مقياس إشعاع شبكي رباعي المكونات لرصد الإشعاع الشمسي

ال مقياس الإشعاع الصافي رباعي المكونات JW-TBB-2L(LC27) تم تصميمه لأغراض احترافية تتعلق بالإشعاع الشمسي، وتوازن الطاقة السطحية، والرصد البيئي.

يقيس الجهاز في وقت واحد أربعة مكونات إشعاعية:

• الإشعاع الموجي القصير المتجه للأسفل
• الإشعاع الموجي القصير المنعكس لأعلى
• الإشعاع الموجي الطويل الهابط
• الإشعاع الموجي الطويل الصاعد المنبعث من السطح

بفضل فصل هذه المكونات الأربعة، يوفر الجهاز بيانات إشعاعية أكثر تفصيلاً من مقياس الإشعاع الصافي التقليدي ذي المخرج الواحد. ويمكن استخدام هذه القياسات لحساب صافي الإشعاع الموجي القصير، وصافي الإشعاع الموجي الطويل، وإجمالي صافي الإشعاع، وبياض السطح.

بفضل اتصال RS485 والاستجابة السريعة والهيكل الخارجي المتين، يمكن دمج مقياس الإشعاع في محطات الأرصاد الجوية الآلية وأنظمة المراقبة الزراعية ومحطات الأبحاث ومسجلات البيانات ووحدات التحكم عن بعد ومنصات مراقبة إنترنت الأشياء عن بعد.

ما هو مقياس الإشعاع الصافي ذو المكونات الأربعة؟

مقياس الإشعاع الصافي ذو المكونات الأربعة هو أداة تقيس بشكل منفصل الإشعاع ذي الموجات القصيرة والطويلة الوارد والصادر فوق سطح ما.

تُمثل القياسات الأربعة عادةً على النحو التالي:

1. الإشعاع الموجي القصير المتجه للأسفل
   الإشعاع الشمسي القادم من السماء والشمس.
2. إشعاع الموجات القصيرة الصاعد
   الإشعاع الشمسي المنعكس من التربة، والنباتات، والثلج، والماء، ومواد التسقيف، أو الأسطح الأخرى.
3. الإشعاع الموجي الطويل الهابط
   الإشعاع الحراري بالأشعة تحت الحمراء المنبعث إلى الأسفل من الغلاف الجوي والغيوم.
4. إشعاع موجي طويل صاعد
   الإشعاع الحراري بالأشعة تحت الحمراء المنبعث لأعلى من الأرض أو السطح المراد رصده.

وبما أن كل مكون يتم تسجيله بشكل مستقل، يمكن للباحثين تحليل كيفية تفاعل الإشعاع الشمسي والحراري مع سطح الأرض والمحاصيل والمسطحات المائية والثلوج والمباني ومواقع الخلايا الكهروضوئية.

كيف يتم حساب صافي الإشعاع؟

يوفر مقياس الإشعاع القياسات الفردية اللازمة لحساب توازن الإشعاع السطحي.

صافي الإشعاع الموجي القصير

صافي الإشعاع الموجي القصير = الإشعاع الموجي القصير الهابط - الإشعاع الموجي القصير الصاعد

يمثل صافي الإشعاع الموجي القصير الطاقة الشمسية التي يمتصها السطح المرصود بعد طرح الإشعاع الشمسي المنعكس.

صافي الإشعاع الموجي الطويل

صافي الإشعاع الموجي الطويل = الإشعاع الموجي الطويل الهابط - الإشعاع الموجي الطويل الصاعد

يمثل صافي الإشعاع الموجي الطويل التوازن بين الإشعاع الحراري الجوي والإشعاع الحراري المنبعث من السطح.

إجمالي صافي الإشعاع

إجمالي الإشعاع الصافي = الإشعاع الصافي ذو الموجات القصيرة + الإشعاع الصافي ذو الموجات الطويلة

يمثل إجمالي الإشعاع الصافي صافي الطاقة الإشعاعية المتاحة على السطح.

بحسب المشروع، يمكن لهذه القيمة أن تدعم دراسات التبخر النتحي، وتحليل تدفق الحرارة، وتقييم توازن الطاقة في المحاصيل، وبحوث المناخ، والنمذجة البيئية.

بياض السطح

البياض = الإشعاع الموجي القصير المنعكس ÷ الإشعاع الموجي القصير الهابط

يصف مصطلح البياض نسبة الإشعاع الشمسي الوارد الذي يعكسه سطح ما.

