Датчик чистого излучения с интерфейсом RS485 для мониторинга климата

Описание

Он Датчик излучения JW-TBB-1L(LC26) Это термоэлектрический прибор, предназначенный для измерения баланса между излучением, принимаемым поверхностью, и излучением, исходящим от этой поверхности.

Он измеряет оба восходящее и нисходящее излучение в широком спектральном диапазоне 0,28–50 мкм, что позволяет исследователям определять суммарное излучение для таких применений, как:

• Исследования баланса поверхностной энергии
• Исследование эвапотранспирации
• мониторинг сельскохозяйственного климата
• Исследования в области ирригации
• Гидрологические наблюдения
• Экологический мониторинг
• Метеорологические исследования

Ан опциональный встроенный модуль вывода RS485 позволяет подключать датчик напрямую к совместимым регистраторам данных, RTU, контроллерам метеостанций и системам мониторинга окружающей среды.

В отличие от обычного пиранометра, который в основном измеряет поступающее солнечное излучение, JW-TBB-1L(LC26) измеряет разница между входящим и исходящим излучением, обеспечивая радиационный баланс, необходимый для исследований энергии поверхности земли и атмосферы.

Для ознакомления с другими продуктами для радиационного мониторинга, перейдите по ссылке:

Датчики излучения

Обзор продукта

Чистое излучение описывает баланс между излучением, достигающим контролируемой поверхности, и излучением, покидающим её.

Прибор JW-TBB-1L(LC26) измеряет излучение в двух направлениях.

Его верхняя чувствительная поверхность получает излучение с неба, в то время как его нижняя чувствительная поверхность наблюдает за излучением, исходящим от контролируемой поверхности или отражающимся от нее.

Контролируемая поверхность может включать в себя:

• Голая почва
• Покров растений
• Луга
• Вода
• Болото
• Поверхность леса
• Городская поверхность
• Другие исследовательские поверхности

Разница между двумя измерениями в разных направлениях указывается как чистое излучение.

Это измерение особенно важно, когда цель состоит не просто в том, чтобы узнать, сколько солнечной радиации поступает, а в том, чтобы понять, сколько энергии излучения остается доступной на поверхности.

Что такое чистое излучение?

В общих чертах:

Суммарное излучение = Входящее излучение − Исходящее излучение

К падающему излучению могут относиться:

• Прямое и рассеянное коротковолновое солнечное излучение
• Нисходящее длинноволновое излучение от атмосферы и облаков

К исходящему излучению могут относиться:

• Отраженное коротковолновое солнечное излучение
• Длинноволновое тепловое излучение, испускаемое контролируемой поверхностью

В солнечную дневную погоду суммарное излучение часто бывает положительным, поскольку входящее излучение превышает исходящее.

Ночью суммарное излучение может стать отрицательным, поскольку солнечное излучение исчезает, в то время как поверхность продолжает излучать длинноволновое тепловое излучение.

Фактическое суммарное излучение зависит от таких факторов, как:

• Местные погодные условия
• Солнечная высота
• Облачность
• Температура поверхности
• Отражательная способность поверхности
• Растительность
• Влажность почвы

Зачем измерять чистое излучение?

Чистое радиационное излучение помогает исследователям и операторам систем мониторинга определить, сколько лучистой энергии доступно на поверхности земли, сельскохозяйственных культур или воды.

Эта энергия оказывает влияние на:

• Испарение
• Транспирация растений
• Поток тепла в почве
• Температура поверхности
• Атмосферный теплообмен
• Потребность сельскохозяйственных культур в воде
• Локальный микроклимат
• Энергетический баланс экосистемы

В отличие от стандартного датчика солнечной радиации, который измеряет только излучение, поступающее сверху, датчик чистого излучения учитывает обмен излучением в обоих направлениях.

Это делает его особенно полезным для исследований в области сельскохозяйственного водопользования, изучения эвапотранспирации и анализа баланса поверхностной энергии.

