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Commit 9c9edd41 authored by Rafael Pezzi's avatar Rafael Pezzi
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Adicionado algoritmo para analise de intervalo de tempo dentro da 

série temporal; Licença AGPL V3.
 Código com mais comentários, teste da existência do arquivo de log
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graficos/estatisticas.py
View file @ 9c9edd41
# -*- coding:utf-8 -*-
# Programa de visualização de dados meteorológicos coletados pela estação
# Meteorolog do Centro de Tecnologia Acadêmica
# Programa de visualização e estatísticas de dados meteorológicos
# coletados pela estação Meteorolog do Centro de Tecnologia Acadêmica
# Dados no formato DataHora Temperatura Umidade_do_Ar Solo Pressão Luminosidade
# DataHora no formato AAAAMMDDHHmmSS onde
# AAAA = Ano
......@@ -9,47 +9,106 @@
# HH = Hora
# mm = Minuto
# ss = Segundo
#
# Mais informações:
# http://cta.if.ufrgs.br/projects/estacao-meteorologica-modular/wiki/Meteorolog
#
# Autor: Rafael Pezzi - Centro de Tecnologia Acadêmica - IF/UFRGS
#
# Este programa é softare livre, disponível sob os termos da
# GNU Affero General Public License V3
# http://www.gnu.org/licenses/agpl-3.0.html
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.dates as mdates
import random as random
import sys
# Armazena os dados coletados em vetores unidimensionais
import datetime as datetime
import sys , os
print "Estatísticas Meteorológicas Meteorolog - Centro de Tecnologia Acadêmica"
# Testa se o número de argumentos está correto
if len(sys.argv) < 2:
sys.stderr.write('Uso: python '+ sys.argv[0]+' arquivo_de_log\n' )
sys.exit(1)
# e se o arquivo de log existe
if not os.path.exists(sys.argv[1]):
sys.stderr.write('ERRO: Arquivo '+sys.argv[1]+' não encontrado!\n')
sys.exit(1)
# Ativa/desativa seleção de intervalo
# Caso negativo (False), todos dados do arquivo de log serão computados
seleciona_intervalo = False
#seleciona_intervalo = True
# Defina aqui o intervalo de tempo a se analisado
# TODO: Incluir seleção pela linha de comando de execução
sel_Inicio = datetime.datetime(2013,03,01,00,00,00)
sel_Fim = datetime.datetime(2013,03,31,23,59,59)
# Armazena os dados coletados em matrizes unidimensionais
data, temp, u_ar, u_solo, pressao, lum = np.loadtxt(sys.argv[1], unpack=True,
converters={ 0: mdates.strpdate2num('%Y%m%d%H%M%S')})
## Seria util incluir um algoritmo de filtragem para remover pontos expurios
## Seria útil incluir um algoritmo de filtragem para remover pontos expurios
## observados em algumas partes por mil medidas de temperatura
# Determina o numero de amostras
amostras = len(data)
print "Série com "+str(amostras)+" amostras"
# Exibe informações dos dados
print "Dados de "+str(mdates.num2date(data[0]).strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S'))+u" até "+str(mdates.num2date(data[len(data)-1]).strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S'))
print "Série com "+str(len(data))+" amostras\n"
# Seleciona dados em um intervalo de tempo
if (seleciona_intervalo == True):
