Comunicación presentada al III Congreso Ciudades Inteligentes:
Autora
- Alicia Asín, Directora Gerente, Libelium
Resumen
Ciudades de todo el mundo han visto como en los últimos años se han endurecido las regulaciones en torno a la emisión de gases y contaminación ambiental urbana. Los ayuntamientos han optado por implementar soluciones tecnológicas que ofrezcan mediciones en tiempo real sobre los niveles de contaminación para tomar decisiones basadas en estos hechos. Durante los meses de invierno Madrid ha experimentado este tipo de medidas cortando el tráfico en el centro para reducir las emisiones. En la ciudad de Glasgow se ha desarrollado un proyecto de control de calidad de aire móvil, con plataformas de sensores sobre furgonetas, para obtener mapas dinámicos de la contaminación medioambiental en diferentes zonas de la ciudad obteniendo datos en tiempo real.
Palabras clave
Ciudades Inteligentes, Monitorización Ambiental, Calidad de Aire, Redes de Sensores Inalámbricas, Emisión de Gases, Contaminación Ambiental
Introducción
En ciudades de países de todo el mundo existe una necesidad imperiosa, que en muchos casos supone también una obligación legal, de asegurar que la calidad de aire cumple las normativas específicas. Estas políticas tienen como objetivo reducir la exposición de los ciudadanos al aire contaminado reduciendo las emisiones y estableciendo límites y objetivos de calidad de aire.
La contaminación del aire y también la acústica representan los factores de riesgo ambientales más importantes en las sociedades urbanizadas. El informe de The European Heart Journal publicado por la Sociedad Europea de Cardiología (2016) ha evidenciado la existencia de un vínculo entre estos factores de riesgo y enfermedades cardiovasculares y metabólicas.
La población ha adquirido una mayor concienciación sobre los daños de la contaminación y por ello, las administraciones también están intensificando los esfuerzos para desarrollar una legislación más eficaz que responda a las expectativas de los ciudadanos. Estas medidas también benefician la optimización de recursos en las administraciones públicas logrando una mayor eficiencia.
París ya tiene en el horizonte de 2025 la prohibición de funcionamiento de vehículos diésel y no es la única ciudad. Según Autobild (2017), los ayuntamientos de diferentes ciudades europeas ya llevan años estableciendo medidas para evitar que determinados vehículos conduzcan por el centro y así reducir emisiones contaminantes. Este es el caso de Milán o Roma donde hay zonas a las que determinados coches que funcionan con diésel tienen prohibido el acceso bajo pena de multa.
En otras ciudades como Londres los vehículos diésel antiguos que desean circular por el centro sí pueden hacerlo previo pago de una tasa diaria que ronda los 200 euros. En caso de no hacerlo, esto conlleva una importante sanción económica.
Las autoridades públicas llevan años implementando proyectos en torno al fenómeno de “ciudades inteligentes” para controlar qué ocurre en sus calles y barrios y así poder tomar medidas basadas en hechos. Muchas de ellas, han implementado sistemas de redes de sensores inalámbricos en estaciones estáticas para monitorizar la información de calidad de aire en relación a un conjunto de contaminantes en puntos muy concretos.
Estas estaciones ofrecen datos muy precisos dado que las mediciones se llevan a cabo con tecnologías de sensores específicas, pero implican una inversión elevada. En estos casos, el coste limita el número de instalaciones dejando grandes vacíos de cobertura en las áreas donde no hay estos puntos de medición.
Sensores que monitorizan los principales parámetros del aire en toda la ciudad
CENSIS, el centro de excelencia de innovación para tecnologías de sistemas de sensores e imágenes (SIS), ha desarrollado un sistema de bajo coste basado en la plataforma de sensores Waspmote de Libelium en Glasgow (Reino Unido) que puede implementarse de manera flexible y rápida en configuraciones móviles para complementar la instalación de estaciones estáticas.
El gobierno escocés publicó en 2015 su estrategia para conseguir un “aire más limpio” en el país. En ese contexto se encuentran las dos principales iniciativas del país, que se espera proporcionen resultados en 2018, para mejorar el medio ambiente y reducir especialmente la contaminación del aire:
- Marco nacional de bajas emisiones: un procedimiento para que las autoridades locales determinen medidas eficaces para abordar los problemas de calidad de aire en cada zona.
- Marco nacional de modelización: una medida orientada a proporcionar una metodología estándar de evaluación de calidad de aire para pueda ser aplicable en todo el país.
CENSIS ha trabajado en colaboración con la Universidad de Strathclyde en un proyecto denominado “Sensing the City”. El objetivo ha sido monitorizar en tiempo real los parámetros clave de aire en diferentes zonas de cualquier ciudad de una manera dinámica. Por esta última razón, pensaron en un sistema móvil de redes de sensores inalámbricos colocado encima de furgonetas que se mueven a lo largo y ancho de la ciudad.
