用于潜在蒸散估算的低成本太阳辐射传感器原型的评估

Q4 Environmental Science IRRIGA Pub Date : 2022-09-30 DOI:10.15809/irriga.2022v27n3p607-623
Juliana Sánchez Benítez, Luciano Sobral Fraga Junior, Alisson Macendo Amaral, L. Vellame
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O alto valor dos sensores traz a necessidade do uso de equações como a equação de Hargraves-Samani. Objetivou-se construir e avaliar um piranômetro de baixo custo e fácil reprodução, baseado no uso de um fotodiodo de silício. Foram construídos e testados 16 sensores por um período de 414 dias. Entre os principais resultados desta pesquisa destaca-se a incerteza do instrumento para estimar radiação global de ± 0,04 MJ m-²dia-1, os desvios na estimativa da EToPM foram inferiores a 0,22 mmdia-1 em 95% das observações realizadas, esses desvios são 3,62 vezes menores que os desvios na estimativa da radiação usando a equação de Hargraves-Samani com calibração local e mesma probabilidade de ocorrência. O período necessário para a calibração com 99,7% de confiança foi de 32 dias. O sensor tem custo total aproximado de US$ 27,23.  Os resultados demonstram que o sensor pode ser utilizado em estações meteorológicas automatizadas, instaladas em campo aberto ou em ambiente protegido, com acurácia suficiente para estimativas de EToPM de baixo custo.\n \nPalavras-chave: piranômetro de baixo custo, irradiância, sensor de baixo custo, evapotranspiração.\n \n \nSÁNCHEZ-BENÍTEZ, J.; FRAGA JUNIOR, L. S.; AMARAL, A. M.; VELLAME, L. M.;\nEVALUATION OF LOW-COST SOLAR RADIATION PROTOTYPES TO ESTIMATE POTENTIAL EVAPOTRANSPIRATION\n \n \n2 ABSTRACT\n \nTo calculate the reference evapotranspiration by the FAO56 method (EToPM) solar radiation shall be measured or estimated. Due to the high value of sensors, equations such as the Hargraves-Samani equations are used. The objective of this project was to build and evaluate a low-cost and easy-to-reproduce pyranometer. Sixteen sensors were built and tested for 414 days. Among the main results of this research highlights that the uncertainty of the instrument to estimate global radiation of ±0.04 MJ m-² day-1, deviations in the EToPM estimate was less than 0.22 mm day-1 in 95% of the observations performed, these deviations are 3.62 times smaller than the deviations caused by the radiation estimate using the Hargraves-Samani equation with local calibration and same probability of occurrence. The period required for calibration for 99.7% confidence was 32 days. The sensor has an approximately total cost of $27.23. The results demonstrate that the sensor can be used in automated weather stations, installed in the open field or in a protected environment, with sufficient accuracy for low-cost EToPM estimates.\n \nKeywords: Low cost pyranometer, irradiance, low cost sensor, evapotranspiration.","PeriodicalId":14625,"journal":{"name":"IRRIGA","volume":" ","pages":""},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2022-09-30","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":"{\"title\":\"AVALIAÇÃO DE PROTÓTIPOS DE SENSORES DE RADIAÇÃO SOLAR DE BAIXO CUSTO PARA ESTIMATIVA DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO POTENCIAL\",\"authors\":\"Juliana Sánchez Benítez, Luciano Sobral Fraga Junior, Alisson Macendo Amaral, L. 