Telemetria acústica - CCMAR - Universidade do Algarve
Telemetria acústica - CCMAR - Universidade do Algarve
Telemetria acústica - CCMAR - Universidade do Algarve
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Coastal Fisheries Research Group<br />
Centro de Ciências <strong>do</strong> Mar –<strong>Universidade</strong> <strong>do</strong> <strong>Algarve</strong><br />
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Luis Bentes – UAlg<br />
(lbentes@ualg.pt)<br />
Centro de Ciências <strong>do</strong> Mar
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Conceitos<br />
<strong>Telemetria</strong> Acústica refere-se à transmissão de da<strong>do</strong>s através de ondas de som.<br />
Em relação às ondas rádio apresenta a vantagem de ter maior alcance dentro de água e<br />
de funcionar em água salgada.<br />
A sua aplicação à biologia permite estudar à distância, em ambientes marinhos, a<br />
movimentação, o comportamento e o tipo de habitat utiliza<strong>do</strong> pelos exemplares<br />
marca<strong>do</strong>s.<br />
A utilização da telemetria <strong>acústica</strong> submarina proporciona uma visão mais ampla e<br />
clara da vida submarina
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Equipamentos<br />
(Componentes de um sistema de telemetria)<br />
Um sistema de telemetria <strong>acústica</strong> é constituí<strong>do</strong> por três<br />
componentes principais:<br />
Transmissores Hidrofones Receptores<br />
(emissão <strong>do</strong>s sinais) ( detecção e conversão <strong>do</strong>s sinais) (Detecção e gravação <strong>do</strong>s sinais)
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Equipamentos<br />
(Componentes de um sistema de telemetria)<br />
Transmissores<br />
Critérios de escolha:<br />
Tamanho; Duração da bateria; Tipo de transmissão; Alcance.<br />
1.Tamanho<br />
A regra geral para definir a dimensão <strong>do</strong> transmissor refere como máximo cerca de 1,5 a<br />
2% <strong>do</strong> peso <strong>do</strong> animal no ar, contu<strong>do</strong> podem ser mais pesadas no caso de animais mais<br />
robustos (crustáceos por exemplo).<br />
A tendência actual é que os transmissores sejam cada vez mais pequenos poden<strong>do</strong> com<br />
isso reduzir-se o tamanhos <strong>do</strong>s exemplares marca<strong>do</strong>s.<br />
O tamanho <strong>do</strong>s emissores é principalmente defini<strong>do</strong> pelo seu diâmetro, existin<strong>do</strong> depois<br />
para cada categoria de diâmetros vários comprimentos.
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Equipamentos<br />
(Componentes de um sistema de telemetria)<br />
1.Tamanho (cont.)<br />
Transmissores
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Equipamentos<br />
(Componentes de um sistema de telemetria)<br />
2. Duração da bateria<br />
Transmissores<br />
A escolha da duração da bateria deve ser superior em 25% ao tempo total previsto para o<br />
estu<strong>do</strong>, desde mo<strong>do</strong> previne-se a existência de contratempos com a duração <strong>do</strong> estu<strong>do</strong> e<br />
uma intensidade máxima de transmissão.<br />
A escolha da duração da bateria vai também influenciar o tamanho <strong>do</strong><br />
transmissor, e com isso o seu peso, e ainda a sua potência de emissão.
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Equipamentos<br />
(Componentes de um sistema de telemetria)<br />
3. Tipo de transmissão<br />
3.1 Contínuos<br />
Transmissores<br />
Os transmissores contínuos pingam continuamente, desde o momento em que são<br />
liga<strong>do</strong>s até ao termino da bateria. Existin<strong>do</strong> em diferentes frequências de transmissão de<br />
mo<strong>do</strong> a que possam ser distingui<strong>do</strong> quan<strong>do</strong> são usa<strong>do</strong>s em simultâneo.<br />
São principalmente indica<strong>do</strong>s para estu<strong>do</strong> de telemetria activa.<br />
Os transmissores contínuos podem estar associa<strong>do</strong>s a sensores, normalmente de<br />
profundidade e de temperatura, sózinhos ou combina<strong>do</strong>s.
