáng)輻射站實(shí)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(yáng)輻射站，該站點(diǎn)已正常運(yùn)行近一年時(shí)間，性能良好，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，有力的支持了該校在太陽(yáng)輻射領(lǐng)域的科學(xué)研究。

系統(tǒng)技術(shù)方案說(shuō)明

本系統(tǒng)適應(yīng)國(guó)家太陽(yáng)能監(jiān)測(cè)網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求，滿(mǎn)足觀(guān)測(cè)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(dòng)太陽(yáng)跟蹤器配備和太陽(yáng)定位探頭，達(dá)到國(guó)際輻射觀(guān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)（BSRN）的技術(shù)要求。滿(mǎn)足根據(jù)國(guó)家氣象組織WMO標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)ISO9060-1990《太陽(yáng)能—半球面總?cè)丈浔砗吞?yáng)直射表的規(guī)范與分類(lèi)》。

該系統(tǒng)能精準(zhǔn)的測(cè)量太陽(yáng)總輻射、直接輻射和天空散射輻射、天空長(zhǎng)波輻射、凈輻射、紫外輻射、日照時(shí)數(shù)的觀(guān)測(cè)。同時(shí)系統(tǒng)能夠?qū)Υ髿庵械目傇屏炕虿煌茖拥木植吭屏窟M(jìn)行監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)的太陽(yáng)光度計(jì)儀器，同時(shí)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(guò)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(jì)、總輻射儀（帶強(qiáng)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(yáng)跟蹤器、太陽(yáng)光度計(jì)、日照時(shí)數(shù)傳感器、云量雷達(dá)、長(zhǎng)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(xiàn)

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

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

3. 劉愛(ài)明;莫靜華;莊紅波;;以BSRN標(biāo)準(zhǔn)為核心的太陽(yáng)輻射觀(guān)測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)[J];廣東氣象;2010年03期