تعكس الأسطح الساطعة مثل الثلج عمومًا المزيد من الإشعاع ذي الموجات القصيرة، بينما تمتص التربة الداكنة والماء والنباتات عادةً نسبة أكبر من الإشعاع الوارد.

للاطلاع على المشاريع التي تتطلب فقط قياس انعكاس الموجات القصيرة، انظر مستشعر البياض لمراقبة انعكاس السطح.

مقياس الإشعاع الصافي رباعي المكونات مقابل مقياس الإشعاع الصافي التقليدي

يوفر مقياس الإشعاع الصافي التقليدي عادةً قياسًا واحدًا للإشعاع الصافي المجمع. وهو مناسب عندما يحتاج نظام المراقبة فقط إلى قيمة توازن الإشعاع النهائية.

يقيس مقياس الإشعاع ذو المكونات الأربعة تدفقات الإشعاع الفردية الأربعة بشكل منفصل.

اختر مقياس الإشعاع الصافي التقليدي عندما تكون قيمة الإشعاع الصافية الواحدة كافية.

اختر مقياس إشعاع صافي رباعي المكونات عندما يتطلب المشروع التمييز بين الإشعاع الشمسي، والإشعاع المنعكس، والإشعاع الجوي طويل الموجة، والإشعاع المنبعث من السطح طويل الموجة.

لرصد الإشعاع الصافي بطريقة أبسط، انظر إلى مستشعر الإشعاع الصافي مع منفذ RS485 لمراقبة المناخ.

مقياس الإشعاع رباعي المكونات مقابل مقياس الإشعاع الشمسي

يقيس جهاز قياس الإشعاع الشمسي عادةً الإشعاع الشمسي ذي الموجات القصيرة من اتجاه واحد. ولا يقيس بشكل مستقل الإشعاع الحراري ذي الموجات الطويلة.

يجمع مقياس الإشعاع الصافي رباعي المكونات بين قنوات استشعار الموجات القصيرة والطويلة التي تنظر إلى الأعلى والأسفل.

استخدم مقياس الإشعاع الشمسي عندما يكون الشرط الرئيسي هو:

• الإشعاع الشمسي الأفقي العالمي
• الإشعاع على مستوى المصفوفة
• تقييم موارد الطاقة الشمسية
• مراقبة أداء الخلايا الكهروضوئية
• قياس الإشعاع في محطة الأرصاد الجوية العامة

استخدم مقياس إشعاع رباعي المكونات عندما يتطلب المشروع ما يلي:

• توازن الطاقة السطحية
• مكونات الموجات القصيرة والموجات الطويلة المنفصلة
• مقارنة الإشعاع الوارد والصادر
• تحليل البياض والإشعاع الحراري
• البحوث الزراعية أو المناخية

للاطلاع على قياس الإشعاع الشمسي المستقل، انظر مستشعر الإشعاع الشمسي من الفئة أ.

يمكنك أيضًا استكشاف المجموعة الكاملة مستشعرات الإشعاع JW-IoT يتراوح.

مكونات القياس

الإشعاع الموجي القصير المتجه للأسفل

يقيس مستشعر الموجات القصيرة المواجه للأعلى الإشعاع الشمسي الوارد من نصف الكرة الأرضية فوق الجهاز.

يشمل هذا القياس الإشعاع الشمسي المباشر والمنتشر الذي يصل إلى سطح المراقبة.

تشمل الاستخدامات النموذجية ما يلي:

• تحليل موارد الطاقة الشمسية
• مراقبة الإشعاع الزراعي
• دراسات الطقس والمناخ
• تقييم مدخلات الطاقة السطحية
• المراقبة البيئية للخلايا الكهروضوئية

الإشعاع الموجي القصير المنعكس

يقيس مستشعر الموجات القصيرة المواجه للأسفل نسبة الإشعاع الشمسي الوارد الذي ينعكس عن السطح الموجود أسفله.

يمكن مقارنة البيانات بالإشعاع الموجي القصير الهابط لحساب البياض السطحي.

تشمل الأسطح التي تخضع للمراقبة عادةً ما يلي:

• تربة
• المحاصيل
• الأراضي العشبية
• غطاء الغابة
• الثلج والجليد
• ماء
• صحراء
• أسطح المنازل في المدن
• مصفوفات الخلايا الكهروضوئية

الإشعاع الموجي الطويل الهابط

يقيس المستشعر ذو الموجات الطويلة المواجه للأعلى الإشعاع الحراري بالأشعة تحت الحمراء المنبعث من الغلاف الجوي والغيوم باتجاه السطح.