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Equipamentos<br />
(Componentes de um sistema de telemetria)<br />
3. Tipo de transmissão<br />
3.1 Codifica<strong>do</strong>s<br />
Transmissores<br />
Os transmissores codifica<strong>do</strong>s normalmente utilizam uma frequência única, 69 kHz no<br />
caso da “Vemco”, com um esquema de código, R64K.<br />
O código R64K consiste num conjunto de sinais que contém o ID <strong>do</strong> transmissor, este<br />
conjunto de oito sinais, neste tipo de código, e permite a existência de 192000 códigos<br />
únicos de ID.<br />
Para completar o ciclo de transmissão <strong>do</strong> emissor codifica<strong>do</strong>, logo a seguir ao conjunto<br />
de sinais, existe um intervalo de tempo em que o transmissor não emite.
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Equipamentos<br />
(Componentes de um sistema de telemetria)<br />
3. Tipo de transmissão<br />
3.2 Codifica<strong>do</strong>s (cont.)<br />
Transmissores<br />
O tempo de silêncio, ou atraso, permite que outros transmissores transmitam para os<br />
receptores, visto que os receptores só são capazes de distinguir um transmissor de cada<br />
vez e em caso de colisão não detectam nenhum.<br />
A definição <strong>do</strong> intervalo de tempo em que o transmissor não emite é um passo<br />
fundamental no planeamento experimental.
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Equipamentos<br />
(Componentes de um sistema de telemetria)<br />
3. Tipo de transmissão<br />
3.2 Codifica<strong>do</strong>s (cont.)<br />
Existe ainda a opção de programar<br />
perío<strong>do</strong>s de <strong>do</strong>rmência <strong>do</strong><br />
transmissor, esta funcionalidade é<br />
muito útil para peixes migra<strong>do</strong>res,<br />
por exemplo.<br />
A principal vantagem da utilização<br />
de transmissores codifica<strong>do</strong>s tem a<br />
ver com o facto de emitirem to<strong>do</strong>s<br />
na mesma frequência, permitin<strong>do</strong><br />
que os receptores sejam mais<br />
baratos.<br />
Transmissores
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Equipamentos<br />
(Componentes de um sistema de telemetria)<br />
4. Alcance<br />
Transmissores<br />
O alcance <strong>do</strong>s transmissores é uma função da sua potência de saída.<br />
Alguns factores que influenciam o alcance <strong>do</strong>s transmissores:<br />
Condições de mar; Fontes de ruí<strong>do</strong>s de origem humana (ecossondas, motores); Fontes de<br />
ruí<strong>do</strong>s biológicos.
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Equipamentos<br />
Teste de alcance<br />
Os teste de alcance tem como objectivo determinar o alcance <strong>do</strong>s transmissores em<br />
função <strong>do</strong> design experimental e preferencialmente em várias situações meteorológicas.<br />
Consiste na colocação <strong>do</strong> transmissor a diferentes distâncias <strong>do</strong> receptor durante um<br />
perío<strong>do</strong> de tempo pré-determina<strong>do</strong> de mo<strong>do</strong> a registar o seu sinal, deste mo<strong>do</strong> é<br />
determinada a probabilidade <strong>do</strong> transmissor ser detecta<strong>do</strong> a diferentes distâncias.<br />
Tipicamente os resulta<strong>do</strong>s obti<strong>do</strong>s indicam um alcance, em telemetria passiva para<br />
transmissores V9-2L, de cerca 500 metros no mar e de cerca de 150 a 200 metros na ria<br />
Formosa.
