UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO DIRETORIA DE PESQUISA PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA PIBIC : CNPq, CNPq/AF, UFPA, UFPA/AF, PIBIC/INTERIOR, PARD, PIAD, PIBIT, PADRC E FAPESPA Período : 01/ 2015 a 07/ 2015 ( ) PARCIAL (x) FINAL Título do Projeto de Pesquisa : Laboratório de Alta Tensão Nome do Orientador: Brígida Ramati Pereira da Rocha Titulação do Orientador: Doutora Faculdade : UFPA- Universidade Federal do Pará Instituto/Núcleo: ITEC- Instituto de tecnologia Laboratório: Laboratório de Alta Tensão RELATÓRIO TÉCNICO - CIENTÍFICO Título do Plano de Trabalho : Desenvolvimento de softwares para coleta, organização e análise dos eventos com descargas atmosféricas baseados nos Sistemas de Detecção de Raios por Satélite. Nome do Bolsista: Brenda Raquel Sarmento Rodrigues Tipo de Bolsa : ( ) PIBIC/ CNPq ( ) PIBIC/CNPq AF ( )PIBIC /CNPq- Cota do pesquisador (x) PIBIC/UFPA ( ) PIBIC/UFPA AF ( ) PIBIC/ INTERIOR ( )PIBIC/PARD ( ) PIBIC/PADRC 1
( ) PIBIC/FAPESPA ( ) PIBIC/ PIAD ( ) PIBIC/PIBIT INTRODUÇÃO: Reconhecendo a região Amazônica como uma das regiões de maior índice de descargas atmosféricas do Brasil, baseados em artigos científicos como [1] e [2] entre outros, os equipamentos utilizados para detecção desses raios ainda é, em sua grande maioria, material importado, de alto custo para a sua aquisição. Tendo isso em mente, atualmente encontra- se em desenvolvimento aqui na região de Belém, pelo Doutorando Adonis Ferreira Leal da Universidade Federal do Pará,um sistema de detecção de descargas atmosféricas que consegue registraras quantidades e as características dos raios como intensidade de corrente e frequência. E uma proposta de contribuição nesse trabalho foi à elaboração de algoritmos emelhorias nesse equipamento, aplicando um filtro digital, para a melhor caracterização e analise espectral das descargas. O outro lado destinado também a esse plano de trabalho científico foi à contribuição social, repassandoconhecimentos aprendidos ao longo do tempo de estudos para parte da população.conteúdos considerado importante a eles, como os cuidados com a eletricidade, prevenção e modo de agir em casos de acidentes elétricos. JUSTIFICATIVA : O desenvolvimento de algoritmos para a coleta, organização e análise de descargas atmosféricas, baseados nos Sistemas de Detecção de Raios por Satélite, caracterizam-se como uma pesquisa aplicada, de inovação e formação de competências locais para a Região Amazônica. A pesquisa possui aderência à linha de pesquisa do CENSIPAM (Centro Gestor e Operacional do Sistema de Proteção da Amazônia) intitulada Monitoramento e Pesquisa de Fenômenos Meteorológicos Extremos na Amazônia, por colaborar com o princípio da criação de recursos computacionais e tecnológicos para uma estrutura de integração entre os Centros Operacionais do CENSIPAM e as instituições de pesquisa. Transferir conhecimentos obtidos em estudos na área de proteção de descargas elétricas para a população,erradicando assim, o índice de acidentes elétricos. OBJETIVOS : Desenvolver algoritmos computacionais para a coleta, organização e análise dos eventos com descargas atmosféricas baseados nos Sistemas de Detecção de Raios por Satélite. MATERIAIS E MÉTODOS A investigação transcorre pelo: 2
