أكثر

أداة ArcGIS Solar Radiation - كيف يتم التعامل مع التوقيت الشمسي المحلي / التوقيت المحلي كمدخل لتكوين الوقت "خلال اليوم"؟


أقوم ببرمجة فترات تشغيل كل ساعة لأداة Area Solar Radiation ، وأحتاج إلى فهم يدوي لكيفية حساب التوقيت الشمسي المحلي (LST) مقابل التوقيت المحلي (LT) داخل الأداة.

أولاً ، أفهم الفرق بين الطاقة الشمسية مقابل التوقيت المحلي ، والأساس العملي / الأساسي للأداة التي طورها الدكاترة. فو وريتش. بالنسبة لأولئك الذين يحتاجون إلى بعض السياق لهذا السؤال ، يرجى زيارة الموارد الممتازة التالية:

ESRI Help on Solar Radiation Tool / التوقيت الشمسي PVeducation.org / كيف يتم حساب الإشعاع الشمسي

إليكم السؤال: النظر في الفقرة التالية من الرابط الأول:

بالنسبة لتكوينات الوقت خلال اليوم ، يتم عرض أوقات البدء والانتهاء كتوقيت شمسي (الوحدات: الساعات العشرية). استخدم نافذة مربع حوار تحويل الوقت لتحويل التوقيت القياسي المحلي والتوقيت الشمسي المحلي (HMS). عند تحويل التوقيت القياسي المحلي إلى التوقيت الشمسي ، يحسب البرنامج معادلة الوقت.

في حالة تشغيل هذا كبرنامج نصي ، كيف يمكن للمرء إنشاء كائن "TimeWithinDay" مع وضع الإجابة أعلاه في الاعتبار؟

لقد ألقيت نظرة على صفحة المساعدة TimeWithinDay ، وهنا الكود المقدم كمثال على الكيفية التي قد أرغب في تشغيل البرنامج النصي بها:

# الاسم: TimeWithinDay_Ex_02.py # الوصف: تنفيذ AreaSolarRadiation باستخدام كائن TimeWithinDay # المتطلبات: ملحق محلل مكاني # استيراد وحدات النظام استيراد arcpy من arcpy import env من arcpy.sa import * # تعيين إعدادات البيئة env.workspace = "C: / sapyexamples / data "# تعيين المتغيرات المحلية inRaster =" solar_dem "# Create TimeWithinDay Object day = 100 startTime = 0 endTime = 24 myTimeWithinDay = TimeWithinDay (day، startTime، endTime) # تحقق من ترخيص ملحق ArcGIS Spatial Analyst Arcpy.CheckOutExtension (" Spatial " ") # Execute AreaSolarRadiation outAreaSolar = AreaSolarRadiation (inRaster،" "، 200، myTimeWithinDay، 14، 0.5،" NOINTERVAL "، 1،" FROM_DEM "، 32، 8، 8،" UNIFORM_SKY "، 0.3، 0.5) # احفظ الإخراج outAreaSolar.save ("C: / sapyexamples / output / areasolartwd2")

على أي حال ، بالعودة إلى السؤال ... هل يأخذ الكود أعلاه في الاعتبار أوقات البدء والانتهاء في الأداة ، عبر كائن "myTimeWithinDay" ، المحسوب تلقائيًا في LST ، أم أنه يفترض مدخلات LT ويحسب وفقًا لذلك؟ تلاحظ المحاسبة عن "معادلة الوقت" ، فماذا إذا مررت بها مرات LST؟

بإعطاء إجابة على ما سبق ، هل هناك طريقة لتشغيل محول "نافذة مربع الحوار" للتحويل بين LST و LT ​​قبل (أو أثناء) مرور أوقات البدء والانتهاء للأداة نفسها؟

إذا لم يكن الأمر كذلك ، يمكنني حساب LST لفترات LT المطلوبة وإدخال أوقات LST إلى البرنامج النصي للحصول على فترة إشعاع كل ساعة تم حسابها لـ LT ، أليس كذلك؟

للمساعدة في الفهم لماذا أنا مهتم بمعرفة كيف يعمل هذا في الاعتبار أنني أريد أن أسند النفاذية والجزء المنتشر من القيم التجريبية للساعة التي تم قياسها بالتوقيت المحلي. أحتاج إلى هاتين السلسلتين الزمنيتين للتطابق خلال ساعة معينة من تشغيل الأداة.