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<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Equipamentos<br />
Encomenda<br />
Paraarealizaçãodeencomendasdetransmissores acústicos é necessário fornecer a<br />
seguinte informação:<br />
-Tipo de transmissor;<br />
- Bateria e potência de saída;<br />
- Frequência;<br />
- Código;<br />
- Numeração (ínicio, total e incremento);<br />
- Atraso.<br />
V7-4L-69kHz-R04K-C200/10/1-D5/15<br />
V7-4L-69kHz-R04K-C210/20/1-D30/90
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Equipamentos<br />
(Componentes de um sistema de telemetria)<br />
Receptores<br />
Os receptores destinam-se a receber as ondas <strong>acústica</strong>s e a transformar e armazenar os<br />
da<strong>do</strong>s recebi<strong>do</strong>s.<br />
São dividi<strong>do</strong>s em <strong>do</strong>is grandes grupos em função <strong>do</strong> tipo de telemetria que proporcionam:<br />
Passiva Activa
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<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Equipamentos<br />
(Componentes de um sistema de telemetria)<br />
Receptores (telemetria passiva)<br />
Breve história<br />
Em termos de desenvolvimento <strong>do</strong>s receptores passivos, tem se<br />
assisti<strong>do</strong> a uma enorme evolução, assim, os primeiros receptores<br />
passivos introduzi<strong>do</strong>s no merca<strong>do</strong> foram os VR1, que permitiam<br />
identificar 256 ID numa única frequência durante 6 meses.<br />
Posteriormente surgem os VR2, já com capacidade para detectar<br />
65000 ID únicos e estarem submersos mais de um ano.<br />
As evoluções mais recentes são o VR2w, com maior capacidade de<br />
memória, 8 Mb, e comunicação simultânea com o pc, até 7 receptores,<br />
por bluetooth, para além de um aumento da autonomia (15 meses).<br />
Também o VR3 é uma das mais recentes actualizações <strong>do</strong> sistema<br />
VR2, não sen<strong>do</strong> mais <strong>do</strong> que um VR2 acopla<strong>do</strong> a um sistema de<br />
comunicações, actualmente tanto por modem subaquático, como<br />
através de satélite argos, utilizan<strong>do</strong> uma bóia à superfície.<br />
VR3<br />
Emissor satélite<br />
Modem acústico
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Equipamentos<br />
(Componentes de um sistema de telemetria)<br />
Receptores (telemetria passiva)<br />
Constituintes<br />
Os receptores passivos são constituí<strong>do</strong>s essencialmente por um<br />
hidrofone, uma porta de comunicação, uma memória flash, bateria e<br />
um relógio, tu<strong>do</strong> inseri<strong>do</strong> numa caixa estanque até 500 metros.<br />
Princípio de funcionamento – alcance e frequência<br />
Os receptores acústicos passivos utilizam normalmente uma única frequência, ten<strong>do</strong> um<br />
alcance radial de aproximadamente 500 metros de raio em mar aberto e condições calmas e<br />
entre 150 e 200 metros em locais confina<strong>do</strong>s, caso da ria Formosa.<br />
Os receptores acústicos passivos funcionam segun<strong>do</strong> o principio de “captura” e “reposição”.
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Equipamentos<br />
(Componentes de um sistema de telemetria)<br />
Receptores (telemetria passiva)<br />
Méto<strong>do</strong>s de fixação<br />
A fixação <strong>do</strong>s receptores acústicos passivos tem de levar em atenção a posição <strong>do</strong> hidrofone,<br />
deste mo<strong>do</strong> eles podem ser fixos com os hidrofones para cima ou para baixo.<br />
Suspenso Fixo
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Equipamentos<br />
(Componentes de um sistema de telemetria)<br />
Receptores (telemetria passiva)<br />
Processos de recolha de da<strong>do</strong>s<br />
A recolha de da<strong>do</strong>s <strong>do</strong>s receptores acústicos passivos pode ser efectuada através de porta de<br />
série, bluetooth, modem acústico e através de satélite.<br />
Receptores (telemetria activa)<br />
Os receptores activos são principalmente utiliza<strong>do</strong>s no seguimento manual de<br />
transmissores em tempo real.
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Equipamentos<br />
(Componentes de um sistema de telemetria)<br />
Receptores (telemetria activa)<br />
Constituintes<br />
São constituí<strong>do</strong>s por uma unidade receptora principal e por<br />
um hidrofone permitin<strong>do</strong> a recepção de transmissores<br />
simples e codifica<strong>do</strong>s simultaneamente.<br />
Os nossos teste de mar indicam a existência de um alcance<br />
de cerca de 1000 metros em condições atmosféricas calmas e<br />
mar aberto, sen<strong>do</strong> sempre superior ao alcance <strong>do</strong>s receptores<br />
acústicos passivos.
