Processamento de dados de onda de bóias heave-pitch-roll: Wavescan, Waverider e Axys.

1. Processamento de dados de onda de bóias heave-pitch-roll: Wavescan, Waverider e Axys. • Atualmente, 6 bóias Axys3M PNBOIA Marinha:

2. 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

3. 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.

4. 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.

5. Boias Axys 3M

6. Boias Axys 3M: Módulos WatchMan e TriAxys

7. 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: +1-250-655-5856 • gpuritch@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/

8. 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: · 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) • · 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)

9. 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 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.

10. 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 .

11. 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.

12. 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

13. 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.

15. 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);

16. 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);

17. Processamento • Programa Python livre. Desenvolvimento.

18. Obrigado