Как работает JW-TBB-1L(LC26)

В JW-TBB-1L(LC26) используется термоэлектрическая сенсорная технология.

Излучение, поглощаемое верхней и нижней чувствительными поверхностями, создает разницу температур внутри датчика.

Термопара преобразует эту разницу температур в электрический сигнал.

Полярность и амплитуда сигнала определяют направление и величину суммарного излучения.

В общем:

• Входящее излучение превышает исходящее излучение → положительное суммарное излучение
• Если исходящее излучение превышает входящее, то суммарное излучение будет отрицательным.

Исходная чувствительность датчика задается следующим образом:

7–14 мкВ/(Вт/м²)

При выборе дополнительной версии RS485 внутренний модуль преобразования сигнала преобразует выходные данные датчика в цифровые измерительные данные для передачи в совместимую приемную систему.

Технические характеристики

Технические характеристики могут различаться в зависимости от выбранного выходного сигнала и конфигурации проекта. Перед заказом подтвердите тип источника питания, протокол связи, длину кабеля, схему расположения регистров, тип разъема и монтажные принадлежности.

Дополнительный выход RS485 и интеграция с системой.

Модель JW-TBB-1L(LC26) может быть сконфигурирована с помощью встроенный модуль вывода RS485.

Эта опция преобразует сигнал датчика в цифровые данные, которые могут передаваться непосредственно на совместимое оборудование мониторинга.

Версия RS485 может быть интегрирована со следующими устройствами:

• регистраторы данных метеостанции
• Контроллеры сельскохозяйственного мониторинга
• Экологические RTU
• Промышленные устройства сбора данных
• IoT-шлюзы
• Системы на базе ПЛК
• Системы сбора исследовательских данных

Встроенная опция цифрового выхода позволяет снизить необходимость в отдельном внешнем преобразовании сигнала.

Перед заказом версии RS485 необходимо подтвердить следующее:

• Требуемый протокол связи
• Карта регистрации
• Скорость передачи данных
• Адрес устройства
• Формат данных
• Источник питания
• Длина кабеля
• модель регистратора данных
• Требуемый интервал выборки

Для проектов с использованием нескольких датчиков полная архитектура связи должна быть разработана в соответствии с требованиями приемной системы и полевой сети.

Основные области применения

1. Сельскохозяйственные метеостанции

Данные о чистом радиационном излучении могут помочь исследователям понять, сколько радиационной энергии доступно над растительным покровом сельскохозяйственных культур.

Датчик можно использовать совместно с такими измерениями, как:

• Температура воздуха
• Относительная влажность
• скорость ветра
• Осадки
• Влажность почвы
• Поток тепла в почве

Типичные области применения в исследованиях включают:

• Мониторинг микроклимата сельскохозяйственных культур
• Наблюдение за энергетическим балансом поля
• Исследования водопотребления сельскохозяйственных культур
• Исследования в области ирригации
• Эксперименты по изучению реакции на засуху
• Сельскохозяйственная метеорология

2. Исследование эвапотранспирации

Чистая радиация является важным компонентом во многих исследованиях испарения и поверхностной энергии.

Это представляет собой значительный приток энергии излучения, связанный с:

• Испарение из почвы
• Испарение с поверхности воды
• Транспирация растений

В исследовательских работах по эвапотранспирации обычно оценивают чистое излучение вместе с другими параметрами, такими как:

• Температура воздуха
• Относительная влажность
• скорость ветра
• Атмосферное давление
• Поток тепла в почве
• Характеристики урожая или поверхности

JW-TBB-1L(LC26) обеспечивает компонент измерения чистого излучения.

Она не производит самостоятельный расчет полного испарения.

3. Исследования в области ирригации

Чистое радиационное излучение может помочь исследователям изучить, как изменяется доступная поверхностная энергия при различных погодных условиях и условиях выращивания сельскохозяйственных культур.

