特表 2024-533654 日射測定用システム、全天日射計、日射測定方法および日射測定用コンピュータプログラム製品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-12

(54)【発明の名称】日射測定用システム、全天日射計、日射測定方法および日射測定用コンピュータプログラム製品

(51)【国際特許分類】

   G01W 1/12 20060101AFI20240905BHJP

【ＦＩ】

G01W1/12 B

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024518276

(86)(22)【出願日】2022-09-08

(85)【翻訳文提出日】2024-05-15

(86)【国際出願番号】 EP2022074982

(87)【国際公開番号】W WO2023046496

(87)【国際公開日】2023-03-30

(31)【優先権主張番号】21198712.8

(32)【優先日】2021-09-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521537427

【氏名又は名称】オーテーテー ハイドロメット ベスローテン ヴェンノーツハップ

【氏名又は名称原語表記】ＯＴＴ ＨｙｄｒｏＭｅｔ Ｂ．Ｖ．

【住所又は居所原語表記】Ｄｅｌｆｔｅｃｈｐａｒｋ ３６， ２６２８ ＸＨ Ｄｅｌｆｔ， Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ

(74)【代理人】

【識別番号】110002664

【氏名又は名称】弁理士法人相原国際知財事務所

(72)【発明者】

【氏名】ヴァン トール， アルヴィン ヤコブ

(72)【発明者】

【氏名】ナーゲル， ヘンドリカス アドリアヌス フランシスカス

(72)【発明者】

【氏名】メス， ヨープ

(57)【要約】

本発明は、日射測定用システム、日射強度を測定する全天日射計、日射測定方法、および対応するコンピュータプログラム製品に関する。一態様では、ある測定速度で日射強度を測定するように構成された日射測定センサと、データロガーと、日射測定センサおよびデータロガーに動作可能に接続された制御ユニットと、を備える日射測定用システムであって、制御ユニットは、指定された数の日射サンプルにわたって、日射測定センサにより測定された日射強度の少なくとも１つの平均値を選択可能な平均化関数に基づいて計算するように構成され、データロガーは、制御ユニットにより計算された日射強度の少なくとも１つの平均値をある記録速度で少なくとも部分的に記録するように構成され、制御ユニットは、データロガーの記録速度を決定するように構成され、データロガーの記録速度に基づいて、平均値を計算するための複数の平均化関数から選択可能な平均化関数を選択するようにさらに構成される、システムが提供される。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ある測定速度（ＭＲ）で日射強度を測定するように構成された日射測定センサ（２）と、
データロガー（３）と、
前記日射測定センサ（２）および前記データロガー（３）に動作可能に接続された制御ユニット（４）と、を備える日射測定用システム（１）であって、
前記制御ユニット（４）は、指定された数の日射サンプルにわたって、前記日射測定センサ（２）により測定された日射強度の少なくとも１つの平均値を選択可能な平均化関数に基づいて計算するように構成されており、
前記データロガー（３）は、前記制御ユニット（４）が計算した前記日射強度の前記少なくとも１つの平均値を、ある記録速度（ＲＲ）で少なくとも部分的に記録するように構成されており、
前記制御ユニット（４）は、前記データロガー（３）の前記記録速度（ＲＲ）を決定するように構成され、前記データロガー（３）の前記記録速度（ＲＲ）に基づいて、前記平均値を計算するための複数の平均化関数から、前記選択可能な平均化関数を選択するようにさらに構成される、日射測定用システム（１）。

【請求項2】

ある測定速度（ＭＲ）で日射強度を測定するように構成された日射測定センサ（２）と、
データロガー（３）と、
前記日射測定センサ（２）および前記データロガー（３）に動作可能に接続された制御ユニット（４）と、を備える日射測定用システム（１）であって、
前記制御ユニット（４）は、指定された数の日射サンプルにわたって、前記日射測定センサ（２）により測定された日射強度の少なくとも１つの平均値を指定された平均化関数に基づいて計算するように構成されており、
前記データロガー（３）は、前記制御ユニット（４）が計算した前記日射強度の前記少なくとも１つの平均値を、ある記録速度（ＲＲ）で少なくとも部分的に記録するように構成されており、
前記制御ユニット（４）は、前記データロガー（３）の前記記録速度（ＲＲ）を決定するように構成され、前記データロガー（３）の前記記録速度（ＲＲ）に基づいて、前記平均値を計算するために前記指定された平均化関数の１つ以上のパラメータを修正するようにさらに構成される、特に請求項１に記載の日射測定用システム（１）。

【請求項3】

前記データロガー（３）の前記記録速度（ＲＲ）は、前記日射測定センサ（２）の前記測定速度（ＭＲ）よりも遅い、請求項１または２に記載の日射測定用システム（１）。

【請求項4】

前記平均化関数は、前記日射測定センサ（２）が、指定された時間枠にわたって測定した前記日射強度の真の平均化関数、移動平均化関数、および／または指数平均化関数から選択される、請求項１に記載の日射測定用システム（１）。

【請求項5】

前記日射測定センサにより測定された前記日射強度が特定の値を超えたときに、前記制御ユニット（４）は、指定された数の日射サンプルにわたる前記日射強度の標準偏差値を計算するように構成される、請求項１または２に記載の日射測定用システム（１）。

【請求項6】

前記制御ユニット（４）は、前記日射測定センサにより測定された前記日射強度が前記特定の値を超えたときに、信号を発するようにさらに構成される、請求項５に記載の日射測定用システム（１）。

【請求項7】

前記日射測定センサにより測定された前記日射強度が特定の値を超えたときに、前記制御ユニット（４）が、前記特定の値を超えた日射サンプルの数を決定するようにさらに構成される、請求項１または２に記載の日射測定用システム（１）。

【請求項8】

前記平均値は、固定の平均化時間範囲にわたって、または可変の平均化時間範囲にわたって計算される、請求項１または２に記載の日射測定用システム（１）。

【請求項9】

前記日射測定センサは、サーモパイルセンサを備え、特に、前記日射測定センサは、概ね２Ｈｚを超える測定速度を有する、および／または前記データロガーの記録速度は、概ね１Ｈｚ未満である、請求項１または２に記載の日射測定用システム。

【請求項10】

前記平均値を計算するために前記指定された平均化関数の前記１つ以上のパラメータは、平均化時間または積分時間を含む、請求項２に記載の日射測定用システム（１）。

【請求項11】

ある測定速度（ＭＲ）で日射強度を測定するように構成された日射測定センサ（２）と、
前記日射測定センサ（２）およびデータロガー（３）に動作可能に接続可能な制御ユニット（４）と、を備える全天日射計(１００)であって、
前記制御ユニット（４）は、指定された数の日射サンプルにわたって、前記日射測定センサ（２）により測定された日射強度の少なくとも１つの平均値を選択可能な平均化関数に基づいて計算するように構成されており、
前記制御ユニット（４）は、前記データロガー（３）の記録速度（ＲＲ）を決定するように構成され、前記データロガー（３）の前記記録速度（ＲＲ）に基づいて、前記平均値を計算するための複数の平均化関数から、前記選択可能な平均化関数を選択するようにさらに構成される全天日射計(１００)。

【請求項12】

ある測定速度（ＭＲ）で日射強度を測定するステップと、
指定された数の日射サンプルにわたる前記日射強度の平均値を選択可能な平均化関数に基づいて計算するステップであって、前記前記選択可能な平均化関数は、前記日射強度の前記平均値を計算するための複数の平均化関数から記録速度（ＲＲ）に基づいて選択される、ステップと、
前記記録速度（ＲＲ）で前記日射強度の前記計算された平均値を少なくとも部分的に記録するステップと、を備える日射測定方法。

【請求項13】

前記平均化関数は、指定された時間枠にわたる真の平均化関数、移動平均化関数、および／または指数平均化関数から選択される、請求項１２に記載の日射測定方法。

【請求項14】

前記測定された日射強度が特定の値を超えたときに、指定された数の日射サンプルにわたる前記日射強度の標準偏差値を計算するステップ、および／または特に信号を発するステップ、および／または特に前記特定の値を超えている日射サンプルの数を決定するステップをさらに含む、請求項１２または１３に記載の日射測定方法。

【請求項15】

前記制御ユニット（４）にロードされて実行されると、請求項１２に記載の方法のステップを実行するコンピュータ可読命令を備えるコンピュータプログラム製品。

【請求項16】

ある測定速度で日射強度を測定するように構成された日射測定センサと、
データロガーと、
前記日射測定センサおよび前記データロガーに動作可能に接続された制御ユニットと、を備えるシステムであって、
前記制御ユニットは、前記データロガーの記録速度、前記日射測定センサの測定速度、および前記日射測定センサの応答時間を決定しており、
前記日射測定センサの前記応答時間が前記日射測定センサの前記測定速度よりも実質的に遅いとき、および／または前記日射測定センサの前記応答時間が前記データロガーの前記記録速度よりも実質的に遅いとき、前記制御ユニットは、前記測定速度で前記日射測定センサから提供される少なくとも１つの日射強度を修正するようにさらに構成されており、
前記データロガーは、前記制御ユニットにより修正された前記少なくとも１つの日射強度を少なくとも部分的に記録するように構成されている、システム。

【請求項17】

前記修正日射強度（ＹＮ）を次式で計算するシステムであって、

ここで、
Ｙnは、ｔ＝ｔnにおけるフィルタの修正日射強度「Ｄｆｃｏｕｎｔｓ」であり、
Ｘnは、ｔ＝ｔnにおける直前の日射強度であり、
Ｘn-1は、ｔ＝ｔn-1におけるその１つ前の日射強度であり、
Ｋｄは、高速応答フィルタ定数または加速係数である、請求項１６に記載のシステム。

【請求項18】

ある測定速度で日射強度を測定するように構成された日射測定センサと、
前記日射測定センサおよびデータロガーに動作可能に接続可能な制御ユニットであって、前記データロガーの記録速度、前記日射測定センサの測定速度、および前記日射測定センサの応答時間を決定するように構成された制御ユニットと、
前記日射測定センサの応答時間が前記日射測定センサの測定速度よりも実質的に遅いとき、および／または前記日射測定センサの応答時間が前記データロガーの記録速度よりも実質的に遅いとき、前記制御ユニットは、前記測定速度で前記日射測定センサから提供される少なくとも１つの日射強度を修正するようにさらに構成され、前記データロガーは、前記制御ユニットにより修正された前記少なくとも１つの日射強度を少なくとも部分的に記録するように構成される、全天日射計。

【請求項19】

前記修正日射強度（ＹＮ）を次式で計算する全天日射計であって、

ここで、
Ｙnは、ｔ＝ｔnにおけるフィルタの修正日射強度「Ｄｆｃｏｕｎｔｓ」であり、
Ｘnは、ｔ＝ｔnにおける直前の日射強度であり、
Ｘn-1は、ｔ＝ｔn-1におけるその１つ前の日射強度であり、
Ｋｄは、高速応答フィルタ定数または加速係数である、請求項１８に記載の全天日射計。

