20/09/2004eco-business meeting sima: sistema de monitoramento ambiental em tempo real por satélite...

20/09/2004 Eco-Business Meeting

SIMA: SIstema de Monitoramento Ambiental em tempo real por satélite para sistemas

hídricos. Um exemplo de cooperação setor de pesquisa/empresa.

João A. Lorenzzetti, Ph.D.José L. Stech, Dr.

Divisão Sensoriamento Remoto - INPE e

Claudemir M. Silva, Eng. Dr.Neuron Eletrônica

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O PROBLEMA:

•Sistemas Aquáticos são muito dinâmicos: podem sofrem mudanças significativas em questão de horas;

•Complexa e cara logística necessária para amostrar adequadamente os sistemas;

•Necessidade dos dados em tempo real para tomadas de decisão

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Solução Conceitual:

Um sistema fundeado, com funcionamento autônomo, e com capacidade de coletar regularmente um conjunto mínimo de variáveis aquáticas, capaz de transmitir as informações para uma central de processamento e, imediatamente disponibilizar os dados processados para os usuários interessados.

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Solução Proposta:

SIMA

downlink

SATÉLITES BRASILEIROS

uplink

Usuários

Usuários

INPE

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Solução Proposta:

SIMA

downlink

SATÉLITES BRASILEIROS

uplink

Usuários

Usuários

INPE

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Solução Proposta:

SIMA

downlink

SATÉLITES BRASILEIROS

uplink

Usuários

Usuários

INPE

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Solução Proposta:

SIMA

downlink

SATÉLITES BRASILEIROS

uplink

Usuários

Usuários

INPE

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Solução Proposta:

SIMA

downlink

SATÉLITES BRASILEIROS

uplink

Usuários

Usuários

INPE

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Solução Proposta:

SIMA

downlink

SATÉLITES BRASILEIROS

uplink

Usuários

Usuários

Internet

Internet

INPE

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PROGRAMA de SATÉLITES BRASILEIROS

Integração e Testes

SCD

CBERS

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PROGRAMA de SATÉLITES BRASILEIROS

Integração e Testes

CompatibilidadeEletromagnética

SCD

Momento Eletromagnético

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PROGRAMA de SATÉLITES BRASILEIROS

Massa&Inercia

Spin & Balancing

Testes Ambientais

Vibração

MQ FBM

MQ CBERS

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PROGRAMA de SATÉLITES BRASILEIROS

Massa: 115 kg

Dimensões: 1 m x 1 m

Potência: 80 W

Estabilização: rotação

Órbita: circular 750 km

Inclinaçõa: 25o( 14 órbits por dia com 8 passagens sobre o Brasil )

SCD1 lançado em Fevereiro/93

SCD2 lançado em Outubro/98

SCD-1, SCD-2

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PROGRAMA de SATÉLITES BRASILEIROS

CBERS-1/2Massa: 1450 kgPotência: 1100 WDimensões Corpo: 1.8 x 2 x 2.2 m

Painel: 6.3 x 2.6 mÓrbita Hélio-Sincrona 98.504º inclinação Altitude 778 kmEstabilização 3 axesTT&C UHF e Banda S Carga Útil Coleta de Dados: RX : 401,635 MHz 30 kHz TX: 2267,52 MHz @EIRP 20 dBm 462,5 MHz @ EIRP 35 dBm

CCD: 0,51 to 0,73 m; 0,45 to 0,52m ; 0,52 to 0,59m ; 0,63 to 0,69m and 0,77 to 0,89m

IR-MSS: 0,50 to 1,10m ; 1,55 to 1,75m; 2,08 to 2,35m and 10,40 to 12,50m

WFI: 0,63 to 0,69m and 0,77 to 0,89 m

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PROGRAMA de SATÉLITES BRASILEIROS

CBERS-1 Lançamento - 1999

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PROGRAMA de SATÉLITES BRASILEIROS

SCD1,SCD2,CBERS1/2

CENTRO DE CONTROLE DE

SATÉLITES

RECDAS

ALCÂNTARA

CUIABÁSegmento Solo: Rastreio e Controle

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PROGRAMA de SATÉLITES BRASILEIROS

Distribuição de passagens sobre a estação de Cuiabá

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PROGRAMA de SATÉLITES BRASILEIROS

Sistema de Coleta de Dados - SCD

Principais aplicações: Monitoramento de Bacias Hidrográficas Previsão de Tempo e Clima Química Atmosférica Oceanografia

Platformas de Coleta de Dados (PTTs):Mais de 600 platformas instaladas

Satélites: SCD-1 (Operacional, 1993), SCD-2 (Operacional, 1998), CBERS-1 (Operacional, 1999-2003).CBERS-2 (Operacional, 2003)

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BRAZILIAN SATELLITE PROGRAM

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BRAZILIAN SATELLITE PROGRAM

REDE DE PCDs - Dez/2002 - Sistem a SCD

hidrológica

m eteorológica

qualidade d 'água

quím ica da atm osfera

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SIMA- SIstema de Monitoramento Ambiental

• SIMA foi desenvolvido como um projeto de pesquisa numa parceria entre o INPE a Universidade do Vale do Paraíba (UNIVAP), sendo posteriormente repassado o projeto para a empresa Neuron, que vem desde então promovendo continuos aprimoramentos e a sua fabricação.

