태양 고도 및 광공해에 따른 실외 조도 변화 - 이 모든 것을 고려한 태양광 가로등 가격

주변광은 하루 24시간 동안 강도와 스펙트럼에 변화를 겪습니다.
태양 스펙트럼의 가용 에너지 분포가 낮습니다.
CIE와 같은 차원 모델
클라라 국제위원회)
태양열 모델이지만, 이 모델의 성능은...
주간 시스템에는 특징이 없습니다.
우리는 북미의 두 지역(시골 지역 포함)에서 여러 날에 걸친 하강 기류의 스펙트럼 복사조도를 측정했습니다.
체리스프링스 국립공원 (펜실베이니아주)
최소한의 인공 조명과 도심 위치(
(펜실베이니아주 필라델피아)
본 연구에서는 스펙트럼, 강도 및 색상의 변화를 설명하고, 기존의 주간 CIE 모델을 확장하여 저조도 성분과 야간 하늘 스펙트럼을 포착합니다.
우리는 측정 대상 표면의 전체 반구에서 수집된 빛으로 정의되는 빛을 측정했습니다.
검출기에 도달하는 빛은 표면 방향에서 가장 큰 가중치를 갖습니다.
빛은 입사각의 코사인 값에 따라 적분됩니다.
펜실베이니아 북부 지역의 지반 서지 복사 스펙트럼은 빛 공해가 가장 적은 조건에서 측정되었습니다.
체리스프링스 국립공원 (펜실베이니아주)
2014년 6월과 7월의 달 주기 차이.
6월 30일 밤과 7월 4일 아침, 초승달 아래에서 측정이 이루어졌습니다.
보름달 측정은 7월 11일과 12일에 이루어졌습니다.
마지막으로, 7월 18일과 20일 사이에는 달빛 조도가 각각 60%와 49%로 측정되었습니다.
같은 달에 우리는 도심의 빛 공해가 심한 환경에서 4층 높이의 옥상에서 스펙트럼을 수집하기도 했습니다.
펜실베이니아주 필라델피아 중심부 인근의 고층 건물들.
본 논문은 태양 고도, 달 고도 및 달 표면의 일사량 조사 영역의 날짜와 범위를 요약한다.
하향 조명 스펙트럼의 스펙트럼 복사 측정은 60초마다 수행됩니다.
조명의 동적 범위를 포착하기 위해, 분광 복사계의 적분 시간은 모든 파장의 최대 전력이 기기의 최대 허용 강도 판독값의 약 85%를 초과하지 않도록 조정되어, 빠르게 변화하는 조명 조건에서 분광 측정의 포화를 방지합니다.
이것들은 실험자가 수동으로 변경한 것입니다.
두 분광기의 감도가 다르기 때문에 사용되는 적분 시간도 최대 60초로 다릅니다.
야간 감도 분광계.
하늘의 스펙트럼 파워 분포는 미국 펜실베이니아주 포터 카운티에서 측정되었습니다. (북위 41.6646°, 서경 -77.8125°)
고도 710m, NED 지점 조회 서비스, 미국 지질조사국(USGS) 국가 고도 데이터 세트
국제 밤하늘 공원(IDA) 인증을 받은 곳입니다.
측정 지점은 서스퀘해넉 주립공원 숲의 높은 지대에 위치해 있어 직간접적인 인공 광원이 전혀 없습니다.
측정 과정에서 분광기를 제어하는 ​​노트북 컴퓨터에서 나오는 산란광을 검은 천으로 가리는 데 특별히 주의를 기울입니다.
펜실베이니아 주 자연보호국은 연구 캠프 설치 허가를 발급했습니다.
우리는 또한 도시 환경에서 하향 복사조도의 스펙트럼 전력 분포를 측정했습니다. ()다섯 번째부터-
펜실베이니아 대학교 물리학 및 천문학과 데이비드 리터하우스 연구실 옥상(북위 39.952237°, 서경 -75.188734°, 해발 12.2009m).
도시 환경에서 사용되는 전기 광원은 활용 범위가 넓기 때문에 현장 측정에는 자연광, 가로등 및 기타 인공 광원뿐만 아니라 건물 환경에서 이러한 광원의 반사도 포함됩니다.
측정 대상이었던 지붕은 주변의 다른 지붕들보다 높아서 일종의 감지기 역할을 했습니다.
반구형 하늘 전체가 가려져 있고, 지붕은 자체 인공 조명에 의해 직접적으로 비춰지지 않습니다.
