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Pesquisadores da Universidade de Bonn desenvolveram um método que permite monitorar o nível das águas dos rios o tempo todo. O sensor econômico é, por exemplo, adequado para sistemas de alerta de inundação em toda a área. O estudo foi publicado na revista Water Resources Research.
Existe uma grande variedade de métodos para determinar o nível de um curso de água – desde os mais simples (por bitola ou medidor) até soluções avançadas de radar. Mas todos eles têm um problema: a maioria dos dispositivos de medição pode ser danificada devido à exposição direta ao alto nível da água, muitos não permitem o monitoramento contínuo, a leitura remota é difícil ou simplesmente são muito caros.
Em Wesel, no Baixo Reno, no entanto, um dispositivo de medição que não apresenta essas desvantagens já está em serviço há dois anos: é econômico, confiável e capaz de transmitir continuamente o nível da água a um centro de avaliação por meio de comunicação móvel. Em princípio, isso significa que tal sensor é adequado para fornecer uma rede densamente distribuída para sistemas de alerta de enchentes e secas.
“O núcleo do nosso dispositivo é um receptor e antena GNSS de baixo custo”, explica o Dr. Makan Karegar do Instituto de Geodésia e Geoinformação da Universidade de Bonn. Este é um sensor que pode determinar convencionalmente a posição de sua localização com precisão de vários metros. Ele faz isso usando os satélites GPS dos EUA e seus equivalentes russos, o GLONASS. “No entanto, os sinais de satélite também podem ser usados para medir a altura da antena GNSS acima da superfície do rio”, diz Karegar.
Os sinais refletidos fornecem informações sobre o nível da água
Isso ocorre porque as ondas transmitidas pelos satélites são parcialmente captadas diretamente pela antena. O restante é refletido do ambiente próximo (neste caso, a superfície da água) e chega ao receptor via desvio. Esta parte refletida, portanto, viaja mais tempo. Quando sobreposto ao sinal recebido diretamente, forma certos padrões chamados de interferência. Estes podem ser usados para calcular a distância entre a antena e o nível da água.
“Podemos conectar a antena GNSS a qualquer estrutura, seja uma ponte, um prédio ou uma árvore ou cerca ao lado do rio”, explica Karegar. “A partir daí, ele pode medir o nível do rio 24 horas por dia sem contato – em cerca de 1,5 centímetro em média. E, no entanto, é menos provável que seja danificado durante eventos extremos de inundação.” A precisão do método não corresponde à de um sensor baseado em radar. No entanto, é completamente suficiente para o uso pretendido. Com pouco menos de 150 euros, o dispositivo também é consideravelmente mais barato que seu equivalente avançado.
A antena GNSS está conectada a um microcomputador chamado Raspberry Pi. “O dispositivo tem aproximadamente o tamanho de um pequeno smartphone, mas tem poder suficiente para calcular os níveis de água a partir de dados brutos”, relata a Prof. Dra. Kristine Larson, do Instituto de Geodésia e Geoinformação. Graças à sua flexibilidade e baixo consumo de energia, o microcomputador é muito popular entre os amadores, que o utilizam para realizar uma grande variedade de projetos. Ele pode ser alimentado por células solares e, em seguida, funciona completamente sozinho. Também pode transmitir seus dados via rede móvel.
Informações sobre reprodução na Internet
“O software que escrevemos é de código aberto”, explica Larson. “Portanto, pode ser usado por qualquer pessoa gratuitamente.” Os pesquisadores também disponibilizam todas as informações sobre seu projeto na Internet. As partes interessadas podem, portanto, reproduzir facilmente o dispositivo de medição.
No entanto, o processo tem uma desvantagem: só é adequado para rios com largura mínima de 40 metros. “Este é o menor raio do qual a antena pode receber o sinal de satélite refletido”, diz Karegar. “Se o curso de água for muito estreito, a maioria dos sinais refletidos vem da terra.” Mas os envolvidos planejam otimizar ainda mais seu código de avaliação. Eles esperam que isso lhes permita obter resultados confiáveis para rios menores, como o Ahr, na Alemanha, que sofreu fortes inundações em 2021.
Instituições participantes e financiamento:
Além da Universidade de Bonn, a Universidade Federal do Rio Grande do Sul no Brasil esteve envolvida no estudo. O projeto foi financiado pela Fundação Alemã de Amparo à Pesquisa (DFG), pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Brasil (CNPq) e pela Agência de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul (Fapergs).
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade de Bonn. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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