DESENVOLVIMENTO DE SOFTWARE EM EXCEL PARA ANÁLISE DE DADOS E AUXÍLIO NA MANUTENÇÃO DE BACIAS HIDROGRÁFICAS

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1 DESENVOLVIMENTO DE SOFTWARE EM EXCEL PARA ANÁLISE DE DADOS E AUXÍLIO NA MANUTENÇÃO DE BACIAS HIDROGRÁFICAS Emerson da Silva Freitas 1 *& Luís Romero Barbosa 2 & Cristiano das Neves Almeida 3 Resumo O aumento da densidade de estações de monitoramento hidro-climatológico em bacias experimentais, com altas resoluções temporais, sujeitas a falhas pontuais e sistemáticas durante seu funcionamento, tem demandado mais cautela na inspeção dos dados coletados antes de seu manuseio e aplicação em estudos e projetos de natureza hidrológica. Este artigo apresenta o desenvolvimento de um software em planilha eletrônica, com a finalidade de gerenciar dados eauxiliar na manutenção da bacia experimental do Riacho Guaraíra, tendo em vista todas as dificuldades para mantê-la operando evitando a ocorrência de perda na série de dados. O programa foi desenvolvido pela plataforma Visual Basic for Application com a finalidade de processar dados das estações instaladas com rapidez e praticidade, imediatamente após a coleta dos dados. O programa gera um relatório com informações que auxiliam o usuário a perceber um possível mau funcionamento da estação, permitindo sua manutenção in loco. As principais conclusões são que: a utilização de programas se mostra importante na minimização de perda de dados em bacias hidrográficas; e que a utilização do MS Excel torna o interface mais amigável por pessoas menos familiarizadas com o uso de softwares. Palavras-Chave Planilha eletrônica, bacia experimental, manutenção. SOFTWARE DEVELOPMENT IN EXCEL FOR DATA ANALYSIS AND ASSISTANCE IN BOWLS MAINTENANCE HYDROGRAPHIC Abstract The increased density hydro-climatological monitoring stations in experimental basins with high temporal resolutions, subject to punctual and systematic failures during operation, it has demanded a more careful inspection of data collected before its use and application in hydrological studies and projects. This paper presents the spreadsheet-based software development, in order to maintain and manage the experimental Guaraíra river watershed data, considering all the difficulties to keep it operating without losses in the data series. The program was developed by means of the Visual Basic for Application platform in order to process data from monitoring stations in a quick 1 Graduando em Engenharia Civil pela Universidade Federal da Paraíba. emerson.sfreitas@hotmail.com 2 Mestre na área de Recursos Hídricos pela Universidade Federal da Paraíba. luisromero.eng@gmail.com 3 Prof.Dr. Adjunto da Universidade Federal da Paraíba. almeida74br@yahoo.com.br XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 1

2 and practical way, right after data collection. The program generates a report with information which helps the user to perceive a possible malfunction of the gauge, allowing an immediate maintenance still on site. The main conclusions are that: the use of programs is shown important in minimizing data loss in the studied watershed; and that the use of MS Excel makes the interface friendlier for people less familiarized with the use of softwares. Keywords - Spreadsheet, experimental watershed, maintenance. INTRODUÇÃO A manutenção de bacias experimentais é de grande importância para a perduração das redes de monitoramento hidro-climatológico, que permitam a realização de estudos hidrológicos, a fim de avançar no entendimento da hidrologia de uma determinada região. Embora esses dados sejam de grande importância para a sociedade como um todo, tem sido um trabalho árduo a manutenção destas estações, seja devido à falta de recursos, de pessoas comprometidas e de ferramentas que facilitem esta tarefa, dentre outros fatores. O desenvolvimento de ferramentas visando agilizar processos repetitivos e trabalhosos tem se difundido continuamente no meio acadêmico, visto que certos estudos que requerem o manuseio de uma extensa quantidade de dados têm sido facilitada, uma vez que possibilitam uma rápida execução e um preciso detalhamento gráfico e textual das informações. O Laboratório de Recursos Hídricos da Universidade Federal da Paraíba vem criando programas na área de recursos hídricos tal como o MOLINX, desenvolvido para cálculo de vazões em pequenos riachos (ALMEIDA et al.2009). No mesmo laboratório, uma planilha de simulação de operação de reservatórios foi criada no intuito de simular balanços hídricos em reservatórios, com discretização do uso para irrigação e abastecimento (ALMEIDA, 2011). No mesmo segmento, tem-se o exemplo de uma planilha eletrônica desenvolvida pelo CTG da Universidade Federal do Pernambuco UFPE, a qual calcula automaticamente curvas IDF a partir de dados de máxima precipitação anual (Cavalcanti & Azevedo, 2011). Neste contexto, este artigo apresenta o desenvolvimento de um programa simples com auxilio da planilha eletrônica Excel e sua ferramenta de programação Visual Basic for Application. Este programa vem sendo permanentemente utilizado para a manutenção da bacia experimental do Riacho Guaraíra mantido pela Universidade Federal da Paraíba, a fim de verificar com rapidez e agilidade a qualidade dos dados e a possível necessidade de manutenção de uma estação de monitoramento a partir do comportamento dos seus dados. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 2