Возможные области применения включают:

• Исследование планирования орошения
• Сравнение методов орошения
• Исследования баланса почвенной влаги
• Эксперименты по изучению стресса растений
• Исследования эффективности использования воды
• Исследования в области точного земледелия

Для оперативного управления орошением, как правило, следует сочетать измерение чистого радиационного баланса с другими измерениями параметров окружающей среды и почвы.

4. Мониторинг климата и микроклимата

Датчик можно использовать для наблюдения за обменом энергией излучения между атмосферой и контролируемой поверхностью.

Возможные исследовательские среды включают:

• Сельскохозяйственные поля
• Луга
• Лесные исследовательские участки
• Болота
• Пустыни
• Городские поверхности
• Зеленые крыши
• Водоразделы
• Прибрежные наблюдательные пункты

Долгосрочные наборы данных позволяют сравнивать сезонные и экологические изменения баланса поверхностной радиации.

5. Исследования баланса поверхностной энергии

Баланс поверхностной энергии описывает, как доступная энергия распределяется между различными процессами теплопередачи.

В зависимости от метода исследования, к ним могут относиться:

• Поток явной теплоты
• Поток скрытой теплоты
• Поток тепла в почве
• теплоаккумулирование
• Другие местные энергетические биржи

Датчик чистого излучения обеспечивает радиационный компонент требуется для проведения такого рода анализа.

6. Гидрологические и экологические исследования

Чистое радиационное излучение влияет на испарение, температуру поверхности и энергообмен между землей, растительностью, водой и атмосферой.

Возможные области применения включают:

• исследования водосборных бассейнов
• мониторинг водно-болотных угодий
• Исследования озер и водохранилищ
• Гидрология лесов
• Исследования энергетического баланса экосистем
• Исследование взаимодействия суши и атмосферы
• Долгосрочные климатические наблюдения

Датчик чистого излучения против пиранометра

Датчик чистого излучения и пиранометр измеряют различные параметры излучения.

Выберите пиранометр когда для проекта в первую очередь необходима глобальная солнечная радиация.

Выберите датчик излучения когда в рамках проекта необходимо понять общее поглощение и потери излучения на контролируемой поверхности.

Для получения высококачественных данных об уровне глобального солнечного излучения см.:

Пиранометр класса А

Датчик чистого излучения против четырехкомпонентного радиометра чистого излучения

JW-TBB-1L(LC26) обеспечивает комбинированное измерение чистого излучения.

Четырехкомпонентный сетевой радиометр отдельно измеряет:

• Нисходящее коротковолновое излучение
• Восходящее коротковолновое излучение
• Нисходящее длинноволновое излучение
• Восходящее длинноволновое излучение

Если для проекта требуется в первую очередь одно суммарное значение чистого излучения, выбирайте стандартный датчик чистого излучения.

Выбирайте четырехкомпонентную систему, если исследование требует независимого анализа четырех направленных коротковолновых и длинноволновых компонентов.

Последний вариант больше подходит для детальных исследований атмосферного или поверхностного излучения.

Датчик чистого излучения против датчика суммарного солнечного излучения

Датчик суммарного солнечного излучения измеряет поступающее солнечное излучение из верхнего полушария.

Этот метод не вычитает напрямую излучение, отраженное или испущенное контролируемой поверхностью.

Для общего мониторинга солнечной радиации на метеостанциях см.:

Фотоэлектрический датчик суммарного солнечного излучения

Для исследований, посвященных поглощению и потере энергии на поверхности, датчик чистого излучения предоставляет более релевантный параметр.

Как выбрать правильный датчик излучения

Различные датчики излучения предназначены для решения различных задач измерения.

Сопутствующие товары:

Датчик прямого солнечного излучения

Датчик ближнего инфракрасного излучения

Инструкция по установке

Для получения достоверных результатов измерений чистого излучения крайне важна правильная установка оборудования.

1. Выберите репрезентативную поверхность.

Установите датчик над поверхностью, представляющей собой исследуемую область.

