Güneş enerjili sokak lambası fiyatına göre, güneş yüksekliğine ve ışık kirliliğine bağlı olarak dış mekan aydınlatmasının değişimi

Çevresel ışık, günün 24 saatlik süresi boyunca yoğunluk ve spektral değişikliklere uğrar.
Güneş spektrumunun kullanılabilir güç dağılımı düşüktür.
CIE gibi boyutlu modeller (
Clara Uluslararası Komitesi)
Güneş enerjili model, ancak bu modelin performansı...
Gündüz sisteminin herhangi bir özelliği yoktur.
Kuzey Amerika'nın iki bölgesinde (kırsal bir alanda) çok günlük aşağı yönlü spektral ışınımı ölçtük.
Cherry Springs Ulusal Parkı, Pensilvanya)
Minimum Yapay Işık Kaynakları ve Şehir Konumu (
Philadelphia, Pensilvanya).
Spektrum, yoğunluk ve renkteki değişimleri tanımlıyoruz ve mevcut gün ışığı CIE modelini düşük ışık bileşenlerini ve gece gökyüzü spektrumlarını yakalayacak şekilde genişletiyoruz.
Ölçüm yaptığımız yüzeyin tüm yarım küresinden toplanan ışık olarak tanımlanan bir ölçüm gerçekleştirdik.
Dedektöre ulaşan ışığın ağırlığı yüzey yönünde en fazladır.
Işık, gelen ışığın açısının kosinüsüne göre bütünleştirilir.
Kuzey Pensilvanya'da yer dalgalanmasının radyasyon spektrumu, en az ışık kirliliğiyle ölçülmüştür.
Cherry Springs Ulusal Parkı, Pensilvanya)
Haziran ve Temmuz 2014 arasındaki ay döngüsündeki farklılıklar.
30 Haziran gecesi ve 4 Temmuz sabahı, yeni ay altında ölçümler yapıldı.
Dolunay ölçümleri 11 ve 12 Temmuz tarihlerinde yapıldı.
Son olarak, 18 ve 20 Temmuz tarihleri ​​arasında ay ışığının %60 ve %49 oranında aydınlandığı ölçüldü.
Aynı ay içinde, kentsel ışık kirliliği koşulları altında dört katlı bir çatıdan da spektrumlar topladık.
Pensilvanya, Philadelphia'nın merkezine yakın yüksek binalar.
Bu makale, güneşin ve ayın en yüksek noktalarına ulaşma tarih ve aralıklarını ve ayın ışınlanan bölgelerini özetlemektedir.
Aşağı doğru aydınlatma spektrumlarının spektral radyasyon ölçümleri her 60 saniyede bir gerçekleştirilir.
Aydınlatmanın dinamik aralığını yakalamak için, spektral radyometrenin entegrasyon süresi, tüm dalga boylarının maksimum gücünün, cihazın izin verilen maksimum yoğunluk okumasının yaklaşık %85'ini aşmaması için ayarlanır; böylece hızlı değişen aydınlatma koşullarında spektral ölçümün doygunluğu önlenir. S.
Bunlar deneyci tarafından elle değiştirildi.
İki spektrometrenin hassasiyetleri farklı olduğundan, kullanılan entegrasyon süresi de farklıdır ve 60 saniyeye kadar çıkabilir.
Gece Hassasiyet Spektrometresi.
ABD'nin Pensilvanya eyaletindeki Porter County'de gökyüzü spektral güç dağılımı ölçülmüştür. (41.6646° K, -77.8125° B;
Rakım 710 m, NED nokta sorgulama hizmeti, USGS Ulusal Rakım Veri Seti)
Uluslararası Karanlık Gökyüzü Parkı (IDA) sertifikasına sahip.
Ölçüm noktası, Susquehannock Eyaleti ormanlarındaki yüksek bir yerde bulunmaktadır, bu nedenle doğrudan veya dolaylı yapay ışık kaynağı yoktur.
Ölçümler sırasında, spektrometreyi kontrol eden dizüstü bilgisayardan yayılan istenmeyen ışığın siyah bir bezle örtülmesine özellikle dikkat edilir.