【請求項20】

日射測定センサの応答時間を有する日射測定センサを用いて、ある測定速度で日射強度を測定するステップと、
少なくとも１つの日射強度をある記録速度で少なくとも部分的に記録するステップと、
前記日射測定センサの前記応答時間、前記記録速度、および前記測定速度を決定するステップと、
前記日射測定センサの前記応答時間が前記測定速度よりも実質的に遅いとき、および／または前記日射測定センサの前記応答時間が前記記録速度よりも実質的に遅いとき、前記少なくとも１つの日射強度をさらに修正するステップと、
前記修正された少なくとも１つの日射強度を少なくとも部分的に記録するステップと、を備える、日射測定方法。

【請求項21】

前記少なくとも１つの日射強度を修正するステップにおいて、前記修正日射強度（ＹＮ）を次式で計算する方法であって、

ここで、
Ｙnは、ｔ＝ｔnにおけるフィルタの修正日射強度「Ｄｆｃｏｕｎｔｓ」であり、
Ｘnは、ｔ＝ｔnにおける直前の日射強度であり、
Ｘn-1は、ｔ＝ｔn-1におけるその１つ前の日射強度であり、
Ｋｄは、高速応答フィルタ定数または加速係数である、請求項２０に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、日射測定用システム、日射強度を測定する全天日射計、および日射測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

地球表面に入射する日射量は、「アクチノメーター」として知られる機器により測定可能である。特に、気象学において日射測定に使用されるアクチノメーターとしては、全天日射計、直達日射計、および正味放射計がある。

【0003】

より具体的には、全天日射計は、例えば、地面などの平坦な表面上の日射強度を測定する機器である。全天日射計は通常、ソーラーシミュレータおよび太陽光発電システムなど、他の装置と組み合わせて使用される。そのような状況では、全天日射計から提供される測定値は、光発電モジュールの有効電力および／または他のシステム性能を計算するために特に使用される。したがって、全天日射計の測定精度は、この測定装置の最も重要な側面の１つである。

【0004】

全天日射計は、日射強度の測定を行う動作原理により、一般に、サーモパイルセンサによる全天日射計とシリコン半導体による全天日射計との２つの異なるカテゴリに分類される。

【0005】

サーモパイルセンサによる全天日射計では、１つ以上のサーモパイルセンサにより日射強度が測定され、概ね１８０°の視野角からの広帯域の太陽の放射束密度を測定するように設計される。

【0006】

地球の大気の上部に入射する日射は比較的一定であるが、地球の表面に到達する実際の日射量は変化する。表面に到達する日射は、場所、日付および時刻、ならびに大気条件に依存して変動し、また、時刻とともに急速に変化し得る。

【0007】

不確実性を低減して日射強度を正確に測定するには、全天日射計は、時刻の経過に伴う日射の変動に厳密に追跡する必要があり、特に、曇り空の状況により生じる日射の量の急速な変化が発生したときに、日射を過小にも過大にも表してはいけない。

【0008】

通常の全天日射計は、より遅い時間にわたって信号を積分しながら、応答を遅くして正確な測定を実現する。対照的に、特にマイクロサーモパイルセンサを備えた全天日射計は、応答がより速く、一般に概ね０.０２秒未満であることを特徴とする。しかしながら、日射センサは、通常、遅い速度（例えば、毎秒概ね１回または毎分１回）で、読み出されるおよび／またはデータがデータ記録装置に転送される。帯域幅が狭いデータバスシステムでは、特に速度が少なくなり得る。換言すれば、サーモパイルセンサが測定する日射強度は、サーモパイルセンサの測定速度よりも遅い記録速度（例えば毎秒１回または毎分１回）で記録される。サーモパイルセンサの測定速度と、例えばデータロガーを備えるデータ記録装置の記録速度との間のこの不一致は、データ記録装置により記録されない日射強度の一部を損失するなどの日射強度に関する情報の損失をもたらし得る。その結果、全天日射計から取得されるデータの精度に悪影響を与える。

【0009】

さらに、雲は、概ね１３６７Ｗ／ｍ²±３％に相当する地球外太陽定数を超える日射量の増大も生じさせ得る。特に、雲が切れている部分的な曇り空は、多重散乱および放射反射が発生して、全天日射計に入射する日射量の増加をもたらす。換言すれば、このような大気条件は、日射における「スパイク」を引き起こす。つまり、空の一部からの照度の増大が実際の晴天の状態において予想される照度値を超える、特に概ね１３６７Ｗ／ｍ²±３％に相当する地球外太陽定数を超える照度値を生じさせる。そのような日射のスパイクは、光起電力システムを損傷させる可能性がある。しかしながら、記録速度がより遅いロギングまたは記録システムを備える全天日射計において、ロギング期間にわたる日射強度の平均値のみが報告される場合では、日射におけるこれらのスパイクに関する情報の損失が生じ得る。

【0010】

そのため、全天日射計から取得されるデータの精度を改善する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明の目的は、日射測定用システム、例えば、全天日射計から取得されるデータの精度を高めるところにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

この目的は、独立請求項の特徴により解決され、特定の実施形態は従属請求項の主題となっている。

【0013】

本発明の一態様では、日射測定センサおよびデータロガーに動作可能に接続された制御ユニットを備える測定用システムが提供される。制御ユニットは、指定された数の日射サンプルにわたって、日射測定センサにより測定された日射強度の少なくとも１つの平均値を選択可能な平均化関数に基づいて計算するように構成される。データロガーは、制御ユニットにより計算された日射強度の少なくとも１つの平均値を、ある記録速度で少なくとも部分的に記録するように構成される。制御ユニットは、データロガーの記録速度を決定するように構成され、データロガーの記録速度に基づいて、平均値を計算するための複数の平均化関数から、選択可能な平均化関数を選択するようにさらに構成される。

【0014】

平均値を計算するための平均化関数が、データロガーに設定される記録速度に基づいて複数の平均化関数から選択されることが、より有利である。一方、日射測定センサは、相対的に速い測定速度で日射を測定している。したがって、過去の時間枠において測定した日射強度を正確に表す日射相当値が提供されて記録される。その結果、日射システムから取得されるデータの精度が向上する。

【0015】

特に、データロガーのまたはデータロガーにより達成される記録速度は、例えばデータロガーと日射測定センサとの間のバスシステムの帯域幅の制限により、日射測定センサの測定速度よりも少なくなる。

【0016】

特に、平均化関数は、指定された（所定の、または予め決定可能な）時間枠にわたって、日射測定センサにより測定された日射強度の真の平均化関数、移動平均化関数、および／または指数平均化関数から選択される。

【0017】

特に、日射測定センサにより測定された日射強度が特定の（所定の、または予め決定可能な）値を超えたときに、制御ユニットは、指定された（所定の、または予め決定可能な）数の日射サンプルにわたる日射強度の標準偏差値を計算するように構成されている。

【0018】

ロギングシステムにより決定または記録された平均値は、日射におけるスパイクの発生を示さない可能性があるので、そのようなスパイクの発生をシステムにより正確に検出または記録され得ることが有利である。

【0019】

特に、制御ユニットは、日射センサにより測定された日射強度が特定の（所定のまたは予め決定可能な）値を超えたときに、信号を発するようにさらに構成されている。

【0020】

特に、日射測定センサにより測定された日射強度が特定の（所定のまたは予め決定可能な）値を超えたときに、制御ユニットは、特定の（所定の、または予め決定可能な）値を超えている日射サンプルの数を決定するようにさらに構成される。

【0021】

特に、平均値は、固定の平均化時間範囲にわたって、または可変の平均化時間範囲にわたって計算される。

【0022】

特に、日射測定センサは、少なくとも１つのサーモパイルセンサを備えており、特に、日射測定センサは、概ね２Ｈｚを超える測定速度を有する。

【0023】

特に、データロガーの記録速度は、概ね１Ｈｚ未満である。

【0024】

特に、データロガーの記録速度が、日射測定センサの測定速度と実質的に等しいかまたは速いとき、データロガーは、日射測定センサにより測定された日射サンプルのうちの少なくとも１つを直接記録するように構成される。

【0025】

さらなる態様では、ある測定速度で日射を強度測定するように構成された日射測定センサと、データロガーと、日射測定センサおよびデータロガーに動作可能に接続された制御ユニットとを備える日射測定用システムが提供される。制御ユニットは、指定された数の日射サンプルにわたって、日射測定センサにより測定された日射強度の少なくとも１つの平均値を指定された平均化関数に基づいて計算するように構成されている。データロガーは、制御ユニットにより計算された日射強度の少なくとも１つの平均値をある記録速度で少なくとも部分的に記録するように構成されている。制御ユニットは、データロガーの記録速度を決定するように構成され、データロガーの記録速度に基づいて、平均値を計算するために指定された（所定の、または予め決定可能な）平均化関数の１つ以上のパラメータを修正するようにさらに構成される。

【0026】

平均値を計算するために指定された（所定の、または予め決定可能な）平均化関数の１つ以上のパラメータは、データロガーに設定されている記録速度に基づいて修正することが有利である。一方、日射測定センサは、相対的に速い測定速度で日射強度を測定している。したがって、過去の時間枠における測定された日射強度を正確に表す日射相当値が提供されて記録される。その結果、日射システムから取得されるデータの精度が向上する。

【0027】

本出願の前述の態様は、全天日射計から取得されるデータ、例えば日射測定値の精度を高めるという技術的課題に対する代替解決策を示していることが明らかである。

【0028】

この問題に対する解決策は、日射測定センサと、データロガーと、指定された数の日射サンプルにわたって、日射測定センサにより測定された日射強度の少なくとも１つの平均値を選択可能な平均化関数に基づいて計算するように構成された制御ユニットと、を備える日射測定用システムに関する前述の態様により提供される。データロガーは、制御ユニットにより計算された日射強度の少なくとも１つの平均値を、ある記録速度で少なくとも部分的に記録するように構成される。制御ユニットは、データロガーの記録速度を決定するように構成され、データロガーの記録速度に基づいて、平均値を計算するための複数の平均化関数から、選択可能な平均化関数を選択するようにさらに構成されることが有利である。これにより、全天日射計から取得されるデータ、例えば日射測定値の精度を高めることが可能になる。

【0029】

前述の技術的課題に対する別の解決策は、日射測定センサと、データロガーと、指定された数の日射サンプルにわたって、日射測定センサにより測定された日射強度の少なくとも１つの平均値を指定された（所定の、または予め決定可能な）平均化関数に基づいて計算するように構成された制御ユニットと、を備える日射測定用システムにより提供される。データロガーは、制御ユニットにより計算された日射強度の少なくとも１つの平均値を、ある記録速度で少なくとも部分的に記録するように構成される。制御ユニットは、データロガーの記録速度を決定するように構成され、データロガーの記録速度に基づいて、平均値を計算するために指定された（所定の、または予め決定可能な）平均化関数の１つ以上のパラメータを修正するようにさらに構成されることが有利である。これにより、全天日射計から取得されるデータ、例えば日射測定値の精度を高めることを可能になる。

【0030】

要約すると、前述の解決策は、日射測定センサ、データロガー、および制御ユニットの一連の共通の特徴によって、解決しようとする課題を解決する。しかしながら、特許請求の範囲に記載された解決策は、代替となる特徴を含む。すなわち、第１態様において、制御ユニットは、データロガーの記録速度を決定するよう構成され、データロガーの記録速度に基づいて、平均値を計算するための複数の平均化関数から、選択可能な平均化関数を選択するようさらに構成される。一方、第２態様において、制御ユニットは、データロガーの記録速度を決定するよう構成され、データロガーの記録速度に基づいて、平均値を計算するために指定された（所定の、または予め決定可能な）平均化関数の１つ以上のパラメータを修正するようさらに構成される。