(a) Criação de algoritmo para a coleta automática de dados; (b) Criação de algoritmo para a organização automática de dados; (c) Criação de algoritmo para a análise dos diferentes dados coletados e organizados de raios gerados por satélites; (d) realização de palestras e/ou minicursos. (e) Inicio da elaboração de Banners, panfletos e cartinha; RESULTADOS : 1. Algoritmo aplicado ao Matlab para a determinação espectral do sinal de descarga Foi elaborado um exemplodecódigo no matlab para ser aplicado no processo de detecção do sinal (raio) captado, guardado como pontos no excel, em que a principal função dele será de gerar um gráfico na frequência onde é possível utilizar de filtros digitais para selecionar melhor o sinal que queremos da descarga e assim eliminar possíveis ruídos. Nesse exemplo foi pego amostras de sinais de descargas parciais em um gerador de frequência fg= 60 Hz. A ideia é pegar somente a forma de onda dessas descargas e com isso descobrir a sua frequência e os harmônicos de maior destaque sobre o sinal, aplicando um filtro FIR filtro de Resposta a Impulso Finita, gerados na forma de análise espectral através da Transformada rápida de Fourrier. Passos: 1- Importa-se o sinal para a área de trabalho do Matlab 2- Escreve o código para a detecção do sinal, aplicação do filtro de acordo com a frequência selecionada pelo usuário e plotagem do sinal; Código: Comentários p=fftshift(abs(fft(trab))); %Obtenção do sinal através da tabela importada fs=1e6 f = -fs/2:fs/1e6:fs/2-fs/1e6;%delimitação da linha de frequência do gráfico plot (f,trab); % Grafico 1 Sinal sem filtro Num = fir1(80,(60/fs/2));%obtenção de coeficientes do numerador aplicando um. filtro linear FIR com 80 coeficientes e freq normalizada. t = filter(num,1,trab); Aplicação do filtro p=fftshift(abs(fft(t)));%transformação na frequência com Transformada rápida de. fourier %plot(f,p); % Gráfico 2- Plotagem com o filtro com 81 coeficientes Num = fir1(960,(60/(fs/2))); t = filter(num,1,trab); p=fftshift(abs(fft(t))); %plot(f,p); % Gráfico 2- Plotagem com o filtro com961 coeficientes [a,u]=iirnotch(60/(fs/2),60/(fs/2));% Esse filtro pega a frequência de 60 e as retira. do sinal fsinal= filter(a,u,trab); 3
p=fftshift(abs(fft(fsinal))); %plot(f,p) ; [a,u]=iirnotch(180/(fs/2),180/(fs/2));% Esse filtro pega a frequência de 60 e as.. retira do sinal fsinal= filter(a,u,fsinal); p=fftshift(abs(fft(fsinal))); %plot(f,p) Gráfico 4- Plotagem do sinal com filtro, eliminado a f=60 e f=180 agora=ifft(p); %Anti-transformada de Fourrier plot(agora) % Gráfico 5 Plotagem do sinal somente com as descargas parciais Gráfico 1: Sinal Sem filtro e no tempo (s) a) Sem zoom b)com zoom Observe que seria uma onda senoidal só que está distorcida devido às descargas parciais e possíveis ruídos. Gráfico 2 - Com filtro FIR de 80 coeficientes, na frequência (Hz) a)sem zoom b) Com Zoom 4
Gráfico 3: Com filtro FIR de 960 coeficientes, na frequência (Hz) a)sem zoom b) Com Zoom A diferença do gráfico 2 e 3 seria na quantidade de vetores quanto maior o números dos coeficientes mais exato fica o filtro; Só foi mostrado aqui das duas formas para notar a diferença, mas bastava utilizar apenas um, de preferencia o de 960. Gráfico 4: Com filtro IIRNOTCH, pega melhor a frequência para 60 Hz e depois para 180 Hz e as tira deixando apenas a frequência dos disparos parciais. a)sem zoom b) Com Zoom 5