Pensilvanya Koruma ve Doğal Kaynaklar Departmanı, araştırma kampları kurulması için izin verdi.
Ayrıca kentsel ortamlardaki aşağı yönlü ışınımın spektral güç dağılımını da ölçtük. (Beşinci günden itibaren)
Pennsylvania Üniversitesi Fizik ve Astronomi Bölümü, David Ritterhouse Laboratuvarı'nın çatısı (39.952237° K, -75.188734° B; yükseklik 12009 m).
Kentsel ortamlarda kullanılan elektrikli ışık kaynaklarının geniş bir kullanım alanına sahip olması nedeniyle, saha ölçümleri doğal ışık, sokak lambaları ve diğer yapay ışık kaynaklarının yanı sıra bu ışık kaynaklarının bina ortamındaki yansımalarını da içermektedir.
Ölçümünü yaptığımız çatı, yakınındaki diğer çatılardan daha yüksekti ve bu da bir algılama noktası sağlıyordu.
Çatı, yarım küre şeklindeki gökyüzünün tamamına kendi yapay ışık kaynağıyla doğrudan ışık vermez.
Bu nedenlerle, ölçüm pozisyonu, doğal ve yapay kaynaklardan kaynaklanan aşağı yönlü ışınım ölçümlerini elde etmek için yeterlidir. Bu aşağı yönlü ışınımlar, şehir içinde geniş mesafeler üzerinden ortalama alınarak hesaplanır.
Ephemeris, yazılım tarafından oluşturulur ve verilen arazi koordinatlarının güneş yüksekliği, ay yüksekliği ve ay evresi çıkarılır. (MICA Sürüm 2.2.2).
Ephemeris, her ölçüm zamanı ve konumuna ait güneş yüksekliğini, ay yüksekliğini ve ay evresini belirlemek için doğrusal olarak enterpolasyon yöntemiyle işlenir.
Dolayısıyla, bildirilen gerçek irtifa, yerel atmosferik koşullar ve kırılmayı dikkate aldığımızda önemli bir irtifayı temsil etmemektedir.
Ephemeris verilerindeki yükseklik değerlerini yaklaşık görünen yükseklik değerlerine dönüştürme yöntemi kullanılabilir.
Tüm ölçümler iki adet özel yapım USB spektrometre kullanılarak gerçekleştirilmiştir.
USB2000+, Ocean Optics Şirketi; Dunedin, FL)
Bundan böyle "A" ve "B" spektrometreleri olarak bilinen bu cihazlar, bir alışkanlığı birleştirir.
Aşağı yönlü ışınım dedektörü kuruldu.
"A" spektrometresi bir üreticidir.
Yüksek hassasiyetli ölçüm için optimize edilmiştir.
Sony ILX511B Doğrusal Silikon CCD Dizisi)
180 ile 875 nm arasında.
Bu, alacakaranlığı ve geceyi ölçmek için kullanılır.
"B" spektrometresinin hassasiyeti düşüktür ve dalga boyu aralığı 340-1025 nm'dir.
Bu, güneş ışığını ölçmek için kullanılır.
Öğlen ve gece arasındaki gündüz ışınımında, 10'luk bir aralık faktörüne sahip iki spektrofotometrenin bir kombinasyonunu kullandık.
İnsan görüşünde olası çok sayıda sahne yönünü işleyebilmek ve aynı zamanda düşük parlaklıktaki ölçülebilir ışığı algılayabilmek.
Alacakaranlık ve gece ışıklarının az olduğu koşullarda, belirli bir gökyüzünde insan görüşü için ışık kaynağının aşağı doğru ışınımını veya yukarı doğru etkisini tahmin ediyoruz.
Uçağa doğru, gökyüzünden bakış.
Sweeney ve meslektaşları, Johnsen ve meslektaşları, aşağı doğru yayılan ışınım dedektörünün yapım teknolojisini tanımladılar. Tek modlu, 3-
M-fiber jumper (
Çap 1000 µm, 5.