【0031】

このように、前述の第１態様および第２態様による日射測定用システムは、代替となる構成を提供しながらも、共通の技術的課題を解決する。

【0032】

特に、平均値を計算するために指定された（所定の、または予め決定可能な）平均化関数の（修正された）１つ以上のパラメータは、平均化時間または積分時間を含む。

【0033】

特に、データロガーのまたはデータロガーにより達成される記録速度は、データロガーと日射測定センサとの間のバスシステムの帯域幅の制限により、日射測定センサの測定速度よりも少なくなる。

【0034】

特に、指定された（所定の、または予め決定可能な）平均化関数とは、具体的には、指定された（所定の、または予め決定可能な）時間枠にわたって、日射測定センサにより測定された日射強度の真の平均化関数、移動平均化関数、および／または指数平均化関数である。

【0035】

特に、日射測定センサにより測定された日射強度が特定の（所定の、または予め決定可能な）値を超えたときに、制御ユニットは、指定された（所定の、または予め決定可能な）数の日射サンプルにわたる日射強度の標準偏差値を計算するように構成される。

【0036】

ロギングシステムにより決定された、または記録された平均値は、日射におけるスパイクの発生を示さない可能性があるので、そのようなスパイクの発生は、システムにより正確に検出または記録され得ることが、有利である。

【0037】

特に、制御ユニットは、日射センサにより測定された日射強度が特定の（所定のまたは予め決定可能な）値を超えたときに、信号を発するようにさらに構成される。

【0038】

特に、日射測定センサにより測定された日射強度が特定の（所定のまたは予め決定可能な）値を超えたときに、制御ユニットは、特定の（所定の、または予め決定可能な）値を超えている日射サンプルの数を決定するようにさらに構成される。

【0039】

特に、平均値は、固定の平均化時間範囲にわたって、または可変の平均化時間範囲にわたって計算される。

【0040】

特に、日射測定センサは、少なくとも１つのサーモパイルセンサを有しており、特に、日射測定センサは、概ね２Ｈｚを超える測定速度を有する。

【0041】

特に、データロガーは、概ね１Ｈｚ未満の記録速度を有する。

【0042】

特に、データロガーの記録速度が、日射測定センサの測定速度と実質的に等しいまたは速いとき、データロガーは、日射測定センサにより測定された日射サンプルのうちの少なくとも１つを直接記録するように構成される。

【0043】

さらなる態様では、ある測定速度で日射強度を測定するように構成された日射測定センサと、日射測定センサおよびデータロガーに動作可能に接続可能な制御ユニットと、を備える全天日射計が提供される。制御ユニットは、指定された（所定の、または予め決定可能な）数の日射サンプルにわたって、日射測定センサにより測定された日射強度の少なくとも１つの平均値を選択可能な平均化関数に基づいて計算するように構成されている。制御ユニットは、データロガーの記録速度を決定するように構成され、データロガーの記録速度に基づいて、平均値を計算するための複数の平均化関数から、選択可能な平均化関数を選択するようにさらに構成されている。

【0044】

さらなる態様では、ある測定速度で日射強度を測定するように構成された日射測定センサと、日射測定センサおよびデータロガーに動作可能に接続可能である制御ユニットと、を備える全天日射計が提供される。制御ユニットは、指定された（所定の、または予め決定可能な）数の日射サンプルにわたって、日射測定センサにより測定された日射強度の少なくとも１つの平均値を指定された平均化関数に基づいて計算するように構成される。また、制御ユニットは、データロガーの記録速度を決定するように構成され、データロガーの記録速度に基づいて、平均値を計算するために指定された（所定の、または予め決定可能な）平均化関数の１つ以上のパラメータを修正するようにさらに構成される。

【0045】

別の態様では日射測定方法が提供され、その方法は、
ある測定速度で日射強度を測定するステップと、
指定された（所定の、または予め決定可能な）数の日射サンプルにわたる日射強度の平均値を選択可能な平均化関数に基づいて計算するステップであって、選択可能な平均化関数は、日射強度の平均値を計算するための複数の平均化関数から、記録速度に基づいて選択される、ステップと、
ある記録速度で日射強度の計算された平均値を少なくとも部分的に記録するステップと、を備える。

【0046】

特に、記録速度は測定速度よりも遅い。

【0047】

特に、測定速度は概ね２Ｈｚを超えており、および／または記録速度は概ね１Ｈｚ未満である。

【0048】

特に、平均化関数は、指定された（所定の、または予め決定可能な）時間枠にわたる真の平均化関数、移動平均化関数、および／または指数平均化関数から選択される。

【0049】

特に、測定された日射強度が特定の（所定のまたは予め決定可能な）値を超えたときに、指定された（所定の、または予め決定可能な）数の日射サンプルにわたる日射強度の標準偏差値を計算するステップ、および／または特に信号を発するステップ、および／または特定の（所定の、または予め決定可能な）値を超えている日射サンプルの数を決定することをさらに含む。

【0050】

特に、記録速度が、測定速度と実質的に等しいとき、測定された日射サンプルの少なくとも１つを直接記録することをさらに含む。

【0051】

別の態様では、日射測定方法が提供される。その方法は、
ある測定速度で日射強度を測定するステップと、
指定された（所定の、または予め決定可能な）数の日射サンプルにわたる日射強度の平均値を指定された（所定の、または予め決定可能な）平均化関数に基づいて計算するステップと、
計算された日射強度の平均値を記録速度で少なくとも部分的に記録するステップと、
記録速度を決定するステップと、
その記録速度に基づいて、平均値を計算するために指定された（所定の、または予め決定可能な）平均化関数の１つ以上のパラメータを修正するステップと、を備える。

【0052】

特に、平均値を計算するために指定された（所定の、または予め決定可能な）平均化関数の１つ以上のパラメータは、平均化時間または積分時間である。

【0053】

特に、記録速度は測定速度よりも遅い。

【0054】

特に、測定速度は概ね２Ｈｚを超えており、および／または記録速度は概ね１Ｈｚ未満である。

【0055】

特に、指定された平均化関数は、指定された（所定の、または予め決定可能な）時間枠にわたる真の平均化関数、移動平均化関数、および／もしくは指数平均化関数であるか、またはそれらに基づいている。

【0056】

特に、測定された日射強度が特定の（所定の、または予め決定可能な）値を超えたときに、指定された（所定の、または予め決定可能な）数の日射サンプルにわたる日射強度の標準偏差値を計算するステップ、および／または特に信号を発するステップ、および／または特定の（所定の、または予め決定可能な）値を超えている日射サンプルの数を決定するステップと、をさらに備える。

【0057】

特に、記録速度が測定速度と実質的に等しいとき、測定された日射サンプルの少なくとも１つを直接記録するステップをさらに備える。

【0058】

一態様では、適切なシステムにロードされて実行されると、前述の態様による方法のステップを実行するコンピュータ可読命令を備える、コンピュータプログラム製品が提供される。

【0059】

本発明のこれらのおよび他の目的、特徴および利点は、以下の詳細な説明および添付図面を参照することにより、より明らかになるであろう。実施形態が個別に記載されていたとしても、それらの単一の特徴を追加の実施形態に組み合わせ得ることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【0060】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る日射測定用システムの概略図である。

【図2】図２は、日射強度を測定する全天日射計の軸測図である。

【図3】図３は、一実施形態による全天日射計およびリモートコントロールユニットのネットワークの概略図である。

【図4】図４は、一実施形態による日射測定方法を示すフローチャートである。

【図5】図５は、汎用コンピュータを備える例示的なリモートコントロールユニットを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0061】

図１では、日射測定用システムは参照符号１で示される。システム１は、日射測定センサ２、データロガー３、および／または制御ユニット４を有する。システム１は、電力供給ユニットから電力供給され得、および／または電源ラインに直接接続され得る。

【0062】

日射測定センサ２は、測定速度ＭＲで日射強度を測定するように構成された測定センサ２である。

【0063】

特に、日射測定センサ２は、サーモパイルセンサであり得る。より具体的には、日射測定センサ２は、マイクロサーモパイルセンサであり得る。

【0064】

サーモパイルセンサ２は、サーモパイルセンサ２の受光面２０に入射する放射線を測定するように構成された測定センサである。特に、サーモパイルセンサ２に入射する放射線は、日射であり得る。サーモパイルセンサ２は、特に、実質的に１８０°の視野角から広帯域の放射束密度を測定するのに特に適した１つ以上のサーモパイルに基づき得る。サーモパイルは、具体的には、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する電子デバイスであり、直列または並列に接続されたいくつかの熱電対を備える。サーモパイルは、その異種金属間または熱電対が温度差にさらされると電圧を発生させる熱電効果の原理で動作する。熱電対は、それらの接合点から熱電対出力電圧が測定される点までの温度差を測定するように動作する。閉回路が２つ以上の金属で構成され、接合部と一方の金属から他方の金属への遷移点との間に温度差が生じると、異なる温度下にある接合部の間の電位差により発生したかのように電流が生じる。

【0065】

具体的には、サーモパイルセンサ２は、特に、概ね３００ｎｍから２８００ｎｍまでの光をほぼ平坦な分光感度で検出する。具体的には、サーモパイルセンサ２は、センサ２に衝突する放射線、特にすべての放射線を吸収する黒色塗装を含む。放射線とは、日射、または前方の光学素子である、例えば外側ドームおよび／もしくは内側ドーム、ならびに／または光学拡散体により、スペクトル組成が変化した変化後の日射である。熱電対の活性（高温）接合部は、黒色塗装面の下に、または、それに相当する位置にもしくは隣接して位置しており、黒色塗装から吸収された放射線により加熱される。熱電対の受動（低温）接合部は、（特に完全に）放射から保護され、特にヒートシンクとして機能する筐体の一部と熱的に接触している。特に、熱電対の受動（低温）接合部は、筐体にまたは筐体を通して熱を実質的に放散するように、筐体と熱的に接触し得る筐体の一部と接触している。これは、具体的には、日陰の温度を測定するときに、サーモパイルセンサ２による日射強度の測定を損なうイエローリングまたは減衰による変化を軽減または防止する。

【0066】

より具体的には、サーモパイルセンサ２は、概ね１ｍｍから２０ｍｍまでの範囲内、または概ね１０ｍｍ未満の直径を有するＴＯ（トランジスタアウトライン）筐体内に配置され得る。特に、サーモパイルセンサ２のＴＯ筐体および／または能動部品は、マイクロマシーンであり得る。

【0067】

図１には、日射測定センサ２は、受光面２０と、その反対側の第２表面（底面）２１とを備えることが示されている。日射測定センサ２の受光面２０は、黒色塗装面を含み得、または黒色塗装面に相当し得る。第２表面２１は、支持面、例えば全天日射計の筐体部分に実質的に面し、および／または直接的もしくは間接的に接触し得る。受光面２０は、衝突する日射を実質的に受光するように構成される。特に、日射測定センサに衝突する放射線は、日射であり得る。

