كيف تدعم بيانات حركة السحب التنبؤ قصير المدى بالطاقة الشمسية

تُعد ظروف السحب جزءًا مهمًا من المراقبة البيئية للخلايا الكهروضوئية لأن التغيرات في الغطاء السحابي يمكن أن تؤثر على الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى موقع الخلايا الكهروضوئية.

بالنسبة لتطبيقات التنبؤ الشمسي قصيرة المدى، يمكن أن يكون من المفيد مراقبة ليس فقط الإشعاع المقاس في الموقع، ولكن أيضًا ظروف السحب المرئية حول موقع المراقبة.

صُممت كاميرا التصوير الشاملة للسماء من سلسلة JW-TK للمراقبة الآلية للسماء من الأرض. ووفقًا لوثائق المنتج، يمكنها التقاط صور شاملة للسماء وتوفير معلومات متعلقة بالغيوم لتطبيقات تشمل كشف الغيوم، ومراقبة الغطاء السحابي، ورصد حركة الغيوم، والتنبؤ بالطاقة الشمسية.

ويذكر دليل المنتج المرفق أيضًا أن النظام مصمم لتوفير بيانات السماء في الوقت الفعلي على مستوى الموقع والتي يمكن أن تدعم التنبؤ بتوليد الطاقة الكهروضوئية.

تشرح هذه المقالة كيف يمكن لهذا النوع من معلومات السماء أن يكمل بيانات الإشعاع الشمسي التقليدية وبيانات مراقبة الخلايا الكهروضوئية.

لماذا تُعدّ ظروف السحب مهمة في مراقبة أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية؟

تشير وثائق منتج JW-IoT إلى أن حركة السحب يمكن أن تسبب تقلبات سريعة في الإشعاع الشمسي وإنتاج الطاقة الكهروضوئية.

ولهذا السبب تعتبر ظروف السحب ذات صلة عند تحليل التغيرات قصيرة المدى في توليد الطاقة الكهروضوئية.

قد تقوم محطة مراقبة الطاقة الشمسية التقليدية بالفعل بقياس معايير مثل:

• الإشعاع الشمسي،,
• درجة الحرارة المحيطة،,
• الرطوبة النسبية،,
• سرعة الرياح،,
• اتجاه الرياح،,
• هطول الأمطار،,
• درجة حرارة الوحدة.

تظل هذه القياسات مهمة لأنها توفر معلومات رقمية مباشرة حول الظروف البيئية في موقع الرصد.

ومع ذلك، فإن تصوير السماء يوفر نوعًا مختلفًا من المعلومات: معلومات مرئية ومحسوبة عن السماء فوق الموقع.

يُعد هذا الاختلاف مهماً عندما يشمل هدف المراقبة سلوك السحابة.

ما الذي يقيسه مستشعر الإشعاع الشمسي؟

يقيس مستشعر الإشعاع الشمسي شدة الإشعاع في موقع المراقبة الخاص به.

توضح وثائق منتج JW-IoT بوضوح الفرق بين هذا وتصوير السماء: تقيس أجهزة استشعار الإشعاع الشمسي الإشعاع في الموقع، بينما يقوم جهاز تصوير السماء بالكامل بتسجيل ظروف السحب التي قد تؤثر على الإشعاع بشكل مرئي.

من الناحية العملية، يوفر الجهازان أنواعًا مختلفة من المعلومات.

مستشعر الإشعاع الشمسي

يوفر:

تم قياس الإشعاع الشمسي عند نقطة الرصد.

نظام تصوير شامل للسماء

يوفر:

صور السماء ومعلومات الرصد المتعلقة بالغيوم.

لا يغني أي من القياسين عن الآخر.

بالنسبة لمشاريع مراقبة الخلايا الكهروضوئية، يمكن استخدامها معًا عندما تكون هناك حاجة إلى كل من معلومات الإشعاع الشمسي ومعلومات السحب.