# Cria listas temporárias para seleção
# Acho que pode ser otimizado, usando iteradores direto em arrays
# crítico para series de dados gigantes
selec_data=[]; selec_temp=[]; selec_u_ar=[]
selec_u_solo=[]; selec_pressao=[]; selec_lum=[]
for j in enumerate(data):
if mdates.date2num(sel_Inicio) <= j[1] <= mdates.date2num(sel_Fim):
selec_data.append(data[j[0]])
selec_temp.append(temp[j[0]])
selec_u_ar.append(u_ar[j[0]])
selec_u_solo.append(u_solo[j[0]])
selec_pressao.append(pressao[j[0]])
selec_lum.append(lum[j[0]])
# Copia dados selecionados para matrizes originais
data=np.asarray(selec_data)
temp=np.asarray(selec_temp)
u_ar=np.asarray(selec_u_ar)
u_solo=np.asarray(selec_u_solo)
pressao=np.asarray(selec_pressao)
lum=np.asarray(selec_lum)
# Exibe informações sobre o periodo selecionado
print "Selecionado período:"
print str(sel_Inicio)+" até "+str(sel_Fim)
print "Série com "+str(len(data))+" amostras\n"
## Análise da temperatura
T_min=min(temp)
T_max=max(temp)
T_med=sum(temp)/amostras
print "Temperatura (oC)\n \t min: "+str(T_min)+"\t max: "+str(T_max)+"\t média: "+ str(T_med)
T_min=temp.min()
T_max=temp.max()
T_med=temp.mean()
T_std=temp.std()
print "Temperatura: \nmin: "+str(T_min)+"°C\tmax: "+str(T_max)+"°C\tmédia: "+str("%.2f" % T_med)+"°C\tDesvio: "+str("%.1f" % T_std)+"°C"
## Análise da umidade relativa do Ar
U_ar_min=min(u_ar)
U_ar_max=max(u_ar)
U_ar_med=sum(u_ar)/amostras
print "\nUmidade Relativa do Ar (%)\n \t min: "+str(U_ar_min)+"\t max: "+str(U_ar_max)+"\t média: "+ str(U_ar_med)
U_ar_min=u_ar.min()
U_ar_max=u_ar.max()
U_ar_med=u_ar.mean()
U_ar_std=u_ar.std()
print "\nUmidade Relativa do Ar: \nmin: "+str(U_ar_min)+"%\tmax: "+str(U_ar_max)+"%\tmédia: "+str("%.1f" % U_ar_med)+"%\tDesvio: "+str("%.1f" % U_ar_std)+"%"
# Análise da pressão atomsférica
print "\nPressão (Pa)\n \t min: "+str(min(pressao))+"\t max: "+str(max(pressao))+"\t média: "+ str(sum(pressao)/amostras)+"\n"
#Outro atalho para calcular as maximas e minimas
#print temp.max(), u_ar.max(), pressao.max()
#print temp.min(), u_ar.min(), pressao.min()
#print temp.mean(), u_ar.mean(), pressao.mean()
#print temp.std(), u_ar.std(), pressao.std()
P_min=pressao.min()
P_max=pressao.max()
P_med=pressao.mean()
P_std=pressao.std()
print "\nPressão: \nmin: "+str(int(P_min))+" Pa\tmax: "+str(int(P_max))+" Pa\tmédia: "+ str("%.0f" % P_med)+" Pa\tDesvio: "+str("%.2f" % P_std)+" Pa"
# Apresentação de histrograma:
# Temperatura
......@@ -57,8 +116,9 @@ plt.figure() # Cria nova figura
plt.ylabel(u"Número de eventos")
plt.xlabel(u"Temperatura (°C)")
plt.hist(temp,bins=25)
#Inclui texto com média e desvio padrão
plt.text(plt.xlim()[0]+0.5,0.9*plt.ylim()[1],u"Média: "+str("%.2f" % temp.mean())+u"°C\nDesvio Padrão: "+str("%.2f" % temp.std())+u"°C")
#Inclui título com média e desvio padrão
#plt.text(plt.xlim()[0]+0.5,0.9*plt.ylim()[1],u"Média: "+str("%.2f" % temp.mean())+u"°C\nDesvio Padrão: "+str("%.2f" % temp.std())+u"°C") # Este coloca dentro da figura
plt.title(u"Temperatura média: "+str("%.2f" % T_med)+u"°C | Desvio Padrão: "+str("%.2f" % temp.std())+u"°C")
plt.grid(True)
# Apresentação de histrograma:
......@@ -67,7 +127,8 @@ plt.figure()
