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Ecobatimetria

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Servidor de batimetria
MS1145GPS-10BCGA

 

A metodologia acústica é uma ferramenta que permite obter um grande volume de informações em ambientes submersos em um período relativamente curto de tempo. Dentre suas aplicações podem-se citar levantamentos batimétricos.

E vários os campos de aplicação que podemos relacionar, como por exemplo: mapeamento do fundo do mar, levantamentos hidrográficos precisos, acesso a portos, monitoramento de assoreamentos e de erosão em rios, lagos, áreas portuárias, áreas costeiras, controle de dragagens, apoio para a engenharia costeira, etc.

Em todas as aplicações temos a necessidade de obter como principal informação a altura da lamina d´água em relação a embarcação, onde se utiliza o sistema acústico, no entanto só esta informação não e o bastante necessitamos também de informações de posicionamento global para definir exatamente a localização do perfil de levantamento topográfico do leito que se esta registrando, hoje podemos já contar com um tipo de GPS/GLONNAS que permite um excelente precisão para este tipo de aplicação.

Com a informação de profundidade e posicionamento vemos agora a necessidade de implementar um sistema tridimensional de coordenadas cartesianas através de um sistema integrado que permita obter a inclinação da embarcação

O movimento de embarcação no espaço é descrito segundo um sistema local e tridimensional de coordenadas cartesianas. A origem desse sistema situa-se no centro de gravidade da  embarcação, sendo seus eixos definidos da seguinte forma: X: eixo ao longo da embarcação, sendo positivo no sentido de sua navegação; Y: eixo transversal à embarcação, sendo positivo no sentido de estibordo (à direita do sentido de navegação); Z: eixo vertical, positivo para o alto da embarcação.

Na prática, as rotações apresentam um significado especial, pois permitem analisar a situação de equilíbrio da embarcação. A orientação desses vetores de rotação pode ser obtida através de informação de acelerômetros e giroscópios fornecendo sua inclinação, sem esta informação os valores obtidos pelo sistema acústico do ecobatimetro ira fornecer informação de profundidade de um posição muito diferente a que o GPS esta indicando.

GPS/GLONASS

O módulo contem um GPS/GLONASS com 167 canais capaz de receber satélites da constelação americana (GPS) e da constelação Russa (GLONASS) com uma excelente estabilidade e precisão de no máximo 2,5 metros.

O GLONASS é o sistema de navegação por satélite que vem sendo desenvolvido pela Rússia desde 1976 e hoje já conta com 24 satélites em órbita, responsáveis pelo o fornecimento de dados de posicionamento.

Com o fim da União Soviética, o projeto ficou praticamente abandonado, porém durante os últimos anos, sob o governo de Vladimir Putin, a restauração do sistema foi feita com grande prioridade, sendo o GLONASS hoje o programa mais caro financiado pela Agência Espacial Federal Russa, chegando a custar cerca de um terço de seu orçamento em 2010.

Seu funcionamento é muito parecido com o GPS americano, pois possui 24 satélites que ficam distribuídos entre três camadas com 8 satélites em cada, e a posição do equipamento é formada por no mínimo 3 deles através de um processo chamado trilateração, o que garante a precisão de posicionamento do sistema.

Em dezembro de 2007 foram lançados 14 novos satélites de nova geração para compor o sistema e sua cobertura global foi completada em 2011, após o término da restauração, tornando-se uma ótima alternativa ao GPS.

Uma das vantagens ao uso do GLONASS quanto a outras soluções está na precisão de posicionamento, isso porque após as melhorias do sistema, ele é capaz de oferecer sua resolução máxima ao uso civil, o que não ocorre com GPS, pois os Estados Unidos limita a capacidade de precisão de seu sistema, e quanto ao GALILEO, sistema de posicionamento desenvolvido pela União Européia, há rumores que o uso mais avançado se torne pago.

Instrumentos inerciais (Acelerômetro, Giroscópio, Bússola, Barômetro)

O módulo já esta equipado com um dispositivo do tipo “MEMs com 3-axis MEMS accelerometer”, “3-axis MEMS gyroscope”, um “Digital Motion Processar (DMP)”, “3-Axis Digital Compass” e um “Barometric Pressure Sensor”, que permite informações complementares sobre sua posição inercial, sua direção magnética e pressão barométrica local.

O módulo MS1145GPS-10BCGA permite reunir um dispositivo robusto para medição de profundidade acústica com um sistema de posicionamento baseado em um GPS/GLONNAS e um sistema inercial que permite obter informações espaciais da embarcação utilizada no processo de levantamento topográfico subaquático.

Sua construção compacta permite a instalação do sistema no mesmo eixo, estando o módulo eletrônico juntamente com sua antena GPS localizada na parte superior e o sensor acústico montado no mesmo eixo logo a baixo do conjunto. O conjunto fabricado em Aço Inox 360 permite um durabilidade e uma influencia neutra no sistema da bússola magnética do módulo, o suporte é construído de forma a permitir sua fixação na maiorias das embarcações e sua haste pode ser dobrada para permitir que se retire da água o sensor de ultra-som e possa efetuar qualquer tipo de manuseio dentro da embarcação.

