ALGORITMOS DESENVOLVIDOS PARA SUPORTE DE

ALGORITMOS DESENVOLVIDOS PARA SUPORTE DE
TRATAMENTO DE DADOS DE FOTÔMETRO SOLAR
Cristina Tobler de Sousa Rae
OBJETIVO
Suporte ao processamento dos dados coletados de
Fotômetro Solar.
FOTÔMETRO SOLAR DESENVOLVIDO.
Portátil e apontamento manual. Quatro tubos de colimação com filtro óptico e
sensor fotovoltaico. Opera em quatro bandas: 500nm, 670nm, 870nm e 940nm.
O fotômetro coleta dados sobre a profundidade óptica de aerossóis e coluna de
vapor de água na atmosfera.
Rad. Difusa – Espalh. Espaço
Atmosfera Terrestre
Absorção
Massa Ótica (m = 1/cosθ)
Absorção
Rad. Difusa Espalh. Solo
A massa óptica é a porção relativa da atmosfera que corresponde ao percurso realizado
pela radiação solar, a partir do topo da atmosfera até a superfície da Terra.
A massa de óptica é dada como (Kasten, 1966):
P
−1.253 −1
⎡⎣cos θ z + 0.15(93.885
⎤⎦
m=
−θz )
1013.25
Onde:
a) θz é o ângulo zenital solar;
b) P é a pressão atmosférica local em hectopascal (hPa);
c) P0 é a pressão ao nível do mar.
Calibração Fotômetro Solar - atmosfera estável.
LOCALIZAÇÃO DA COLETA DE DADOS
Figura: Localização do experimento – Caicó/Brasil.
Semiárido, ausência de nuvens, baixa emissão aerossóis.
Calibração Fotômetro Solar - atmosfera estável.
METODOLOGIA
1) Estrutura dos dados coletados;
2) Algoritmo que formata os dados coletados;
3) Calculo da massa óptica: SPA (Solar Position Algorithm);
4) Comparação resultados: SPA original X modificado.
1)  Estrutura dos dados coletados
EXEMPLO:
Dia e hora: 25/1/13 às 5h e 48min.
Tensões dos 4 canais: (500, 670, 870 e 940nm).
2013,25,548,45,39.81,148.6,250.8,3.317
2013,25,548,46,40.4,146.6,250.8,3.317
2013,25,548,47,41.8,146.6,250.1,3.317
2013,25,548,48,41.8,146.2,251.5,2.654
2013,25,548,49,41.8,147.3,254.8,2.654
2013,25,548,50,42.4,148.3,257.4,2.654
2013,25,548,51,41.1,148.6,256.1,2.654
2013,25,548,52,41.1,151.3,259.4,2.654
2013,25,548,53,42.4,153.3,268.7,2.654
2013,25,548,54,41.0,156.6,264.7,2.654
2013,25,548,55,42.4,157.9,272.6,2.654
2013,25,548,56,44.4,160.6,269.4,2.654
2013,25,548,57,43.1,161.2,275.3,2.654
2013,25,548,58,44.4,162.5,280.3,2.654
2013,25,548,59,45.7,163.9,282.4,3.317
2) Algoritmo que formata os dados coletados.
Algoritmo DAT2TXT.c à Entrada.txt
Exemplo:
Tensão:
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
2013
2013
2013
2013
2013
2013
2013
2013
2013
2013
2013
01
01
01
01
01
01
01
01
01
01
01
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
0548
0549
0550
0551
0553
0554
0557
0558
0602
0603
0608
500
3.824
4.056
4.290
4.393
4.737
4.719
4.965
4.979
5.107
5.146
5.606
670
870
940
5.099
5.395
5.538
5.586
5.822
5.734
5.830
5.810
5.838
5.846
6.187
5.642
5.794
5.948
6.016
6.180
6.116
6.135
6.079
6.043
6.057
6.420
1.199
1.382
1.787
1.892
2.534
2.534
2.991
3.086
3.461
3.522
4.272
3) Calculo da massa óptica: algoritmo SPA.
Algoritmo SPA –www.nrel.gov (Lab. Nac. Energia Renovável)
Observando o arquivo Entrada.txt à ∆t à não constantes.
25
25
25
25
25
2013
2013
2013
2013
2013
01
01
01
01
01
25
25
25
25
25
0554
0557
0558
0602
0603
4.719
4.965
4.979
5.107
5.146
5.734
5.830
5.810
5.838
5.846
6.116
6.135
6.079
6.043
6.057
2.534
2.991
3.086
3.461
3.522
Facilitar manipulação dos dados coletados modificou-se
SPA fonte para calcular m apenas nos tempos registrados.
Arquivo
-3.0
0
-37.0941
-6.4566
170
997.7
29.6
0
=>
=>
=>
=>
=>
=>
=>
=>
de entrada CondIni.txt:
time zone (-18 a 18 horas)
delta t
longitude (graus)
latitude
(graus)
elevação (metros)
pressão (milibares)
temperatura (graus Celsius)
Surface slope (medido a partir do plano hor,) 360 to 360 graus
0
=> Surface azimuth rotation (measured from south
to projection of surface normal on horizontal
plane, negative west)
0.5667 => Atmospheric refraction at sunrise and sunset
(0.5667 deg is typical) -5 to 5 graus
Fluxograma algoritmo SPA modificado.
Início
Arquivos
de entrada
CondIni.txt
Entrada.txt
Algoritmo SPA
alterado
Leitura dos n
horarios =>
i = 1, n
Calculo da
massa optica
Arquivo com
n solucoes
Saida.txt
FIM
Obs.: - O algoritmo SPA disponível na internet não contem
o calculo de m – inseriu-se a equação
4 - Comparação resultados:
Date: 25/01/2013 Tempo Sim Massa óp6ca Ang. Zenital (refra) Tempo Real Massa óp6ca Ang. Zenital (refra) 05:47:00 12.8597 86.227 05:48:59 11.831 85.779 05:48:00 12.3047 86.001 05:49:59 11.347 85.551 05:49:00 11.7909 85.774 05:50:59 10.899 85.322 05:50:00 11.3135 85.545 05:51:17 10.77 85.253 05:51:00 10.8705 85.317 05:53:59 9.728 84.633 05:52:00 10.4572 85.088 05:54:59 9.388 84.402 05:53:00 10.0722 84.858 05:57:59 8.489 83.709 05:54:00 9.7115 84.628 05:58:44 8.289 83.535 05:55:00 9.374 84.398 06:02:59 7.306 82.549 05:56:00 9.0582 84.167 06:03:46 7.148 82.366 05:57:00 8.7611 83.936 06:08:59 6.247 81.15 05:58:00 8.4822 83.705 06:09:59 6.099 80.916 05:59:00 8.2191 83.473 06:10:13 6.065 80.862 06:00:00 7.9713 83.241 06:15:59 5.336 79.512 06:01:00 7.7373 83.009 06:16:59 5.227 79.278 06:02:00 7.5156 82.777 06:17:27 5.178 79.168 CONCLUSÃO
Resultado final como esperado:
a) precisão nos resultados;
b) rapidez;
c) robustez.
Com o calculo de “m” – calibrar
o
fotômetro solar desenvolvido através
do método de Langley e MLModificado.
FIM
OBRIGADA PELA ATENÇÃO