ما المعلومات التي يمكن أن يوفرها التصوير الجوي الأرضي؟

بحسب صفحة منتج JW-IoT، يمكن لنظام التصوير الشامل للسماء توفير أو تخزين معلومات مثل:

• صورة السماء الكاملة الأصلية،,
• صورة معالجة للكشف عن السحب،,
• غطاء سحابي كامل،,
• نسبة السماء الصافية،,
• نسبة الغطاء السحابي،,
• التوزيع السحابي،,
• موقع السحابة،,
• موقع الشمس،,
• حالة تشغيل المعدات،,
• سجلات الصور التاريخية،,
• الاتجاهات التاريخية للغطاء السحابي،,
• تسلسلات الصور لرصد حركة السحب.

كما يسرد دليل المنتج سرعة السحابة واتجاهها ضمن مخرجات البيانات المتاحة.

توفر هذه المخرجات معلومات تختلف عن القياسات المناخية التقليدية القائمة على النقاط.

أربعة متغيرات متعلقة بالحوسبة السحابية مهمة للمراقبة

بالنسبة للمراقبة البيئية للخلايا الكهروضوئية، يمكن أن تكون العديد من المتغيرات المتعلقة بالغيوم مفيدة بشكل خاص عند تفسيرها معًا.

1. غطاء سحابي

يصف غطاء السحب مقدار المساحة المرئية من السماء التي تشغلها السحب.

يستطيع نظام JW-TK توفير معلومات عن الغطاء السحابي في الوقت الفعلي كجزء من مخرجات البيانات الخاصة به.

يساعد هذا في توفير وصف رقمي لحالة السماء الحالية.

يجب تفسير غطاء السحب جنبًا إلى جنب مع المعلومات الأخرى، لأن النسبة المئوية الإجمالية نفسها لا تصف مكان وجود السحب داخل صورة السماء.

2. التوزيع السحابي

تتضمن صفحة المنتج توزيع السحابة ضمن نتائج المراقبة المتاحة.

وهذا يضيف سياقاً مكانياً لبيانات الغطاء السحابي.

بدلاً من مجرد وصف كمية السحب، يمكن لصور السماء أن توضح أيضاً كيفية توزيع السحب عبر نصف الكرة السماوية المرئي.

يمكن أن تكون هذه المعلومات مفيدة عند مقارنة ظروف السحب مع الإشعاع المقاس.

3. اتجاه السحابة

يذكر دليل JW-TK اتجاه السحابة كمعامل إخراج.

يوفر اتجاه السحب معلومات إضافية حول كيفية تغير ظروف السماء المحلية بمرور الوقت.

لا ينبغي تفسير ذلك على أنه تنبؤ مضمون بإنتاج الطاقة الشمسية الكهروضوئية في المستقبل بمفرده.

بل هو أحد المتغيرات العديدة المتعلقة بالسحابة والتي يمكن استخدامها في نظام مراقبة أو تنبؤ أوسع.

4. سرعة السحابة

كما تم إدراج سرعة السحابة كمعامل إخراج في دليل JW-TK.

عند دمج بيانات سرعة السحب مع صور السماء المتكررة ومعلومات اتجاه السحب، يمكن أن تساعد هذه البيانات في وصف التغيرات في ظروف السحب المحلية.

لا تحدد وثائق الشركة المصنعة دقة التنبؤ بالطاقة المضمونة أو مهلة التنبؤ، لذلك يجب تقييم هذه القيم على مستوى المشروع بدلاً من افتراضها من نظام التصوير وحده.

كيفية تحويل صور السماء إلى معلومات سحابية

تصف صفحة منتج JW-IoT سير عمل المراقبة في عدة مراحل.

أولاً، تلتقط العدسة نصف الكروية رؤية واسعة للسماء على فترات زمنية محددة.

يقوم النظام بعد ذلك بمعالجة الصورة وتحديد مناطق السماء الصالحة. وبحسب الإعدادات، قد تشمل المعالجة إخفاء الأفق، وتصحيح الصورة، وضبط السطوع، ومعالجة منطقة الشمس، واستبعاد العوائق، وتقسيم السماء إلى مناطق صافية ومناطق سحابية.

يمكن أن تتضمن المعلومات الناتجة قيم الغطاء السحابي وصور توزيع السحب المعالجة.

من خلال هذه العملية، يمكن تحويل صور السماء إلى معلومات منظمة متعلقة بالغيوم يمكن دمجها مع بيانات مراقبة الخلايا الكهروضوئية الأخرى.

