Processamento de dados de onda de bóias heave-pitchroll: Wavescan, Waverider e Axys.
• Atualmente, 6 bóias Axys3M PNBOIA Marinha:
Wavescan (meteoceanográfica): Mensagens prontas (parâmetros calculados internamente e
enviados via satélite Argos ou InmarSat). Dados brutos de onda:
Arquivos enviados em quatro arquivos texto contento todos os instantes de medição:
Heave.txt
Pitch.txt
Roll.txt
Compass.txt
Ao contrário das bóias Axys e Waverider, os arquivos não são separados no tempo (contendo dentro
dele as séries de heave, pitch, roll e compass). Nesse caso todos os aproximadamente 6 meses
de dados estão contidos dentro de cada arquivo.
•
Pré processamento para organizar as 4 séries em arquivos separados temporalmente
•
Taxa de amostragem: 2 Hz.
% Wavescan Buoy (2Hz) - GOM
% 201107202300
% Heave Pitch Roll Compass
0.11719 0.02344 -0.02344 57.65625
0.00000 0.01563 -0.03125 59.41406
-0.05859 0.01563 -0.04688 61.52344
-0.05859 0.02344 -0.05469 63.63281
0.00000 0.03125 -0.03125 66.44531
0.00000 0.01563 -0.02344 69.60938
1. Verificar o número de linhas de cada arquivo, que deve ser
coincidente.
2. Verificar as datas iniciais/finais de cada arquivo, que também devem
ser coincidentes.
3. Organizar em um diretório de processamento separado estes quatro
arquivos.
4. Executar um programa para gerar arquivos com as séries de heavepitch-roll-compas para cada tempo separados (pode demorar para
montar todos os arquivos).
5. Criar um arquivo lista.txt com os nomes de todos os arquivos.
Processar em batelada, cada tempo.
6. Rodar o programa de processamento (Matlab, funcão spectrum e
dat2dspec) entrando com a declinação magnética e,
preferencialmente, 32 graus de liberdade.
7. Rodar um programa de consistência para os resultados.
8. Plotar e analisar com calma as colunas do arquivo de saída, gerar
diagramas de dispersão e gráficos polares de dispersão para avaliar
os dados.
Bóias Axys3M e Waverider fornecem arquivos horários.
Compas já corrigido
Waverider: .RAW: flag, heave, pitch, roll
Taxa de amostragem: 0.7818 s
Axys3M: .HNE: tempo, heave, DispN, DispE
Taxa de amostragem: 0.7813571
Relativo ao norte magnético. Direção: Corrigir a declinação
magnética:
www.ngdc.noaa.gov/geomagmodels/Declination.jsp
Waverider (somente ondas): .RAW em formato texto,
separados em cada tempo. Processamento em batelada
conforme slide anterior.
Boias Axys 3M
Boias Axys 3M: Módulos WatchMan e TriAxys
Boias Axys 3M: Módulos WatchMan e TriAxys
•
O módulo Triaxys armazena somente dados de onda, enquanto o módulo
WatchMan armazena todos os tipos de dados da bóia.
• manual “AXYS Data Management System”, relativo ao programa DMS
onde é feita a configuração das mensagens das bóias. Default.
• Engenheiro Marlon (Marinha-DHN): [email protected] 21893259
• Eng George Puritch, encarregado na Axys do suporte técnico.
T: +1-250-655-5876
C:+ 1-250-217-5098
F: +1-250-655-5856
[email protected]
• Cadastradas na WMO;
• Enviam periodicamente seus dados via satélite ARGOS (hora UTC);
http://www.mar.mil.br/dhn/chm/meteo/prev/dados/dados.htm
• Excelente posicionamento;
• Operacionalmente: suporte na previsão, calibração dos modelos.
• PNBOIA: http://www.mar.mil.br/dhn/chm/pnboia/
Boias Axys 3M: Módulo WatchMan
Informações gerais da bóia, dividida em mensagens (1 a 6); Programas: SmartView
e WaveView. Os dados enviados via satélite Argos são:
· Data/Horário
· ID da mensagem
· Status da Posição (0 - fora de
Posição 1 - em Posição)
· Latitude e Longitude
· Corrente no Painel Solar (A)
· Corrente no Sistema (A)
· Tensão das Baterias (V)
· Contagem de Resets
· Nível de Alagamento
· Velocidade (m/s), Direção (º) e
Rajada do Vento (m/s) no
anemômetro1
· Velocidade (m/s), Direção (º) e
Rajada do Vento (m/s) no
anemômetro2
· Pressão Atmosférica (mb)
· Temperatura do Ar (ºC)
· Umidade Relativa (%)
· Ponto de Orvalho (ºC – parâmetro
derivado)
· Temperatura da Superfície do Mar
(ºC)
· Alinhamento da Bateria
· Radiação Solar (W/m²)
· Velocidade (mm/s) e Direção (º) da
Corrente na Célula 1
· Velocidade (mm/s) e Direção (º) da
Corrente na Célula 2
· Velocidade (mm/s) e Direção (º) da
Corrente na Célula 3
· Altura Significativa de Ondas (m)
· Altura Máxima de Ondas (m)
· Período (s)
· Direção de Ondas (º)
· Espalhamento (º)
Boias Axys 3M: Módulo TriAxys
• Manual “TRIAXYS Directional Wave Buoy Applications
Software”.
• Os dados espectrais completos estão contidos no módulo
Triaxys (e na mensagem 6 do módulo WatchMan). Os dados
de ADCP estão somente no módulo WatchMan.
• Memory Card: Dados binários.
• O programa PostProcessor.exe foi desenvolvido unicamente
para ambiente Windows e só pode ser executado por superusuários. Ele é tilizado para ler os arquivos binários brutos e
convertê-los em diversas saídas em formato texto em pastas
separadas.
