太阳辐射观测站 BSRN3000型

系统概述

对辐射收支的长期测量不仅对研究天气和气象学有着非常重要的意义，同时还有助于了解地球气候系统以及人类对气候变化的影响。地面辐射监测网络和卫星上的辐射观测二者结合，便构成了一个完整的地表辐射收支评估系统。地面辐射监测能对卫星上的辐射观测进行有效的校准和修正，从而为观测提供长期有效的观测数据；同时对家庭和工业太阳能技术的发展提供直接依据。这样的测量对于评估大气辐射传输的理论分析结果、验证气候模式计算、研究地表辐射变化趋势、农业气象及生态学研究也都是必不可少的。与此同时，辐射的收支对于蒸发、植物蒸腾、水的循环研究等也具有及其重要的价值。

系统原理

辐射的测量分为太阳辐射测量和地球辐射的测量。

太阳辐射或称短波辐射的测量可细分为天空总辐射（Eg↓）直接辐射（S）和散射辐射（Ed↓）（ 备注：Eg↓= S+ Ed↓），在进行收支测量计算时，短波辐射还包括地面反射辐射（Er↑）。

地球辐射或称长波辐射分为天空向下辐射（El↓）和地面向上辐射（El↑）。 收入辐射（E↓）= 天空总辐射（Eg↓）+天空向下辐射（El↓） ；支出辐射（E↑）= 地面反射辐射（Er↑） + 地面向上辐射（El↑） 。辐射收支的差为净辐射（E*），净辐射（E*）= 收入辐射（E↓）- 支出辐射（E↑）。

紫外辐射常常单独测量，到达地面的紫外辐射分为两类：UV-A（315－400nm）和UV-B（280－315nm），监测地面的紫外辐射及其定量变化对于加强环境评估和公众安全都有十分重要的意义。因此，WMO 强烈建议增加紫外辐射监测进行国家紫外指数的预报。

我们的基准辐射站是参照世界气象组织世界气候研究计划（WCRP）下垫面辐射基准站网（BSRN）的要求建立起来的。基准辐射站作为我国的辐射测量基准，可用于其他太阳辐射资料的校准，能适应国家气候监测网的业务需求，满足观测数据的高精度和高稳定性要求。同时，基准辐射站不仅可以作为我国一般辐射站的样板和辐射科研的基地，而且还兼备评价现存辐射数据的参照标准，为改进我国辐射观测工作发挥应有的作用。

基准辐射观测主要包括：太阳总辐射、散射辐射、直接辐射、反射辐射、大气长波辐射、地球长波辐射、

紫外辐射、光合有效辐射等辐射测量。除此之外，根据需要还会增加同步的常规气象要素。严格地说，测量直接辐射和散射辐射必须采用太阳自动跟踪系统（Tracker），而且对于辐射表而言需要加强制通风罩，以保持探头的身体温度的相对稳定，以及去除可能聚结在探头上的雨露和雾气。

系统特点

l 可以从前期到太阳能发电站全寿命期间长期可靠运行，提供长期可靠辐射数据

l 全天候双轴定位，覆盖太阳全天在天空的位置

l 全自动独立运行，无需计算机或人为干预

l 高效率传动系统不需维护

l 内置GPS接收器，定位和对时

l 配备用于修正跟踪位置的太阳感应器，保证定位，保证大风和震动导致的跟踪器的微小移动及时纠偏

l 支持24VDC和90~264VAC两种供电方式，在短期断电下可采用UPS保证系统运行

l 工作温度支持 -40 °C~85°C的严酷气候特点；针对沙尘天气的通风罩可有效降低维护要求，能有效去除沙尘、露水、霜冻和降雪等

l 出厂前完成编程和测试，减少现场接线错误和缩短调试时间

l 符合国家太阳能监测网的标准要求

l 符合国际辐射观测网络（BSRN）的技术要求、国际气象组织（WMO）标准、ISO 9060-1990标准

l 支持有线、无线等多种数据传输方式，实时查看观测数据

l 用户可自动调整测量时间，自动记录测量的辐射平均值、各测量要素均值、极值等。也可自定义存储时间，输出各种用户要求的数值

l 可在跟踪器上增设斜面总辐射表，对CPV和双轴跟踪平面太阳能板系统的效率有直接指导意义

l 可在数据采集器上直接读取跟踪器计算的太阳位置，给跟踪式太阳能发电系统提供控制对比依据

l 设计参考“太阳能资源和气象工程（solrmap）”和”国家可再生能源实验室（NREL）“相关指南

系统配置

应用案例

内蒙古工业大学BSRN基准太阳辐射站实用案例介绍

内蒙古工业大学安装了我司的BSRN基准太阳辐射站，该站点已正常运行近一年时间，性能良好，数据准确，有力的支持了该校在太阳辐射领域的科学研究。

系统技术方案说明

本系统适应国家太阳能监测网的业务需求，满足观测数据高精度和高稳定性的要求。采用传统的全自动太阳跟踪器配备和太阳定位探头，达到国际辐射观测网络（BSRN）的技术要求。满足根据国家气象组织WMO标准，满足国际标准化组织标准ISO9060-1990《太阳能—半球面总日射表和太阳直射表的规范与分类》。

该系统能的测量太阳总辐射、直接辐射和天空散射辐射、天空长波辐射、净辐射、紫外辐射、日照时数的观测。同时系统能够对大气中的总云量或不同云层的局部云量进行监测。系统的太阳光度计仪器，同时得到光谱数据，包括：光学厚度、散射系数、气溶胶分布、能量分布、通过大气的吸收率等参数。

系统主要组成由数据采集器、直接辐射计、总辐射仪（带强制通风罩）、散射辐射表、紫外辐射表、风速风向传感器、空气温湿度传感器、大气压力传感器、太阳跟踪器、太阳光度计、日照时数传感器、云量雷达、长波辐射表、净辐射传感器、3米支架（带各传感器支架）、系统供电、软件、通讯等。

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