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Equipamentos<br />
(Componentes de um sistema de telemetria)<br />
Hidrofones<br />
Existem <strong>do</strong>is tipos de hidrofones disponíveis:<br />
Omnidireccionais Direccionais
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Designs experimentais<br />
Designs experimentais – Projectos Gestpesca I e II e Promopesca<br />
Designs experimentais – exemplos segun<strong>do</strong> Heupel et al, 2006 (Marine and Freshwater Research)
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Análise <strong>do</strong>s da<strong>do</strong>s<br />
Da<strong>do</strong>s em bruto (VR2)<br />
<strong>Telemetria</strong> passiva<br />
Sistemas de Informação Geográfica (SIG)<br />
Minimum convex polygon (MCP)
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Análise <strong>do</strong>s da<strong>do</strong>s<br />
Da<strong>do</strong>s em bruto (VH100)<br />
<strong>Telemetria</strong> Activa<br />
Date Time Freq (kHz) Type SubMap ID Signal (dB) Gain (dB) Latitude Longitude<br />
12-01-2007 13:56:49 69 R04K B 206 53 48 3.700.286 -798.387<br />
12-01-2007 13:56:21 69 R04K B 206 41 48 3.700.304 -798.382<br />
12-01-2007 13:56:06 69 R04K B 206 53 42 3.700.306 -798.386<br />
12-01-2007 13:55:55 69 R04K B 206 53 42 3.700.307 -798.385<br />
12-01-2007 13:55:40 69 R04K B 206 51 42 3.700.309 -798.380<br />
12-01-2007 13:55:29 69 R04K B 206 56 42<br />
12-01-2007 13:50:24 69 R04K B 206 29 48 3.700.312 -798.363<br />
12-01-2007 13:50:16 69 R04K B 206 38 48<br />
20-12-2006 13:07:17 69 R04K B 206 39 48<br />
20-12-2006 13:07:08 69 R04K B 206 39 48<br />
20-12-2006 13:06:55 69 R04K B 206 47 48<br />
14-12-2006 15:30:31 69 R04K B 206 44 48 3.700.284 -798.400<br />
07-12-2006 15:47:29 69 R04K B 215 53 42 3.700.552 -798.898<br />
07-12-2006 15:47:06 69 R04K B 222 39 48 3.700.552 -798.898<br />
07-12-2006 15:46:37 69 R04K B 215 53 42 3.700.552 -798.899<br />
07-12-2006 15:46:23 69 R04K B 219 41 48 3.700.552 -798.898<br />
Sistemas de Informação Geográfica (SIG)<br />
Kernel utilization distribution
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Análise <strong>do</strong>s da<strong>do</strong>s<br />
Variáveis ambientais – temperatura da água, indíce lunar, marés
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Equipamentos<br />
Merca<strong>do</strong> Mundial de Equipamento de <strong>Telemetria</strong><br />
Web: www.vemco.com – telemetria <strong>acústica</strong> passiva e activa<br />
Web: www.lotek.com – telemetria <strong>acústica</strong> passiva e activa<br />
Web: www.sonotronics.com – telemetria <strong>acústica</strong> passiva e activa<br />
Web: www.htisonar.com –telemetria <strong>acústica</strong> passiva e activa
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Tendências actuais e futuras<br />
Transmissores<br />
Dimensões mais reduzidas<br />
Frequências mais elevadas<br />
Novos sensores:<br />
Mortality Transmitter (3D Accelerometer)<br />
pH Transmitter<br />
Heart Rate Transmitter<br />
Receptores<br />
VR3 com novos meio de comunicação (GSM) e VR4 da família VR3 mas com mais<br />
capacidade<br />
Detecção a 3D e sub-métricas<br />
Maior compatibilidade entre diferentes marcas, consequência <strong>do</strong>s projectos globais
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
vídeos
Coastal Fisheries Research Group<br />
Centro de Ciências <strong>do</strong> Mar –<strong>Universidade</strong> <strong>do</strong> <strong>Algarve</strong><br />
Workshops<br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong><br />
<strong>Telemetria</strong> <strong>acústica</strong><br />
Luis Bentes – UAlg<br />
(lbentes@ualg.pt)<br />
Centro de Ciências <strong>do</strong> Mar
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