Comunicación presentada al V Congreso Ciudades Inteligentes
Autores
- Ismael Torres, Ingeniero I+D, Prodevelop
- Dr. Félix Jesús Villanueva, Profesor Contratado Doctor, Universidad Castilla La Mancha
- Javier Sánchez, Ingeniero I+D, ANSWARETECH
- Joana Vicente, Ingeniera I+D, Abalia Consulting
- Ivan Martínez, Director I+D, TAIGER SPAIN
Resumen
En caso de catástrofes o incidencias graves, la rápida comprensión de qué está pasando en ese momento y la pronta gestión de emergencias es clave para minimizar los efectos y salvaguardar la vida de los ciudadanos. Gracias a la plataforma inteligente “CitiSim”, las ciudades cuentan con una herramienta que proporciona datos en tiempo real, sobre el estado de las infraestructuras y la ubicación de los ciudadanos. Por un lado, potenciamos la colaboración ciudadana para reportar incidencias, a la vez que les ayudamos a ponerse a salvo y encontrar el punto de reunión óptimo, y, por otro lado, ayudamos a los servicios de emergencias a ubicar a los ciudadanos y guiarlos a ellos por medio del uso de tecnologías Big Data, 3D, AI y Realidad Aumentada.
Palabras clave
CitiSim, 3D, Realidad Aumentada, Gestión de Catástrofes
Introducción
En un contexto de evolución hacia la era digital, se han creado numerosas herramientas y mejoras tecnológicas que dirigen a la sociedad hacia un ecosistema inteligente, monitorizado y controlado. Prueba de ello son los múltiples proyectos orientados a la solución de los problemas existentes en las ciudades (tráfico, contaminación, movilidad, energía, etc.), sin embargo, la gran heterogeneidad entre los servicios, tecnologías y protocolos dificulta la sinergia de todos ellos.
La gestión de catástrofes o incidencias es uno de los servicios a la ciudadanía más crítico en el ámbito del territorio, porque una pronta actuación puede salvar muchas vidas. Este servicio puede verse beneficiado por el uso de una plataforma de ciudad inteligente que proporcione datos actualizados en tiempo real que ayuden a monitorizar el estado de la ciudad y gestionar eficientemente las emergencias que puedan producirse.
CitiSim aparece ante la necesidad de una plataforma global que facilite a los desarrolladores, mediante interfaces abiertas y bien conocidas, la creación de nuevos servicios a disposición de los ciudadanos/empresas. CitiSim se orienta a crear una e-infraestructura para la ciudad inteligente que juegue el mismo rol que las infraestructuras comunes de transporte y energía. Se crea así un entorno para el desarrollo y despliegue de servicios con herramientas estándares y comunes. Del mismo modo, se establece el concepto de virtualidad aumentada en 3D para la interpretación de la información recogida. Los principales objetivos técnicos de CitiSim son:
- Una plataforma abierta definida por sus servicios, protocolos y herramientas para apoyar el desarrollo avanzado de servicios inteligentes
- Una herramienta de visualización 3D para monitoreo y control de ciudades inteligentes
- Un marco de simulación a gran escala para apoyar el proceso de decisión estratégica y táctica
Estado del arte de sistemas de gestión de emergencias
A continuación, se describen un conjunto de soluciones para la gestión de situaciones de crisis de diferente índole, que van desde la gestión de tiroteos, emergencias o atentados.
- Shotspotter: Sistema de detección de disparos
Las ciudades que implementan una gama de aplicaciones para detección de incidencias en caso de emergencias podrían reducir las muertes por homicidio, tráfico e incendios en un 8-10 por ciento. En una ciudad con el perfil de población y crimen de Río, esto podría significar salvar unas 300 vidas cada año. La vigilancia predictiva, el mapeo de delitos en tiempo real y la detección de disparos tienen el mayor impacto en la prevención de muertes. Los incidentes de asalto y robo podrían reducirse entre un 30 y un 40 por ciento con la vigilancia predictiva, el mapeo de delitos en tiempo real y los sistemas de seguridad del hogar, que hacen la mayor diferencia. El envío optimizado y los semáforos sincronizados podrían reducir los tiempos de respuesta de emergencia en un 20–35 por ciento. El mercado global de sistemas de detección de disparos estuvo dominado por los productos Raytheon, tanto en aplicaciones militares como civiles.