يُعد هذا المكون مهمًا لدراسة توازن الإشعاع الليلي، وتأثيرات السحب، وتبادل الحرارة في الغلاف الجوي.

الإشعاع ذو الموجات الطويلة الصاعدة

يقيس مستشعر الموجات الطويلة المواجه للأسفل الإشعاع الحراري المنبعث من السطح المراد مراقبته.

يمكن أن تؤثر درجة حرارة السطح وخصائص المواد ورطوبة التربة والنباتات وظروف المياه والتسخين الشمسي جميعها على الإشعاع الموجي الطويل الصاعد.

المواصفات الفنية

قد تختلف المواصفات النهائية حسب التكوين المطلوب. تأكد من بروتوكول الإخراج، ومصدر الطاقة، وطول الكابل، وملحقات التركيب، وتوافق مسجل البيانات قبل الطلب.

تكامل البيانات RS485

يتيح مخرج RS485 لجهاز قياس الإشعاع رباعي المكونات الاتصال بمعدات المراقبة الصناعية والبيئية الشائعة.

تشمل أجهزة التوصيل النموذجية ما يلي:

• أجهزة التحكم الآلية لمحطات الأرصاد الجوية
• مسجلات البيانات البيئية
• وحدات التلقيح الاصطناعي الزراعية
• أنظمة التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC)
• عقد استشعار إنترنت الأشياء
• بوابات مودبوس
• محطات اتصالات الجيل الرابع
• بوابات LoRaWAN
• أنظمة سكادا المحلية
• منصات مراقبة السحابة

تتمثل بنية المراقبة عن بعد النموذجية فيما يلي:

مقياس الإشعاع الصافي رباعي المكونات
→ مسجل بيانات RS485 أو وحدة طرفية عن بعد
→ بوابة 4G أو إيثرنت أو LoRaWAN
→ منصة سحابية أو قاعدة بيانات بحثية

يسجل جهاز تسجيل البيانات قنوات الإشعاع الأربع المستقلة. ويمكن لبرنامج المراقبة بعد ذلك حساب صافي الإشعاع، والبياض، ومؤشرات توازن الإشعاع على المدى الطويل.

بإمكان شركة JW-IoT توفير وحدات تحكم وأجهزة اتصال متوافقة، بالإضافة إلى تكامل المنصة وفقًا لبنية المشروع.

التطبيقات النموذجية

بحث في توازن طاقة السطح

يُعد الإشعاع الصافي عنصراً مهماً في توازن طاقة السطح.

تسمح القياسات المكونة من أربعة عناصر للباحثين بفصل الطاقة الشمسية الممتصة عن التبادل الحراري ذي الموجات الطويلة، مما يوفر مدخلات أكثر اكتمالاً لنماذج توازن الطاقة.

الأرصاد الجوية الزراعية

يمكن تركيب جهاز قياس الإشعاع فوق الأراضي الزراعية والبساتين والمراعي وقطع الأراضي التجريبية.

تشمل مواضيع البحث النموذجية ما يلي:

• اعتراض الإشعاع للمحاصيل
• توازن طاقة الغطاء النباتي
• النتح التبخري
• التفاعل بين التربة والنبات والغلاف الجوي
• أبحاث الري
• مراقبة المناخ المحلي للمحاصيل
• دراسات الإجهاد الحراري الزراعي

دراسات التبخر والنتح

يُعد صافي الإشعاع أحد المدخلات الرئيسية للطاقة المستخدمة في العديد من دراسات التبخر والنتح.

عند دمجها مع درجة حرارة الهواء والرطوبة وسرعة الرياح وتدفق الحرارة في التربة وغيرها من القياسات المناخية، يمكن لجهاز قياس الإشعاع أن يدعم البحث في تبادل المياه والطاقة.

البحوث المناخية والأرصادية

يمكن دمج الجهاز في محطات الأرصاد الجوية الاحترافية من أجل:

• دراسات ميزانية الإشعاع
• أبحاث الطبقة الحدية
• تحليل السحب والإشعاع الجوي
• رصد المناخ
• الرصد البيئي طويل الأجل
• دراسات التبادل بين سطح الأرض والغلاف الجوي

مراقبة الثلوج والجليد

يتميز الثلج والجليد بخصائص مميزة في انعكاس الموجات القصيرة والإشعاع الحراري.

