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建筑實(shí)驗(yàn)?zāi)M儀器
JZYG-TGS1型智能人工模擬天穹
近年來隨著太陽(yáng)能應(yīng)用的不斷發(fā)展，關(guān)于太陽(yáng)能利用、轉(zhuǎn)換的相關(guān)產(chǎn)品，尤其是太陽(yáng)能電池板的使用量也逐漸增加。過去，這些產(chǎn)品都是在自然環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，受制于氣候條件，因此存在測(cè)試周期長(zhǎng)、數(shù)據(jù)的可重現(xiàn)性差等不足。JZYG-TGS1智能人工模擬天穹是模擬天空及太陽(yáng)運(yùn)行的一種光源設(shè)備，可以在高精度擬合太陽(yáng)光譜分布的前提下，實(shí)現(xiàn)不同的太陽(yáng)輻照度、光照角度等條件，滿足測(cè)試研究對(duì)太陽(yáng)輻照的特殊需求。使用智能人工模擬天穹能夠克服氣候多變性所造成的不便，可以全年24小時(shí)在室內(nèi)對(duì)太陽(yáng)能產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試。
一、產(chǎn)品概述
近年來隨著太陽(yáng)能應(yīng)用的不斷發(fā)展，關(guān)于太陽(yáng)能利用、轉(zhuǎn)換的相關(guān)產(chǎn)品，尤其是太陽(yáng)能電池板的使用量也逐漸增加。過去，這些產(chǎn)品都是在自然環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，受制于氣候條件，因此存在測(cè)試周期長(zhǎng)、數(shù)據(jù)的可重現(xiàn)性差等不足。JZYG-TGS1智能人工模擬天穹是模擬天空及太陽(yáng)運(yùn)行的一種光源設(shè)備，可以在高精度擬合太陽(yáng)光譜分布的前提下，實(shí)現(xiàn)不同的太陽(yáng)輻照度、光照角度等條件，滿足測(cè)試研究對(duì)太陽(yáng)輻照的特殊需求。使用智能人工模擬天穹能夠克服氣候多變性所造成的不便，可以全年24小時(shí)在室內(nèi)對(duì)太陽(yáng)能產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試。
二、功能特點(diǎn)
1、模擬太陽(yáng)實(shí)時(shí)軌跡，通過計(jì)算機(jī)軟件控制，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)高度角及方位角的自動(dòng)定位，從而實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)實(shí)時(shí)模擬；
2、模擬太陽(yáng)輻照強(qiáng)度可調(diào)，光譜分布Class B，被輻照面輻照均勻度≥90%，光源穩(wěn)定性≥90%，被輻照面輻照值400～1000W/m²可調(diào)，光源端面到被 輻照面距離約0.5～1.4米；
3、通過輸入時(shí)間、緯度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)高度角及方位角的自動(dòng)定位并運(yùn)行；輻照值隨軌跡同步自動(dòng)調(diào)整外，同時(shí)具有手動(dòng)輸入調(diào)整模式；
4、模擬陰天各向異性散射輻射，被輻照面輻照均勻度≥90%，光源穩(wěn)定性≥90%，被輻照面輻照值12～200 W/m²；
5、模擬多云天氣，動(dòng)態(tài)云層遮擋，模擬云層透明度0%、10%、30%、50% 、70%；
6、模擬下雨天氣，降雨實(shí)物演示，試驗(yàn)倉(cāng)外視覺可見；
7、采用顯示屏/按鈕/鍵盤輸入等多種人機(jī)交互模式；
8、系統(tǒng)除了配置智能監(jiān)測(cè)控制軟件外，還滿足ModbusRTU協(xié)議，可實(shí)時(shí)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及控制狀態(tài)等信息上傳給其他接口設(shè)備；
9、穹頂電器元件具有防水功能，滿足IP65要求。
10、模塊化設(shè)計(jì)，可拆遷和另行安裝而不破壞主體結(jié)構(gòu)；
11、智能調(diào)控，可用電腦軟件輸入任意地址（維度）、日期、時(shí)間，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)的高度角和方位角的自動(dòng)控制；
12、高亮LED，工作臺(tái)照度可達(dá)3000 lux 以上；
13、大角度參觀開口，便于操作和參觀。
三、主要參數(shù)
四、系統(tǒng)組成
該系統(tǒng)主要包括四大部分：發(fā)光體、均光及調(diào)光系統(tǒng)、主體框架結(jié)構(gòu)、擴(kuò)散光源、電源控制柜、太陽(yáng)模擬系統(tǒng)智能控制柜、雨淋裝置、控制計(jì)算軟件。
