太陽高度と光害の関数としての屋外照明の変化 - すべて1つのソーラー街路灯の価格に反映

環境光は、24時間を通して強度とスペクトルが変化する。
太陽光スペクトルの利用可能な電力分布は低い。
CIEなどの次元モデル（
クララ国際委員会）
太陽光発電モデルだが、このモデルの性能は
昼間システムには特徴がありません。
北米の2つの地域（農村地域）で複数日間の下降流スペクトル放射照度を測定した。
チェリー・スプリングス国立公園（ペンシルベニア州）
人工光源を最小限に抑え、都市部に位置する（
フィラデルフィア（ペンシルベニア州）。
本稿では、スペクトル、強度、色の変動について説明し、既存の昼光CIEモデルを拡張して、低照度成分と夜空のスペクトルを捉えられるようにする。
我々は、測定対象表面の半球全体から収集された光として定義されるものを測定した。
検出器に到達する光は、表面方向への光の寄与が最も大きい。
光は入射光の角度のコサインに従って積分される。
ペンシルベニア州北部における高潮の放射スペクトルは、光害が最も少ない条件下で測定された。
チェリー・スプリングス国立公園（ペンシルベニア州）
2014年6月と7月の月の周期の違い。
6月30日の夜と7月4日の朝、新月の夜に観測が行われた。
満月の観測は7月11日と12日に行われた。
最後に、7月18日から20日の間に、月の光照度がそれぞれ60％と49％であることが測定された。
同じ月に、都市の光害条件下にある4階建ての建物の屋上からもスペクトルデータを収集した。
ペンシルベニア州フィラデルフィア中心部付近の高層ビル群。
本稿では、太陽高度、月高度、および月面照射面積の日付と範囲をまとめる。
下方照射スペクトルの分光放射測定は60秒ごとに実施される。
照明のダイナミックレンジを捉えるために、分光放射計の積分時間を調整して、すべての波長の最大パワーが機器の最大許容強度読み取り値の約85%を超えないようにし、照明条件が急速に変化する状況下での分光測定の飽和を回避します。
これらは実験者によって手動で変更された。
2つの分光計の感度が異なるため、使用する積分時間も異なり、最大で60秒となる。
夜間感度分光計。
空のスペクトルパワー分布は、米国ペンシルベニア州ポーター郡で測定されました。(北緯41.6646°、西経-77.8125°)
標高710m、NEDポイントクエリサービス（米国地質調査所の国立標高データセット）
国際ダークスカイ協会（IDA）認定のダークスカイパーク。
測定地点はサスケハノック州立公園の森林地帯の高台に位置しているため、直接的または間接的な人工光源は存在しない。
測定中は、分光計を制御するノートパソコンからの迷光を黒い布で覆うなど、特に注意を払う。
ペンシルベニア州保全天然資源局は、研究キャンプの設置許可を発行した。
また、都市環境における下方放射照度のスペクトルパワー分布も測定した。（）5日から
ペンシルベニア大学物理天文学科デイビッド・リッターハウス研究所の屋上（北緯39.952237度、西経75.188734度、標高12.2009メートル）。
都市環境で使用される電気光源は用途が広いため、現場測定では自然光、街路灯、その他の人工光源に加え、これらの光源が建物環境で反射する光も対象とする。
計測対象とした屋根は、周囲の他の屋根よりも高く、それが検知器として機能した。
半球状の空全体、そして屋根は、人工光源によって直接照らされることはない。
これらの理由から、この測定位置は、自然光源および人工光源によって発生する下向き放射照度を測定するのに十分である。これらの下向き放射照度は、都市の広範囲にわたって平均化される。
天体暦はソフトウェアによって生成され、指定された地形座標における太陽高度、月高度、月相が抽出されます。（MICAバージョン2.2.2）。
暦表は線形補間され、各測定時刻と位置における太陽高度、月高度、および月相が決定される。
したがって、報告されている真の高度は、局地的な大気条件や光の屈折を考慮すると、重要な高度を表しているとは言えません。
暦表上の標高を近似的な見かけの標高に変換する方法を用いることができる。
すべての測定は、2台のカスタムUSB分光計を使用して実施されました。
USB2000+、オーシャンオプティクス社（フロリダ州ダニーデン）
以後「A」と「B」と呼ばれる分光計は、習慣を組み合わせたものである。
下方放射照度検出器が設置された。
「A」分光計は製造業者です。
高感度測定に最適化（
ソニーILX511BリニアシリコンCCDアレイ
180～875nmの間。
これは夕暮れと夜の時間を測るために使用されます。