حاول تشغيل الأداة باستخدام مربع الحوار. عند انتهاء تشغيل الأداة ، من نافذة النتائج ، انقر بزر الماوس الأيمن فوق النتيجة وحدد نسخ كمقتطف python. الصق في محرر التعليمات البرمجية الخاص بك.

هذه طريقة جيدة لمعرفة كيفية ترجمة مدخلات واجهة المستخدم الرسومية إلى أمر بتنسيق Python. هذه ليست إجابة مباشرة للجزء الأول من سؤالك ، ولكن هذا من شأنه أن يساعد في توفير بعض البصيرة.


كاميرات التصوير الحراري تختبر الألواح الشمسية

في مجال البحث والتطوير ، تعد كاميرات التصوير الحراري أداة راسخة لتقييم الخلايا والألواح الشمسية. ومع ذلك ، فإن استخدام كاميرات التصوير الحراري لتقييم الألواح الشمسية لا يقتصر على مجال البحث. يتم حاليًا استخدام كاميرات التصوير الحراري غير المبردة بشكل متزايد للتحكم في جودة الألواح الشمسية قبل التثبيت وفحوصات الصيانة التنبؤية المنتظمة بعد تثبيت اللوحة. نظرًا لأن هذه الكاميرات ذات الأسعار المعقولة محمولة باليد وخفيفة الوزن ، فإنها تتيح استخدامًا مرنًا للغاية في هذا المجال.

باستخدام كاميرا التصوير الحراري ، يمكن اكتشاف مناطق المشكلات المحتملة وإصلاحها قبل حدوث مشكلات أو أعطال فعلية. ولكن ليست كل كاميرا تصوير حراري مناسبة لفحص الخلايا الشمسية ، وهناك بعض القواعد والإرشادات التي يجب اتباعها من أجل إجراء عمليات تفتيش فعالة وللتأكد من استخلاص النتائج الصحيحة. تعتمد الأمثلة في هذه المقالة على الوحدات الكهروضوئية مع الخلايا الشمسية البلورية ، ومع ذلك ، فإن القواعد والإرشادات تنطبق أيضًا على الفحص الحراري لوحدات الأغشية الرقيقة ، حيث أن المفاهيم الأساسية للتصوير الحراري هي نفسها.

إجراءات فحص الألواح الشمسية بكاميرات التصوير الحراري

أثناء عملية التطوير والإنتاج ، يتم تشغيل الخلايا الشمسية إما كهربائيًا أو باستخدام مصابيح الفلاش. هذا يضمن وجود تباين حراري كافٍ لإجراء قياسات حرارية دقيقة. لا يمكن تطبيق هذه الطريقة عند اختبار الألواح الشمسية في الحقل ، ومع ذلك ، يجب على المشغل التأكد من وجود مدخلات طاقة كافية من الشمس.

لتحقيق تباين حراري كافٍ عند فحص الخلايا الشمسية في الحقل ، يلزم إشعاع شمسي يبلغ 500 واط / م 2 أو أعلى. للحصول على أقصى نتيجة ، يُنصح باستخدام إشعاع شمسي يبلغ 700 واط / م 2. يصف الإشعاع الشمسي حادثة الطاقة اللحظية على سطح ما بوحدات kW / m2 ، والتي يمكن قياسها إما بمقياس بيرانومتر (للإشعاع الشمسي العالمي) أو مقياس درجة حرارة (للإشعاع الشمسي المباشر). يعتمد بشدة على الموقع والطقس المحلي. قد تؤدي درجات الحرارة الخارجية المنخفضة أيضًا إلى زيادة التباين الحراري.

