Internet de las cosas (IoT) y Ciudades inteligentes

Motivación

Cada vez vivimos en un mundo más interconectado. El número de dispositivos conectados ha estado creciendo desorbitadamente a nivel global conforme las mejoras tecnológicas y la reducción de costes de las comunicaciones inalámbricas han permitido a negocios, fabricantes, industrias y ciudades inteligentes conectar sus productos a la Internet de las Cosas (IoT).

En este sentido, los ciudadanos tenemos a nuestro abasto un amplio abanico de servicios que pueden hacer más fácil nuestro día a día. Existen numerosas arquitecturas para desplegar plataformas IoT en diferentes contextos y a diferentes niveles,como dentro del hogar, en una empresa, a nivel municipal, nacional o incluso global. El impacto más directo en la vida de las ciudadanos involucra a nuestras ciudades e interconecta personas y servicios, en definitiva, transforma una ciudad en una Ciudad Inteligente.

Resumen

La “Ciudad Inteligente” o “SmartCity” puede ser vista como un ecosistema urbano instrumentado, interconectado e inteligente. Instrumentado se refiere a la capacidad de capturar e integrar datos en tiempo real de la vida de la ciudad mediante el uso de sensores y dispositivos móviles (tecnología IoT). Interconectado significa la integración de esos datos en una plataforma urbana informática que permita la comunicación de dicha información entre los diversos servicios de la ciudad. Inteligente se refiere a la integración de analítica compleja, modelado, optimización y visualización de servicios para tomar mejores decisiones operativas para la ciudad [1].

Figura 1. Ejemplo de esquema de ciudad inteligente

Las tecnologías IoT son fundamentales para el funcionamiento de la Smart City, ya que a través de los sensores se encargan de recopilar datos sobre el estado de la ciudad y posteriormente difundirlos entre los ciudadanos. IoT consiste en permitir que las cosas se conecten a Internet, esto consigue la generación de información, y la interacción del mundo físico con el mundo virtual [2]. En cuanto al número de cosas conectadas, en la gráfica siguiente se puede observar la evolución de dicho campo desde 2015 hasta 2020. En 2020 se alcanza la cifra de 31 mil millones en todo el mundo y se proyecta un valor de más de mil millones de dólares estadounidenses anuales a partir de 2017 [3].

Figura 2. Predicción de número de dispositivos conectados (Fuente: Statista)

Además de los sensores, existen otros elementos que conforman las plataformas de la SmartCity. En concreto, la plataforma urbana València Smart City, más conocida como VLCi [4], está basada en FIWARE, siendo Valencia la primera ciudad en adoptar este estándar de la Comisión Europea para ciudades inteligentes en condiciones reales. FIWARE es una plataforma estándar de código abierto fundada por la Unión Europea, que se caracteriza por obtener, almacenar, procesar y visualizar información relevante de diferentes fuentes en tiempo real o mediante procesos batch [5].

Figura 3. Principales componentes de FIWARE

En este contexto, es una de las mayores iniciativas europeas en el área de Future Internet, el cual desarrolla un conjunto de estándares de tecnología para reducir las barreras tecnológicas a las ciudades y sus proveedores. FIWARE proporciona un conjunto de APIs que tienen como objetivo facilitar el desarrollo de aplicaciones inteligentes en múltiples sectores verticales.

Figura 4. Arquitectura de FIWARE

MAtchUP

El proyecto MAtchUP [6] tiene como objetivo implantar un modelo de regeneración urbana integral y sostenible mediante soluciones innovadoras en los sectores de energía, movilidad y TIC. MAtchUP aborda el reto de la transformación urbana mediante el uso de tecnologías punteras en estos ámbitos con la implicación directa de la ciudadanía en el diseño de sus futuras ciudades inteligentes. Este proyecto europeo otorga gran importancia a lograr la creación de ciudades más inteligentes y limpias, urbes con la suficiente resiliencia para luchar contra los efectos del cambio climático mientras siguen ofreciendo energía segura, sostenible y asequible.