1、發(fā)光體
發(fā)光體是模擬太陽(yáng)的發(fā)光裝置，選用超高壓球形或線形短弧氙燈做光源。其特點(diǎn)是發(fā)光體尺寸小，呈點(diǎn)或線狀，亮度高，容易被光學(xué)系統(tǒng)處理成便于使用的點(diǎn)光源或平行光源。其光譜是從紫外、可見到紅外的連續(xù)光譜，在可見區(qū)與太陽(yáng)光譜極其相似，輻照強(qiáng)度在400-1000W/m2連續(xù)可調(diào)，有效輻照區(qū)域可達(dá)1000mm×1200mm；；而汞氙燈、鹵素燈的光譜能量主要集中在紫外和可見區(qū)。
2、均光及調(diào)光系統(tǒng)
設(shè)備配有均光網(wǎng)，與發(fā)光體配合使用以確保光的均勻性。
3、主體框架結(jié)構(gòu)
采用可拆卸獨(dú)立單元組裝形式，實(shí)現(xiàn)大直徑大跨度的安裝，方便設(shè)備重新拆裝。矩形鋼構(gòu)框架，分為六邊形和五邊形2種結(jié)構(gòu)單元，每個(gè)單元有六個(gè)或五個(gè)三角型，每個(gè)三角形內(nèi)有等大的三個(gè)擴(kuò)散光源。為便于實(shí)驗(yàn)和參觀展示，主體結(jié)構(gòu)留有一個(gè)寬約0.6米、高0.8米的入口。主體框架結(jié)構(gòu)中還包含固定發(fā)光體的光學(xué)機(jī)械裝置及發(fā)光體移動(dòng)滑軌。
4、擴(kuò)散光源
擴(kuò)散光源是模擬天空的背景光，老式的人工天穹采用固定的燈光系統(tǒng)照明白色半球面來模擬，由于靠?jī)?nèi)壁擴(kuò)散，需將內(nèi)表面進(jìn)行擴(kuò)散處理，往往受制于現(xiàn)場(chǎng)人為的施工質(zhì)量，效果很難達(dá)到；另外，由于光源只能固定在底部，各點(diǎn)亮度都是靠各組光的疊加產(chǎn)生的亮度分布，每組燈的調(diào)控都會(huì)影響全局，很難調(diào)試。本系統(tǒng)采用節(jié)能高效的LED矩陣，特制擴(kuò)散燈罩、進(jìn)口定制高透過率擴(kuò)散膜。將光源布置在透光擴(kuò)散膜后面，提高了光效，而且由于每組燈的調(diào)控，只影響該組位置的亮度，所以調(diào)試起來很方便，也更精準(zhǔn)。
5、電源控制柜
系統(tǒng)配有自主研發(fā)的高精度、高可靠的精密光學(xué)專用電源。有別于普通的照明級(jí)氙燈電源，系統(tǒng)配備的電源具有如下特點(diǎn)：
1) 具有精密光反饋裝置，使得光脈動(dòng)比普通系統(tǒng)降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。
2) 自動(dòng)觸發(fā)，全新設(shè)計(jì)的高可靠電子觸發(fā)裝置，您完全不必?fù)?dān)心普通電源不易觸發(fā)的問題。
3) 金屬噴塑外觀，柜式移動(dòng)結(jié)構(gòu)，該電源系統(tǒng)在各項(xiàng)參數(shù)上已經(jīng)高于該類進(jìn)口光學(xué)系統(tǒng)所配用電源的水平。
6、太陽(yáng)模擬系統(tǒng)智能控制柜
它是模擬器系統(tǒng)的控制核心，智能控制柜安裝在操作室內(nèi)，對(duì)模擬器的所有操作全部由其完成，可以控制各路光源開閉，光源亮度，控制升降臺(tái)的位置，降溫風(fēng)機(jī)起停等。
監(jiān)測(cè)主機(jī)采用高性能微處理器為主控CPU，大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，可連續(xù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)40000條以上，工業(yè)控制標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，便攜式防震結(jié)構(gòu)，大屏幕漢字液晶顯示屏(一屏顯示多路監(jiān)測(cè)要素,可替代微機(jī))，輕觸薄膜按鍵。適合在惡劣工業(yè)環(huán)境使用。即可與微機(jī)同時(shí)監(jiān)測(cè),又可以斷開微機(jī)獨(dú)立監(jiān)測(cè)。
7、雨淋裝置
雨淋裝置是模擬降雨的人工降雨器，配有增壓水泵，可任意調(diào)節(jié)水流的大小，噴水的 可以根據(jù)所測(cè)試的樣件面積進(jìn)行定制生產(chǎn)，以滿足雨天樣件的各種測(cè)試實(shí)驗(yàn)。
8、控制軟件
系統(tǒng)配置電腦端的控制軟件，軟件界面美觀，功能強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)背景燈、模擬燈的明暗控制；模擬燈可以導(dǎo)入時(shí)間及功率比例進(jìn)行自動(dòng)控制；設(shè)定高度角 、方位角，自動(dòng)運(yùn)行到指定位置、設(shè)置好經(jīng)緯度，根據(jù)本機(jī)時(shí)間模擬太陽(yáng)自動(dòng)運(yùn)行到指定位置；東西上下手動(dòng)控制等功能。
五、工程案例