ما نوع الكاميرا التي تحتاجها؟

عادةً ما تحتوي كاميرات التصوير الحراري المحمولة لفحوصات الصيانة التنبؤية على كاشف ميكروبولومتر غير مبرد حساس في النطاق الموجي 8 & ndash14 & mum. ومع ذلك ، فإن الزجاج غير شفاف في هذه المنطقة. عندما يتم فحص الخلايا الشمسية من الأمام ، ترى كاميرا تصوير حراري توزيع الحرارة على السطح الزجاجي. فقط بشكل غير مباشر يمكنه رؤية توزيع الحرارة في الخلايا الأساسية. لذلك ، فإن الاختلافات في درجات الحرارة التي يمكن قياسها ورؤيتها على الألواح الشمسية وسطح الزجاج rsquos صغيرة. من أجل أن تكون هذه الاختلافات مرئية ، تحتاج كاميرا التصوير الحراري المستخدمة في عمليات الفحص هذه إلى حساسية حرارية & l0.08K. لتصور الاختلافات الصغيرة في درجة الحرارة بوضوح في الصورة الحرارية ، يجب أن تسمح الكاميرا أيضًا بالتعديل اليدوي للمستوى والمدى.

يتم تركيب الوحدات الكهروضوئية بشكل عام على إطار من الألومنيوم شديد الانعكاس ، والذي يظهر كمنطقة باردة على الصورة الحرارية ، لأنه يعكس الإشعاع الحراري المنبعث من السماء. في الممارسة العملية ، هذا يعني أن كاميرا التصوير الحراري ستسجل درجة حرارة الإطار على أنها أقل بكثير من 0 درجة مئوية. نظرًا لأن معادلة الرسم البياني لكاميرا التصوير الحراري & # 39 s تتكيف تلقائيًا مع درجات الحرارة القصوى والدنيا المقاسة ، فلن تظهر العديد من الحالات الشاذة الحرارية الصغيرة على الفور. لتحقيق صورة حرارية عالية التباين ، يلزم إجراء تصحيح يدوي مستمر للمستوى والامتداد.

توفر وظيفة DDE (تحسين التفاصيل الرقمية) الحل. تقوم DDE تلقائيًا بتحسين تباين الصورة في مشاهد النطاق الديناميكي العالي ، ولم تعد الصورة الحرارية بحاجة إلى تعديل يدويًا. لذلك ، فإن كاميرا التصوير الحراري التي تحتوي على مادة DDE مناسبة تمامًا لإجراء عمليات فحص سريعة ودقيقة للألواح الشمسية.

ميزات مفيدة

ميزة أخرى مفيدة لكاميرا التصوير الحراري هي تمييز الصور الحرارية ببيانات GPS. يساعد هذا في توطين الوحدات المعيبة بسهولة في مناطق كبيرة ، على سبيل المثال ، في مزارع الطاقة الشمسية ، وأيضًا لربط الصور الحرارية بالمعدات ، على سبيل المثال ، في التقارير.

يجب أن تحتوي كاميرا التصوير الحراري على كاميرا رقمية مدمجة بحيث يمكن حفظ الصورة المرئية المرتبطة (الصورة الرقمية) مع الصورة الحرارية ذات الصلة. إن ما يسمى بوضع الاندماج ، الذي يسمح بتراكب الصور الحرارية والبصرية ، مفيد أيضًا. تعد التعليقات الصوتية والنصية التي يمكن حفظها في الكاميرا جنبًا إلى جنب مع الصورة الحرارية مفيدة للإبلاغ.