8 mm nominal dış çap, sayısal açıklık 0,22u2009±u20090.
02, kabul açısı teta 12.
7 derece, tam açı 25,4°;
Ocean Optics Corporation, Dunedin, FL)
Spektrometreye bağlıdır ve bir tüp aracılığıyla aşağı doğru ışınım probuna iletilir.
Probun yapımı için, optik fiber kablonun ölçüm ucu 10 ila 45 derece açıyla yönlendirilir. 16u2009cm (4″)
Kuş Boyasıyla Kaplanmış Çaplı Pleksiglas Disk
B Beyaz Yansıtıcı Kaplama (
Kuş teknolojisi; New London, NH), bir su-
Baryum bazik sülfat (BaSO) kaplama.
Sonuç olarak, 45 derecelik açı keyfidir ve fiziksel eşdeğer ölçümün ihtiyacı olan tek şey, her ölçüm için aynı yönde saçılma diskinin açık kalan kısmıdır.
Aslında, kablo normal konumdan 0 dereceye yakın bir açıda olduğunda, diskin üzerinde kendi gölgesinin farkını görmek mümkündür. Kablo normal konumdan 90 dereceye yakın bir açıda olduğunda ise, kablo montaj donanımı üzerinde hafifçe hareket ettiğinde diskin yansıttığı ışık kaybolabilir. ISKAn O-
Kablo çevresine yerleştirilen çevresel koruma, kablo ile reflektör arasındaki mesafeyi sabit tutar, böylece kablo ile reflektör arasındaki mesafe değişmez kalır.
Kablo ucu ile reflektör diskin merkezi arasındaki mesafe 7,74 cm'dir.
Optik fiber kabloların yalnızca halojen tungsten lamba yayan diskin yansıttığı ışığı algılayabildiğini doğruluyoruz. (LS-1;
Ocean Optics Corporation, Dunedin, FL)
Karanlık bir odada kablo.
Spektrofotometre yerine lambaya bağlandığında, ölçüm modülünün yalnızca reflektörü ve diğer kısımları aydınlatılır.
Bu, optik fiber probunun hizalanmasının ve konumlandırılmasının doğru olduğunu gösteriyor.
Lenovo ThinkPad X240 dizüstü bilgisayar, Xubuntu 14 Linux dağıtımını çalıştırıyor.
04, spektrometreyi kontrol etmek ve ölçüm sonuçlarını kaydetmek için kullanılır.
Dizüstü bilgisayarlar, ısı değiştirilebilir 9-
Piller, ölçüm sırasında kesintisiz güç kaynağı sağlar.
API paketi (
Ocean Optics Corporation; Dunedin, FL)
Ve MATLAB için özel yazılım (Mathworks Inc.; Natick, MA)
Bu, spektrometrenin spektral güç dağılımını okumak ve dizüstü bilgisayarın sabit diskine kaydetmek için kullanılır.
Karanlık ölçüm (
Spektrometrenin girişinde metal bir kapak bulunmaktadır.
İki spektrofotometre, MyTemp marka minyatür dijital inkübatöre yerleştirildi.
Bilimsel kıyaslama ölçütleri; Edison, NJ).
İnkübatörün başlangıç ​​sıcaklığı 24°C'dir.
Kuluçka makinesinin sıcaklığı 10 derece Celsius'a ayarlandı ve sürekli karanlık ölçümleri yapıldı.
Ardından inkübatör sıcaklığı 60°C'ye ayarlandı ve ölçüme devam edildi.
Dahili sensörün raporuna göre, spektrometredeki plaka sıcaklığı karanlık spektrum kullanılarak ölçülüyor.
Bu, entegrasyon süresi ve ölçüm tahtasının sıcaklığı ile parametrelendirilmiş karanlık spektral bir veri tabanı oluşturmamızı sağlar. Bunun, belirli bir karanlık spektral gürültüde önemli bir parametre olduğunu görüyoruz. ().