وبالتالي، فإن تدفق البيانات المبسط هو:

صورة السماء الكاملة

↓

معالجة الصور

↓

تحديد السحب / السماء الصافية

↓

نتائج تغطية وتوزيع السحب

↓

المراقبة التاريخية أو المراقبة الآنية

وهذا يسمح بتحويل صورة السماء المرئية إلى معلومات رصد منظمة بدلاً من أن تظل مجرد صورة فوتوغرافية.

لماذا يتم دمج صور السماء مع بيانات الإشعاع الشمسي؟

تنص وثائق المنتج تحديداً على أنه يمكن دمج صور السماء مع مستشعرات الإشعاع الشمسي، ومستشعرات درجة حرارة الوحدة، وبيانات طاقة الخلايا الكهروضوئية.

يمكن لهذا المزيج أن يوفر طبقات مختلفة من المعلومات.

صورة السماء

يوفر معلومات حول:

• حالة الغيوم،,
• التوزيع السحابي،,
• حركة السحب،,
• موقع الشمس.

مستشعر الإشعاع الشمسي

يوفر:

• تم قياس الإشعاع الشمسي عند نقطة الرصد.

مستشعر درجة حرارة الوحدة

يوفر:

• درجة حرارة الوحدة الكهروضوئية.

بيانات الطاقة الكهروضوئية

يوفر:

• معلومات توليد الكهرباء من نظام الخلايا الكهروضوئية.

عند مقارنة مجموعات البيانات هذه باستخدام طوابع زمنية متسقة، يمكن للمشغلين أو أنظمة التنبؤ تحليل العلاقة بين الظروف البيئية وأداء الخلايا الكهروضوئية.

تتضمن وثائق المنتج من بين التطبيقات الممكنة لدمج مجموعات البيانات هذه: التنبؤ قصير المدى بالطاقة الشمسية، ودراسات تقلبات إنتاج الطاقة الكهروضوئية، وتحليل موارد الطاقة الشمسية، وتقييم أداء المحطة.

علاقة بيانات عملية

بالنسبة لمشروع مراقبة الخلايا الكهروضوئية، يمكن تلخيص علاقة المعلومات على النحو التالي:

ظروف السحب

↓

الإشعاع الشمسي

↓

استجابة نظام الخلايا الكهروضوئية

يساهم جهاز التصوير الشامل للسماء بالمعلومات في الطبقة الأولى.

يقيس جهاز قياس الإشعاع الشمسي أو أي جهاز استشعار إشعاعي آخر الطبقة الثانية.

تمثل بيانات محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية الطبقة الثالثة.

يمكن أن يساعد هذا الهيكل المهندسين على تنظيم بيانات المراقبة دون التعامل مع أي جهاز بمفرده كحل تنبؤ كامل.

تؤدي صور السماء الكاملة وصور السحب عبر الأقمار الصناعية أدوارًا مختلفة

كما تميز صفحة منتجات JW-IoT بين الصور الأرضية التي تغطي السماء بأكملها وصور السحب الملتقطة عبر الأقمار الصناعية.

يمكن أن يوفر التصوير الجوي الأرضي ما يلي:

• رصد السماء محلياً،,
• صور عالية التردد،,
• سجلات التغيرات السحابية الصغيرة،,
• التزامن مع بيانات الإشعاع الشمسي المحلي وبيانات الطقس.

توفر صور الأقمار الصناعية ما يلي:

• تغطية جغرافية أوسع،,
• معلومات عن الحوسبة السحابية الإقليمية،,
• سياق أوسع لحركة السحب.

وبالتالي، فإن وثائق المنتج تعرض مصدري البيانات باعتبارهما متكاملين.

بالنسبة لرصد الخلايا الكهروضوئية على مستوى الموقع، يوفر التصوير الأرضي ملاحظات محلية يمكن مقارنتها مباشرة بقياسات أجهزة الاستشعار الموجودة في الموقع.

لماذا يعد تزامن الوقت أمراً مهماً

عند مقارنة صور السماء ببيانات الإشعاع الشمسي أو بيانات الطاقة الكهروضوئية، فإن محاذاة الوقت أمر ضروري.