وضع الكاميرا مع مراعاة الانعكاسات والانبعاثية

على الرغم من أن الزجاج له انبعاثية 0.85 & ndash0.90 في النطاق الموجي 8 & ndash14 & mum ، إلا أن القياسات الحرارية على الأسطح الزجاجية ليس من السهل القيام بها. انعكاسات الزجاج مرآوية ، مما يعني أن الأجسام المحيطة بدرجات حرارة مختلفة يمكن رؤيتها بوضوح في الصورة الحرارية. في أسوأ الحالات ، ينتج عن هذا تفسيرات خاطئة (false & quotspots & quot) وأخطاء في القياس.

تُظهر هذه الصورة الحرارية مساحات كبيرة ذات درجات حرارة مرتفعة. بدون مزيد من المعلومات ، ليس من الواضح ما إذا كانت هذه الانحرافات الحرارية أو التظليل / الانعكاسات.

لتجنب انعكاس كاميرا التصوير الحراري والمشغل في الزجاج ، لا ينبغي وضعها بشكل عمودي على الوحدة التي يتم فحصها. ومع ذلك ، تكون الابتعاثية في أعلى مستوياتها عندما تكون الكاميرا متعامدة ، وتنخفض بزاوية متزايدة. زاوية عرض 5 & ndash60 & deg هي حل وسط جيد (حيث يكون 0 & deg عموديًا).

الملاحظات بعيدة المدى

ليس من السهل دائمًا تحقيق زاوية عرض مناسبة أثناء إعداد القياس.

يوصى بزاوية الرؤية (خضراء) ويجب تجنبها (حمراء) أثناء عمليات الفحص الحراري.

صورة حرارية باستخدام كاميرا FLIR P660 في رحلة فوق مزرعة شمسية. (Thermogram بإذن من Evi M & uumlllers ، IMM)

في هذه الحالات ، قد تكون المسافة الأطول من الهدف مفيدة ، حيث يمكن رؤية مساحة أكبر في مسار واحد. لضمان جودة الصورة الحرارية ، يجب استخدام كاميرا تصوير حراري بدقة صورة لا تقل عن 320 × 240 بكسل ، ويفضل 640 × 480 بكسل ، لهذه المسافات الطويلة.

يجب أن تحتوي الكاميرا أيضًا على عدسة قابلة للتبديل ، بحيث يمكن للمشغل التبديل إلى العدسة المقربة لإجراء عمليات المراقبة لمسافات طويلة. ومع ذلك ، يُنصح باستخدام العدسات المقربة فقط مع كاميرات التصوير الحراري التي تتميز بدقة صورة عالية. لن تتمكن كاميرات التصوير الحراري منخفضة الدقة من التقاط التفاصيل الحرارية الصغيرة التي تشير إلى عيوب الألواح الشمسية في قياسات المسافات الطويلة باستخدام عدسة تليفوتوغرافي.

منظور مختلف

في معظم الحالات ، يمكن أيضًا فحص الوحدات الكهروضوئية المثبتة باستخدام كاميرا تصوير حراري من الجزء الخلفي للوحدة. تقلل هذه الطريقة من الانعكاسات المتداخلة من الشمس والغيوم. بالإضافة إلى ذلك ، قد تكون درجات الحرارة التي تم الحصول عليها في الخلف أعلى ، حيث يتم قياس الخلية بشكل مباشر وليس من خلال السطح الزجاجي.

الظروف المحيطة والقياس

عند إجراء عمليات الفحص الحراري ، يجب أن تكون السماء صافية لأن السحب تقلل الإشعاع الشمسي وتنتج أيضًا تداخلاً من خلال الانعكاسات. ومع ذلك ، يمكن الحصول على صور إعلامية حتى مع وجود سماء ملبدة بالغيوم ، بشرط أن تكون كاميرا التصوير الحراري المستخدمة حساسة بدرجة كافية. تكون الظروف الهادئة مرغوبة ، لأن أي تدفق للهواء على سطح الوحدة الشمسية سوف يتسبب في تبريد الحمل وبالتالي يقلل من التدرج الحراري. كلما كانت درجة حرارة الهواء أكثر برودة ، زاد التباين الحراري المحتمل. يعد إجراء عمليات الفحص الحراري في الصباح الباكر خيارًا.