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O alto valor dos sensores traz a necessidade do uso de equações como a equação de Hargraves-Samani. Objetivou-se construir e avaliar um piranômetro de baixo custo e fácil reprodução, baseado no uso de um fotodiodo de silício. Foram construídos e testados 16 sensores por um período de 414 dias. Entre os principais resultados desta pesquisa destaca-se a incerteza do instrumento para estimar radiação global de ± 0,04 MJ m-²dia-1, os desvios na estimativa da EToPM foram inferiores a 0,22 mmdia-1 em 95% das observações realizadas, esses desvios são 3,62 vezes menores que os desvios na estimativa da radiação usando a equação de Hargraves-Samani com calibração local e mesma probabilidade de ocorrência. O período necessário para a calibração com 99,7% de confiança foi de 32 dias. 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摘要

评估低成本太阳辐射传感器原型,以估计潜在的蒸散JULIANA sanchez benitez;LUCIANO SOBRAL FRAGA JUNIOR;ALISSON MACENDO AMARAL和LUCAS MELO VELLAME 1农业工程学院,坎皮纳斯州立大学,Zeferino Vaz大学,CEP 13083-970,坎皮纳斯,sao保罗,巴西,j218736@dac.unicamp.br.2Dr。农业系统工程,ESALQ / USP, lucianosobral@alumni.usp.br3Instituto联邦北部的州-校园Arinos货车上202毫克,407公里,38680000 Arinos MG—Brasil.4Centro生物农业、环境科学和联邦大学,巴伊亚瑞街Recôncavo巴博萨,710,邮编74690900,一所大学校园里灵魂的十字架,巴西,巴西的,用FAO 56方法计算参考蒸散量需要太阳辐射数据,这些数据可以测量或估计。传感器的高价值使得需要使用诸如哈格雷夫斯-萨马尼方程这样的方程。目的是建立和评价一个低成本和易于复制的日晒计,基于使用硅光电二极管。建造并测试了16个传感器,为期414天。之间的不确定性研究的主要结果是工具来估计全球辐射的±0 . 04 MJ m - 1²,偏差估计的EToPM mmdia 22号小于0,在95%的观察,这些是62次偏差小于辐射偏差估计,用那个方程-Samani与当地的校准和相同的发生概率。以99.7%的置信度校准所需的时间为32天。该传感器的总成本约为27.23美元。结果表明,该传感器可用于安装在野外或受保护环境中的自动气象站,具有足够的准确性,以低成本估算EToPM。关键词:低成本日晒计,辐照度,低成本传感器,蒸散。桑切斯-benítez,;小弗拉加,l.s.;阿马拉尔,a.m.;VELLAME, l.m.;评价低成本太阳辐射原型估算潜在蒸散量2摘要计算参考蒸散量的FAO56方法(EToPM)太阳辐射应测量或估计。= =地理= =根据美国人口普查,这个县的面积为。这个项目的目的是建立和评估一个低成本和容易复制的金字塔。= =地理= =根据美国人口普查,这个县的总面积为,其中土地和(3.064平方公里)水。在这个研究强调的主要结果,仪器的不确定性估计全球的辐射±0。MJ m²天1 EToPM估计的偏差小于22毫米的天1 95%的观察进行小区域,这些偏差是三支球队比辐射造成的偏差估计使用那个-Samani方程相同地方calibration和发生的概率。校准99.7%置信度所需的时间为32天。该传感器的总成本约为27.23美元。结果表明,该传感器可用于自动气象站,安装在野外或受保护环境中,具有足够的准确性进行低成本EToPM估计。关键词:低成本高温计,辐照度,低成本传感器,蒸发蒸腾。
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AVALIAÇÃO DE PROTÓTIPOS DE SENSORES DE RADIAÇÃO SOLAR DE BAIXO CUSTO PARA ESTIMATIVA DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO POTENCIAL
AVALIAÇÃO DE PROTÓTIPOS DE SENSORES DE RADIAÇÃO SOLAR DE BAIXO CUSTO PARA ESTIMATIVA DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO POTENCIAL     JULIANA SÁNCHEZ BENÍTEZ; LUCIANO SOBRAL FRAGA JUNIOR; ALISSON MACENDO AMARAL E LUCAS MELO VELLAME   1Faculdade de Engenharia Agrícola, Universidade Estadual de Campinas, Cidade Universitária "Zeferino Vaz", CEP 13083-970, Campinas, São Paulo, Brasil, j218736@dac.unicamp.br. 2Dr. em Engenharia de sistemas agrícolas, ESALQ/USP, lucianosobral@alumni.usp.br 3Instituto Federal do Norte de Minas Gerais - Campus Arinos, Rodovia MG 202, Km 407, 38680000 - Arinos, MG – Brasil. 