「B」分光計の感度は低く、波長範囲は340～1025nmです。
これは日光を測定するために使用されます。
我々は、正午から夜間までの日中の放射照度を測定するために、スパンファクターが10の2台の分光光度計を組み合わせて使用​​した。
人間の視覚における多数のシーン方向を処理しつつ、低輝度の測定可能な光も検出できる。
薄暗い夕暮れ時や夜間において、特定の空域における光源から人間の視覚に及ぼす下方放射照度、あるいは上方放射照度の影響を推定する。
上空から飛行機を見つめる。
スウィーニーと彼の同僚、ジョンセンと彼の同僚は、下方放射照度検出器を構築するための技術について説明した。単一モード、3-
Mファイバージャンパー（
直径1000μm、5。
公称外径8mm、開口数0.22±0。
02、受容角θ12。
7度、全角度25.4度。
オーシャンオプティクス社（フロリダ州ダニーデン）
それは分光計に接続され、下方放射照度プローブ内のチューブを通して供給される。
プローブを製作するために、光ファイバーケーブルの測定端を10～45度の位置に向けます。16×2009cm（4インチ）
鳥の絵の具でコーティングされた直径プレキシガラスディスク
B ホワイト反射コーティング（
バードテクノロジー社（ニューロンドン、ニューハンプシャー州）は、水と
塩基性硫酸バリウム（BaSO₄）コーティング。
結局のところ、45度の角度は任意のものであり、物理的に同等の測定に必要なのは、各測定において同じ方向にある散乱円盤の閉じられていない部分だけである。
実際、ケーブルが通常の状態から0度に近い角度にある場合、ディスク上のケーブル自身の影の違いが確認できます。ケーブルが通常の状態から90度に近い角度にある場合、ケーブルが設置金具上でわずかに動くと、ディスクからの反射光が失われる可能性があります。ISKAn O-
ケーブルの周囲に固定された環境保護材は、ケーブルと反射板との距離を維持するため、ケーブルと反射板との距離は一定に保たれる。
ケーブルの先端と反射板の中心との距離は7.74cmです。
我々は、ハロゲンタングステンランプを発光させることにより、光ファイバーケーブルはディスクによって反射された光のみを検出できることを確認した。(LS-1;
オーシャンオプティクス社（フロリダ州ダニーデン）
暗い部屋の中のケーブル。
分光光度計ではなくランプに接続した場合、測定モジュールの反射鏡やその他の部分のみが照射されます。
これは、光ファイバープローブの位置合わせと位置決めが良好であることを示している。
Linuxディストリビューションxubuntu 14を実行しているLenovo ThinkPad X240ノートパソコン。
04は分光計を制御し、測定結果を記録するために使用されます。
ノートパソコンには、熱交換可能な9-
バッテリーを使用することで、測定中に電源供給が途切れることがない。
APIパッケージ（
オーシャンオプティクス社（フロリダ州ダニーデン）
そしてMATLAB（Mathworks Inc.、マサチューセッツ州ナティック）用のカスタムソフトウェア
これは、分光計のスペクトルパワー分布をノートパソコンのハードディスクに読み込んで保存するために使用されます。
暗測定（
分光計の入口には金属製のカバーがある。
2台の分光光度計をMyTemp小型デジタルインキュベーター内に設置した。
科学的ベンチマーク（ニュージャージー州エジソン）。
インキュベーターの初期温度は24℃です。
インキュベーターの温度を摂氏10度に設定し、連続的な暗期測定を行った。
その後、インキュベーターの温度を60℃に設定し、測定を継続した。
内部センサーの報告によると、分光計内のプレート温度は暗スペクトルを用いて測定される。
これにより、測定ボードの積分時間と温度によってパラメータ化された暗スペクトルデータベースを構築できます。これは、特定の暗スペクトルノイズにおいて重要なパラメータであることがわかりました。
このライブラリに収録されている、指定された測定条件に最も近い暗スペクトルが、データセット内のすべての個々のスペクトルを処理するために使用されます。
USB分光計工場出荷時
波長校正では、センサー上の各ピクセルが特定の波長に対応します。
校正は、2 つの線源の独立した波長測定によって検証されます。（AS-361 水銀 [Hg]）
スペクトル校正ランプ；AS-364 アルゴン [Ar]
スペクトル校正ランプ
スペクトラル・プロダクツ社（コネチカット州パットナム）。
既知のスペクトル線のサンプルと測定値を比較することにより、工場校正を校正します。(404.7、435.8、546.