【0068】

日射測定センサ２は、測定速度ＭＲで日射強度を測定するように構成されている。日射測定センサ２の測定速度ＭＲは、指定された（所定の、または予め決定可能な）期間において日射測定センサ２が日射強度を測定するように構成されている回数である。換言すれば、日射測定センサ２は、指定された（所定のまたは予め決定可能な）周波数で日射強度を測定するように、すなわち、日射強度の測定値を出力するように構成され得る。日射測定センサ２が日射強度を測定する、または日射強度に関する値を出力する速度とは、単位時間当たりの測定数、例えば１秒当たりの測定数である。特に、日射測定センサ２は、概ね２Ｈｚを超える測定速度ＭＲを有し得る。換言すれば、日射測定センサ２は、指定された（所定のまたは予め決定可能な）期間ごとに日射強度の単一の測定を提供または出力するように構成され得、その期間は、概ね０.５秒（毎秒２回測定）未満、特に概ね０.２秒（毎秒５回測定）未満である。具体的には、日射測定センサ２の測定速度ＭＲは一定であり得る。

【0069】

特に、日射測定センサ２は、概ね５０Ｈｚを超える測定速度ＭＲを有し得る。換言すれば、日射測定センサ２は、概ね０.０２秒（毎秒５０回測定）よりも短い期間で日射強度の測定を提供または出力するように構成され得る。

【0070】

図１には、データロガー３を備える日射測定用システム１が示されている。データロガー３は、１つ以上の日射測定センサ２から受信される日射測定データを経時的に記録するように構成された電子デバイスである。データロガー３の一例として、Kipp&Zonenの「LOGBOX SE」が使用可能である。データロガー３のさらなる例として、OTT HydroMetの「OTT netDL 500/1000」、Huaweiの「SmartLogger3000A」、「Gartner instruments Solutions GmbH」の「Q.reader central」、Campbell Scientificの「CR1000X」、Sutronの「XLite 9210」または「SatLink 3」がある。

【0071】

特に、データロガー３は、１０、１２、１６または２４ビット分解能などの特定の（所定のまたは予め決定可能な）分解能、および／または、例えば、１９ｍＶ～２５００ｍＶ（２.５Ｖ）の範囲にある選択可能な電圧入力を有する複数の、例えば４つの差動ＤＣ電圧入力を有し得る。日射測定センサ２の感度に応じて、データロガー３は、特に、１Ｗ／ｍ²の照射量の変化に相当するデータを記録するように構成される。

【0072】

データロガー３は、特に２.５Ｖおよび／または３Ｖ信号のための複数の、例えば４つのシングルエンド電圧入力、例えば１２ビット電圧入力を、追加してまたは代替として有し得る。加えて、データロガー３は、１つ以上のサーミスタ、例えば10Kサーミスタからのデータ、および／または１つ以上の温度センサ、例えばPt-100温度センサからのデータを記録するように構成され得る。

【0073】

データロガー３は、複数の、例えば４つの論理レベル入力を、追加してまたは代替として有し得る。それにより、データロガー３は、１つ以上の日射測定センサ２から受信される信号の信号パルスを計数可能である、および／または、１つ以上の日射測定センサ２からの信号の受信速度を決定することが達成可能になる。

【0074】

特に、データロガー３は、最小で概ね１秒までの速度でサンプリングおよび／または記録を可能にするように構成される。データロガー３は、選択された平均化関数に基づいて計算された平均値に加えて、最小値、最大値、および／または標準偏差を記録可能である。

【0075】

データロガー３は、ユーザへのデータ転送および／または時刻同期用に、１つ以上のメモリおよび／または通信装置を含み得る。ここで、データ転送は、特に無線データ転送であり、メモリは、例えば工業グレードSDカードであり、通信装置は、例えば外部アンテナを有する内部クワッドバンドGSM/GPRSモデムなどである。

【0076】

あるいは、データロガー３は、デジタル読み出しを提供する「Modbus」に基づくデータロガー（デジタルデータロガー３）であり得る。より具体的には、デジタル読み出し速度は、制御ユニット４の測定速度とは異なり得る。

【0077】

特に、データロガー３がデジタルデータロガーであるとき、データロガー３は、１つ以上の通信インターフェイスを含み得る。１つ以上の通信インターフェイスは、例えば、イーサネット10Base-T：RJ-45（登録商標）、USBホスト、USBデバイス、またはRS-232のうちの１つ以上を含み得る。

【0078】

データロガー３は、１つ以上のセンサインターフェイスを含み得る。１つ以上のセンサインターフェイスは、例えば、SDI-12V.1.3、RS-485（SDI-12/Modbus RTU）、パルス／ステータス入力、ステータス出力、またはスイッチ出力のうちの１つ以上を含み得る。

【0079】

データロガー３は、１つ以上の入力／出力モジュールを含み得る。１つ以上の入力／出力モジュールは、例えば、アナログ入力、アナログ出力、絶縁型アナログ入力、OTTセンサ用シリアル入力モジュール、または気圧入力ボードのうちの１つ以上を含み得る。

【0080】

データロガー３は、１つ以上の測定チャネル、例えば、４０チャネルまたは１２０チャネルの測定チャネルを含み得る。

【0081】

データロガー３は、１つ以上のIP電話通信モジュールを含み得る。例えば、一体化されたTCP/IPスタック（HTTP、HTTPS、FTP、SMTP、Socket.など）、GSM/GPRS/3G/4G、一体化されたWebサーバ、または暗号化データ伝送を行うHTTPS SSL 3.0/TLS 1.0/1.1/1.2のうちの１つ以上を含み得る。データロガー３は、１つ以上の一体化されたモデム、例えば、GSM/GPRSを含み得る。データロガー３は、電力消費を最小化するための電力管理を有するRTOSオペレーティングシステムを含み得る。

【0082】

データロガー３は、SNTP時刻同期モジュールを含み得る。データロガー３は、９Ｖ、１２Ｖ、または２８Ｖの直流電源を有し得る。

【0083】

データロガー３は、４ＭＢのＲＡＭ、８ＭＢのＮＯＲフラッシュ、および２５６ＭＢのＮＡＮＤフラッシュを有し得る。データロガー３は、最大１００万個の値まで保存可能である。

【0084】

データロガー３は、１２２×３２ピクセルのグラフィックドットマトリックスを有するディスプレイ、ＬＥＤバックライト、および／またはジョブシャトルにより制御されるものを含み得る。特に、図１に示されるように、データロガー３は、バスシステム６（第１バス）を介して、日射測定センサ２に直接的にまたは間接的に動作可能に接続され得る。より具体的には、データロガー３がバスシステム６（第１バス）を介して日射測定センサ２に間接的に接続されるとき、制御ユニット４は、日射測定センサ２とデータロガー３との間に介在し、これらに動作可能に接続される。すなわち、制御ユニット４は、バスシステム５（第２バス）などのデータ接続を介して日射測定センサ２に動作可能に接続される。同様に、制御ユニット４は、バスシステム６（第１バス）を介してデータロガー３に動作可能に接続される。

【0085】

したがって、日射測定センサ２から提供または出力される測定値は、指定された（所定の、または予め決定可能な）数の日射サンプルにわたって、日射測定センサ２により測定された日射強度の少なくとも１つの平均値を計算するために使用される。計算された日射強度の少なくとも１つの平均値は、次に、指定された（所定のまたは所定可能な）記録速度ＲＲでデータロガー３により記録される。データロガー３は、デジタルプロセッサまたはコンピュータに基づき得る。すなわち、データロガー３は、デジタルデータロガー（ＤＤＬ）であり得る、またはそれを備え得る。データロガー３は、マイクロプロセッサ、およびデータを格納する内部メモリを備え得る。データロガー３は、リモートコントロールユニット７と（特に無線）通信するように構成され得る。したがって、データロガー３により記録されたデータは、特にリアルタイムで、および／または指定された（所定のまたは予め決定可能な）転送速度で、リモートコントロールユニット７に（特に無線）転送され得る。データロガー３は、制御ユニット４により計算されており、制御ユニット４からバスシステム６（第１バス）を介して取得される日射強度の平均値を記録速度ＲＲで少なくとも部分的に記録するように構成される。制御ユニット４により計算されており、制御ユニット４から取得される日射強度の平均値は、指定された（所定のまたは予め決定可能な）数で日射測定センサ２により測定された日射測定値の平均値であり、バスシステム５（第２バス）などのデータ接続を介して制御ユニット４に提供される。制御ユニット４は、日射測定センサ２に一体化され得、また日射測定センサ２とは別体の部品であり得る。

【0086】

制御ユニット４が計算する日射強度の平均値については、以下に詳細に記述する。

【0087】

データロガー３の記録速度ＲＲは、データロガー３が、制御ユニット４から提供されるデータである日射強度の平均値または日射測定センサ２から提供されるデータである日射測定値を、記録するように構成される回数に対応する。換言すれば、データロガー３は、日射強度の平均値または日射測定値を指定された（所定のまたは予め決定可能な）速度で記録するように構成され得る。

【0088】

データロガー３が日射強度の平均値を記録する速度は、単位時間当たりの記録回数、例えば、秒／分当たりの記録回数である。特に、データロガー３の記録速度は、概ね１Ｈｚ（１秒毎に１回記録）未満であり、より具体的には概ね０.１Ｈｚ（１０秒毎に１回記録）未満にし得る。

【0089】

データロガー３の記録速度ＲＲは、特に、データを格納する同じデータロガー３の内部メモリ、ならびに／または、データロガー３および／もしくは日射測定センサ２と、制御ユニット４と、の間のバスシステム６（第１バス）による接続に依存し得る。換言すれば、データロガー３の記録速度ＲＲは、データを格納する同じデータロガー３の内部メモリ、ならびに／または、データロガー３および／もしくは日射測定センサ２と、制御ユニット４と、の間のバスシステム６（第１バス）による接続の帯域幅により制限される。

【0090】

データロガー３の記録速度ＲＲは、指定され得る。すなわち、予め決定され得、また予め決定可能であり得る。特に、データロガー３の記録速度ＲＲは調整可能であり得る。換言すれば、データロガー３の記録速度ＲＲは、ユーザにより、最小の固定記録速度と最大の固定記録速度との間で増加および／または減少されて設定される。代替として、データロガー３の記録速度ＲＲは、指定された（所定のまたは予め決定可能な）速度に固定され得る。

【0091】

特に、データロガー３の記録速度ＲＲは、日射測定センサ２の測定速度ＭＲよりも少なくし得る。換言すれば、データロガー３は、ある期間にわたる日射強度の平均値の数が、同じ期間にわたって、日射測定センサ２により測定された測定値の数よりも、少ない数で記録するように構成され得る。

【0092】

図１には、制御ユニット４を備える日射測定用システム１が示されている。制御ユニット４は、コントローラであり得る。特に、制御ユニット４は、マイクロコントローラであり得る。具体的には、制御ユニット４は、１つのＭＯＳＩＣ（Metal-Oxide-Semiconductor Integrated Circuit）チップに形成されたマイクロコンピュータであり得る。制御ユニット４は、メモリおよびプログラマブル入力／出力周辺機器とともに１つ以上のＣＰＵ（プロセッサコア）を含む。強誘電体ＲＡＭ、ＮＯＲフラッシュ、またはＯＴＰＲＯＭの形態のプログラムメモリも、少容量のＲＡＭと同様にチップ上に含まれる。