Избегайте установки вблизи таких объектов, как:

• Здания
• Стены
• Деревья
• Поляки
• Крупные инструменты
• Отражающие металлические поверхности
• Искусственные источники тепла
• Ирригационное оборудование, которое может распылять воду на датчик.

Близлежащие объекты могут создавать затенение, заслонять обзор или вызывать нежелательные отражения.

2. Обе чувствительные поверхности должны быть свободны от загрязнений.

Верхняя чувствительная поверхность должна иметь беспрепятственный обзор неба.

Нижняя чувствительная поверхность должна иметь беспрепятственный обзор контролируемой поверхности.

Не устанавливайте широкую монтажную пластину непосредственно под датчиком, если она загораживает нижнее поле зрения.

3. Установите уровень датчика.

Для стандартного мониторинга чистого излучения на поверхности следует устанавливать датчик горизонтально, если протокол исследования не требует иной ориентации.

Проверьте положение датчика, используя имеющееся выравнивающее устройство или подходящую монтажную конструкцию.

4. Минимизировать помехи от опорных рычагов.

Используйте опорную планку, которая минимизирует:

• Теневое наблюдение
• Отражение
• Затруднение обзора нижней части поля зрения

Конструкция крепления должна как можно меньше влиять на измеряемую радиационную обстановку.

5. Выберите подходящую высоту установки.

Высота установки должна соответствовать цели исследования и контролируемой поверхности.

Поскольку датчик установлен выше, нижняя чувствительная поверхность охватывает большую площадь.

В случае неоднородных поверхностей или неравномерного растительного покрова слишком близкое расположение растений может снизить пространственную репрезентативность.

Для долгосрочных или сравнительных исследований используйте единый метод установки.

Эксплуатация и техническое обслуживание

Рекомендуемые работы по техническому обслуживанию включают:

• Очистите верхнюю и нижнюю поверхности датчика.
• Удалите пыль, пыльцу, пятна от воды и другие загрязнения.
• Избегайте царапин на чувствительных поверхностях.
• Убедитесь, что датчик остается в горизонтальном положении.
• Проверьте крепежные элементы.
• Проверьте изоляцию кабеля и разъемы.
• Убедитесь, что опорная конструкция не сместилась.
• Не допускайте, чтобы растительность загораживала нижнее поле зрения.
• При необходимости проверьте связь по протоколу RS485.
• Проверьте данные на наличие неожиданных смещений или нестабильных показаний.
• Соблюдайте требуемый график калибровки или проверки.

В пыльных, сельскохозяйственных, прибрежных или загрязненных районах частоту проверок следует увеличить.

Типичная система мониторинга

На научно-исследовательской станции мониторинга JW-TBB-1L(LC26) может быть объединен со следующими компонентами:

• Датчики температуры и влажности воздуха
• Датчики скорости и направления ветра
• Дождемер
• Датчик атмосферного давления
• Датчик температуры почвы
• Датчик влажности почвы
• Датчик теплового потока в почве
• Датчик температуры поверхности
• регистратор данных или RTU

Окончательную конфигурацию следует выбирать в соответствии со следующими критериями:

• Метод исследования
• Условия на участке
• Интервал выборки
• Требования к коммуникации
• Наличие электроэнергии
• Система сбора данных

Запрос на настройку датчика излучения

Выбор датчика излучения следует начинать с определения цели измерения.

Если ваш проект требует:

• Совокупное входящее и исходящее излучение
• Данные о балансе поверхностной энергии
• Исследование эвапотранспирации
• Исследования в области энергетики сельскохозяйственных культур
• Климатический или экологический мониторинг
• Дополнительная интеграция с системой RS485

тот Датчик излучения JW-TBB-1L(LC26) может подойти.

Для получения поддержки по настройке и коммерческого предложения свяжитесь с компанией JW-IoT, указав ваше приложение, среду установки, требования к выходным данным, тип регистратора данных и количество.