يمكن لجهاز قياس الإشعاع رباعي المكونات أن يدعم ما يلي:

• رصد بياض الثلج
• بحث حول توازن الطاقة في الأنهار الجليدية
• تحليل ذوبان الثلوج
• دراسات مناخ جبال الألب
• رصد البيئة القطبية

بحوث المياه والأراضي الرطبة

يمكن تركيب الجهاز فوق البحيرات والخزانات والأراضي الرطبة وغيرها من المسطحات المائية.

يمكن أن يساعد في التقييم:

• توازن الإشعاع على سطح الماء
• ظروف التبخر
• تبادل الطاقة في الأراضي الرطبة
• المناخ المحلي للخزان
• العمليات البيئية المائية

أبحاث الطاقة الشمسية

على الرغم من أن مشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية غالباً ما تستخدم مقياس الإشعاع الشمسي لمراقبة الإشعاع، إلا أن مقياس الإشعاع رباعي المكونات يوفر بيانات إضافية عن الإشعاع الحراري والموجات القصيرة المنعكسة.

يمكنه دعم ما يلي:

• دراسات بيئية لمواقع الطاقة الشمسية الكهروضوئية
• بحث في وحدات وانعكاس الأرض
• تحليل ثنائي الوجه لحجم المسام
• دراسات درجة حرارة السطح
• مراقبة البيئة الشمسية العائمة
• أبحاث المناخ المحلي لمزارع الطاقة الشمسية

لقياس الإشعاع الكهروضوئي التقليدي، اقرأ أجهزة استشعار الإشعاع الشمسي لمراقبة أداء الخلايا الكهروضوئية بدقة.

للاطلاع على بنية كاملة لمراقبة الطاقة الشمسية، انظر إلى حلول محطات الأرصاد الجوية لمحطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية.

دراسات الإشعاع السطحي الحضري

يمكن أيضًا استخدام مقياس الإشعاع لمقارنة خصائص الإشعاع لـ:

• أسمنت
• أسفلت
• مواد التسقيف
• الأسطح الخضراء
• أسطح المباني
• الغطاء النباتي الحضري
• الطلاءات العاكسة

يمكن لهذه المعلومات أن تدعم أبحاث الجزر الحرارية الحضرية وأبحاث الطاقة في المباني.

توصيات التركيب

اختر موقعًا تمثيليًا

قم بتركيب جهاز قياس الإشعاع فوق سطح يمثل هدف البحث.

على سبيل المثال:

• فوق غطاء المحاصيل للدراسات الزراعية
• فوق التربة العارية لرصد توازن طاقة التربة
• فوق الثلج لأبحاث البياض وذوبان الثلوج
• فوق الماء لدراسات التبخر
• فوق سطح مبنى مخصص لأبحاث سطح المدن

ينبغي أن ترى أجهزة الاستشعار المواجهة للأسفل سطحًا تمثيليًا ومتجانسًا بدرجة كافية.

حافظ على مستوى الجهاز

ينبغي عادةً تركيب مقياس الإشعاع رباعي المكونات بشكل أفقي.

استخدم آلية التسوية ثنائية المحاور المدمجة لضبط الجهاز. تحقق من مستوى الجهاز مرة أخرى بعد إحكام ربط أدوات التثبيت.

قد يؤدي استخدام جهاز مائل إلى حدوث أخطاء في الاتجاه ويجعل مقارنة البيانات من مواقع مختلفة أمرًا صعبًا.

تجنب العوائق والظلال

أبقِ جهاز قياس الإشعاع بعيدًا عن:

• الأعمدة
• الأبراج
• المباني
• الأشجار
• الألواح الشمسية
• الكابلات
• الأسوار
• أجهزة استشعار أخرى

يمكن للأجسام القريبة أن تحجب الإشعاع الوارد، أو تعكس إشعاعًا إضافيًا، أو تلقي بظلالها على المستشعر.

يجب أن يقلل ذراع التثبيت من إعاقة مجال الرؤية المواجه للأسفل.

الحفاظ على مجال رؤية تمثيلي

تقيس أجهزة الاستشعار المواجهة للأسفل الإشعاع القادم من السطح الموجود أسفلها.

ينبغي اختيار ارتفاع التركيب ومساحة السطح المحيطة بحيث يرى المستشعر الهدف المقصود في المقام الأول بدلاً من الأشياء غير ذات الصلة.

لمراقبة المحاصيل، يجب أيضًا مراعاة ما إذا كان ارتفاع غطاء النبات سيتغير خلال موسم النمو.