이러한 이유로, 측정 위치는 자연광원과 인공광원에서 발생하는 하향 복사조도를 측정하기에 충분합니다. 이러한 하향 복사조도는 도시 내 넓은 지역에 걸쳐 평균화됩니다.
이 천체력은 소프트웨어에 의해 생성되며, 주어진 지형 좌표의 태양 고도, 달 고도 및 달의 위상이 추출됩니다. (MICA 버전 2.2.2)
천체력은 선형 보간법을 사용하여 각 측정 시간과 위치의 태양 고도, 달 고도 및 달의 위상을 결정합니다.
따라서 보고된 실제 고도는 현지 대기 조건 및 굴절을 고려할 때 의미 있는 고도를 나타내지 않습니다.
천체력상의 고도를 대략적인 겉보기 고도로 변환하는 방법을 사용할 수 있습니다.
모든 측정은 맞춤형 USB 분광기 두 대를 사용하여 수행되었습니다.
USB2000+, 오션 옵틱스 컴퍼니(플로리다주 더니든)
앞으로 "A"와 "B" 분광기로 알려질 이 두 제품은 하나의 습관을 결합한 것이다.
하향 조도 검출기가 설치되었다.
"A" 분광기는 제조업체입니다.
고감도 측정에 최적화됨
소니 ILX511B 선형 실리콘 CCD 어레이)
180~875nm 사이.
이것은 황혼과 밤을 측정하는 데 사용됩니다.
"B" 분광기의 감도는 낮으며, 파장 범위는 340~1025nm입니다.
이것은 햇빛을 측정하는 데 사용됩니다.
우리는 정오부터 밤까지의 주간 일사량을 측정하기 위해 스팬 팩터가 10인 두 개의 분광광도계를 조합하여 사용했습니다.
인간의 시각에서 가능한 수많은 장면 방향을 처리하면서도 낮은 밝기의 측정 가능한 빛을 감지할 수 있습니다.
어두운 황혼이나 야간과 같은 저조도 환경에서, 주어진 하늘 조건에서 광원의 하향 조도 또는 상향 광량이 인간의 시각에 미치는 영향을 추정합니다.
하늘에서 비행기를 마주 보고 있는 모습.
스위니와 그의 동료들, 그리고 존슨과 그의 동료들은 하향 복사조도 검출기를 제작하는 기술을 설명했습니다. 단일 모드, 3-
M-섬유 점퍼(
직경 1000μm, 5.
공칭 외경 8mm, 개구수 0.22±u20090.
02, 수용각 세타 12.
7도, 전체 각도 25.4°;
오션 옵틱스 코퍼레이션(플로리다주 더니든 소재)
이는 분광계에 연결되어 하향식 조도 측정 프로브의 튜브를 통해 공급됩니다.
프로브를 제작하기 위해 광섬유 케이블의 측정 끝부분을 10~45도 방향으로 향하게 합니다. 16u2009cm(4″)
새 페인트로 코팅된 지름 플렉시글라스 원판
B 백색 반사 코팅(
버드 테크놀로지(뉴런던, 뉴햄프셔), 수생-
염기성 황산바륨(BaSO₄) 코팅.
궁극적으로 45도 각도는 임의적이며, 물리적으로 동등한 측정에 필요한 것은 각 측정에서 산란 원반의 열린 부분이 동일한 방향에 있는 것뿐입니다.
실제로 케이블이 정상 상태에서 0도에 가까운 각도로 놓여 있을 때는 디스크에 비치는 케이블 자체 그림자의 차이를 확인할 수 있습니다. 케이블이 정상 상태에서 90도에 가까운 각도로 놓여 있을 때는 설치 장비에서 케이블이 약간 움직이면 디스크에서 반사된 빛이 손실될 수 있습니다. ISKAn O-
케이블 주변에 설치된 환경 보호 장치는 케이블과 반사판 사이의 거리를 일정하게 유지하므로 케이블과 반사판 사이의 거리는 항상 일정합니다.
케이블 끝과 반사판 중심 사이의 거리는 7.74인치(2009cm)입니다.
우리는 광섬유 케이블이 할로겐 텅스텐 램프를 방출하여 디스크에서 반사된 빛만 감지할 수 있음을 확인했습니다. (LS-1)
오션 옵틱스 코퍼레이션(플로리다주 더니든 소재)
어두운 방 안의 케이블.
분광광도계 대신 램프에 연결하면 측정 모듈의 반사판과 기타 부분만 빛을 받습니다.