تنص وثائق منتج JW-IoT تحديدًا على أن الطوابع الزمنية الدقيقة مهمة عند مقارنة صور السماء بما يلي:

• بيانات الإشعاع الشمسي،,
• إنتاج الطاقة الكهروضوئية،,
• بيانات محطات الأرصاد الجوية،,
• صور الأقمار الصناعية،,
• نماذج التنبؤ العددي،,
• محطات مراقبة متعددة.

بدون طوابع زمنية متطابقة، يصبح من الصعب تحديد أي صورة للسماء تتوافق مع قيمة إشعاع أو خرج PV محددة.

لذلك، ينبغي مراعاة مزامنة الوقت أثناء تصميم المشروع بالنسبة لمكامل الأنظمة.

كيف تتكامل تقنية التصوير الشامل للسماء مع نظام مراقبة الطقس الكهروضوئي

يمكن استخدام جهاز تصوير شامل للسماء كجزء من نظام أوسع لمراقبة البيئة الشمسية.

تصف صفحة منتج JW-IoT تكوينًا متكاملًا نموذجيًا قد يتضمن ما يلي:

• كاميرا تصوير شاملة للسماء بدقة 4K،,
• مستشعر الإشعاع الشمسي،,
• مستشعر درجة حرارة الوحدة،,
• مستشعر درجة الحرارة والرطوبة المحيطة،,
• مستشعر سرعة واتجاه الرياح،,
• مقياس المطر،,
• مسجل البيانات أو وحدة التحكم الصناعية،,
• اتصال إيثرنت أو اتصال الجيل الرابع (4G)،,
• خادم محلي أو خادم سحابي،,
• منصة مراقبة،,
• واجهة برمجة التطبيقات أو واجهة قاعدة البيانات.

يمكن عرض بنية مبسطة على النحو التالي:

جهاز تصوير السماء بالكامل
→ معلومات السحابة

مستشعر الإشعاع الشمسي
→ الإشعاع

مستشعر درجة حرارة الوحدة
درجة حرارة وحدة الخلايا الكهروضوئية ←

أجهزة استشعار الطقس
→ بيانات البيئة المحيطة

↓

مسجل البيانات / وحدة التحكم

↓

منصة مراقبة محلية أو عن بعد

للاطلاع على تطبيقات الطاقة الشمسية الكهروضوئية، انظر:

محطة رصد الأحوال الجوية الشمسية لمحطات الطاقة الكهروضوئية التابعة للمرافق العامة

للاطلاع على معدات مراقبة الإشعاع الشمسي، انظر:

مستشعر الإشعاع الشمسي الكلي الكهروضوئي لمراقبة الإشعاع عبر RS485

مستشعرات الإشعاع الشمسي JW-IoT

ما الذي يمكن أن يؤثر على تحليل صور السماء؟

يمكن أن تتأثر جودة تحليل صور السماء بظروف الموقع والبيئة.

تتضمن وثائق المنتج قائمة بالعوامل التالية:

• ضوء الشمس المباشر،,
• شروق الشمس وغروبها،,
• سحب رقيقة من نوع السمحاق،,
• ضباب،,
• ضباب،,
• تراب،,
• قطرات المطر على القبة البصرية،,
• ثلج أو صقيع،,
• انعكاسات قوية،,
• العوائق القريبة،,
• الإضاءة الاصطناعية،,
• ظروف الليل.

لهذا السبب، ينبغي تركيب معدات تصوير السماء في الأماكن التي تكون فيها السماء المرئية غير محجوبة قدر الإمكان.

توصي صفحة المنتج بتجنب الهياكل القريبة مثل المباني الشاهقة والأشجار والأبراج والمداخن والكابلات العلوية والأسطح العاكسة لأن هذه الأشياء يمكن أن تقلل من مساحة السماء الصالحة أو تتداخل مع معالجة الصور.

تكتسب هذه الاعتبارات أهمية خاصة عندما يتم استخدام البيانات التي تم جمعها للتنبؤ أو التحليل البيئي طويل الأجل.

نقطة مراقبة واحدة أم نقاط متعددة؟

ينبغي تحديد عدد مواقع تصوير السماء وفقًا للمشروع بدلاً من افتراضها مسبقًا.