• Os arquivos binários possuem terminação .RXX onde XX é o
ano dos dados. Por exemplo, MY061500.R11 equivale ao
dado das 15:00 horas do dia 06 de maio de 2011.
Boias Axys 3M: Módulo TriAxys
• O programa é executado com um duplo-clique e não exige
instalação. Ele solicita um arquivo de registro, com nome
TAS0XXXX.reg onde XXXX é o código da bóia. Esse reg-file é um
arquivo texto com poucas linhas contendo a chave da bóia.
• O mais importante é identificar o código da bóia, na verdade o código do
módulo TriAxys. Com isso é possível identificar qual reg-file deve ser usado.
Dê um duplo-clique em qualquer PostProcessor e seleciono os arquivos RAW .RXX
desejado. Avance para extrair os dados, o que irá gerar uma mensagem de erro (que
contém o telefone de contato da Axys). Após essa mensagem de erro são gerados 3
arquivos (mesmo sem conseguir extrair nada): Error.txt, Status.txt e Summary.txt . O
mais importante é a mensagem de Status, contendo as informações da bóia.
A coluna 11 (tomando vírgula como separador) corresponde ao código do modulo
Triaxys. No exemplo acima o reg-file necessário para extrair os dados brutos é o
TAS02620.reg uma vez que o código é 02620 .
Boias Axys 3M: Módulo TriAxys
Após a conversão com sucesso, são gerados diretórios com
anos\meses contendo as seguintes pastas:
· DIRSPEC – matriz do espectro direcional 2D
· FOURIER – coeficientes a1, b1, a2, b2 de Fourier
· HNE – arquivo contento Heave, DspNorth e DspEast
(compas já corrigido)
· MEANDIR – espectro direcional 1D em função da frequência
· NONDIRSPEC – power spectrum. Energia em função da
frequencia
· UVH – arquivo com Heave, VelNorth, VelEast.
Organizar os .HNE em um diretório separado e gerar um arquivo
lista.txt contendo os nomes dos arquivos para o
precessamento em batelada.
Boias Axys 3M: Módulo TriAxys
Reg-Files da Marinha. Na dúvida de qual pertence a qual bóia,
executar todos.
TAS02610.reg
TAS02620.reg
TAS03370.reg
TAS03450.reg
TAS03460.reg
TAS03470.reg
TAS03480.reg
TAS03730.reg
Exemplo de arquivo .HNE
Boias Axys 3M: Módulo TriAxys
Erros devido a problemas ao salvar, armazenar ou extrair os arquivos
de onda:
1. A bóia pode estar mal configurada e apresentar problemas e não
salvar o dado no memory card;
2. O cartão pode apresentar problemas (físicos ou de formatação) e
não armazenar o arquivo enviado pela bóia;
3. O cartão pode estar cheio e não salvar dados a partir de uma certa
data;
4. O arquivo .RXX salvo pode estar com problema e travar o
PostProcessor sem chegar a ser extraído;
5. O arquivo .RXX pode ser extraído, mas resultar em arquivos textos
vazios, com valores igual (ou próximos a zero) ou com menos de
1000 valores nos arquivos HNE;
6. O arquivo .RXX pode ser extraído e convertido com sucesso, mas
apresentar espectro irreal/absurdo, com Hs>40 metros por exemplo.
7. É comum o arquivo .RXX ser extraído com sucesso, rodar
perfeitamente no programa de processamento e apresentar Hs,
porém com energia concentrada omnidirecionalmente em
baixíssimas freqüências, com Tp por volta de 30 segundos.
Processamento
Matlab / Python (WAFO). Função spectrum e dat2dspec.
Leitura:
fid=fopen(‘nome.HNE’,'r');
% Pula 3 linhas com comentarios do cabecalho (no arquivo *.HNE)
fgetl(fid);fgetl(fid);fgetl(fid);
% Leitura da linha com data
linha=fgetl(fid);
datatexto=[linha(17:18) ,'-',linha([13:15]),'-',linha(8:11),linha(19:end),':00'];
tempo = datenum(datatexto);
sdata=datestr(tempo,24);
stime=datestr(tempo,15);
[ano mes dia hora min] = datevec(tempo);
fclose(fid);
[lixo,heave,etaNS,etaEW]=textread(‘nome.HNE’,'%f%f%f%f','headerlines',11);
Processamento
Matlab / Python (WAFO). Função spectrum e dat2dspec.
Power Spectra:
PS=spectrum(heave(1:nfft),nfft,noverlap,w,1/DT);PS=2*DT*VS(:,1);
Espectro direcional 2D:
h=inf;
% considera-se por default agua profunda
NFFT=256;
Nt=65;
% numero de angulos
opcoes=specoptset('dat2dspec');
opcoes.nharm=10;
opcoes.gravity=9.8063;
opcoes.wdensity=1.0278e+003;
opcoes.bet=1;% Direção para onde a ONDA vai!!
opcoes.igam=1;
opcoes.x_axisdir=90; % referência para onde o eixo das abcissas aponta em termos de azimute!
opcoes.y_axisdir=0; % referência para onde o eixo das ordenadas aponta em termos de azimute!
opcoes.plotflag='off';
opcoes.dflag='mean';
opcoes.ftype='f';
opcoes.maxiter=135;
opcoes.noverlap=floor(NFFT/2); % Faz muita diferença no cálculo da direção e um pouco no da frequência.
method='EMEM';
[S,D,Sw,Fcof] = dat2dspec(W,pos,h,NFFT,Nt,method,opcoes);
Processamento
Programa Python livre. Desenvolvimento.
Obrigado