• O SIMA tem como plataforma uma bóia toroidal de 2,3 m de diâmetro de fibra de vidro reforçado e torre de alumínio naval.

•No vão central da bóia, um compartimento estanque abriga a eletrônica do sistema, baterias e transmissor de satélite.

•Na torre são instalados os sensores meteorológicos, antena de transmissão dos dados e painéis solares; abaixo da linha d´água são instalados os sensores aquáticos.

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SIMA- INSTALAÇÃO NA BAÍA DE GUANABARA

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SIMA- COMO FUNCIONA?

• Coleta e transmissão dos dados: placas analógicas e digitais foram especialmente projetadas para amostrar o conjunto de sensores e variáveis de engenharia e ativar o transmissor de satélite.

•Amostragem: a cada hora cheia um novo conjunto completo de dados é armazenado em cada um dos oito buffers de memória. Após enchimento dos oito buffers, o conjunto mais antigo é descartado.

•Esquema de transmissão: a cada 90 s, um dos oito buffers é transmitido em esquema de carrossel.

•Recepção dos dados: pelo INPE em banda S em Cuiabá e Alcântara, sendo em seguida transmitidos para Cachoeira Paulista (SP), onde são processados e distribuídos via Net.

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SIMA- Exemplo de aplicação

Monitoramento de Reservatórios e Lagos

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SIMA- Exemplo de aplicação

Monitoramento do Reservatório de Manso

Pressão Atmosférica

970

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976

978

980

982

984

19/1/04 26/1/04 2/2/04 9/2/04 16/2/04 23/2/04 1/3/04 8/3/04 15/3/04 22/3/04

Time (days)

Nea

r S

urf

ace

Pre

ssu

re (

nP

a)

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SIMA- Exemplo de aplicação

Monitoramento do Reservatório de Manso

Temperatura do ar

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30

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19/1/04 26/1/04 2/2/04 9/2/04 16/2/04 23/2/04 1/3/04 8/3/04 15/3/04 22/3/04

Time (days)

Nea

r S

urf

ace

Air

Tem

per

atu

re (

°C)

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SIMA- Exemplo de aplicação

Monitoramento do Reservatório de Manso

Umidade Relativa do ar

40

50

60

70

80

90

100

19/1/04 26/1/04 2/2/04 9/2/04 16/2/04 23/2/04 1/3/04 8/3/04 15/3/04 22/3/04

Time (days)

Nea

r S

urf

ace

Rel

ativ

e H

um

idit

y (%

)

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SIMA- Exemplo de aplicação

Monitoramento do Reservatório de Manso

24

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19/1/04 26/1/04 2/2/04 9/2/04 16/2/04 23/2/04 1/3/04 8/3/04 15/3/04 22/3/04

Time (days)

Tem

per

atu

re a

t 2m

Dep

th (

°C)

Temperatura da água à 2 metros

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SIMA- Exemplo de aplicação

Monitoramento do Reservatório de Manso

pH

6

6.5

7

7.5

8

8.5

9

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Time (days)

pH

Fac

tor

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SIMA- Exemplo de aplicação

Monitoramento do Reservatório de Manso

Oxigênio dissolvido

4

5

6

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9

10

11

19/1/04 26/1/04 2/2/04 9/2/04 16/2/04 23/2/04 1/3/04 8/3/04 15/3/04 22/3/04

Time (days)

Dis

solv

ed O

xyg

en C

on

cen

trat

ion

(m

g/L

)

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CONCLUSÕES

• Existência no mercado nacional de um sistema desenvolvido no país para a aquisição, transmissão e recepção por satélites, em tempo real, de dados horários ambientais de ambientes aquáticos;

•O sistema faz uso da série de satélites brasileiros SCD e CBERS, sem custo de transmissão para os usuários cadastrados;

•O SIMA pode ser usado em rios, lagos, represas e zona costeira, fornecendo importantes dados ambientais em tempo real para tomadas de decisão e controle ambiental.

•O SIMA pode ser encarado como uma experiência de sucesso na interação entre a comunidade de pesquisa e empresa.

•Sua compatibilidade com o sistema NOAA faz com que possa ser utilizado em qualquer local do planeta.