【0093】

図１に、制御ユニット４が、バスシステム５（第２バス）を介して、日射測定センサ２およびバスシステム６（第１バス）により、データロガー３に動作可能に接続されることを示す。

【0094】

日射測定センサ２とデータロガー３との間、および／または制御ユニット４とデータロガー３との間のバスシステム６（第１バス）のデータ通信プロトコルは、「Modbus」データ通信プロトコルであり得る。Modbusデータ通信プロトコルは、特に、トランスポート層としてキャラクタ・シリアル通信回線、イーサネット（登録商標）、またはインターネットプロトコルスイートを使用して、特に、同じケーブルまたはイーサネット（登録商標）ネットワークに接続された複数の装置との間の通信をサポートする。例えば、Modbus RTU（Remote Terminal Unit）は、シリアル通信として使用され得、特に、プロトコル通信用にデータのコンパクトなバイナリ表現を採用している。ここで、ModbusのRTUフォーマットは、特に、データの信頼性を保証するためのエラーチェック機構として、巡回冗長検査のチェックサムを有するコマンド／データにしたがう。ただし、Modbus TCP/IPまたはModbus TCP、Modbus over TCP/IPまたはModbus over TCPまたはModbus RTU/IP、Profibusなどの他のModbusデータ通信プロトコルも考え得る。

【0095】

特に、Profibusは、Profibus-PAであり得る。Profibus-PA（プロセスオートメーション）は、プロセスオートメーションのアプリケーションにおいて、プロセス制御システムを介して測定機器を監視するために使用され得る。Profibus-PAは、31.25kbit/sのデータ伝送レートを有し得る。

【0096】

制御ユニット４は、指定された（所定の、または予め決定可能な）数の日射サンプルにわたって、日射測定センサ２により測定された日射強度の少なくとも１つの平均値を選択可能な平均化関数に基づいて計算するように構成される。日射サンプルは、測定速度ＭＲで日射測定センサ２により測定された日射測定値に対応する。特に、日射サンプルの指定された数は、予め決定され得、または予め決定可能であり得る。

【0097】

特に、制御ユニット４により計算される平均値は、固定数の日射測定値にわたって、または可変数の日射測定値にわたって計算され得る。すなわち、制御ユニット４が計算する平均値は、固定の平均化時間範囲にわたって、または可変の平均化時間範囲にわたって計算され得る。

【0098】

代替として、制御ユニット４は、指定された（所定の、または予め決定可能な）数の日射サンプルにわたって、日射測定センサ２により測定された日射強度の少なくとも１つの平均値を指定された（所定の、または予め決定可能な）平均化関数に基づいて計算するように構成される。換言すれば、平均値が計算される平均化関数は、予め設定され得る。そして、制御ユニット４は、データロガー３の記録速度ＲＲを決定するように構成され、データロガー３の記録速度ＲＲに基づいて、平均値を計算するために指定された平均化関数の１つ以上のパラメータを修正するようにさらに構成される。特に、制御ユニット４は、指定された平均化関数の平均化時間または積分時間、すなわち平均値が計算される時間間隔を修正するように構成され得る。日射サンプルは、測定速度ＭＲで日射測定センサ２により測定された日射測定値に対応する。特に、指定された数の日射サンプルは、予め決定され得、または予め決定可能であり得る。

【0099】

選択可能な平均化関数または指定された平均化関数は、指定された（所定のまたは所定可能な）時間枠にわたって、日射測定センサ２により測定された日射強度の真の平均化関数、移動平均化関数、および／または指数平均化関数のうちの１つ以上であり得る。

【0100】

より具体的には、選択された、または指定された平均化関数が真の平均化関数であるとき、平均値は次式で計算される。

【0101】

【数1】

【0102】

ここで、
ＡＶは、平均値であり、
Ｒ１、Ｒ２、…、Ｒｎは、日射サンプルであり、
ｎは、サンプルの総数であり、
Ｎは、代表値である。

【0103】

選択された、または指定された平均化関数が移動平均化関数であるとき、平均値は次式で計算される。

【0104】

【数2】

【0105】

ここで、
ＡＶは、平均値であり、
Ｒiは、日射測定値であり、
ｋは、前回考慮された日射サンプルの数（サンプリング幅）であり、
ｎは、日射サンプルの総数である。

【0106】

次の平均値ＡＶk,nextは、同じサンプリング幅ｋで、n-k+2からn+1までの範囲を考慮して計算される。

【0107】

選択された、または指定された平均化関数が指数平均化関数であるとき、制御ユニットにより計算される平均値は、次式で計算される。

【0108】

【数3】

【0109】

ここで、
ＡＶtは、任意の時間tにおける指数移動平均の値であり、
Ｒiは、期間ｔiにおける日射強度であり、
αは、重み付け減少の程度を表す係数であり、０と１の間で変化する一定の平滑化係数である。

【0110】

制御ユニット４は、特に、データロガー３の記録速度ＲＲを決定するように構成されている。さらに、データロガー３の記録速度ＲＲ、すなわち、データロガー３に設定される記録速度ＲＲに基づいて、平均値を計算するための複数の平均化関数から、選択可能な平均化関数を選択するように構成される。換言すれば、制御ユニット４は、データロガー３が現在記録を行っている記録速度ＲＲ、すなわち、データロガー３に設定されている記録速度ＲＲを最初に決定するように構成され得る。

【0111】

そして、制御ユニット４は、データロガー３の記録速度ＲＲに基づいて、平均値を計算するための複数の平均化関数の中から、選択可能な平均化関数を選択するように構成されている。換言すれば、指定された平均化関数により日射強度の少なくとも１つの平均値が計算され、その指定された平均化関数は、データロガー３の記録速度ＲＲに基づいて制御ユニット４により選択される。

【0112】

特に、データロガー３の記録速度ＲＲが日射測定センサ２の測定速度ＭＲよりも実質的に遅いとき、制御ユニット４は、データロガー３が現在記録を行っている記録速度ＲＲ、すなわち、データロガー３に設定されている記録速度ＲＲを最初に決定して、日射強度の少なくとも１つの平均値を計算するための複数の平均化関数から、１つ以上の選択可能な平均化関数を選択する。あるいは、データロガー３の記録速度ＲＲが、日射測定センサ２の測定速度ＭＲと実質的に等しい、または速いときには、データロガー３は、日射測定センサ２により測定された日射サンプルの少なくとも１つを平均化せずに直接記録するように構成される。

【0113】

例えば、データロガー３の記録速度ＲＲが概ね０.１秒に等しく、日射測定センサ２の測定速度ＭＲがデータロガー３の記録速度ＲＲよりも遅いかまたは実質的に等しいとき、平均値は最新の測定値に対応する、すなわち、データロガー３は、日射測定センサ２により測定された日射サンプルの少なくとも１つを平均化せずに直接記録するように構成される。

【0114】

データロガー３の記録速度ＲＲが概ね０.１秒であり、日射測定センサ２の測定速度ＭＲがデータロガー３の記録速度ＲＲよりも速いときには、真の平均関数にしたがって平均値が計算される。

【0115】

さらに、例えば、データロガー３の記録速度ＲＲが概ね１秒であって、日射測定センサ２の測定速度ＭＲがデータロガー３の記録速度ＲＲよりも遅いかまたは実質的に等しいとき、平均値は最新の測定値に対応する。すなわち、データロガー３は、日射測定センサ２により測定された日射サンプルの少なくとも１つを、平均化関数を適用することなく直接記録するように構成される。

【0116】

データロガー３の記録速度ＲＲが概ね１秒であって、日射測定センサ２の測定速度ＭＲがデータロガー３の記録速度ＲＲよりも実質的に速いとき、平均値は概ね１秒の時間枠（平均化時間または積分時間）にわたって真の平均関数にしたがって計算される。あるいは、迅速な応答が必要なときには、指数平均関数にしたがって平均値を計算可能である。

【0117】

さらに、例えば、データロガー３の記録速度ＲＲが概ね１０秒であって、日射測定センサ２の測定速度ＭＲがデータロガー３の記録速度ＲＲよりも遅いかまたは実質的に等しいとき、平均値は最新の測定値に対応する。すなわち、データロガー３は、日射測定センサ２により測定された日射サンプルの少なくとも１つを、平均化関数を適用することなく直接記録するように構成される。

【0118】

データロガー３の記録速度ＲＲが概ね１０秒であって、日射測定センサ２の測定速度ＭＲがデータロガー３の記録速度ＲＲよりも実質的に速いとき、平均値は、概ね１０秒の時間枠（平均化時間または積分時間）にわたって真の平均関数にしたがって計算される。あるいは、迅速な応答が必要なときには、指数平均関数にしたがって平均値を計算可能である。さらに、例えば、データロガー３の記録速度ＲＲが概ね６０秒であって、日射測定センサ２の測定速度ＭＲがデータロガー３の記録速度ＲＲよりも遅いかまたは実質的に等しいとき、平均値は最新の測定値に対応する。すなわち、データロガー３は、日射測定センサ２により測定された日射サンプルの少なくとも１つを、平均化関数を適用することなく直接記録するように構成される。

【0119】

データロガー３の記録速度ＲＲが概ね６０秒であって、日射測定センサ２の測定速度ＭＲがデータロガー３の記録速度ＲＲよりも実質的に速いとき、平均値は、概ね６０秒の時間枠（平均化時間または積分時間）にわたって真の平均関数にしたがって計算される。あるいは、迅速な応答が必要なときには、指数平均関数にしたがって平均値を計算可能である。

【0120】

なお、前述の説明において、「日射測定センサ２の測定速度ＭＲが記録速度ＲＲと概ね等しい」とは、例えば±２%のような所定の誤差の範囲内で、測定速度ＭＲが記録速度ＲＲと等しいことを意味する。

【0121】

制御ユニット４は、指定された（所定の、または予め決定可能な）数の日射サンプル（の指定された時間範囲）にわたって、日射強度の標準偏差値を計算するようにさらに構成され得る。

【0122】

特に、制御ユニット４は、日射測定センサ２により測定された日射強度が特定の（所定のまたは予め決定可能な）値を超えたときに、指定された（所定の、または予め決定可能な）数の日射サンプルにわたる日射強度の標準偏差値を計算する。特定の値は、例えば、概ね１３６２Ｗ／ｍ²±３％であり得る。あるいは、特定の値は、概ねａ・１３６２Ｗ／ｍ²であり得、ここで、ａ＝０.６～１.２である。

【0123】

特に、日射測定センサ２により測定された日射強度が特定の（所定のまたは所定可能な）値を超えたときに、測定された日射強度におけるスパイクが生じた可能性がある。標準偏差値が計算される日射サンプルの指定された数は、決定可能または予め決定可能であり得る。日射強度の特定の（所定のまたは予め決定可能な）値は、決定可能または予め決定可能であり得る。

【0124】

特に、制御ユニット４は、日射センサにより測定された日射強度が、特定の（所定のまたは予め決定可能な）値を超えたときに、一般的な信号を発するまたは提供するようにさらに構成され得る。したがって、信号は、日射強度の測定におけるスパイクが記録されたことをユーザに通知し得る。例えば、制御ユニット４は、リモートコントロールユニット、例えば、パーソナルコンピュータまたはスマートフォンと動作可能に接続され得る。それにより、日射スパイクの発生を示す汎用信号をユーザが受信し得る。