قم بتوجيه الكابل بعناية

قم بتأمين الكابل لمنع حركته في الرياح القوية، ولكن لا تسحبه أو تثنيه بشدة بالقرب من موصل المستشعر.

استخدم وسائل حماية الكابلات والتأريض والحماية من زيادة التيار المناسبة للتركيبات الخارجية طويلة الأمد.

تنظيف القباب البصرية

قد تؤثر عوامل مثل الغبار وحبوب اللقاح وفضلات الطيور والصقيع والثلوج ورواسب المياه على قياسات الإشعاع.

افحص ونظف القباب الزجاجية بانتظام باستخدام مادة ناعمة غير كاشطة وطريقة تنظيف معتمدة للأسطح البصرية.

تحقق من مستوى وثبات التركيب

قم بالفحص الدوري:

• وضع التسوية
• مسامير التثبيت
• موصلات الكابلات
• تلوث الأسطح
• تآكل
• التكثيف
• أضرار مادية

ينبغي تعديل وتيرة الصيانة وفقًا للغبار، وهطول الأمطار، والثلوج، والتلوث، وسهولة الوصول إلى الموقع.

كيفية اختيار مستشعر الإشعاع المناسب

استخدم الأسئلة التالية قبل اختيار جهاز الاستشعار.

هل تحتاج إلى أربعة مكونات إشعاعية منفصلة؟

اختر مقياس الإشعاع رباعي المكونات هذا عندما يتطلب المشروع قياسات مستقلة للموجات القصيرة والطويلة.

إذا كانت هناك حاجة إلى ناتج إشعاع صافٍ واحد فقط، فقد يكون مستشعر الإشعاع الصافي التقليدي كافياً.

هل تحتاج إلى قياس انعكاس السطح؟

يمكن لجهاز قياس الإشعاع رباعي المكونات حساب البياض من قنوات الموجات القصيرة الخاصة به.

عندما يتطلب المشروع فقط الإشعاع الموجي القصير الوارد والمنعكس، فقد يوفر مستشعر البياض تكوينًا أبسط.

هل يركز المشروع فقط على الإشعاع الشمسي؟

لأغراض مراقبة أداء الخلايا الكهروضوئية، أو محطات الأرصاد الجوية العامة، أو تقييم موارد الطاقة الشمسية، قد يكون استخدام مقياس الإشعاع الشمسي أو مستشعر الإشعاع الشمسي المخصص أكثر ملاءمة.

انظر مستشعر الإشعاع الشمسي لحلول مراقبة الخلايا الكهروضوئية للحصول على خيارات مراقبة كاملة للخلايا الكهروضوئية.

هل تحتاج إلى نقل البيانات عن بُعد؟

حدد ما إذا كان المشروع يتطلب ما يلي:

• مجموعة RS485 المحلية
• Modbus RTU
• اتصالات الجيل الرابع
• إيثرنت
• لوراوان
• MQTT
• HTTP
• تكامل واجهة برمجة التطبيقات (API)
• منصة سحابية
• نشر خادم خاص

يمكن لـ JW-IoT المساعدة في تكوين المستشعر ومسجل البيانات وبنية الاتصال وفقًا للمشروع.

أجهزة الاستشعار الداعمة الموصى بها

غالباً ما يتم استخدام مقياس الإشعاع الصافي رباعي المكونات مع أجهزة استشعار أخرى.

تشمل القياسات الموصى بها ما يلي:

• درجة حرارة الهواء
• الرطوبة النسبية
• سرعة الرياح
• اتجاه الرياح
• هطول الأمطار
• الضغط الجوي
• درجة حرارة التربة
• رطوبة التربة
• تدفق الحرارة في التربة
• درجات حرارة السطح
• رطوبة الأوراق
• مستوى الماء
• درجة حرارة وحدة الخلايا الكهروضوئية

إن الجمع بين عدة معايير يمنح الباحثين سياقاً أوسع لتفسير التغيرات في توازن الإشعاع.

طلب تكوين مقياس إشعاع شبكي رباعي المكونات

أرسل إلى JW-IoT تطبيقك، وشروط التثبيت، ومعايير الإشعاع المطلوبة، وطريقة الاتصال، ومتطلبات جمع البيانات.

سيساعدك فريقنا في إعداد حل مناسب لمقياس الإشعاع رباعي المكونات وحل مراقبة ميدانية لمشروعك.

اطلب عرض سعر

استكشف مستشعرات الإشعاع JW-IoT