- Five 9: Optimización del call center
Los minutos cuentan cuando hay vidas en juego, por lo que es fundamental acelerar la llegada de los primeros respondedores a la escena de un crimen, incendio, accidente o emergencia médica. Si bien la configuración de las operaciones de emergencia varía de una ciudad a otra, la tecnología se ha vuelto esencial para todas las fases críticas, desde los centros de llamadas hasta el campo y el proceso de ingreso al hospital. El mejor software de optimización de la fuerza de trabajo del centro de llamadas incluye: Mattersight Behavioral Analytics, Calabrio ONE, Genesys PureConnect, Five9 y NICE en contacto con CXone.
- Safety Check: Sistemas de detección de desastres
La estrategia más efectiva para afrontar un ataque terrorista es detenerlo antes de que tenga lugar. Ciudades como Beijing, Chicago, Londres, Santiago y Singapur han instalado redes extensas de cámaras para monitorear sus calles en busca de comportamientos sospechosos. Ahora que las plataformas de medios sociales lo hacen más fácil que nunca para los malos actores para organizarse, se ha vuelto vital para que las autoridades vigilen estas comunicaciones en busca de señales de advertencia. Los investigadores han construido algoritmos que pueden analizar publicaciones de redes sociales para detectar parcelas e identificar personas que pueden haber sido radicalizadas. Algunas de las plataformas tecnológicas más grandes han presentado herramientas de emergencia, como Safety Check de Facebook y Alertas urgentes de Nextdoor.
Comparativa
Descripción del caso de uso
El caso de uso pretende mostrar cómo a través del uso de la tecnología se puede ayudar tanto a los ciudadanos, como a los gestores de crisis a minimizar los efectos de la misma. Para ello describiremos el caso de uso desde el punto de vista de George y Felipe.
George es un Investigador de la universidad de Bucarest, que ha sido invitado a la Universidad de Castilla la Mancha (UCLM) para dar una charla a los alumnos del máster de Inteligencia Artificial. George es la primera vez que visita dicha universidad y no conoce las instalaciones de la misma, pero se siente sorprendido por el gran despliegue tecnológico que observa a su alrededor. En los últimos meses, la universidad ha instalado una gran cantidad de sensores, pantallas y paneles informativos como parte del piloto de ciudad inteligente que se está desarrollando en la ciudad a gran escala y que consiste en el despliegue de la plataforma de ciudad inteligente “CitiSim” y una serie de servicios inteligentes.
Durante su estancia, George se ha ubicado en un despacho en la segunda planta del edificio ITSI, donde se encuentra el grupo de investigación ARCO que le invitó a la universidad. Para acceder al edificio George ha abierto la puerta a través de una app que es capaz de utilizar los elementos domóticos incluidos en el edificio. Estando en el despacho, se produce un fuerte seísmo y empiezan a caer algunos de los paneles de falso techo de su despacho. Asustado por la situación, George sale corriendo del despacho y no sabe muy bien hacia dónde dirigirse, ya que no conoce las instalaciones y no hay nadie a quien preguntar. Por suerte para él, al llegar al pasillo principal, un gran panel visual y unas luces le proporcionan indicaciones para evacuar el edificio. Una vez fuera del edificio, George sigue las indicaciones de la aplicación móvil “CitiSim” para llegar al punto de encuentro. Lo que George no sabe, es que, durante su salida del edificio, la plataforma CitiSim detectó una alarma de incendios en el mismo, lo que provocó que la ruta de escape se reconfigurara de manera automática para proporcionar una alternativa segura a las personas ubicadas en el edificio.
Por otro lado, Felipe es un gran apasionado de la tecnología y trabaja como responsable de innovación en el parque de bomberos de Ciudad Real. Como parte de su trabajo, Felipe es uno de los promotores del piloto de gestión de emergencias y ha adquirido unas gafas de realidad aumentada que serán usadas por él, durante las diferentes emergencias que los bomberos vayan a asistir. Por medio de las gafas de realidad aumentada, Felipe tiene acceso a la información en tiempo real que le proporciona la plataforma CitiSim, que es clave para minimizar los efectos en caso de catástrofe como modelos 3D de edificios, rutas seguras de evacuación, recursos multimedia sobre seguridad o datos de los sensores de los edificios.