【0125】

特に、日射測定センサにより測定された日射強度が特定の（所定のまたは予め決定可能な）値を超えたときに、制御ユニット４は、指定された（所定のまたは予め決定可能な）期間にわたって特定の値を超えている日射サンプルの数を決定するようにさらに構成され得る。

【0126】

日射測定用システム１は、全天日射計１００と一体化され得る。

【0127】

本開示の別の態様は、全天日射計１００に関し、その実施形態が図２に示される。

【0128】

全天日射計１００は、ドーム１０１を備える。ドーム１０１は、透光性ドームであり得る。ドーム１０１は、日射がドーム１０１を通過可能なように構成され得る。

【0129】

特に、ドーム１０１は、１８０°の視野を維持しながら、スペクトル応答を１９０～４０００ナノメートル（ｎｍ）、好ましくは３００～２８００ナノメートルの範囲内に制限するように構成されたドームであり得る。透光性ドーム１０１の透明性は、特に、該当するスペクトル範囲内の入射光の少なくとも概ね６０%、より具体的には少なくとも概ね７０%がドームを通過可能なものであり得る。言い換えれば、ドーム１０１は、全天日射計１００の外部の環境から、日射が、ドームの外面、透光性ドームを形成する材料、およびドームの内面をとおって、日射測定センサ２が位置する全天日射計１００の内部空洞へ伝搬可能であるように構成される。

【0130】

したがって、ドーム１０１は、日射の透過を可能にする任意の適切な透明材料で作製され得る。特に、ドーム１０１は、全天日射計1００の測定面を保護するような物理的／化学的特性を有すると同時に、光（の大部分）に対して透明である材料から作製され得る。ここで、透明であることは、全天日射計１００が検出することを意図する日射のスペクトルに対して少なくとも部分的に透明であることを示す。

【0131】

例えば、ドーム１０１はガラスで作製され得る。あるいは、ドーム１０１は、アクリル、アクリルガラス、またはプレキシガラスとしても知られるポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などの透明な熱可塑性ポリマー材料から作製され得る。特に、ドーム１０１はドーム形状であり得る。

【0132】

特に、ドーム１０１は、実質的に半球形の中空形状を有し得る。前述したように、ドーム１０１は、外面と内面とを備え、内面は外面の反対側にある。言い換えると、ドーム１０１が全天日射計１００に取り付けられたとき、外面は全天日射計１００の外部環境に面して露出する。対照的に、内面は、空洞内に面して露出している。外面および内面は、実質的に半球形の中空形状を有することが好ましい。

【0133】

図２には、全天日射計筐体１０２を備える全天日射計１００が示されている。全天日射計筐体１０２は、例えば、全天日射計１００の構成部品である日射測定センサ２および制御ユニット４を収容するように構成された容器であり得、またはそれを含み得る。データロガー３は、全天日射計１００の外部にあるが、全天日射計１００に、特に制御ユニット４および／または日射測定センサ２に、バスシステム５（第２バス）および／またはバスシステム６（第１バス）を介して、それぞれ動作可能に接続されているか、または接続可能である。

【0134】

全天日射計筐体１０２は、例えば地面Ｓ上に全天日射計筐体１０２を支持する１つ以上の水平調整脚１０３を備え得る。全天日射計筐体１０２は、内部チャンバを備える。チャンバは、特に、少なくとも全天日射計１００の構成要素である日射測定センサ２、透光性拡散体１０４、および制御ユニット４を含むように構成される。

【0135】

特に、日射測定センサ２および制御ユニット４は、全天日射計筐体１０２のチャンバ内に、例えばチャンバの底面上に、取り外し可能にまたは恒久的に配置され得る。チャンバはまた、底面の反対側に位置する開口部を備える。その開口部は、チャンバの底面と同様に実質的に円形を有し得る。透光性の拡散体１０４は、日射測定センサ２の受光面２０上に日射を拡散させるように、チャンバの開口部に配置され得る。

【0136】

全天日射計１００は、日射測定センサ２と制御ユニット４とを備える。

【0137】

システム１について前述したように、全天日射計１００の日射測定センサ２は、測定速度ＭＲで日射強度を測定するように構成される。全天日射計１００の日射測定センサ２は、日射測定用システム１について前述したように、日射測定センサ２と同じ特徴および配置で構成される、および／または備える。

【0138】

全天日射計１００の制御ユニット４は、バスシステム５（第２バス）を介して日射測定センサ２に、および／またはバスシステム６（第１バス）を介してデータロガー３に、動作可能に接続可能である。

【0139】

特に、データロガー３は、日射測定データを経時的に記録するように構成された電子デバイスである。全天日射計１００のデータロガー３は、特に、日射測定用システム１について前述したものと同じデータロガー３の特定の特徴、態様、および配置を有するように構成される、および／または備える。

【0140】

全天日射計１００の制御ユニット４は、指定された（所定の、または予め決定可能な）数の日射サンプルにわたって、日射測定センサ２により測定された日射強度の少なくとも１つの平均値を選択可能な平均化関数に基づいて計算するように構成される。

【0141】

全天日射計１００の制御ユニット４は、データロガー３の記録速度ＲＲを決定し、データロガー３の記録速度ＲＲに基づいて、平均値を計算するための複数の平均化関数の中から、選択可能な平均化関数を選択する。

【0142】

あるいは、制御ユニット４は、指定された（所定の、または予め決定可能な）数の日射サンプルにわたって、日射測定センサにより測定された日射強度の少なくとも１つの平均値を指定された平均化関数に基づいて計算するように構成され得る。また、制御ユニットは、データロガーの記録速度を決定するように構成され、データロガー３の記録速度ＲＲに基づいて、平均値を計算するために指定された（所定の、または予め決定可能な）平均化関数の１つ以上のパラメータを修正するようにさらに構成される。

【0143】

全天日射計１００の制御ユニット４、特に制御ユニット４により選択可能な平均化関数または指定された平均化関数は、日射測定用システム１について前述したものと同じ制御ユニット４の特定の特徴、態様、および配置を有するように構成されてそれらを備える。

【0144】

図３を参照して、全天日射計のネットワーク１０を以下に説明する。特に、全天日射計のネットワーク１０は、図２を参照して前述したような１つ以上の全天日射計１００を備える。１つ以上の全天日射計１００の各々は、対応するデータロガー３に動作可能に接続される。データロガー３は、リモートコントロールユニット７と（特に無線で）通信するように構成される。したがって、全天日射計１００から出力される日射測定値は、データロガー３により記録される、またはログを取得される、あるいは記録可能である。データロガー３は、選択された平均化関数に基づいて平均化された日射測定値の平均値であるデータをリモートコントロールユニット７に（特に無線で）転送するように構成され得る。データロガー３とリモートコントロールユニット７との間のデータの転送は、リアルタイムであり得、および／または指定された（所定のまたは予め決定可能な）転送速度であり得る。

【0145】

図５には、リモートコントロールユニット７が示されており、それは、例えばパーソナルコンピュータのような通常のコンピューティング環境９２０の形態の汎用コンピュータであり得る、またはそれを備え得る。通常のコンピューティング環境は、処理ユニット９２２、システムメモリ９２４、およびシステムバス９２６を含む。システムバスは、システムメモリ９２４を含むさまざまなシステムコンポーネントを処理ユニット９２２に結合する。処理ユニット９２２は、システムメモリ９２４にアクセスすることにより、算術演算、論理演算、および／または制御演算を実行し得る。システムメモリ９２４は、処理ユニット９２２と組み合わせて使用するための情報および／または命令を格納し得る。システムメモリ９２４は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９２８およびリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）９３０などの揮発性および不揮発性のメモリを含み得る。起動中などにパーソナルコンピュータ９２０内の要素間の情報転送を補助する基本ルーチンを含んであるBasic Input/Output System（ＢＩＯＳ）は、ＲＯＭ９３０に格納可能である。システムバス９２６は、さまざまなバスアーキテクチャのいずれかを使用するメモリバスまたはメモリコントローラ、周辺バス、およびローカルバスを含む、いくつかの形態のバス構造のいずれかであり得る。

【0146】

また、リモートコントロールユニット７、例えばパーソナルコンピュータ９２０は、ハードディスク（図示せず）に対して読み書きするためのハードディスクドライブ９３２と、リムーバブルディスク９３６に対して読み書きするための外部ディスクドライブ９３４とを備えている。リムーバブルディスクは、磁気デイスクドライバ用の磁気ディスク、または光ディスクドライブ用のＣＤＲＯＭのような光ディスクである。ハードディスクドライブ９３２および外部ディスクドライブ９３４は、それぞれハードディスクドライブインターフェイス９３８および外部ディスクドライブインターフェイス９４０によりシステムバス９２６に接続される。それらのドライブおよびそれらの関連するコンピュータ可読媒体は、パーソナルコンピュータ９２０のためのコンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、および他のデータの不揮発性メモリを提供する。データ構造は、コンピュータ可読命令の実装のための関連データを含み得る。関連データは、例えばリレーショナルデータベース管理システムまたはオブジェクト指向データベース管理システムなどのデータベース内に編成され得る。

【0147】

本明細書に記載された環境は、ハードディスク（図示せず）および外部ディスク９３６を使用するが、当業者であれば、磁気カセット、フラッシュメモリカード、デジタルビデオディスク、ランダムアクセスメモリ、リードオンリーメモリなどの、コンピュータがアクセス可能なデータを格納し得る他の形態のコンピュータ可読媒体も、例示した動作環境で使用可能であることを理解されたい。

【0148】

オペレーティングシステム（図示せず）、１つ以上のアプリケーションプログラム９４４、他のプログラムモジュール（図示せず）、およびプログラムデータ９４６を含むいくつかのプログラムモジュールを、ハードディスク、外部ディスク９３６、ＲＯＭ９３０、またはＲＡＭ９２８に格納し得る。

【0149】

後述するように、ユーザはコマンドや情報を、キーボード９４８やマウス９５０などの入力装置を介して、パーソナルコンピュータ９２０などのリモートコントロールユニット７に入力し得る。他の入力装置（図示せず）として、マイクロフォンまたは他のセンサ、ジョイスティック、ゲームパッド、スキャナなどを含み得る。これらの入力装置および他の入力装置は、システムバス９２６に結合されたシリアルポートインターフェイス９５２を介して処理ユニット９２２に接続され得、またはパラレルポートインターフェイス９５４、ゲームポート、もしくはユニバーサルシリアルバス（登録商標）などの他のインターフェイスにより接続され得る。さらに、情報はプリンタ９５６を使用して印刷され得る。プリンタ９５６および他のパラレル入出力装置は、パラレルポートインターフェイス９５４を介して処理ユニット９２２に接続され得る。モニタ９５８または他の形態のディスプレイ装置も、ビデオ入出力部９６０などのインターフェイスを介してシステムバス９２６に接続される。モニタに加えて、コンピューティング環境９２０は、スピーカまたは他の可聴出力などの他の周辺出力装置（図示せず）を含み得る。

