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Título: Desenvolvimento de um sistema costeiro baseado em sensores industriais para monitoramento em tempo real do ambiente marinho
Orientador(es): Cernicchiaro, Geraldo
Autor(es): Silva, Marco Vinicius Ribeiro Lopes da
Palavras-chave: V – CIÊNCIA, TECNOLOGIA E INOVAÇÃO
V1 - ACÚSTICA SUBMARINA
MONITORAMENTO
CALIBRAÇÃO
TEMPERATURA
RESSURGÊNCIA
Data do documento: 2019
Editor: Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas
Descrição: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma plataforma costeira de medidas, que integra sensores industriais em um sistema embarcado, para monitorar em tempo real a variação de propriedades físicas do ambiente marinho. O sistema foi projetado para operar de forma isolada ou como um nodo integrado a uma rede de sensores sem fio. A construção da plataforma de medidas foi baseada em quatro subsistemas principais: alimentação, sensoriamento, processamento e comunicação sem fio. Todos os equipamentos são alimentados por baterias que armazenam a energia gerada por painéis solares, permitindo a sua instalação em locais remotos. As informações dos sensores e o controle de aquisição são processados por um sistema embarcado em dispositivo microcontrolado, com flexibilidade de atualização de seu firmware e integração de novos sensores. Para realizar a telemetria em tempo real são utilizados equipamentos de enlace rádio, que permitem sua configuração em topologias do tipo ponto-aponto e ponto-a-multiponto. Todo o sistema é expansível em relação à distância de transmissão bem como à quantidade, profundidade e tipos de sensores. O perfil vertical de temperatura foi escolhido como o primeiro componente do subsistema de sensoriamento a ser desenvolvido. A cadeia de termômetros digitais foi inicialmente projetada para monitorar a temperatura ambiente e o gradiente térmico de uma coluna d’água com 10 metros de profundidade. A metodologia de calibração dos termômetros foi apresentada e os resultados demonstraram um ganho de exatidão superior ao valor informado na folha de dados do fabricante. A plataforma foi instalada na Enseada dos Anjos, em Arraial do Cabo-RJ, onde é operado um medidor de nível do mar sob responsabilidade da Marinha. O sensor foi integrado ao sistema e, durante os testes, foi possível registrar variações de temperatura com indícios de ocorrência do fenômeno de ressurgência costeira e intrusões de água fria acompanhando os ciclos de maré. A série de dados contínuos obtida pelo sistema desenvolvido se apresentou como uma ferramenta estratégica para estudos oceanográficos na região.
Abstract: This study presents the development of a coastal measurement platform that integrates industrial sensors in an embedded system to monitor in real time the variation of the physical properties of the marine environment. The system is designed to operate alone or as a node integrated into a wireless sensor network. The construction of the measurement platform was based on four main subsystems: power, detection, processing and wireless communication. All equipment is powered by batteries that store the energy generated by solar panels, allowing its installation in remote locations. The sensor information and the acquisition control are managed by a system embedded in a micro controlled device, with the flexibility to update its firmware and to integrate new sensors. To perform real-time telemetry, radio link equipment is used that allows its configuration point-to-point and point-to-multipoint topologies. The whole system is expandable in relation to the transmission distance as well as the quantity, depth and types of sensors. The vertical temperature profile was chosen as the first component of the sensor subsystem to be developed. The digital thermometer chain was initially designed to monitor the ambient temperature and the thermal gradient of a 10-meter-deep water column. The thermometers calibration methodology was presented, and the results demonstrated a gain of accuracy higher than the value informed in the manufacturer's data sheet. The platform was installed at Enseada dos Anjos, in Arraial do Cabo-RJ, where a tide gauge is operated under the responsibility of the Navy. The sea level sensor was integrated into the system and, during the tests, it was possible to record temperature variations with evidence of the occurrence of the coastal upwelling phenomenon and cold-water intrusions after the tidal cycles. The continuous series of data obtained by the developed system was presented as a strategic tool for oceanographic studies in the region.
URI: http://repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/844285
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