Sistema automático de medição do nível de água em ribeiras do Funchal através de videovigilância

• Autor(a) principal: Brás, João André Santos
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.13/4897
• topic: Aluvião; Monitorização; Cursos de água; Medição do nível de água; Processamento de imagem; Funchal, Madeira (Portugal); Alluvium; Monitoring; Streams; Water level measurement; Image processing; Engenharia Eletrotécnica-Telecomunicações; .; Faculdade de Ciências Exatas e da Engenharia; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e Informática; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia do Ambiente

A Ilha da Madeira ao longos dos anos tem sido fustigada pela ocorrência de aluviões com consequências por vezes prejudiciais para a população. Devido a esta situação foi possível concluir que era necessário um sistema de monitorização do nível de água nas ribeiras para monitorização de situações de risco de aluviões. Para a monitorização do nível de água em rios, ribeiras ou cursos de água urbanos é considerado cada vez mais procedimentos de processamento de imagem. A maioria dos sistemas utiliza medidores de água, que são réguas que auxiliam a medição do nível de água. No entanto, estes sistemas podem falhar, quando são aplicados a cursos de água urbanos, devido à ondulação da água, detritos existentes na superfície da água, a traços de chuva ou outros efeitos adversos capturados nas imagens que podem provocar resultados erróneos. A importância de considerar todos estes efeitos é que estes geralmente estão associados à variação do nível de água com a ocorrência de precipitação. O sistema desenvolvido neste projeto contém uma câmara infravermelha posicionada num prédio a apontar para a ribeira de Santa Luzia, no concelho do Funchal. Esta câmara, pelas suas características, permite operar durante o dia e durante a noite. A zona de captura da imagem é maior do que sistemas existentes para poder minimizar os efeitos que tendem a obstruir a linha de água. Inicialmente foi desenvolvido um sistema de referência para que fosse possível converter os pixéis numa unidade de medição, neste caso, em centímetros. De seguida procedeu-se a implementação do algoritmo de forma a obter o nível de água. Primeiro aplicaram-se certas técnicas de forma a melhor a qualidade da imagem. Depois efetuou se a compensação do movimento da câmara através da deteção de uma das bordas superiores da ribeira para compensar a rotação da câmara e através da deteção de padrões para compensar a translação da câmara. De seguida foi obtida a região de interesse e analisou-se a mesma em diferentes condições climatéricas por forma a obter a linha de água para cada situação. Neste processo foi efetuada uma média temporal e espacial de imagens para obter um melhor perfil de escala de cinza e de gradiente de cada imagem. Por fim foi obtido o nível de água através do sistema de referência. A exatidão teve uma variação entre 0,7 cm e 1,6 cm durante o dia e entre 2,7 cm e 3,3 cm durante a noite. A exatidão média obtida através das diferentes condições climatéricas foi de 1,1 cm durante o dia e 2,9 cm durante a noite. Uma das soluções para melhorar a exatidão da deteção do nível de água durante a noite é através da implementação de iluminação artificial orientada para a região de interesse. A técnica desenvolvida permite obter uma boa exatidão para diferentes condições climatéricas, combinando informações de várias posições de deteção da linha de água para evitar problemas na zona de deteção. De referir que deste trabalho resultou um artigo publicado em revista.