이는 광섬유 프로브의 정렬 및 위치가 양호함을 보여줍니다.
레노버 씽크패드 X240 노트북에 리눅스 배포판인 우분투 14가 설치되어 있습니다.
04는 분광기를 제어하고 측정 결과를 기록하는 데 사용됩니다.
노트북 컴퓨터에는 열교환식 9-
배터리를 사용하면 측정 중에 전원이 중단되지 않습니다.
API 패키지(
오션 옵틱스 코퍼레이션(플로리다주 더니든)
그리고 MATLAB용 맞춤형 소프트웨어(Mathworks Inc.; Natick, MA)
이는 분광기의 스펙트럼 전력 분포를 노트북 컴퓨터의 하드 디스크에 읽고 저장하는 데 사용됩니다.
암흑 측정(
분광기 입구에는 금속 덮개가 있습니다.
두 대의 분광광도계를 MyTemp 소형 디지털 배양기에 넣었다.
과학적 기준점; 에디슨, 뉴저지).
배양기의 초기 온도는 24°C입니다.
배양기 온도는 섭씨 10도로 설정되었고, 지속적인 암흑도 측정이 이루어졌습니다.
그 후 배양기 온도를 60°C로 설정하고 측정을 계속했다.
내부 센서 보고서에 따르면 분광계의 플레이트 온도는 암흑 스펙트럼을 이용하여 측정됩니다.
이를 통해 적분 시간과 측정 보드의 온도로 매개변수화된 암흑 스펙트럼 데이터베이스를 구축할 수 있습니다. 우리는 이것이 주어진 암흑 스펙트럼 잡음에 있어 중요한 매개변수임을 발견했습니다.
이 라이브러리에서 주어진 측정 조건과 가장 유사한 암흑 스펙트럼을 사용하여 데이터 세트의 모든 개별 스펙트럼을 처리합니다.
USB 분광기 출고 -
파장 보정에서 센서의 각 픽셀은 특정 파장에 대응합니다.
교정은 두 개의 선형 광원의 독립적인 파장 측정을 통해 검증되었습니다. (AS-361 수은 [Hg])
분광 교정 램프; AS-364 아르곤 [Ar]
분광 교정 램프;
스펙트럴 프로덕츠(Spectral Products, 코네티컷주 퍼트넘)
우리는 측정값을 알려진 스펙트럼선의 샘플과 비교하여 공장 교정을 교정합니다. (404. 7, 435. 8, 546.
1. 수은 소스 579nm; 696.5, 706.7, 727.3, 738.4 및 763.
아르곤 소스 5nm).
이 수정 사항들은 좋습니다.
가산적 변화와 거의 비슷하며, 매우 작습니다.
두 분광기 모두 1nm 미만의 해상도를 가지고 있습니다.
이는 공장의 파장 교정이 양호함을 보여줍니다.
두 분광기에 필요한 변위는 0.79±0.57nm입니다.
"A" 분광계 및 −0. 98μ2009±μ20090. 37μ2009nm (
"B" 분광계 평균값(±1SD)
교차 스펙트럼 평균( ).
분광기는 공장에서 출고될 때 교정되지만, 각 파장별 전력 측정값에 대한 교정은 이루어지지 않습니다.
측정값을 절대 복사량 교정에 통합하기 위해서는 측정 모듈 디스크에 도달하는 절대 스펙트럼 복사조도 측정값을 각 분광계 파장에서의 원래 측정값과 연결해야 합니다.
우리가 사용할 수 있는 다양한 교정 광원 및 측정 기기의 파장 범위가 두 분광광도계의 파장 범위와 부분적으로만 겹치기 때문에 다음과 같은 방법을 사용합니다.
(다소 복잡한 절차입니다.)
우리는 두 대의 분광광도계('A'와 'B')로 측정했습니다.
세 가지 교정 소스(
상대적인 스펙트럼은 아래에 나와 있습니다.
우리는 측정 신호를 연구했습니다.
이 세 가지 소음원(나틱, 매사추세츠)의 소음비
파장을 보정하고, 적분 시간과 온도에 적합한 평균 암신호를 뺍니다. "실측값"과 측정된 스펙트럼을 1로 보간합니다.
파장 간격.
상대적 수정 계수 a 2)
결과를 적분 시간으로 나누면 노이즈가 나옵니다.
보정 측정값은 초당 보정되지 않은 전력 단위로 표시됩니다. 3)
우리는 잘못된 편에 서 있다.
균일한, 공장-
교정 파장은 280nm에서 840nm까지 샘플링됩니다.