Se acaba de producir un gran seísmo en la Ciudad y la primera llamada que se atiende en el cuerpo de emergencias es de un aviso de incendio en el edificio ITSI de la UCLM. El equipo de bomberos se prepara para salir a cubrir la emergencia y como parte del operativo se encuentra Felipe. Durante el trayecto en camión, Felipe está consultando la situación del edificio a través de sus gafas de realidad aumentada. Lo primero que observa a través de las gafas es el mapa 3D para ubicar dónde se ha producido el incendio exactamente. Además, recibe un aviso del sistema que le indica que hay una persona en la última planta que no ha abandonado el edificio y que quizás esté en apuros.
En este caso, la prioridad es localizar a la persona ubicada en la última planta del edificio y evacuarla. Felipe guía a un pequeño grupo de bomberos, siguiendo las indicaciones que le proporcionan las gafas de realidad aumentada y que le facilitan la ruta más segura para acceder a la última planta. Tras abrir la puerta de uno de los despachos, los bomberos se encuentran a una persona inconsciente, presuntamente por una contusión en la cabeza provocada por la caída del falso techo. Tras subir a la persona a la camilla, los bomberos la evacuan siguiendo las indicaciones de la ruta de escape.
Por otro lado, el resto de los bomberos se preparan para apagar el fuego que, gracias al visor 3D, han localizado en el despacho norte de la segunda planta.
Tanto los ocupantes de los edificios, como los cuerpos de emergencias se benefician de la información en tiempo real proporcionada por la plataforma CitiSim, permitiendo actuar con más rapidez y seguridad ante las emergencias que surjan.
Resolución del caso de uso
La plataforma CitiSim constituye un paso más en las plataformas de ciudad inteligente. Está formada por cuatro grandes bloques principales (adquisición de datos – IoT, núcleo de la plataforma, servicios inteligentes y modelo urbano 3D) y está orientada a ser la infraestructura TIC de la ciudad a disposición de las empresas, instituciones y ciudadanos al igual que constituyen las actuales infraestructuras viarias, alumbrado público, etc.
Centrándonos en el caso de uso descrito en la sección anterior, CitiSim parte de un modelo 3D de la ciudad levantado a partir de diversas fuentes como pueden ser el proyecto OpenStreetMap, catastro, mapas lidar, etc. Sobre este modelo 3D se superponen tres tipos de información:
- Información de los sensores desplegados por la ciudad
- Información en tiempo real proporcionada por los ciudadanos/instituciones
- Información analítica desde diversas fuentes a partir de datos históricos y datos en tiempo real
Este tipo de aproximación se denomina virtualidad aumentada, es decir, un mundo virtual que representa al mundo real donde se superpone información proveniente de dicho mundo real. Por ejemplo, la información de los sensores reales se geolocaliza y se muestra en su lugar en el mundo virtual, la posición de los reportes ciudadanos también se geolocaliza y se muestra en el lugar de origen de la incidencia. Felipe, el bombero, está accediendo a este mundo virtual mediante las gafas de realidad aumentada en su viaje hacia el edificio ITSI, el hecho de representar el mundo 3D hace que Felipe se haga una composición de lugar de qué está pasando, incluso sin haber estado nunca en esa zona de la ciudad. Toda la información se notifica través de un gestor de eventos lógicos que se accede a través de una librería software que está disponible para empresas que quieran desarrollar nuevos servicios como veremos más adelante. De forma adicional, la información en 3D de toda la ciudad es accesible, de acuerdo a los permisos otorgados, a los diversos actores (ayuntamiento, empresas-servicios y ciudadanos).
Cuando se declara una emergencia de esta índole, los servicios de emergencia tienen acceso instantáneo a toda la información relevante de edificios/áreas de cara a mitigar las consecuencias de las emergencias. Además de visualizar la ciudad en 3D, junto con los edificios, se les muestra información en tiempo real de las diferentes alertas detectadas por el sistema o notificadas por otros usuarios, así como las rutas de escape o acceso más seguras en base a la última información disponible.
La aplicación de emergencias que usa George, el profesor invitado, es otro buen ejemplo del tipo de ecosistema que CitiSim genera en las ciudades, es una app que utiliza la información de la plataforma CitiSim para mostrar al usuario la ruta más apropiada para evacuar el ITSI. La app utiliza el servicio de localización de la plataforma, que utiliza técnicas de inteligencia artificial de sentido común (https://www.darpa.mil/program/machine-common-sense) que proporciona la ruta más segura en cada momento. Esa app funciona en cualquier ciudad que tenga la plataforma CitiSim desplegada y las empresas pueden crear nuevos servicios sobre la plataforma.
