想要开展太阳辐射测量？本文将带你理清完整实操思路，顺利采集监测数据。按照分步指引操作，即可借助总辐射表获取精准稳定的太阳辐射监测数据。
太阳辐射测量基础
人类观测太阳辐射能量已有数百年历史，如今相关监测应用愈发普及。
本文从设备选型、场地选址、仪器安装到数据采集逐一讲解，同时介绍数据采集仪设置、日常质控与维护方式，保障长期监测数据稳定可用。
明确测量目标
开展测量前先确定监测需求，太阳辐射在不同场景下定义略有区别。
太阳辐射指太阳传递至地面的能量，包含可见光、紫外线及近红外波段。
辐射主要分为三类：太阳直射辐射、大气散射辐射、反射辐射，各类辐射可分开监测，日常应用中大多侧重地表总辐射，也就是水平面总辐照。
光伏电站监测工作中，除水平面总辐照外，还需采集光伏组件倾斜面辐照数据，即组件平面辐照。在能量平衡相关研究中，一般搭配多台辐射仪器，同步监测入射辐射与地面反射辐射，也可结合长波净辐射等其他通量数据一同观测。
太阳辐射测量仪器选型
确定监测项目后，按需选配对应测量设备。
精度要求较高的场景，可增设备用仪器提升数据可靠性；存在凝露、结霜天气的区域，搭配通风防护装置可有效提升监测稳定性。
| 测量参数 | 所用仪器 |
| 水平面总辐照 | 总辐射表 |
| 倾斜面太阳辐射 | 总辐射表 |
| 组件平面辐照 | 总辐射表 |
| 太阳直射辐射 | 搭载于太阳跟踪器的直接辐射表 |
| 散射太阳辐射 | 遮光式总辐射表 |
| 反射太阳辐射 | 总辐射表 |
| 地表反照率 | 两台总辐射表组合 |
| 地表能量平衡观测 | 两台总辐射表 + 两台长波辐射表组合 |
1. 可通过直射辐射与散射辐射测算得出水平面总辐照
2. 可借助遮光环或搭载遮光结构的太阳跟踪设备，完成总辐射表遮光作业
3. 一体式反照率观测仪可集成完成入射与反射辐射测量
4. 一体式净辐射仪可整合多项辐射监测功能
5. 部分监测项目还会搭配显热通量、潜热通量、地热通量同步观测
图2 太阳辐射监测布设实例，可同步采集水平面总辐照与组件平面辐照数据
测量精度划分
不同型号总辐射表在精度等级、输出信号、功能配置及售价上存在差异，行业依据ISO 9060标准划分精度等级，不同应用场景对应适配不同等级设备。
整体测量精准度，还受安装环境、运维频次、仪器复检周期等因素影响。
监测链路中任一环节存在短板，都会拉低整体数据质量。例如疏于清洁养护，即便是高等级仪器也无法保障测量准确度。
如需详细选型参考，可查阅我方总辐射表选型指南。
监测场地选址
监测点位选址至关重要，需保障采集数据具备场地代表性。
总辐射表为全半球视野设计，可接收整片天空辐射，理想状态下仪器感应面上方无任何遮挡，同时设备需便于后期运维检修，屋顶区域是较为合适的布设场地。
实地排查仪器周边360度范围内树木、建筑、立杆等各类遮挡物，优选遮挡仰角不超过5°的开阔场地。
针对你所在地点，查询全年太阳在天空中的运行轨迹。可使用多个在线工具，例如俄勒冈大学提供的网站：http://solardat.uoregon.edu/SunChartProgram.html
图 3 荷兰代尔夫特（中纬度地区）6 月 21 日至 12 月 21 日太阳在天空中的运行轨迹
仪器远离浅色墙体等强反光区域，同时避开灯光等人造辐射光源。
仪器安装规范
完成选址后规范架设设备，确保仪器长期保持稳固水平状态，水平度与角度偏差会直接造成测量数据偏差。
总辐射表统一采用38毫米管径安装结构，适配太阳跟踪支架；总辐射表与长波辐射表底部预留两组M5安装螺孔，适配46毫米或65毫米安装间距，设备中心还设有单个M6通用螺孔，适配多种安装场景。
Hukx配备专用水平调节支架，可便捷完成平面及不同管径支架上的仪器调平与固定作业。
数据采集仪设置
输出毫伏、放大电压或电流等模拟信号的辐射仪器，需搭配数据采集仪使用。优先选用低压区间分辨率良好、适配现场工况的采集设备，采集设备精度不足，即便辐射传感器性能优良，也难以得出准确数据。
毫伏输出型总辐射表、直接辐射表、长波辐射表均为无源工作模式，无需外接供电电源。
在采集仪内设置运算公式：用仪器输出电压除以灵敏度系数，换算得出单位为瓦每平方米的辐照数值。
常规存储一分钟平均辐照数据，同时建议同步记录一分钟内辐照最大值、最小值及标准差；推荐采用每秒一次的采样频率，多数场景下三秒一次采样也可满足使用需求。
通过一分钟均值数据积分运算，可得出太阳辐射曝量，再依照需求统计小时累计值、日累计值与日均辐照数值。
数字式辐射仪器内置模数转换模块，可直接对接电脑或数据监控系统，设备直接输出辐照数值，无需再套用灵敏度系数换算；辐射曝量统计需在终端设备完成，仪器本身不含内置计时模块。
SR30-D1、DR30-D1等新款数字辐射仪器，还可同步采集倾角、内部湿度、加热电流、风扇转速等状态参数，支持远程实时查看设备运行状态。
设备接地要求
仪器规范接地十分关键，尤其布设于光伏电站等高压设备周边时。接地不当易引发数据异常、设备故障，还会存在安全隐患，安装调试严格遵循设备手册要求，也可查阅我方数字辐射仪器接地安全相关资料。
优质数据运维管理
完成数据采集部署后，做好数据核验与运维管理，保障监测数据质量稳定。
定期开展数据质量核查，借助晴空辐射模型核对数据，排查数值异常偏高或偏低的情况，同时校验日出、日落及太阳正午时刻是否匹配实际情况，数据核验工作建议常态化开展。
精准监测离不开日常运维：定期清洁仪器透光罩、检查设备水平状态与干燥剂使用情况；行业通用做法为每两年对仪器开展一次专业校准复检。
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总结
本文全面讲解了太阳辐射标准化测量流程，梳理各类辐射监测类别与仪器选配思路，同时明确场地选址、设备安装实操要点。
整套监测链路共同决定最终数据精度，高精度传感器需搭配同等级别的数据采集设备使用。
建立完善的数据质控与设备运维制度，可长期保障监测数据可靠有效。
参考资料
4. 场地总辐射表野外使用规范