تطلب إرشادات اختيار المشاريع من JW-IoT من العملاء تحديد عدد نقاط المراقبة بالإضافة إلى معلومات مثل التطبيق، وموقع الموقع، وفترة التقاط الصور، وتوافر الشبكة، ومتطلبات النظام الأساسي.

لا تحدد الوثائق المصدرية منطقة تغطية شاملة لجهاز تصوير واحد.

لذلك، ينبغي تقييم العدد المطلوب من الأجهزة وفقًا لتصميم المشروع الفعلي وهدف المراقبة.

بالنسبة للمشاريع الكبيرة أو الموزعة، يجب تأكيد هذا السؤال أثناء تكوين النظام.

متى يكون تصوير السماء بالكامل ذا صلة بمشروع الطاقة الشمسية الكهروضوئية؟

استنادًا إلى التطبيقات الموضحة في وثائق JW-IoT، يمكن النظر في تصوير السماء بالكامل عندما يتطلب المشروع ما يلي:

• مراقبة الغطاء السحابي،,
• معلومات التوزيع السحابي،,
• مراقبة حركة السحب،,
• صور بانورامية للسماء على مستوى الموقع،,
• سجلات تاريخية لصور السحب،,
• التكامل مع مراقبة الإشعاع الشمسي،,
• دعم التنبؤ بالطاقة الشمسية على المدى القصير،,
• مقارنة بين ظروف السحب وبيانات طاقة الخلايا الكهروضوئية.

تتضمن وثائق المنتج على وجه التحديد التنبؤ بالطاقة الكهروضوئية الشمسية، وتكامل محطات الأرصاد الجوية، ومراقبة الإشعاع الشمسي، والرصد الجوي من بين تطبيقاته.

لذا ينبغي أن يعتمد ما إذا كان جهاز التصوير الشامل للسماء ضروريًا على هدف المراقبة بدلاً من اعتباره مطلبًا قياسيًا لكل تركيب كهروضوئي.

مثال على المنتج: جهاز تصوير السماء الكاملة بدقة 4K من سلسلة JW-TK

بالنسبة للمشاريع التي تتطلب رصدًا آليًا للسماء من الأرض، يوفر JW-IoT جهاز تصوير السماء بالكامل بدقة 4K من سلسلة JW-TK.

بحسب دليل المنتج، يجمع النظام بين التصوير البصري ومستشعرات الصور والخوارزميات الذكية لالتقاط صور شاملة للسماء وتحليل حالة السحب. ويهدف إلى توفير بيانات السماء على مستوى الموقع ودعم تطبيقات التنبؤ بتوليد الطاقة الكهروضوئية.

تتوفر معلومات مفصلة حول تكوين النموذج والمواصفات الفنية وطرق الاتصال وخيارات المشروع المتاحة على صفحة المنتج:

جهاز تصوير 4K شامل للسماء لكشف السحب والتنبؤ بالطاقة الشمسية

لا تقوم هذه المدونة عمداً بتكرار جدول المواصفات الفنية الكامل لأن تفاصيل الهندسة هذه يتم الاحتفاظ بها بشكل أفضل في صفحة المنتج وأحدث ورقة بيانات للمشروع.

التعليمات

1. ما الذي يقيسه جهاز التصوير الشامل للسماء؟

بحسب الإعدادات المختارة، يُمكن للجهاز توفير صور كاملة للسماء ومعلومات متعلقة بالغيوم، مثل غطاء السحب وتوزيعها وموقعها وسجلات الصور التاريخية. كما تتضمن وثائق JW-TK معلومات عن اتجاه السحب وسرعتها ضمن المخرجات المتاحة.

2. هل يحل جهاز التصوير الشامل للسماء محل مستشعر الإشعاع الشمسي؟

لا.

توضح وثائق المنتج الفرق بين الجهازين: أجهزة استشعار الإشعاع الشمسي تقيس الإشعاع، بينما يقوم جهاز التصوير الشامل للسماء بتسجيل معلومات السحب والسماء.

وبالتالي يمكن استخدامهما معًا.

3. هل يمكن استخدام صور السحابة مع بيانات الطاقة الكهروضوئية؟

نعم.