Bu kütüphanede verilen ölçüm koşullarına en çok benzeyen karanlık spektrum, veri setindeki tüm bireysel spektrumları işlemek için kullanılır.
USB Spektrometre Fabrika Çıkışı-
Dalga boyu kalibrasyonu, sensör üzerindeki her pikselin bir dalga boyuna karşılık gelmesi anlamına gelir.
Kalibrasyon, iki çizgi kaynağının bağımsız dalga boyu ölçümleriyle doğrulanmıştır. (AS-361 Cıva [Hg])
Spektral kalibrasyon lambası; AS-364 Argon [Ar]
Spektral kalibrasyon lambası;
Spectral Products, Putnam, CT).
Fabrika kalibrasyonunu, ölçülen değerleri bilinen spektral çizgilerin örnekleriyle karşılaştırarak yapıyoruz. (404. 7, 435. 8, 546.
1. Cıva kaynağı 579 nm; 696.5, 706.7, 727.3, 738.4 ve 763.
Argon kaynağı 5 nm).
Bu düzeltmeler iyi.
Toplamsal bir kaymaya yaklaşık olarak eşdeğer ve çok küçük.
Her iki spektrometre de 1 nm'den küçüktür.
Bu, fabrikanın dalga boyu kalibrasyonunun iyi olduğunu gösteriyor.
İki spektrometre için gerekli olan yer değiştirme 0,79 ± 0,57 nm'dir.
"A" Spektrometresi ve −0.98u2009±u20090.37u2009nm (
"B" Spektrometresi ortalama (±1SD)
Çapraz spektral ortalama ( ).
Spektrometreler fabrikadan çıkarken kalibre edilse de, her dalga boyu için güç okumaları açısından kalibre edilmezler.
Ölçümleri mutlak radyasyon kalibrasyonuna dahil etmek için, ölçüm modülü diskine ulaşan mutlak spektral ışınım ölçümlerini, her bir spektrometre dalga boyundaki orijinal okumalarla ilişkilendirmemiz gerekiyor.
Elimizdeki çeşitli kalibrasyon kaynaklarının ve ölçüm cihazlarının dalga boyu aralıkları, iki spektrofotometrenin dalga boyu aralıklarıyla yalnızca kısmen örtüştüğü için aşağıdaki yöntemleri kullanıyoruz:
Biraz karmaşık bir işlem.
Bunu iki spektrofotometre ile ölçtük. ('A' ve 'B')
Üç Kalibrasyon Kaynağı (
Aşağıda ilgili spektrumlar gösterilmiştir.
Ölçüm sinyalini inceledik.
Bu üç gürültü kaynağının gürültü oranı (natick, ma)
Dalga boyu düzeltilir ve entegrasyon süresi ve sıcaklığa uygun ortalama karanlık sinyal çıkarılır. "Gerçek değer" ve ölçülen spektrum 1'e enterpolasyon edilir.
Dalga boyu aralığı.
Bağıl düzeltme katsayısı a 2)
Sonucu entegrasyon süresine bölüyoruz ve gürültü elde ediyoruz.
Düzeltme ölçümleri, kalibre edilmemiş güç/saniye birimleri cinsindendir; 3)
Biz yanlış taraftayız.
Üniforma, fabrika-
Kalibrasyon dalga boyu 280 ile 840 nm arasında örneklenmiştir.
"A" Spektrometresi
Ve 360 ​​ve 840 nm (
"B" Spektrometresi
Yukarıdaki fabrikaların dalga boyu kalibrasyonunu düzeltin. 4)
Ardından dalga boyu ile çarpın.
Yukarıdaki program tarafından bulunan korelasyon radyasyon düzeltme katsayıları kullanılarak, aydınlatmanın spektral radyasyonu elde edilir.
Örnek spektrumlar WMSRNM'de ölçüldü. 5)
Emisyon katsayısını PI (yarımküre üzerindeki izdüşümlü stereo açı) ile çarparak wmnm cinsinden spektral ışınım şiddetine dönüştürüyoruz.
Herhangi bir dalga boyundaki doygun spektrum analizden çıkarılır.