plt.ylabel(u"Número de eventos")
plt.xlabel("Umidade Relativa (%)")
plt.hist(u_ar,bins=range(26,100,2))
plt.text(plt.xlim()[0]+1,0.9*plt.ylim()[1],u"Média: "+str("%.2f" % u_ar.mean())+u" %\nDesvio Padrão: "+str("%.2f" % u_ar.std())+" %")
#plt.text(plt.xlim()[0]+1,0.9*plt.ylim()[1],u"Média: "+str("%.2f" % u_ar.mean())+u" %\nDesvio Padrão: "+str("%.2f" % u_ar.std())+" %")
plt.title(u"UR média: "+str("%.2f" % u_ar.mean())+u" % | Desvio Padrão: "+str("%.2f" % u_ar.std())+" %")
plt.grid(True)
# Apresentação de histrograma:
......@@ -76,22 +137,20 @@ plt.figure()
plt.ylabel(u"Número de eventos")
plt.xlabel(u"Pressão atmosférica (Pa)")
plt.hist(pressao,bins=25)
plt.text(1.001*plt.xlim()[0],0.9*plt.ylim()[1],u"Média: "+str("%.2f" % pressao.mean())+u" Pa\nDesvio Padrão: "+str("%.2f" % pressao.std())+" Pa")
#plt.text(1.001*plt.xlim()[0],0.9*plt.ylim()[1],u"Média: "+str("%.2f" % pressao.mean())+u" Pa\nDesvio Padrão: "+str("%.2f" % pressao.std())+" Pa")
plt.title(u"Pressão média: "+str("%.2f" % pressao.mean())+u" Pa | Desvio Padrão: "+str("%.2f" % pressao.std())+" Pa")
plt.grid(True)
# Apresentação de histrograma:
# Luminosidade
plt.figure()
plt.ylabel(u"Número de eventos")
plt.xlabel(u"Luminosidade (u.a.)")
plt.hist(lum,bins=25)
plt.text(1*plt.xlim()[0]+60,0.9*plt.ylim()[1],u"Média: "+str("%.2f" % lum.mean())+u"\nDesvio Padrão: "+str("%.2f" % lum.std())+" ")
#plt.text(1*plt.xlim()[0]+60,0.9*plt.ylim()[1],u"Média: "+str("%.2f" % lum.mean())+u"\nDesvio Padrão: "+str("%.2f" % lum.std())+" ")
plt.title(u"Luminosidade média: "+str("%.2f" % lum.mean())+u" | Desvio Padrão: "+str("%.2f" % lum.std())+" ")
plt.grid(True)
## Apresentação das series temporais de medidas
# Temperatura
plt.figure()
......@@ -102,7 +161,7 @@ plt.plot_date(x=data, y=temp, fmt="r.")
# Define os limites temporais do gráfico
# útil para evitar escalas exageradas devido a dadas incorretas - ocorreu na estação sem relógio
plt.xlim(data[0], data[len(data)-1])
plt.ylabel("Temperatura (C)")
plt.ylabel(u"Temperatura (°C)")
plt.grid(True)
# Altera as margens para a margem inferior comportar a data
plt.subplots_adjust(left=0.1, right=0.9, top=0.9, bottom=0.2)
......@@ -136,11 +195,10 @@ plt.ylabel(u"Pressão atmosférica (Pa)")
plt.grid(True)
plt.subplots_adjust(left=0.13, right=0.9, top=0.9, bottom=0.2)
# Luminosidade
plt.figure()
plt.xticks(rotation=70)
plt.plot_date(x=data, y=lum, fmt="ro")
plt.plot_date(x=data, y=lum, fmt="r.")
plt.xlim(data[0], data[len(data)-1])
plt.ylabel("Luminosidade (u.a.)")
plt.grid(True)
......@@ -149,6 +207,8 @@ plt.subplots_adjust(left=0.1, right=0.9, top=0.9, bottom=0.2)
'''
# Análise Monte Carlo para as médias
# Para fins de ilustração didática do teorema do limite central
# Cria variaveis para calculo das médias
temp_med = 0.
temp_med_vec=[]
......@@ -159,7 +219,7 @@ pressao_med_vec=[]
for tentativas in [5,10,50]:
for j in range(5000):
for n in range(tentativas):
amostra=int(random.random()*amostras)
amostra=int(random.random()*len(data))
temp_med+=temp[amostra]
umid_med+=u_ar[amostra]
pressao_med+=pressao[amostra]
......
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