Processamento de dados de onda de bóias heave-pitch-roll: 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 heave-pitch-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, rollTaxa de amostragem: 0.7818 s

Axys3M: .HNE: tempo, heave, DispN, DispETaxa 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

• 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): marlonnit@gmail.com 21893259• Eng George Puritch, encarregado na Axys do suporte técnico.

T: +1-250-655-5876

C:+ 1-250-217-5098

F: +1-250-655-5856gpuritch@axys.com

• 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: Módulos WatchMan e TriAxys

· 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)

Boias Axys 3M: Módulo WatchMan

· 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)

Informações gerais da bóia, dividida em mensagens (1 a 6); Programas: SmartView e WaveView. Os dados enviados via satélite Argos são:

• 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 super-usuários. 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

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 moduloTriaxys. No exemplo acima o reg-file necessário para extrair os dados brutos é oTAS02620.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.

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

Boias Axys 3M: Módulo TriAxys

Exemplo de arquivo .HNE

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.

Boias Axys 3M: Módulo TriAxys

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);

ProcessamentoMatlab / 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);

ProcessamentoPrograma Python livre. Desenvolvimento.

Obrigado