1. 水銀光源 579 nm; 696.5、706.7、727.3、738.4、および 763。
アルゴン源 5 nm）。
これらの修正は良い。
加算シフトに近似し、非常に小さい（
どちらの分光計も1nm未満です。
これは、工場の波長校正が良好であることを示している。
2 つの分光計に必要な変位は 0.79±0.57nm です (
「A」分光計および −0.98u2009±u20090.37u2009nm (
「B」分光計の平均値（±1SD）
クロススペクトル平均（）。
分光計は工場出荷時に校正されているが、各波長における出力値の校正は行われていない。
測定値を絶対放射校正に組み込むためには、測定モジュールディスクに到達する絶対スペクトル放射照度測定値を、各分光計波長における元の測定値と関連付ける必要があります。
利用可能な様々な校正光源および測定機器の波長範囲は、2 つの分光光度計の波長範囲と部分的にしか重ならないため、以下の方法を使用します。
少し複雑な手順です。
私たちはそれを2台の分光光度計（「A」と「B」）で測定しました。
3つの校正源（
相対スペクトルを以下に示す。
我々は測定信号を調べた。
これら３つの騒音源（ナティック、マ）の騒音比
波長補正を行い、積分時間と温度に適した平均暗電流を差し引く。「真値」と測定スペクトルを1に補間する。
波長間隔。
相対補正係数 a 2)
結果を積分時間で割るとノイズが得られます。
補正測定値（単位：校正されていない電力/秒）；3）
私たちは間違った側にいる。
ユニフォーム、工場-
校正波長は280～840nmの範囲でサンプリングされます。
「A」分光計
そして360nmと840nm（
「B」分光計
上記工場の波長校正を修正してください。4)
次に波長を掛けます。
上記プログラムで得られた相関放射補正係数を用いて、照明のスペクトル放射が得られる。
サンプルスペクトルはWMSRNMで測定された。5)
放射率にPI（半球上に投影された立体角）を掛けて、それをwmnm単位のスペクトル放射照度に変換します。
任意の波長における飽和スペクトルは解析から除外される。
場合によっては、暗ノイズ除去の結果、負の値が生じることがありますが、その場合はさらなる分析のためにゼロに設定します。
我々は、あらゆる波長においてスペクトルをゼロにするスペクトルをすべて放棄する。
我々は8次1次を使用します
MATLABのmedfilter 1関数（Mathworks Inc.、マサチューセッツ州ナティック）を使用した次元メディアンフィルタ。
本論文では、2つの独立した追加データセットと2つの代替モデルを検討する。
著者らから、カリフォルニア州スタンフォードでディカルロとワンデルによって収集された10756個の太陽スペクトルのデータセットを入手した。
個人的なやり取り）
2600個の太陽スペクトルのデータセット（
以後、グラナダ・スペクトラムとして知られる。
Hern_ndezコレクション-
著者のウェブサイトのAndr_s（;
訪問日：2015年12月14日
ウィシェツキとスタイルズと
Granada Spectrumから派生したコンポーネントモデル（
以後、グラナダモデルとして知られる。
著者のウェブサイトより（;
訪問日：2015年12月14日
我々はWebplotdigitzerを使用して、カリフォルニア州ザブリスキーポイントとマサチューセッツ州ボストンのクロニンの基準となる農村部の夜空スペクトルをデジタル化した。
訪問日：2015年12月15日
以下に示すように、スペクトルデータを用いて様々なモデルを当てはめた。
まず、スプラインを基本関数として使用してみましょう。
ナノメートル間隔は、ベクトルノルム（Lノルム）によって正規化される。
次に、各スペクトルをベクトルノルムで正規化すると、次のことがわかります。
最小値で基本関数の重みを適合させる-
二乗回帰。
分散比（R）を計算しました。
このモデルは、測定されたスペクトルを説明し、それを波長間の二乗線形対相関係数に適合させるために使用される。
上記の手順により、正規化スペクトルに適合させるために必要な線形モデルの重みが生成される。
コンポーネント負荷図には、これらの標準化された重量が描かれています。（例：）。
補足データでは、太陽高度別にグループ化された平均正規化重みを提供します。（および）
そして、各標高グループの正規化スペクトルを絶対スペクトルにマッピングするために必要な平均スケールファクター。
正規化、フィッティング、およびRの計算範囲は、我々のデータセットでは360～830 nm、Granada、DiCarlo、およびWandelのデータセットでは380～780 nmである。
詳細については、見出しs2、s3、s4を参照してください。
CIE太陽モデルでは特徴付けられないデータセット内の成分を捉えるために、以下の反復法を使用します。
CIEデータム関数をフィッティングした後、すべての平均残差と太陽光スペクトルを抽出します。（≥u20090）
これらの残差の平均によって、最初の追加基底関数が生成されます。これをCIE+基底関数と呼びます。
ここで参照するのは、CIE太陽光モデルとCIE+1基本関数から構成されるモデルであり、これはCIE+1モデルとみなされます。
次に、すべてのスペクトルとスペク​​トルを市民の夕暮れに当てはめます。(−6°u2009