“Nuestro requisito principal para los nodos de sensores es que tuvieran una gran variedad de opciones de configuración. Desde nuestro punto de vista pensábamos en la evolución y futuro del proyecto, ahora tenemos el potencial de añadir nuevos sensores o cambiar las plataformas”, argumenta Stuart Simpson, Ingeniero Senior en CENSIS.
El nodo de sensores consiste en una caja donde se coloca dentro la plataforma de sensores de Libelium Waspmote Plug & Sense! Smart Environment PRO y los diferentes sensores: CO, material de partículas – sensor de polvo, (PM1, PM2.5 and PM10), temperatura, humedad, presión, NO, NO2 y O3. Estos son los parámetros más importantes para controlar la calidad del aire y detectar emisiones de gases o contaminantes.
Toda la información monitorizada por la plataforma de sensores Waspmote Plug & Sense! Se envía al núcleo de sensores por 802.15.4. Este núcleo se compone de una Raspberry Pi2, una antena GPS (para permitir el seguimiento y localización) y Zigbee. La información almacenada se envía a la nube vía 3G y se visualiza en la aplicación CitySense, basada en la plataforma de IoT Microsoft Azure.
CitySense es una interfaz web para los usuarios que permite la visualización de datos, la interacción con los servicios cloud e incluye la capacidad de integrar el procesamiento de datos y los resultados analíticos. Este Sistema de Apoyo a la Toma de Decisiones permite crear mapas espaciales y temporales de calidad de aire en alta resolución.
Estos datos que son visualizados en tiempo real permiten que las autoridades públicas puedan dar respuestas más directas a los problemas que acontecen en la ciudad y tomar decisiones rápidamente. Durante diciembre de 2016 y enero de 2017 el ayuntamiento de Madrid cortó el tráfico en ciertos tramos del centro de la ciudad, como Gran Vía, para reducir los niveles de NO2 que estaban muy por encima de los límites establecidos por la Unión Europea. Estos niveles se llegaron a recudir un 32% con estas medidas que cerraban al paso en fechas concretas (Sánchez, 2016).
Una implementación de bajo coste con grandes posibilidades
El proyecto «Sensing the City» ofrece datos de calidad de aire en zonas sin cobertura para poder identificar fuentes de contaminación. Los sistemas móviles también pueden recoger información en la cantidad y con la rapidez necesarias para establecer comparaciones de modelos de contaminación y así identificar tendencias. Las principales funcionalidades del sistema son:
- Captura fiable de las detecciones de sensores de múltiples nodos en tiempo real.
- Sistema de bajo coste flexible y escalable: permite actualizar los sensores, la plataforma de procesamiento y los servicios cloud.
- Sistema operativo robusto: capaz de guardar y actualizar las lecturas de los sensores cuando se pierde la señal 3G.
- Plataforma eficiente de recopilación de datos basada en la nube.
- Visualización temporal y geoespacial de los datos de calidad de aire.
- Acceso remoto que permite actualizaciones de configuración y depuración en el aire.
El ingeniero senior de CENSIS, Stuart Simpson, considera que la tecnología de Libelium «ofrece un amplio rango para los nodos de sensores que nos proporciona la flexibilidad que necesitamos para el futuro». El proyecto está en este momento en la fase 1 con planes futuros para ampliar la cobertura, desarrollar analítica, ampliar los protocolos de comunicación y optimizar la precisión y sensibilidad de los sensores – y probarlo en un rango mayor de ciudades.
La siguiente etapa también incluirá otras áreas de aplicación para Ciudades Inteligentes además de calidad de aire como monitorización de las condiciones de la calzada, gestión de tráfico o conservación de energía en edificio mediante imágenes térmicas. El objetivo final es desarrollar un sistema capaz de ofrecer una solución completa para las entidades públicas.
Cada vez más las ciudades buscan convertirse en inteligentes aunando este tipo de implementaciones que cubran áreas tan variadas como la gestión del tráfico, la contaminación ambiental o acústica, los sistemas de optimización de consumo de agua, la gestión de residuos o el control automático de la iluminación. El desarrollo de este tipo de soluciones podría ayudar a los ayuntamientos a reducir su gasto en recursos un 30% y a la vez mejorar la vida de los ciudadanos.
Además, existe una tendencia creciente a abrir a la población estos datos recopilados por las redes de sensores inalámbricos. Las autoridades públicas buscan una mayor transparencia con este tipo de acciones para democratizar su gestión al permitir a los ciudadanos tener un rol más activo en los procesos de toma de decisiones.
Referencias
- Cano, V., 2017, Protocolos anticontaminación, Autobild.
- Oxford Journals, 2016, The European Heart Journal. World’s largest study shows effects of long-term exposure to air pollution and traffic noise on blood pressure
- Sánchez, E., 2016, El NO2 se ha reducido un 32% en la zona de Gran Vía los días de cierre, El País.
- The Scottish Government, 2015, Cleaner Air for Scotland: The road to a healthier future.