【0150】

特にコンピューティング環境９２０の形態のリモートコントロールユニット７は、１つ以上の全天日射計１００、および／または１つ以上のさらなるリモートコンピュータ９６２と無線通信するように構成される。通信するために、リモートコントロールユニット７は、１つ以上の電子デバイスに接続することで、ネットワーク環境において動作し得る。１つ以上のさらなるリモートコンピュータは、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、ピアデバイス、または他の共通ネットワークノードなどの別のコンピューティング環境であり得る。リモートコントロールユニット７、１つ以上の全天日射計１００、および／または１つ以上のさらなるコンピュータ９６２の間の論理接続は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）９６４およびワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）９６６を含む。このようなネットワーク環境は、オフィス、企業規模のコンピュータネットワーク、イントラネット、およびインターネットでは一般的であり、特に暗号化され得る。

【0151】

リモートコントロールユニット７は、ネットワーク９６４に接続されたネットワーク入出力部９６８を有する。ＷＡＮネットワーキング環境で使用されるとき、リモートコントロールユニット７は、ＷＡＮ９６６を介して通信を確立するモデム９７０または他の手段を含み得る。モデム９７０は、リモートコントロールユニット７の内部または外部のいずれにもあり得、シリアルポートインターフェイス９５２を介してシステムバス９２６に接続される。ネットワーク環境では、コンピューティング環境９２０について示されたプログラムモジュールまたはその一部は、リモートコンピュータ９６２に常駐する、またはリモートコンピュータ９６２からアクセス可能なリモートメモリ装置に格納し得る。

【0152】

日射測定センサ２により取得されて全天日射計１００の制御ユニット４により精緻化された高精度データ、すなわち、平均化された日射測定値は、１つ以上の全天日射計１００によりリモートコントロールユニット７に無線で転送されることが有利である。ユーザは、リモートコントロールユニット７により各全天日射計１００から提供される日射測定値を監視して、および／またはさらに精緻化し得る。さらに、日射におけるスパイクの発生が、リアルタイムで正確に検出され得る。

【0153】

図４を参照して、日射強度の測定方法の一例を以下に説明する。

【0154】

日射測定方法は、１つ以上の日射測定センサ２により測定速度ＭＲで日射強度を測定するステップを含む。換言すれば、本方法では、日射強度の測定は、指定された（所定のまたは予め決定可能な）測定速度ＭＲで実行される。

【0155】

システム１および全天日射計１００について前述したように、測定速度ＭＲとは、指定された（所定のまたは予め決定可能な）期間において、日射測定センサ２により日射強度が測定される回数である。換言すれば、本発明の方法では、日射強度は、指定された（所定のまたは予め決定可能な）周波数で測定される。特に、日射強度が測定される速度は、単位時間当たりの測定数、例えば、１秒当たりの測定数である。特に、日射測定センサ２は、概ね２Ｈｚを超える測定速度ＭＲを有し得る。換言すれば、日射強度の単一の測定は、概ね０.５秒（毎秒２回測定）未満、特に概ね０.２秒（毎秒５回測定）未満の指定された（所定のまたは予め決定可能な）期間毎に実行される。ここで、測定速度ＭＲは一定であり得る。

【0156】

特に、測定速度ＭＲは、概ね５０Ｈｚより多くし得る。換言すれば、日射強度の測定は、概ね０.０２秒（毎秒５０回測定）未満の期間で提供され得る。

【0157】

図４には、日射測定方法は、データロガー３により、記録速度（ＲＲ）で日射強度について計算された平均値を少なくとも部分的に記録するステップをさらに含むことが示されている。特に、まず日射強度の平均値が、前述の選択可能な平均化関数のうちの１つ以上を適用することにより、以前に測定された日射測定値（日射サンプル）にわたって計算される。特に、１つ以上の平均化関数は、日射強度の平均値が記録される記録速度ＲＲに基づいて選択される。より具体的には、システム１および全天日射計１００について前述したように、日射強度の測定値は、指定された（所定の、または予め決定可能な）数の日射サンプルにわたる日射強度の少なくとも１つの平均値を計算するために使用される。そして、計算された日射強度の少なくとも１つの平均値が、指定された（所定のまたは所定可能な）記録速度ＲＲで記録される。記録速度ＲＲは、日射強度の平均値が記録された回数に対応する。換言すれば、日射強度の平均値は、指定された（所定のまたは予め決定可能な）速度で記録される。日射強度の平均値が記録される速度は、単位時間当たりの記録回数、例えば、１秒当たりの記録回数または１分当たりの記録回数である。特に、記録速度ＲＲは、概ね１Ｈｚ（１秒毎に１回記録）未満であり、より具体的には概ね０.１Ｈｚ（１０秒毎に１回記録）未満であり得る。

【0158】

記録速度ＲＲは、指定され得る。すなわち、予め決定され得、予め決定可能であり得る。特に、記録速度ＲＲは調整可能であり得る。換言すれば、記録速度ＲＲは、ユーザにより、最小の固定記録速度と最大の固定記録速度との間で増加および／または減少されて設定され得る。特に、記録速度ＲＲは、指定された（所定のまたは予め決定可能な）速度に固定され得る。

【0159】

特に、記録速度ＲＲは、測定速度ＭＲよりも少なくし得る。換言すれば、ある期間にわたって記録される日射強度の平均値の数は、同じ期間にわたって、日射強度を測定した数よりも少なくし得る。

【0160】

さらに図４には、日射測定方法は、選択可能なまたは選択された平均化関数に基づいて指定された（所定の、または予め決定可能な）数の日射サンプルにわたる日射強度の平均値を計算するステップをさらに含み、選択可能なまたは選択された平均化関数は（特に事前に）、日射強度の平均値を計算するための複数の平均化関数から記録速度ＲＲに基づいて選択されることが示されている。

【0161】

特に、日射強度の少なくとも１つの平均値が、指定された（所定の、または予め決定可能な）数の日射測定サンプルにわたって選択可能な平均化関数に基づいて計算される。日射サンプルは、測定速度ＭＲで測定された日射測定値に対応する。特に、日射サンプルの数は、予め決定され得、または予め決定可能であり得る。

【0162】

あるいは、平均値を計算するステップでは、指定された（所定の、または予め決定可能な）平均化関数に基づいて、日射強度の平均値が指定された（所定の、または予め決定可能な）数の日射サンプルにわたって計算される。さらに、本方法は、ある記録速度で日射強度について計算された平均値を少なくとも部分的に記録するステップと、記録速度を決定するステップと、を含む。さらに、本方法は、記録速度に基づいて、平均値を計算するために指定された（所定の、または予め決定可能な）平均化関数の１つ以上のパラメータを修正するステップを含む。特に、平均値を計算するために指定された（所定の、または予め決定可能な）平均化関数の（修正された）１つ以上のパラメータは、平均化時間または積分時間であり得る。平均値は、固定数の日射測定値にわたって、または可変数の日射測定値にわたって計算され得る。すなわち、平均値は、固定の平均化時間範囲にわたって、または可変の平均化時間範囲にわたって計算され得る。

【0163】

システム１および全天日射計１００について前述したように、選択可能な、または指定された平均化関数は、指定された（所定の、または予め決定可能な）時間枠にわたる日射測定値の真の平均化関数、移動平均化関数、および／または指数平均化関数のうちの１つ以上であり得る。

【0164】

より具体的には、選択された、または指定された平均化関数が真の平均化関数であるとき、平均値は次式で計算される。

【0165】

【数4】

【0166】

ここで、
ＡＶは、平均値であり、
Ｒ１、Ｒ２、…、Ｒｎは、日射サンプルであり、
ｎは、サンプルの総数であり、
Ｎは、代表値である。

【0167】

選択された、または指定された平均化関数が移動平均化関数であるときには、平均値は次式で計算される。

【0168】

【数5】

【0169】

ここで、
ＡＶは、平均値であり、
Ｒiは、日射測定値であり、
ｋは、前回考慮された日射サンプルの数（サンプリング幅）であり、
ｎは、日射サンプルの総数である。

【0170】

次の平均値ＡＶk,nextは、同じサンプリング幅ｋで、n-k+2からn+1までの範囲を考慮して計算される。

【0171】

選択された、または指定された平均化関数が指数平均化関数であるとき、平均値は、制御ユニット４により次式で計算される。

【0172】

【数6】

【0173】

ここで、
ＡＶtは、任意の時間tにおける指数移動平均の値であり、
Ｒiは、期間ｔiにおける日射強度であり、
αは、重み付け減少の程度を表す係数であり、０と１の間で変化する一定の平滑化係数である。

【0174】

本方法では、日射強度平均値を計算する前に、記録速度ＲＲを決定する。記録速度ＲＲが決定されると、記録速度ＲＲ、すなわち、日射強度平均値を記録する際の記録速度ＲＲに基づいて、平均値を計算するための複数の平均化関数から１つ以上の選択可能な平均化関数が選択される。換言すれば、記録速度ＲＲ、すなわち、平均値を記録する際の記録速度ＲＲが最初に決定される。

【0175】

続いて、記録速度ＲＲに基づいて、平均値を計算するための複数の平均化関数の中から、選択可能な平均化関数が１つ以上選択される。換言すれば、日射強度の少なくとも１つの平均値を計算するために指定された平均化関数は、記録速度ＲＲ、すなわちデータロガー３の記録速度に基づいて選択される。

【0176】

特に、記録速度ＲＲが測定速度ＭＲよりも実質的に遅いとき、最初に所定の記録速度ＲＲが決定されて、日射強度の少なくとも１つの平均値を計算するための複数の平均化関数から、１つ以上の選択可能な平均化関数が選択される。

【0177】

日射測定方法は、測定された日射強度が特定の（所定のまたは予め決定可能な）値を超えたとき、指定された（所定の、または予め決定可能な）数の日射サンプルにわたる日射強度の標準偏差値を計算するステップをさらに含み得る。特定の値は、例えば、概ね１３６７Ｗ／ｍ²±３％であり得る。特に、測定された日射強度がこの特定の値を超えたときには、測定された日射強度におけるスパイクが生じている可能性がある。標準偏差値が計算される日射サンプルの数は、決定可能であり得、または予め決定可能であり得る。日射強度の指定値は、決定可能であり得、または予め決定可能であり得る。

【0178】

特に、測定された日射強度が特定の（所定のまたは予め決定可能な）値を超えたときに、汎用信号が発せられ得る。したがって、信号は、日射強度の測定におけるスパイクが記録されたことをユーザに通知され得る。例えば、信号は、リモートコントロールユニット７、例えば、パーソナルコンピュータまたはスマートフォンに送信され得、それにより、日射スパイクの発生を示す汎用信号が、ユーザにより受信され、検出され、および／またはさらに精緻化され得る。

【0179】

さらに具体的には、測定された日射強度が指定値を超えたときに、指定された（所定のまたは予め決定可能な）時間にわたって指定値を超えている日射サンプルの数が決定され得る。

【0180】

別の態様では、コンピュータプログラム製品（特に、コンピュータ記憶装置に有形に具現化される）が提供される。コンピュータプログラム製品は、適切なシステムにロードされて実行されたときに、前述のように、日射測定方法のステップを実行するコンピュータ可読命令を含む。