Bazen karanlık gürültü çıkarma işlemi negatif değerlerle sonuçlanır; bu değerleri daha sonraki analizler için sıfıra eşitleriz.
Tüm dalga boylarında spektrumu sıfır yapan her türlü spektrumdan vazgeçiyoruz.
Sekizinci dereceden bir kullanıyoruz.
MATLAB medfilter 1 fonksiyonu (Mathworks Inc.; Natick, MA) kullanılarak boyutsal medyan filtre.
Bu çalışmada iki bağımsız ek veri seti ve iki alternatif model ele alınmıştır.
Yazarlardan, DiCarlo ve Wandel tarafından Stanford, Kaliforniya'da toplanan 10756 güneş spektrumundan oluşan bir veri seti elde ettik.
(Kişisel iletişim)
2600 Güneş Spektrumundan Oluşan Veri Kümesi
Bundan böyle Granada Spektrumu olarak bilinecektir.
Hern_ndez Koleksiyonu-
Yazarın web sitesinde Andr_s;
Ziyaret tarihi: 14 Aralık 2015.
Wyszecki ve Stiles'tan ve-
Granada Spectrum'dan Türetilen Bileşen Modeli
Bundan böyle Granada Modeli olarak bilinecektir.
Yazarın internet sitesinden (;
Ziyaret tarihi: 14 Aralık 2015.
Webplotdigitzer'ı kullanarak, Kaliforniya'daki Zabriske Point ve Massachusetts'teki Cronin, Boston'ın kırsal gece gökyüzü referans spektrumlarını sayısallaştırdık.
Ziyaret tarihi: 15 Aralık 2015.
Aşağıda gösterildiği gibi, spektral verilerle çeşitli modeller oluşturduk.
Öncelikle spline yöntemini kullanarak temel fonksiyonları oluşturalım.
Nanometre aralığı daha sonra vektör normu (L-norm) ile normalize edilir.
Daha sonra her spektrumu vektör normu ile normalize ediyoruz ve şunu buluyoruz:
Minimum Değere Sahip Temel Fonksiyonun Ağırlığının Ayarlanması
Karesel regresyon.
Varyans oranını hesapladık. (R)
Model, ölçülen spektrumu açıklamak ve onu çapraz dalga boyu kare doğrusal çift korelasyon katsayısına uydurmak için kullanılır.
Yukarıda açıklanan süreç, normalleştirilmiş spektruma uyması için gereken doğrusal model ağırlıklarını üretir.
Bileşen yük diyagramında çizilenler bu standartlaştırılmış ağırlıklardır. (örneğin, ).
Ek verilerde, güneş yüksekliğine göre gruplandırılmış ortalama normalize edilmiş ağırlıkları sunuyoruz. (ve )
Ve her yükseklik grubunun normalleştirilmiş spektrumunu mutlak spektruma geri eşlemek için gereken ortalama ölçek faktörü.
Normalizasyon, uyum ve R değerlerinin hesaplanması, bizim veri setimizde 360 ​​ila 830 nm, Granada, DiCarlo ve Wandel veri setlerinde ise 380 ila 780 nm aralığında gerçekleşmektedir.
Daha fazla bilgi için, s2, s3 ve s4 başlıklarına bakınız.
Veri setimizdeki CIE güneş modeli tarafından tanımlanmayan bileşenleri yakalamak için aşağıdaki yineleme yöntemini kullanıyoruz.
CIE veri fonksiyonunu uyguladıktan sonra, tüm ortalama artık değerleri ve güneş ışığının spektrumunu çıkarıyoruz. (≥u20090)
Bu artık değerlerin ortalaması, CIE + temel fonksiyonu olarak adlandırdığımız ilk ek temel fonksiyonu üretir.
CIE güneş ışığı modeli ve CIE+1 temel fonksiyonundan oluşan ve CIE+1 modeli olarak adlandırılan bir modelden bahsediyoruz.
Daha sonra tüm spektrumları ve spektrumları sivil alacakaranlığa yerleştirdik. (−6°u2009