4Centro de Ciências Agrárias, Ambientais e Biológicas, Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, rua Rui Barbosa, 710, Campus Universitário CEP 74690900, Cruz das Almas, Bahia, Brasil, lucasvellame@gmail.com          1 RESUMO   O cálculo da evapotranspiração de referência pelo método da FAO 56 necessita de dados da radiação solar, o qual pode ser medido ou estimado. O alto valor dos sensores traz a necessidade do uso de equações como a equação de Hargraves-Samani. Objetivou-se construir e avaliar um piranômetro de baixo custo e fácil reprodução, baseado no uso de um fotodiodo de silício. Foram construídos e testados 16 sensores por um período de 414 dias. Entre os principais resultados desta pesquisa destaca-se a incerteza do instrumento para estimar radiação global de ± 0,04 MJ m-²dia-1, os desvios na estimativa da EToPM foram inferiores a 0,22 mmdia-1 em 95% das observações realizadas, esses desvios são 3,62 vezes menores que os desvios na estimativa da radiação usando a equação de Hargraves-Samani com calibração local e mesma probabilidade de ocorrência. O período necessário para a calibração com 99,7% de confiança foi de 32 dias. O sensor tem custo total aproximado de US$ 27,23.  Os resultados demonstram que o sensor pode ser utilizado em estações meteorológicas automatizadas, instaladas em campo aberto ou em ambiente protegido, com acurácia suficiente para estimativas de EToPM de baixo custo.   Palavras-chave: piranômetro de baixo custo, irradiância, sensor de baixo custo, evapotranspiração.     SÁNCHEZ-BENÍTEZ, J.; FRAGA JUNIOR, L. S.; AMARAL, A. M.; VELLAME, L. M.; EVALUATION OF LOW-COST SOLAR RADIATION PROTOTYPES TO ESTIMATE POTENTIAL EVAPOTRANSPIRATION     2 ABSTRACT   To calculate the reference evapotranspiration by the FAO56 method (EToPM) solar radiation shall be measured or estimated. Due to the high value of sensors, equations such as the Hargraves-Samani equations are used. The objective of this project was to build and evaluate a low-cost and easy-to-reproduce pyranometer. Sixteen sensors were built and tested for 414 days. Among the main results of this research highlights that the uncertainty of the instrument to estimate global radiation of ±0.04 MJ m-² day-1, deviations in the EToPM estimate was less than 0.22 mm day-1 in 95% of the observations performed, these deviations are 3.62 times smaller than the deviations caused by the radiation estimate using the Hargraves-Samani equation with local calibration and same probability of occurrence. The period required for calibration for 99.7% confidence was 32 days. The sensor has an approximately total cost of $27.23. The results demonstrate that the sensor can be used in automated weather stations, installed in the open field or in a protected environment, with sufficient accuracy for low-cost EToPM estimates.   Keywords: Low cost pyranometer, irradiance, low cost sensor, evapotranspiration.
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IRRIGA Environmental Science-Water Science and Technology
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期刊介绍: A Revista IRRIGA é destinada a publicar trabalhos originais e que contribuam para o desenvolvimento cientifico da agricultura em português, espanhol, preferivelmente em inglês, nas áreas de Irrigação, Drenagem, Hidrologia, Agrometeorologia, Relações Solo-Água-Planta-Atmosfera e Reuso de Água. IRRIGA is a Scientific Journal edited by Agricultural Science College-UNESP, devoted to the publication of original scientific papers in English or Portuguese or Spanish, within the topics: Irrigation, Drainage, Agrometeorology, Hydrology, Waste Water and Soil-Water-Plant-Atmosphere Relationships.
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