3 OBJETIVO O programa foi desenvolvido devido à dificuldade de perceber falhas e avaliar o comportamento das variáveis monitoradas na série de dados, ao visualizar diretamente as informações contidas no arquivo texto coletado. Isso se dá, por conta da grande quantidade e diversidade de informações monitoradas simultaneamente nas estações, o que tomaria tempo para ser analisado sem o auxilio de nenhuma ferramenta, atrasando a conclusão a respeito da origem das falhas ou mesmo ocasionando a não percepção das mesmas. A necessidade do desenvolvimento deste programa decorreu, portanto, da existência de falhas na série histórica, que embora possam ser tratáveis ou substituíveis, por técnicas de análise de consistência de dados, são irrecuperáveis. O objetivo deste estudo é descrever o desenvolvimento desta ferramenta e realçar as vantagens do uso de uma ferramenta rápida e prática para a análise de dados. Esta ferramenta possibilita verificar a qualidade dos dados pelo processamento destes ainda em campo logo após sua coleta, permitindo a manutenção imediata da estação, o que evitaria a perda de um período mais longo de dados. Na bacia experimental em estudo o período para coleta de dados varia de 15 a 20 dias. MATERIAIS E MÉTODOS O programa GERENCIADOR DE DADOS foi inicialmente desenvolvido com intuito exclusivamente acadêmico a ser utilizado pela Universidade Federal da Paraíba (UFPB) na manutenção de sua bacia experimental. A planilha eletrônica realiza uma série de verificações e cálculos utilizando a ferramenta Visual Basic for Application do MS Excel sobre a série de dados sujeitos a falhas, bem como permite a inspeção dos mesmos por meio dos relatórios gerados automaticamente após o processamento dos dados, seja diretamente na interface do programa ou pelo relatório exportado no formato *.pdf. Visual Basic for Application A ferramenta Visual Basic for Application é uma aplicação do Visual Basic contido em todos os programas da Microsoft Office. Esta ferramenta permite que o usuário controle várias aplicações e possa incrementar formulários, caixas de diálogo, menus e barras de ferramentas, dentre outros. No MS Excel, esta ferramenta possibilita inúmeras manipulações de dados através da programação de rotinas e sub-rotinas, as quais seriam repetitivas e demoradas se executadas mecanicamente, inviabilizando por vezes sua execução. Uma vantagem de utilizar essa ferramenta é XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 3

4 que após o término da implementação da programação, diferentes conjuntos de dados podem ser analisados sucessivamente quantas vezes forem preciso, contanto que a entrada dos dados obedeça a formatação requerida pelo programa. Concepção A escolha do Excel para o desenvolvimento do programa se deu pela maneira como se difundiu dentre os usuários de sistemas operacionais ao longo dos anos, estabelecendo-se como a principal plataforma de desenvolvimento de planilhas eletrônicas, inclusive para aqueles que atuam na área de recursos hídricos. O programa possui formulários que proporcionam uma didática simples ao usuário, facilitando a entrada de dados para o processamento. O GERENCIADOR DE DADOS apresenta uma concepção bem simples para análise dos dados, que se resume na:(1) leitura do arquivo de dados no formato *.txt;(2) separação das informações contidas no arquivo *.txt;(3) processamento em busca de possíveis falhas;e (4) exibição dos resultados finais ao usuário, para que este possa inferir sobre a qualidade dos dados. Estas etapas anteriores estão representadas na Figura 1 que apresenta todo o passo a passo, desde a inserção de dados até as informações exibidas ao usuário,por meio do relatório final. * T- Transformação da data em dia Juliano para data gregoriana Figura 1 - Fluxograma de funcionamento do programa Gerenciador de Dados XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 4

5 Desenvolvimento da Planilha O GERENCIADOR DE DADOS é capaz de analisar dados de três tipos de estações meteorológicas, são elas:pluviográfica, Climatológica e Fluviográfica. Cada estação possui um arquivo de armazenamento de dados diferenciado de acordo comas informações que armazena, ambos em arquivos *.txt. Cada variável armazenada é distinguida das demais por meio de um separador (e.g. vírgula, ). Na Figura 2 podemos ver um exemplo do arquivo coletado em campo. Figura 2 Exemplo de um arquivo coletado com dadosarmazenados por uma estação pluviográfica Ao abrir a planilha do Excel o programa automaticamente se inicia mostrando o formulário inicial para o usuário, exibido na Figura 3. A partir deste, o usuário tem acesso à interface do programa onde irá escolher com qual tipo de estação o mesmo deseja trabalhar (onde cada aba corresponde a um tipo de estação) e, em seguida, algumas funções são exibidas para uso: (1) inserir dados para análise; (2) visualizar os gráficos que o programa gera; (3) visualizar as instruções de uso; (4) gerar o relatório. Figura 3- Formulário inicial do Gerenciador de Dados (a aba selecionada é aestação pluviográfica) XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 5