هناك طريقة أخرى لتعزيز التباين الحراري وهي فصل الخلايا عن الحمل ، لمنع تدفق التيار ، مما يسمح بحدوث التسخين من خلال الإشعاع الشمسي وحده. ثم يتم توصيل الحمل ، ويتم ملاحظة الخلايا في مرحلة التسخين.

ومع ذلك ، في ظل الظروف العادية ، يجب فحص النظام في ظل ظروف التشغيل القياسية ، أي تحت الحمل. اعتمادًا على نوع الخلية ونوع الخطأ أو الفشل ، يمكن أن توفر القياسات في ظل ظروف عدم التحميل أو الدائرة القصيرة معلومات إضافية.

أخطاء القياس

تنشأ أخطاء القياس في المقام الأول بسبب ضعف وضع الكاميرا وظروف المحيط والقياس دون المستوى الأمثل.

قائمة أخطاء الوحدة النمطية. (المصدر: ZAE Bayern e.V، & ldquo & Uumlberpr & uumlfung der Qualit & aumlt von Photovoltaik- Modulen mittels Infrarot-Aufnahmen & rdquo [& quot اختبار الجودة في الوحدات الكهروضوئية باستخدام التصوير بالأشعة تحت الحمراء & rdquo] ، 2007)

تحدث أخطاء القياس النموذجية بسبب:

  • زاوية عرض ضحلة للغاية.
  • تغير في الإشعاع الشمسي بمرور الوقت (بسبب التغيرات في الغطاء السماوي ، على سبيل المثال).
  • الانعكاسات (مثل الشمس والغيوم والمباني المحيطة ذات الارتفاع الأكبر وأجهزة القياس).
  • التظليل الجزئي (على سبيل المثال ، بسبب المباني المحيطة أو الهياكل الأخرى).

ما تراه في الصورة الحرارية

إذا كانت أجزاء من الألواح الشمسية أكثر سخونة من الأجزاء الأخرى ، فستظهر المناطق الدافئة بوضوح في الصورة الحرارية. اعتمادًا على الشكل والموقع ، يمكن أن تشير هذه النقاط الساخنة والمناطق إلى عدة أخطاء مختلفة. إذا كانت الوحدة بأكملها أكثر دفئًا من المعتاد ، فقد يشير ذلك إلى مشاكل في التوصيل البيني.

تُظهر هذه الصورة الحرارية مثالاً لما يسمى نمط & lsquopatchwork & rsquo ، مما يشير إلى أن هذه اللوحة بها صمام ثنائي جانبي معيب.

يظهر التظليل والشقوق في الخلايا كنقاط ساخنة أو بقع متعددة الأضلاع في الصورة الحرارية. يشير ارتفاع درجة حرارة خلية أو جزء منها إلى خلية معيبة أو ظل.

تشير هذه البقع الحمراء إلى وحدات تكون أكثر سخونة باستمرار من البقية ، مما يشير إلى خلل في التوصيلات.

يجب مقارنة الصور الحرارية التي تم الحصول عليها تحت ظروف الحمل وعدم التحميل وقصر الدائرة. يمكن أن توفر أيضًا مقارنة الصور الحرارية للوجهين الأمامي والخلفي للوحدة معلومات قيمة.

تشير هذه البقعة الساخنة داخل خلية شمسية واحدة إلى حدوث تلف مادي داخل الخلية.

بالطبع ، من أجل التحديد الصحيح للفشل ، يجب أيضًا اختبار الوحدات التي تظهر الحالات الشاذة كهربائيًا وفحصها بصريًا.