Mediante la exposición de un API y la definición de un modelo semántico de datos común, el sistema CitiSim puede importar/exportar datos de acuerdo a la política TIC de la ciudad en cuanto a fuentes confiables (empresas e instituciones). Fruto de esta política, se prevé crear un ecosistema de instituciones y empresas que optimicen los datos/infraestructura públicos convirtiéndolos en servicios e información añadida de cara al ciudadano.
Algunos ejemplos de servicios de valor añadido se describen a continuación:
El servicio de localización se encarga de proporcionar toda la información relativa a elementos urbanos e información geoposicionada. Rutas de movilidad, estructura de la ciudad (como por ejemplo plazas y calles), puntos de interés, etc. proporcionarán, mediante localización GPS y Google Open Location Code, posicionamiento en exteriores e interiores de todo tipo de información, así como rutas que incorporan tecnología Common-Sense para adaptarlas a cada situación teniendo en cuenta un contexto global y actualizado. Este tipo de servicios se ponen a disposición de empresas para que desarrollen sus aplicaciones como parte de la e-infraestructura CitiSim y son la base para multitud de aplicaciones.
El servicio reporting es responsable de brindar apoyo a los ciudadanos cuando se trata de reportar incidentes que ocurren en la ciudad, como por ejemplo una farola que no se ilumina, un árbol caído, una casa en llamas o un accidente de tráfico. El envío de incidencias se realiza a través de una app móvil que permite adjuntar una descripción, foto y la ubicación del usuario (GPS del dispositivo). Al recibir una incidencia, la administración lo asigna al cuerpo de seguridad, emergencias o a mantenimiento en función del tipo de incidencia. El sistema permite acceder al histórico de incidencias reportados y ver estadísticas y mapas de calor de la ubicación de las mismas.
La principal característica del servicio es que usa tecnologías innovadoras de reconocimiento de imágenes, basadas en deep learning, que evitan que el usuario tenga que ingresar manualmente una descripción detallada del suceso, lo que reduce la tasa de error por intervención humana, uso de teclado de pequeñas dimensiones, enriquece la información aportada y reduce el tiempo que se tarda en crear una incidencia.
El servicio CEP (Complex Event Processor), analiza en tiempo real los datos procedentes de sensores y otros servicios de la plataforma CitiSim detectando los eventos relevantes y enviando las notificaciones de ocurrencias de las mismas a las personas oportunas a través del servicio de notificaciones. El CEP está suscrito a un servicio de alertas sísmicas que nos permite analizar todos los avisos sísmicos que ocurren a una cierta distancia de nuestra ciudad.
El servicio de realidad aumentada proporciona una aplicación para el uso de visores de realidad aumentada/mixta junto con la creación de una plataforma de gestión y distribución de contenido multimedia dinámico. Estos elementos forman una herramienta de gran utilidad en casos de gestión de una ciudad inteligente, como los que aborda el proyecto CitiSim, al permitir acceso a la información de la ciudad, acceso a recursos multimedia de apoyo, uso de rutas para guiado y gestión de instalaciones eléctricas. Además, la mejora de poder usar comandos de voz y gestos que permitan liberar las manos para poder realizar cualquier labor de reparación o salvamento mientras se mantiene la información disponible.
El servicio de visualización usa la tecnología 3D para representar información de infraestructuras (edificios, calles, aceras, áreas verdes y mobiliario urbano) junto con información en tiempo real proveniente de sensores instalados en edificios, plataformas smart cities, servicios de valor añadido y servicios externos como por ejemplo servicios meteorológicos y sismológicos. Además, integra la información generada por otros servicios como las incidencias producidas por el servicio de reporting y las alarmas generadas por el CEP.
Conclusiones
Se ha presentado un caso de uso para gestión inteligente de emergencias que proporciona información actualizada en tiempo real y minimiza el tiempo de respuesta. Este caso de uso se sustenta en la plataforma de ciudad inteligente CitiSim, que incorpora una serie de servicios inteligentes basados en tecnologías emergentes.
CitiSim no se ha desarrollado únicamente para su uso en situaciones de emergencias. Su objetivo final es actuar como gemelo digital de la ciudad y ser una representación digital-virtual lo más fidedigna posible de la ciudad y servir como herramienta de simulación, monitoreo y gestión para la predicción de crisis y situaciones de emergencia.
CitiSim es un proyecto de I+D Europeo, con sello ITEA3, financiado por el Minetad, Subprograma: Acción Estratégica Economía y Sociedad Digital (AEESD) y por el CDTi, mediante ayuda Innoglobal.