Gráfico 5: Plotagem do sinal somente com as descargas parciais como proposto a) Sem zoom b) com zoom 2. Apresentações para a comunidade Para divulgação dos conteúdos e material didático para a população foi organizado junto ao grupo PET Programa de Educação Tutorial do curso de Elétrica da Faculdade Federal do Pará um novo projeto de extensão, denominado SCAE Segurança e Combate a Acidentes Elétricos, que beneficiária tanto a comunidade acadêmica quanto a não acadêmica, pois os alunos de engenharia, em decorrência ao novo currículo do curso necessitam cumprir carga horária de extensão, além de desenvolver habilidades e desenvoltura em apresentações. Já a comunidade não acadêmica irão receber conhecimentos na área de eletricidades. O público escolhido nesse projeto foi alunos do 9º Ano do ensino fundamental. Até então já ocorreram duas apresentações uma no mês de Junho na Escola Estadual Mario Chermont, no bairro da Cremaçãoe a outra no mês de Agosto na Escola Estadual Deodoro de Mendonça, no bairro Nazaré. 6
O conteúdo apresentado mostrava experiências e abordava conhecimentos básicos sobre eletricidade, definições e tipos de choque, prevenção e cuidados a serem para evitar acidentes e como agir em caso de acidentes com eletricidade. Fotos Escola Estadual Mario Chermont 7
Escola Estadual Deodoro de Mendonça. CONCLUSÃO: Na parte do filtro, se espera aplicá-lo na análise dos sinais coletados pelo equipamento que vem sendo desenvolvido pelo Doutorando Adonis Ferreira Leal e assim obter resultados mais precisos e mais confiáveis, devido ao uso de filtros digitais que possuem melhor exatidão. Na parte de contribuição social, o projeto nas escolas tem caráter permanente (vai ser aplicado todo ano, em diferentes escolas) e visar promover e disseminar a passagem de conhecimentos sobre a eletricidade e os cuidados que deve se ter ao manuseá-la. Desta forma, pretende-se diminuir os índices de acidentes que envolva eletricidade. 8
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: [1] A.C. Almeida, J.R.S Souza, J.A.S. Sá, J.H.A. Monteiro, B.R.P. Rocha Característica dos Raios Nuvem0Solo da Amazônia Oriental: Subsídios para Proteção de Sistemas Elétricos ; 2006 a 2008 [2] A.C. Almeida,J.H.A. Monteiro, G.R.Vieira, H.T.S. Cunha, B.R.P. Rocha, J.R.S Souza, E.B. Souza, W.A.P Souza Lighting Characteristics Associated to Severe Raifall Eventes, around Belém-PA-Brazil 2007 http://www.mathworks.com/help/signal/ref/filter.html DIFICULDADES: Em decorrência a greve dos professores iniciada por volta do mês de Maio a Junho, o projeto de visita à comunidade do Riacho Doce do bairro do Guamá, que visa transmitir conhecimentos na área de segurança e prevenção a acidentes elétricos, ainda não foi possível ser realizada devido à parada da emissão de documentos necessários que permita a visita. Por isso também a cartinha ainda não foi impressa. PARECER DO ORIENTADOR: Este plano de trabalho refere-se as atividades da discente do curso de Engenharia Elétrica BRENDA RAQUEL SARMENTO RODRIGUES, bolsista PIBIC/UFPA, dentro do projeto de LABORATÓRIO DE ALTA-TENSÃO, cujo plano de trabalho relaciona-se ao Desenvolvimento de softwares para coleta, organização e análise dos eventos com descargas atmosféricas baseados nos Sistemas de Detecção de Raios por Satélite. Diante do exposto e relatado pela aluna, temos as seguintes observações a fazer: 1. As etapas de trabalho e o cronograma proposto foram realizados, pela aluna, conforme a previsão inicial. 2. Embora não teha havido até o momento publicação de resultados, os mesmos estão em fase de elaboração de trabalhos para congressos acionais e internacionais. Do exposto, concluímos que o aluno desempenhou de forma satisfatória as metas pretendidas para o período deste plano de trabalho, e portanto indicamos a aprovação deste relatório bem como a manutenção de sua bolsa. Este é o meu parecer. DATA: 17/08/2015 9