"A" 분광기
그리고 360nm와 840nm
"B" 분광기
위 공장들의 파장 교정을 수정하십시오. 4)
그다음 파장을 곱합니다.
위 프로그램에서 구한 상관 복사 보정 계수를 이용하여 조명의 스펙트럼 복사량을 구할 수 있다.
샘플 스펙트럼은 WMSRNM에서 측정되었습니다. 5)
방사율에 PI(반구에 투영된 입체각)를 곱하여 스펙트럼 복사조도로 변환합니다(wmnm 단위).
특정 파장에서 포화된 스펙트럼은 분석에서 제외됩니다.
때때로 암잡음 제거 과정에서 음수 값이 발생할 수 있는데, 이 값은 추가 분석을 위해 0으로 설정합니다.
우리는 모든 파장에서 스펙트럼이 0이 되도록 만드는 모든 스펙트럼을 포기합니다.
우리는 8차 1을 사용합니다.
MATLAB의 medfilter 1 함수(Mathworks Inc., Natick, MA)를 사용한 차원 중앙값 필터.
본 논문에서는 두 개의 독립적인 추가 데이터 세트와 두 개의 대안 모델을 고려합니다.
저자들에게서 우리는 캘리포니아 스탠퍼드에 있는 디카를로와 완델이 수집한 10756개의 태양 스펙트럼 데이터 세트를 입수했습니다.
개인적인 소통)
2600개의 태양 스펙트럼 데이터 세트
이후 그라나다 스펙트럼으로 알려지게 되었습니다.
Hern_ndez 컬렉션-
Andr_s는 저자의 웹사이트에 있습니다.
방문 날짜: 2015년 12월 14일.
Wyszecki와 Stiles로부터 -
Granada Spectrum에서 파생된 구성 요소 모델
이후부터는 그라나다 모델로 알려지게 된다.
저자의 웹사이트에서 발췌(;
방문 날짜: 2015년 12월 14일.
우리는 Webplotdigitzer를 사용하여 캘리포니아주 자브리스크 포인트와 매사추세츠주 보스턴 크로닌의 기준이 되는 시골 밤하늘 스펙트럼을 디지털화했습니다.
방문 날짜: 2015년 12월 15일.
아래와 같이 스펙트럼 데이터를 사용하여 다양한 모델을 적용해 보았습니다.
먼저 스플라인을 사용하여 기본 함수를 만들어 보겠습니다.
나노미터 간격은 벡터 노름(L-노름)으로 정규화됩니다.
그런 다음 각 스펙트럼을 벡터 노름으로 정규화하면 다음과 같은 결과를 얻습니다.
최소값에 맞춰 기본 함수의 가중치 조정
제곱 회귀.
우리는 분산 비율(R)을 계산했습니다.
이 모델은 측정된 스펙트럼을 설명하고 이를 교차 파장 제곱 선형 쌍 상관 계수에 맞추는 데 사용됩니다.
위에서 설명한 과정은 정규화된 스펙트럼에 맞추는 데 필요한 선형 모델 가중치를 생성합니다.
구성 요소 하중 다이어그램에 표시되는 것은 바로 이러한 표준화된 무게입니다. (예: )
보충 자료에는 태양 고도별로 그룹화된 평균 정규화 가중치를 제공합니다. (및)
그리고 각 고도 그룹의 정규화된 스펙트럼을 절대 스펙트럼으로 다시 매핑하는 데 필요한 평균 스케일 팩터입니다.
본 데이터 세트에서 R 값의 정규화, 적합 및 계산 범위는 360~830nm이고, Granada, DiCarlo 및 Wandel 데이터 세트에서는 380~780nm입니다.
자세한 내용은 제목 및 s2, s3, s4를 참조하십시오.
CIE 태양 모델에서 특징지어지지 않는 데이터 세트의 구성 요소를 포착하기 위해 다음과 같은 반복 방법을 사용합니다.
CIE 데이터 함수를 피팅한 후, 모든 평균 잔차와 햇빛 스펙트럼을 추출합니다. (≥u20090)
이러한 잔차들의 평균은 첫 번째 추가 기저 함수를 생성하며, 이를 CIE+ 기저 함수라고 부릅니다.
본 논문에서는 CIE 일조 모델과 CIE+1 기본 함수로 구성된 모델을 CIE+1 모델이라고 지칭합니다.
그런 다음 모든 스펙트럼과 스펙트럼을 시민 황혼 시간대에 맞췄습니다. (−6°u2009)