يذكر موقع W-IoT الإلكتروني أن صور السماء يمكن دمجها مع أجهزة استشعار الإشعاع الشمسي، وأجهزة استشعار درجة حرارة الوحدات، وبيانات طاقة الخلايا الكهروضوئية لتطبيقات تشمل التنبؤ قصير المدى ودراسات تقلبات إنتاج الخلايا الكهروضوئية.

3. هل يضمن النظام بشكل مباشر دقة تنبؤ محددة؟

تتضمن وثائق المنتج المقدمة ما يلي: لا حدد دقة التنبؤ المضمونة للطاقة الشمسية، أو وقت التنبؤ المسبق، أو دقة التنبؤ بوصول السحب.

لذا ينبغي تأكيد أهداف الأداء هذه بشكل منفصل وفقًا لنظام التنبؤ النهائي والبرمجيات ومتطلبات المشروع.

4. هل يمكن للصور الأرضية للسماء أن تحل محل بيانات السحب الملتقطة بالأقمار الصناعية؟

لا.

يصف مشروع JW-IoT صور السحب الأرضية والفضائية بأنها تخدم أغراضًا مختلفة، ويذكر أن الصور الأرضية يمكن أن تكمل معلومات الأقمار الصناعية للمراقبة المحلية والتنبؤ الشمسي.

5. كم عدد أجهزة التصوير الشاملة للسماء المطلوبة لمحطة طاقة شمسية واحدة؟

لا يوجد رقم موحد مذكور في وثائق المنتج المرفقة.

ينبغي تحديد العدد المطلوب من نقاط المراقبة وفقًا لتطبيق المشروع والموقع ومتطلبات المراقبة.

خاتمة

توفر قياسات الإشعاع الشمسي والتصوير الجوي الأرضي أنواعًا مختلفة من المعلومات البيئية.

يقيس مستشعر الإشعاع الشمسي الإشعاع الذي يصل إلى موقع المراقبة.

يوفر نظام التصوير الشامل للسماء معلومات عن السحب والسماء، بما في ذلك رصد غطاء السحب وتوزيعها وحركة السحب.

عندما تتم مزامنة مجموعات البيانات هذه مع معلومات محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية، فإنها يمكن أن تدعم تطبيقات مثل التنبؤ قصير المدى بالطاقة الشمسية، وتحليل تقلبات إنتاج الطاقة الشمسية الكهروضوئية، والرصد البيئي.

وبالتالي فإن قيمة التصوير الشامل للسماء لا تكمن في استبدال أجهزة استشعار الطقس الكهروضوئية التقليدية، ولكن في إضافة طبقة مراقبة السحب إلى نظام المراقبة.

بالنسبة للمشاريع التي يكون فيها سلوك السحب ذا صلة بمراقبة أو التنبؤ بالطاقة الشمسية الكهروضوئية، يمكن دمج مصدر البيانات الإضافي هذا مع بيانات الإشعاع الشمسي ودرجة حرارة الوحدة والطقس والمحطة وفقًا للمتطلبات الفنية للمشروع.

استكشف حلول مراقبة الطاقة الشمسية من JW-IoT

كاميرا تصوير السماء الكاملة بدقة 4K
جهاز تصوير 4K شامل للسماء لكشف السحب والتنبؤ بالطاقة الشمسية

مراقبة الطقس باستخدام الطاقة الشمسية الكهروضوئية على نطاق المرافق
محطة رصد الأحوال الجوية الشمسية لمحطات الطاقة الكهروضوئية التابعة للمرافق العامة

مستشعر الإشعاع الشمسي
مستشعر الإشعاع الشمسي الكلي الكهروضوئي لمراقبة الإشعاع عبر RS485

فئة مستشعر الإشعاع
مستشعرات الإشعاع JW-IoT

مركز المنتجات
منتجات JW-IoT

بالنسبة لتكوين المشروع، يرجى تقديم التطبيق، وموقع التثبيت، وعدد نقاط المراقبة المطلوبة، وفترة التقاط الصور، ومتطلبات الاتصال، ومتطلبات النظام الأساسي، وغيرها من المعلومات الخاصة بالموقع.