Así pues, el objetivo de fortalecer los procesos de planificación para la transformación urbana se consolida a través de implementar proyectos de demostración a gran escala. Con esto se busca una alta penetración de las tecnologías validadas en aquellas ciudades o barrios menos preparados para adoptar soluciones muy innovadoras y formalizarlas en un compromiso que acompañe estrategias de creación y desarrollo de capacidades, para garantizar al menos la implementación a medio plazo. Se usan modelos sustancialmente mejorados para la replicación y la escalabilidad basados en la evaluación de impactos, y que persiguen garantizar la viabilidad de las soluciones a través de modelos de negocio innovadores, que llevan a lograr un despliegue real más allá de los pilotos realizados en las ciudades faro.

Los resultados esperados se lograrán trabajando en paralelo en los niveles de demostración y ampliación/replicación, por lo que las ciudades faro (Valencia, Dresden y Antalya) junto con las seguidoras (Ostend, Herzliya, Skopje y Kerava) asumirán un enorme compromiso en este proyecto para desplegar soluciones innovadoras en los sectores de energía, movilidad y TIC con un fuerte programa de monitorización para validar todos los resultados en estos pilares verticales.

El papel de la UPV en el proyecto se centra principalmente en las tareas relativas a la Plataforma Urbana. En estas tareas se desarrollan nuevos servicios para mejorar el rendimiento de la ciudad, la toma de decisiones o la participación ciudadana, entre otros, garantizando la interacción entre la ciudad de Valencia y sus ciudadanos. Además, todos estos desarrollos siguen los mismos principios, asegurando que los datos sean abiertos y garantizando la interoperabilidad a través de APIs abiertas. Para ello, la UPV colabora estrechamente con el Ayuntamiento y el resto de socios del demostrador de Valencia, con el fin de diseñar los nuevos modelos y conjuntos de datos que se usarán para los nuevos servicios y dispositivos integrados en la plataforma urbana (VLCi), así como los indicadores y métricas relevantes para monitorizar los progresos y mejoras desarrolladas en el proyecto, siguiendo los estándares más relevantes en IoT [7].

Los pilares clave en los que se enmarcan los servicios de la ciudad inteligente deben incluir:

  • Movilidad, transporte y urbanismo (Smart Mobility): servicios orientados a mejorar la planificación urbana para reducir el tráfico en la ciudad, optimizando los servicios de transporte público y potenciando la movilidad sostenible.
  • Energía y medio ambiente (Smart Energy): servicios orientados a optimizar la generación de energía, mejorar la gestión del agua y de los residuos, reduciendo las emisiones contaminantes.
  • Smart Living: servicios orientados a mejorar la vida de los ciudadanos en relación a la seguridad pública, la sanidad, la educación o la asistencia social.
  • Gobierno y participación ciudadana (Smart Governance): servicios orientados a la digitalización y modernización de los gobiernos y administraciones públicas, permitiendo a los ciudadanos involucrarse en la toma de decisiones sobre planificación, inversiones y distribución de recursos.
  • Smart Economy: servicios orientados a fomentar el crecimiento económico y la economía circular, creando nuevos modelos de negocio e iniciativas de empleo.
  • Plataforma urbana (Smart Urban Platform): servicios transversales que proporcionan el apoyo tecnológico necesario para habilitar los nuevos servicios en la ciudad y garantizar la transparencia y la interoperabilidad.

Referencias

[1] C. Harrison, B. Eckman, R. Hamilton, P. Hartswick, J. Kalagnanam, J. Paraszczak, and P. Williams, “Foundations forSmarter Cities,” IBM Journal of Research and Development, vol. 54, no. 4, 2010.
[2] S. Cirani, G. Ferrari, M. Picone, and L. Veltri, “Internet of Things: Architectures, Protocols and Standards,” ISBN:978-1-119-35967-8, Nov. 2018.
[3] Statista página web, “Internet of Things (IoT) connected devices installed baseworldwide from 2015 to 2025 (in billions),”. Disponible en línea: https://www.statista.com/statistics/471264/iot-number-of-connected-devices-worldwide/
[4] Plataforma València Smart City (VLCi). Disponible en línea: http://smartcity.valencia.es/vlci/plataforma-vlci/
[5] FIWARE página web. Disponible en línea: https://www.fiware.org/
[6] MAtchUP página web. Disponible en línea: https://www.matchup-project.eu/

Publicaciones relacionadas

[7] M. A. Simarro, P. Guzmán, M. A. Rodríguez, P. Arce, G. Piñero, A. González, and J. C. Guerri, “Open standards for the Internet of Things,” Waves, vol. 10, pp. 5-14, 2018.