Versão Controle Remoto

 

Uma versão auto propulsora de controle remoto permite que se possa efetuar a batimetria em pequenos lagos e rios de forma prática.

Monitorando o posicionamento da Batimetria

 

O módulo poderá ser usado em conjunto com um sistema de posicionamento, como o SCD – Sistema de Controle de 

Dragagem ou outro qualquer, para permitir o acompanhamento em tempo real da posição da batimetria em mapa da região marcando sua trilha e assim possibilitar uma visualização mais real do campo varrido pela batimetria.

Transdutor de Ultra-Som

O módulo utiliza um transdutor de ultra-som do tipo Thru Hull em bronze para uma freqüência de 200KHz com uma largura do feixe de 8° para potência de 300W.

Web Servidor de Batimetria

O sistema do módulo é baseado em conexão TCP/IP permitindo que o mesmo possa trabalhar como um Web Servidor de Batimetria gerando sua própria pagina http de acesso e configuração.

Na sua página de acesso são exibidos as mensagens no padrão NMEA onde você poderá parar e copiar as mensagens a qualquer momento, a sua página de configuração permite definir os parâmetros de rede, a velocidade interna do GPS/GLONNAS, o nome e senha de acesso, o parâmetro de declinação magnética da sua bússola, a pressão barométrica do nível do mar no momento e solicitar execução do procedimento de calibração dos instrumentos e visualizar seus  parâmetros.

 

 

Socket Servidor de Batimetria

Os Sockets em uma Rede Ethernet permitem conectar dois dispositivos utilizando o protocolo TCP/IP configurando-se assim uma comunicação direta entre Cliente e Servidor, onde sua aplicação será o Cliente que se conecta com o Servidor de Batimetria. Esta conexão poderá estar local (Intranet) o até mesmo remota através da Internet.

São três socket em 3 portas disponíveis no módulo MS1145GPS-10BCGA...

O primeiro é um soquete que fornece as mensagens do GPS/GLONNAS em formato NMEA:

$GNGSA,A,3,30,28,07,17,11,,,,,,,,4.8,2.7,4.0*29
$GNGSA,A,3,86,,,,,,,,,,,,4.8,2.7,4.0*2F
$GNRMC,203449.000,A,2257.9023,1,11,17,73,031,27,13,59,238,30,30,44,105,34,28,44,163,19*7C
$GPGSV,3,2,11,15,23,227,19,07,19,078,32,05,12,308,,11,08,128,20*7F
$GPGSV,3,3,11,06,08,010,,01,07,112,19,20,02,261,*4F
$GLGSV,3,1,10,86,59,064,,76,33,195,,75,32,129,,85,30,137,25*6F
$GLGSV,3,2,10,66,28,266,,87,23,000,,65,20,325,,67,06,218,*6A
$GLGSV,3,3,10,77,02,239,,74,01,088,*6C
$GNRMC,211041.000,A,2257.9036,S,04256.1715,W,000.0,000.7,270815,,,A*7F
$GNVTG,000.7,T,,M,000.0,N,000.0,K,A*14
$GNZDA,211041.000,27,08,2015,00,00*44
$GNGGA,211042.000,2257.9036,S,04256.1715,W,1,06,3.3,59.3,M,-6.5,M,,0000*67
$GNGLL,2257.9036,S,04256.1715,W,211042.000,A,A*45
$GNGSA,A,3,30,28,07,11,17,,,,,,,,4.7,3.3,3.4*20
$GNGSA,A,3,85,,,,,,,,,,,,4.7,3.3,3.4*25

O segundo é um soquete que fornece as mensagens do Acelerômetro/Gyroscópio para inclinação, Bússola e Barômetro, com suas temperaturas:

$HCXDR,B,101444,Pa,Pressure,A,54.46,m,Altitude,T,25.70,oC,Temperature*F4
$HCXYZDR,409,64914,8123,-0.469,4.094,85.892,-0.313,2.729,2.417,26.40oC*00
$HCXYHPR,187.822,-27.205,199.298,-0.143,-8.182,-0.384*06

O segundo é um soquete que fornece as mensagens do sistema de medição da profundidade acústica ou ecobatimetro:

$SDDBT,3.57,f,1.09,M,0.59,F*33
$SDDPT,1.09,0.00,100.0*5C

Aplicativo para captura de registro e datalogger

Junto com o módulo é fornecido um aplicativo chamado “EcoBatimetro MS1145GPS-10BCGA” para Sistema Operacional Windows, que permite registrar, com podemos ver a baixo, todas as variáveis enviadas pelo módulo em 3 arquivos distintos e permite criar um arquivo de saída que poderá ser utilizado ou exportado para uma planilha ou mesmo para um programa especializado em plotar imagem 3D do lote de batimetria.