【0181】

別の態様では、前述の日射測定用システム１は、代替として、以下のように構成され得る。

【0182】

特に、制御ユニット４は、データロガー３の記録速度ＲＲ、日射測定センサ２の測定速度ＭＲ、および日射測定センサの応答時間ＴＣを決定するように構成され得る。特に、日射測定センサの応答時間ＴＣは、一次線形時不変（ＬＴＩ）システム（日射測定センサ）のステップ入力に対する応答を特徴付けるパラメータである。つまり、応答時間ＴＣは、一次ＬＴＩシステム（日射測定センサ）の主な特性単位である。換言すれば、日射測定センサ２の応答時間ＴＣは、日射センサ２から期待される精度許容範囲内で測定値が得られるまで、日射測定センサ２が測定プロセスの急激な変化に応答するための時間である。

【0183】

日射測定センサ２の応答時間ＴＣが日射測定センサ２の測定速度ＭＲよりも実質的に遅いとき、および／または日射測定センサ２の応答時間ＴＣがデータロガー３の記録速度ＲＲよりも実質的に遅いとき、制御ユニット４は、測定速度ＭＲで日射測定センサ２から提供される少なくとも１つの日射強度を修正するようにさらに構成される。データロガー３は、制御ユニット４により修正された少なくとも１つの日射強度を少なくとも部分的に記録するように構成される。

【0184】

日射時定数ＴＣが日射測定センサ２の測定レートＭＲおよびデータロガー３の記録レートＲＲよりも実質的に大きいときは、制御ユニット４は「高速応答」を適用するように構成されることが有利である。すなわち、制御ユニット４は、日射測定センサ２から出力されてデータロガー３に記録される日射量値を修正するように構成されている。過去の時間枠において測定された日射強度を正確に表す等価日射強度が、データロガー３により記録可能であることが有利である。すなわち、データロガー３により記録される（修正された）日射強度は、過去の時間枠において測定された日射強度を正確に表す日射相当値が提供されて記録されるように、瞬間の日射量に厳密にしたがう。それにより、日射システムから取得されるデータの精度が向上する。

【0185】

本発明の前述の態様に関連して説明した日射センサ２、データロガー３、および制御ユニット４に関連する態様は、本発明のこの態様、すなわち、高速応答フィルタを備える制御ユニット４に準用される。

【0186】

特に、修正日射強度（ＹＮ）は、次式で計算される。

【0187】

【数7】

【0188】

ここで、
Ｙnは、ｔ＝ｔnにおけるフィルタの修正日射強度「Ｄｆｃｏｕｎｔｓ」であり、
Ｘnは、ｔ＝ｔnにおける直前の日射強度であり、
Ｘn-1は、ｔ＝ｔn-1におけるその１つ前の日射強度であり、
Ｋｄは、高速応答フィルタ定数または加速係数である。

【0189】

デルタ値（Ｘn-1－Ｘn-2）のノイズを低減するために、修正日射強度を計算するときに単純な移動平均フィルタを適用可能であることが有利である。

【0190】

なお、全天日射計１００は、以下のように構成され得る。全天日射計１００は、ある測定速度ＭＲで日射強度を測定するように構成された日射測定センサ２と、日射測定センサ２およびデータロガー３に動作可能に接続可能な制御ユニット４と、を備え得る。制御ユニット４は、データロガー３の記録速度ＲＲ、日射測定センサ２の測定速度ＭＲ、および日射測定センサ２の応答時間ＴＣを決定するように構成され得る。日射測定センサ２の応答時間ＴＣが日射測定センサ２の測定速度ＭＲよりも実質的に遅いとき、および／または、日射測定センサ２の応答時間ＴＣがデータロガー３の記録速度ＲＲよりも実質的に遅いとき、制御ユニット４は、日射測定センサ２から提供される少なくとも１つの日射強度を測定速度ＭＲで修正するようにさらに構成され、データロガー３は、制御ユニット４により修正された少なくとも１つの日射強度を少なくとも部分的に記録するように構成される。

【0191】

特に、修正日射強度（ＹＮ）は、次式で計算される。

【0192】

【数8】

【0193】

ここで、
Ｙnは、ｔ＝ｔnにおけるフィルタの修正日射強度「Ｄｆｃｏｕｎｔｓ」であり、
Ｘnは、ｔ＝ｔnにおける直前の日射強度であり、
Ｘn-1は、ｔ＝ｔn-1におけるその１つ前の日射強度であり、
Ｋｄは、高速応答フィルタ定数または加速係数である。

【0194】

別の態様で提供される日射測定方法は、
日射測定センサ２を用いて測定速度ＭＲで日射強度を測定するステップであって、日射測定センサ２は、日射測定センサの応答時間ＴＣを有する、ステップと、
少なくとも１つの日射強度を記録速度ＲＲで少なくとも部分的に記録するステップと、
日射測定センサの応答時間ＴＣ、記録速度ＲＲ、および測定速度ＭＲを決定するステップと、
日射測定センサ２の応答時間ＴＣが測定速度ＭＲよりも実質的に遅いとき、および／または日射測定センサ２の応答時間ＴＣが記録速度ＲＲよりも実質的に遅いとき、少なくとも１つの日射強度をさらに修正するステップと、
修正された少なくとも１つの日射強度を少なくとも部分的に記録するステップと、を備える。

【0195】

特に、少なくとも１つの日射強度を修正するステップは、修正日射強度（ＹＮ）を、次式で計算するステップを備える。

【0196】

【数9】

【0197】

ここで、
Ｙnは、ｔ＝ｔnにおけるフィルタの修正日射強度「Ｄｆｃｏｕｎｔｓ」であり、
Ｘnは、ｔ＝ｔnにおける直前の日射強度であり、
Ｘn-1は、ｔ＝ｔn-1におけるその１つ前の日射強度であり、
Ｋｄは、高速応答フィルタ定数または加速係数である。

【0198】

前述の主題の実施態様の観点で、本出願は、以下の項目のリストを開示する。ここで、実施例の１つの特徴が単独で、または開示の項目の２つ以上の特徴が組み合わされて、任意選択で１つ以上のさらなる開示の項目の１つ以上の特徴と組み合わされている、さらなる項目も本出願の開示の範囲内に該当する。

【0199】

項目１. 日射測定用システムは、
ある測定速度で日射強度を測定するように構成された日射測定センサと、
データロガーと、
日射測定センサおよびデータロガーに動作可能に接続された制御ユニットと、を備え、
制御ユニットは、データロガーの記録速度、日射測定センサの測定速度、および日射測定センサの応答時間を決定するように構成されており、
日射測定センサの応答時間が日射測定センサの測定速度よりも実質的に遅いとき、および／または、日射測定センサの応答時間がデータロガーの記録速度よりも実質的に遅いとき、制御ユニットは、測定速度で日射測定センサから提供される少なくとも１つの日射強度を修正するようにさらに構成されており、
データロガーは、制御ユニットにより修正された少なくとも１つの日射強度を少なくとも部分的に記録するように構成されている。

【0200】

項目２. 項目１に記載のシステムであって、修正日射強度（ＹＮ）を次式で計算するシステム。

【0201】

【数10】

【0202】

ここで、
Ｙnは、ｔ＝ｔnにおけるフィルタの修正日射強度「Ｄｆｃｏｕｎｔｓ」であり、
Ｘnは、ｔ＝ｔnにおける直前の日射強度であり、
Ｘn-1は、ｔ＝ｔn-1におけるその１つ前の日射強度であり、
Ｋｄは、高速応答フィルタ定数または加速係数である。

【0203】

項目３. 全天日射計は、
ある測定速度で日射強度を測定するように構成された日射測定センサと、
日射測定センサおよびデータロガーに動作可能に接続可能な制御ユニットであって、データロガーの記録速度、日射測定センサの測定速度、および日射測定センサの応答時間を決定するように構成された制御ユニットと、を備え、
日射測定センサの応答時間が日射測定センサの測定速度よりも実質的に遅いとき、および／または日射測定センサの応答時間がデータロガーの記録速度よりも実質的に遅いとき、制御ユニットは、測定速度で日射測定センサから提供される少なくとも１つの日射強度を修正するようにさらに構成されており、データロガーは、制御ユニットにより修正された少なくとも１つの日射強度を少なくとも部分的に記録するように構成されている。

【0204】

項目４． 項目３に記載の全天日射計において、修正日射強度（ＹＮ）を次式で計算する全天日射計。

【0205】

【数11】

【0206】

ここで、
Ｙnは、ｔ＝ｔnにおけるフィルタの修正日射強度「Ｄｆｃｏｕｎｔｓ」であり、
Ｘnは、ｔ＝ｔnにおける直前の日射強度であり、
Ｘn-1は、ｔ＝ｔn-1におけるその１つ前の日射強度であり、
Ｋｄは、高速応答フィルタ定数または加速係数である。

【0207】

項目５． 日射測定方法は、
日射測定センサの応答時間を有する日射測定センサを用いて、ある測定速度で日射強度を測定するステップと、
少なくとも１つの日射強度を記録速度で少なくとも部分的に記録するステップと、
日射測定センサの応答時間、記録速度、および測定速度を決定するステップと、
日射測定センサの応答時間が測定速度よりも実質的に遅いとき、および／または日射測定センサの応答時間が記録速度よりも実質的に遅いとき、少なくとも１つの日射強度をさらに修正するステップと、
修正された少なくとも１つの日射強度を少なくとも部分的に記録するステップと、を備える。

【0208】

項目６． 項目５に記載の方法であって、少なくとも１つの日射強度を修正するステップは、修正日射強度（ＹＮ）を、次式で計算するステップを備える。

【0209】

【数12】

【0210】

ここで、
Ｙnは、ｔ＝ｔnにおけるフィルタの修正日射強度「Ｄｆｃｏｕｎｔｓ」である。
Ｘnは、ｔ＝ｔnにおける直前の日射強度であり、
Ｘn-1は、ｔ＝ｔn-1におけるその１つ前の日射強度であり、
Ｋｄは、高速応答フィルタ定数または加速係数である。

【符号の説明】

【0211】

１ 日射測定用システム
２ 日射測定センサ
３ データロガー
４ 制御ユニット
５ バスまたはバスシステム
６ バスまたはバスシステム
７ リモートコントロールユニット
１０ 全天日射計のネットワーク
１００ 全天日射計
１０１ ドーム
１０２ 全天日射計筐体
１０３ 水平調整脚
１０４ 光拡散体
９２０ 通常のコンピューティング環境
９２２ 処理ユニット
９２４ システムメモリ
９２６ システムバス
９２８ ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
９３０ リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）
９３２ ハードディスクドライブ
９３４ 外部ディスクドライブ
９３６ リムーバブルディスク
９３８ ハードディスクドライブインターフェイス
９４０ 外部ディスクドライブインターフェイス
９４４ アプリケーションプログラム
９４６ プログラムデータ
９４８ キーボード（入力装置）
９５０ マウス（入力装置）
９５２ シリアルポートインターフェイス
９５４ パラレルポートインターフェイス
９５６ プリンタ
９５８ モニタ
９６０ ビデオ入出力
９６２ リモートコンピュータ
９６４ ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）
９６６ ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）
９６８ ネットワーク入出力部
９７０ モデム
Ｓ 地面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】