システムの概要

放射線収支の長期測定は天気と気象学の研究に非常に重要な意義を持つだけでなく、地球気候システム及び人類の気候変動への影響を理解するのにも役立つ。地上放射線モニタリングネットワークと衛星上の放射線観測の両者を結合することで、完全な世界地上放射線収支評価システムを構成した。地上放射線モニタリングは衛星上の放射線観測に対して有効な校正と修正を行い、それによって全世界の観測に長期的に有効な観測データを提供する、同時に家庭と工業用太陽エネルギー技術の発展に直接的な根拠を提供する。このような測定は、大気放射伝達の理論的分析結果の評価、気候パターンの計算の検証、地表放射線の変化傾向の研究、農業気象及び生態学の研究にも不可欠である。同時に、放射線の収支は蒸発、植物蒸散、水の循環研究などにとっても重要な価値がある。

システム原理

放射線の測定は太陽放射線測定と地球放射線の測定に分けられる。

太陽放射線または短波放射線の測定は、空の総放射線（Eg↓）直接放射（S）と散乱放射（Ed↓）（備考：Eg↓＝S＋Ed↓）、収支測定計算を行う際、短波放射には地上反射放射（Er↑）も含まれる。

地球放射線または長波放射線は、空から下方に放射される（エル↓）と地上放射（エル↑）。収入放射線（E↓）＝天空総放射線（Eg↓）＋天空下向き放射線（El↓）、支出放射線（E↑）＝地上反射放射線（Er↑）＋地上上向き放射線（El↑）。放射線収支の差は純放射線（E＊）、純放射線（E＊）＝収入放射線（E↓）−支出放射線（E↑）である。

紫外線はしばしば単独で測定され、地上に到達する紫外線は2種類に分けられる：UV−A（315−400 nm）とUV−B（280−315 nm）は、地上の紫外線及びその定量的変化を監視することは環境評価と公衆安全の強化に非常に重要な意義がある。そのため、WMOは紫外線モニタリングを増やして国家紫外線指数の予報を行うことを強く提案している。

私たちの基準放射線ステーションは、世界気象機関の世界気候研究計画（WCRP）下パッド面放射基準局網（BSRN）の要件が確立された。基準放射線ステーションは我が国の放射線測定基準として、他の太陽放射線資料の校正に用いることができ、国家気候監視網の業務需要に適応でき、観測データの高精度と高安定性の要求を満たすことができる。同時に、基準放射線ステーションは我が国の一般放射線ステーションのモデルと放射線科学研究の基地とすることができるだけでなく、現存する放射線データを評価する参照基準を兼備し、我が国の放射線観測活動を改善するためにしかるべき役割を果たすことができる。

基準放射線観測は主に：太陽総放射線、散乱放射線、直接放射線、反射放射線、大気長波放射線、地球長波放射線、

紫外線照射、光合成有効放射などの放射測定。また、必要に応じて同期の一般的な気象要素も追加されます。厳密には、直接放射線と散乱放射線を測定するには、太陽自動追跡システム（Tracker），また、放射線計には、プローブの身体温度の相対的な安定性を維持し、プローブに合体する可能性のある雨露と霧を除去するために、通気カバーを強化する必要がある。

システムの特徴

l前期から太陽光発電所までの全寿命期間の長期信頼性のある運転が可能であり、長期信頼性の高い放射線データを提供する

l全天候型の2軸位置決めにより、空の太陽の位置を終日カバー

lコンピュータや人為的な介入なしで全自動で独立して動作

l高効率伝動システムのメンテナンス不要

l組み込みGPS受信機、測位と時刻合わせ

l追跡位置を修正するための太陽センサを装備し、正確な位置決めを保証し、強風と振動による追跡器の微小な移動を保証し、適時にずれを補正する

lサポート24 VDCと90 ~ 264 VACの2種類の給電方式で、短期停電下でUPS保証システムを用いて運行することができる

l動作温度サポート-40°C ~ 85°Cの過酷な気候特性、砂塵天気に対する換気カバーはメンテナンス要求を効果的に低減でき、砂塵、露、霜、降雪などを効果的に除去できる

l工場出荷前にプログラミングとテストを完了し、現場の配線ミスを削減し、デバッグ時間を短縮

l国家太陽エネルギー監視網の基準要求に合致する

l国際放射線観測ネットワーク（BSRN）の技術的要件、国際気象機関（WMO）規格、ISO 9060-190規格

l有線、無線などの多種のデータ伝送方式をサポートし、リアルタイムで観測データを見る

lユーザは測定時間を自動的に調整し、測定した放射線平均値、各測定要素平均値、極値などを自動的に記録することができる。ストレージ時間をカスタマイズして、さまざまなユーザーが必要とする数値を出力することもできます

lトラッカーに斜面の総放射線計を増設でき、対CPVと二軸追跡平面太陽光パネルシステムの効率は直接指導的意義がある

lデータ収集器上でトラッカーが計算した太陽位置を直接読み取り、追跡式太陽光発電システムに制御比較根拠を提供することができる

lデザインリファレンス「太陽エネルギー資源と気象工学（solmap）」と「国家再生可能エネルギー実験室（NREL）」に関するガイドライン

システム構成

応用事例

内モンゴル工業大学BSRN基準太陽放射ステーションの実用例の紹介

内モンゴル工業大学に我が社のBSRN基準太陽放射ステーションは、このサイトが1年近く正常に稼働しており、性能が良く、データが正確で、太陽放射分野における同校の科学研究を強力に支持している。

システム技術方案の説明

本システムは国家太陽エネルギー監視ネットワークの業務需要に適応し、観測データの高精度と高安定性の要求を満たす。従来の全自動太陽トラッカー装備と太陽測位プローブを用いて、国際放射線観測ネットワーク（BSRN）の技術的要件。国家気象組織WMO基準に基づき、国際標準化組織基準ISO 9060-190「太陽エネルギー-半球面総日射表と太陽直射表の規範と分類」を満たすことを満たす。

このシステムは、太陽の総放射線、直接放射線と空散乱放射線、空の長波放射線、純放射線、紫外線放射線、日照時間数の観測を正確に測定することができる。同時にシステムは大気中の全雲量または異なる雲層の局所雲量を監視することができる。系統的な太陽光度計計器は、同時にスペクトルデータを得て、以下を含む：光学厚さ、散乱係数、エアロゾル分布、エネルギー分布、大気を通過する吸収率などのパラメータ。

システムの主な構成はデータ収集器、直接放射計、総放射計（強制通風カバー付き）、散乱放射表、紫外放射表、風速風向センサ、空気温湿度センサ、大気圧センサ、太陽追跡器、太陽光度計、日照時間数センサ、雲量レーダ、長波放射表、純放射センサ、3メートルスタンド（各センサースタンド付き）、システム給電、ソフトウェア、通信など。

関連事例の画像

参考文献

1.任艶男王志敏郭フクロウ田瑞、BSRNに基づくフフホト市の太陽放射データ分析、「再生可能エネルギー」2016年01期

2.王晶晶、BSRN太陽エネルギーデータ管理及び応用システムの設計研究、『内モンゴル工業大学』2014年

3.劉愛明、莫静華荘紅波;;BSRN基準を核心とする太陽放射線観測プラットフォーム設計[J]、広東省の気象2010年03期