6 Para a entrada de dados feita pelo usuário, a própria planilha do Excel é utilizada. O programa possui sete planilhas destinadas à análise dos dados, porém só estarão visíveis ao usuário aquelas necessárias para ao processamento da estação selecionada. A Figura 4 exibe a planilha utilizada para a entrada de dados pluviográficos. No caso de dados climatológicos e fluviográficos, a planilha é semelhante, porém apresentando, respectivamente, mais e menos colunas de dados, de acordo com o número de variáveis armazenadas. Figura 4 -Planilha utilizada a para entrada de dados (neste caso, a estação avaliada é umposto pluviográfico) O programa verifica então: (1) se os dados brutos contêm falhas; (2) se a precipitação instantânea a cada minuto corresponde à acumulada a cada 6 horas;(3) se a voltagem da bateria está abaixo de 12V ao longo do tempo e no ultimo mês; (4) se os dados de umidade foram todos coletados ou se faltam dados; e (5) se os dados do nível do rio apresentam alguma falha. RESULTADOS O processamento dos dados resulta em um relatório exibido ao usuário com diversas informações fundamentais para uma precisa verificação do funcionamento da estação.o relatório final pode ser observado na Figura 5, cujos resultados estão comentados a seguir: BATERIA Apresenta informações sobre a voltagem da bateria ao longo do tempo e no ultimo mês, informando a porcentagem de dados na qual a bateria esteve abaixo de 12V e indicando que o usuário deve considerar a troca da bateria, caso seja necessário; XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 6

7 DADOS BRUTOS Mostra informações sobre a falha nos dados brutos da estação,indicando quais as falhas existentes, bem como informando que a estação deve possivelmente apresentar problemas e tem que passar por manutenção; COMPARAÇÃO DA PRECIPITAÇÃO O programa faz a comparação entre a precipitação instantânea a cada minuto e a precipitação acumulada a cada seis horas, verificando se os valores encontrados para precipitação das mesmas estão coerentes; UMIDADE DO SOLO Informa se ocorreu algum erro nos dados e se todos foram baixados com sucesso; NÍVEL DO RIO Exibe informações sobre os dados linimétricos de coluna d água no rio ou riacho, caso a estação os possua; GRÁFICOS O relatório permite que o usuário observe todos os gráficos de variação temporal das variáveis avaliadas pelo programa, a fim de auxiliar na análise dos dados. Figura 5 - Relatório gerado automaticamente após o processamento dos dados pelo Gerenciador de Dados Por fim, o relatório pode ser gerado em *.pdf, para um melhor controle e arquivamento dos dados da estação.com esta análise em mãos, o usuário tem excelentes condições para perceber falhas na estação e tomar as devidas providências e precauções. XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 7

8 CONCLUSÕES Neste artigo, apresentou-se um programa desenvolvido para o gerenciamento de dados hidrológicos de estações pluviográficas, climatológicas e fluviográficas, utilizado na verificação e análise de falhas no funcionamento de postos de monitoramento, de forma rápida, prática e objetiva. A utilização do softwares e mostra satisfatória, pois, a análise completa exibida no relatório gerado automaticamente após o processamento dos dados, permite-nos verificar a necessidade imediata de manutenção da estação no momento da coleta, minimizando assim as perdas de dados e possibilitando um melhor controle dos mesmos. O relatório pode ainda ser gerado em *.pdf, possibilitando o acesso, a impressão e o arquivamento do mesmo com todas as informações e análises processadas, dispensando a necessidade de reprocessamento dos dados, caso seja requerido uma nova visualização do relatório. O uso do Excel facilita o emprego do programa por engenheiros, técnicos e usuários em geral, familiarizados com o pacote de trabalho Microsoft Office, para a análise e a visualização de dados hidrológicos, devido ao fácil manuseio proporcionado pela interface amigável do programa. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a CAPES e ao CNPq pela concessão de bolsas (PQ, mestrado e iniciação científica) e pelos recursos financeiros do projeto do edital universal do terceiro autor, aprovado em REFERÊNCIAS ALMEIDA, C. N. Personalização de planilhas Excel para programação de modelos - o caso da simulação da operação de reservatórios. VIII Simpósio de Recursos Hídricos do Nordeste, Gravatá, ALMEIDA, C. N.; ANDRADE FILHO, L. S.; Melo, D. C. D. MOLINX: uma planilha para determinação de vazões em pequenos riachos. XVIII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, Campo Grande, CAVALCANTI, E. S. L. C. B; AZEVEDO, J. R. G. modelo automático em Excel, para determinação de curvas I-D-F. XIX CONIC, XXI Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos 8