الصور الصحيحة والمعلوماتية

يسمح الفحص الحراري للأنظمة الكهروضوئية بالتوطين السريع للعيوب المحتملة على مستوى الخلية والوحدة بالإضافة إلى اكتشاف مشاكل الربط الكهربائي المحتملة. يتم إجراء عمليات التفتيش في ظل ظروف التشغيل العادية ولا تتطلب إيقاف تشغيل النظام.

للحصول على صور حرارية صحيحة وغنية بالمعلومات ، يجب مراعاة شروط وإجراءات قياس معينة:

  • يجب استخدام كاميرا تصوير حراري مناسبة مع الملحقات المناسبة
  • مطلوب إشعاع شمسي كافٍ (يفضل 500 واط / متر مربع على الأقل و ndash أعلى من 700 واط / متر مربع)
  • يجب أن تكون زاوية الرؤية ضمن الهوامش الآمنة (بين 5 درجة و 60 درجة)
  • يجب منع التظليل والانعكاسات.

تستخدم كاميرات التصوير الحراري في المقام الأول لتحديد العيوب. يتطلب تصنيف وتقييم الحالات الشاذة المكتشفة فهمًا سليمًا لتكنولوجيا الطاقة الشمسية ومعرفة بالنظام الذي تم فحصه وقياسات كهربائية إضافية. التوثيق الصحيح ، بالطبع ، أمر لا بد منه ، ويجب أن يحتوي على جميع شروط التفتيش ، والقياسات الإضافية ، وغيرها من المعلومات ذات الصلة.

عمليات الفحص بكاميرا التصوير الحراري - بدءًا من مراقبة الجودة في مرحلة التثبيت ، تليها الفحوصات المنتظمة - تسهل المراقبة الكاملة والبسيطة لحالة النظام. سيساعد ذلك في الحفاظ على وظائف الألواح الشمسية & # 39 وإطالة عمرها. سيؤدي استخدام كاميرات التصوير الحراري لفحص الألواح الشمسية إلى تحسين كبير في الشركة المشغلة وعائد الاستثمار.

بقلم Ruud Heijsman - مدير العلاقات العامة في أوروبا والشرق الأوسط وإفريقيا بشركة FLIR Systems.


الملخص

تستخدم هذه الدراسة النمذجة القائمة على GIS للإشعاع الشمسي الوارد لتحديد الاستجابات الزمانية المكانية الدقيقة لمتوسط ​​درجة الحرارة الشهرية ، وتغير درجات الحرارة اليومية ، في أوقات ومواقع مختلفة داخل منطقة دراسة ميدانية تقع على الساحل الشرقي للسويد. تُقاس درجات الحرارة القريبة من السطح بواسطة شبكة من أجهزة استشعار درجة الحرارة خلال ربيع وصيف 2011 ثم تُستخدم كأساس لتطوير النموذج واختباره. تأخذ نمذجة الاختلاف الزماني المكاني الدقيق في الاعتبار التضاريس ، والمسافة من البحر ، والتغيرات الملحوظة في الظروف الجوية ، مع مراعاة خط عرض الموقع ، والارتفاع ، واتجاه السطح ، والتحولات اليومية والموسمية في زاوية الشمس ، وتأثيرات الظلال من التضاريس المحيطة. وجد المؤلفون وقتًا متأخرًا بين التشمس والاستجابة اللاحقة لدرجة الحرارة التي تتبع التدهور الأسي من المواقع الساحلية إلى المواقع الداخلية. كما قاموا بتطوير نموذج الانحدار الخطي الذي يفسر هذا التأخير في قياس تطور درجة الحرارة الزمانية المكانية بدقة. ينطبق هذا النموذج في موسم النمو المدروس للتوزيع المكاني عبر المناظر الطبيعية القريبة من الساحل المدروسة.


شاهد الفيديو: كيفية حساب توقيت أي بلد من توقيت جرينتش مع شرح أهمية خطوط الطول ودوائر العرض (شهر اكتوبر 2021).