Comunicación presentada al VI Congreso Ciudades Inteligentes
Autores
- Gerard Alemany Zahonero, Operations & Data Engineer, Reby Rides
- Cristina Castillo Cerdà, Co-founder & Expansion Manager, Reby Rides
- Ricard Comas Xancó, Hardware & Firmware Engineer, Reby Rides
- Joan Monge Tomàs, Hardware & Firmware Manager, Reby Rides
- Prof. Eduard Alarcón Cot, UPC
- Dr. Carles Araguz López, UPC
Resumen
En la actualidad, las ciudades requieren de nuevos modos de transporte sostenibles que ayuden a mejorar la calidad del aire y, en consecuencia, la calidad de vida de sus ciudadanos. Por otra parte, estas ciudades tienen muchas limitaciones a la hora de conocer la contaminación en ciertas zonas donde no disponen de la instrumentación de medición necesaria. En este sentido nace este proyecto, que promueve la movilidad sostenible a partir de una flota de patinetes eléctricos de uso compartido y a su vez recoge datos en tiempo real de la contaminación atmosférica durante todo el trayecto. A partir de estos datos, los ayuntamientos pueden conocer al detalle la calidad del aire en su ciudad y tomar las decisiones necesarias para reducir la contaminación en ciertas zonas, así como informar a sus ciudadanos cuando se produzcan episodios de alta contaminación. Además, los usuarios que se desplacen en patinete por la ciudad pueden conocer la ruta menos contaminada que les lleve a su destino. Esta herramienta permite reducir la densidad de tráfico en ciertas zonas de alta contaminación y al mismo tiempo mejora la calidad del aire que respiran los usuarios.
Palabras clave
Movilidad Sostenible, Movilidad Urbana, Movilidad Eléctrica Compartida, IoT, Contaminación Atmosférica, Calidad del Aire, Contaminación, Sostenibilidad, Smart Cities, Sharing
Introducción
Actualmente, son muchas las ciudades europeas que superan los límites de contaminación establecidos por la Unión Europea y la OMS(El Confidencial: ‘12 ciudades españolas rebasan los límites de contaminación establecidos por la OMS‘). Por ese motivo, muchos ayuntamientos están promoviendo planes de movilidad sostenible que ayuden a reducir la densidad de vehículos contaminantes con el objetivo de mejorar la calidad del aire en sus ciudades.
Además, muchas de estas ciudades no disponen de una red de vigilancia y medición de la contaminación atmosférica en condiciones. En general, la infraestructura de medición está compuesta por un reducido número de estaciones fijas, instaladas en puntos estratégicos de la ciudad donde interesa conocer los niveles de contaminación asociados a ciertos factores como el tráfico y la industria. En consecuencia, es imposible conocer con exactitud la calidad del aire en las zonas donde no existen estaciones de medición.
Existen iniciativas a nivel municipal para aumentar la red de sensores de medición en la ciudad, aunque su implantación puede llegar a ser costosa y la información que aporta sigue teniendo un alcance local ya que los sensores están instalados en puntos fijos.
Con el objetivo de combatir estos dos problemas de raíz, nació este proyecto en colaboración con la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC). Por una parte, promueve un método de transporte sostenible y eficiente a partir de la flota de patinetes eléctricos compartidos de Reby. Por otra parte, con la ayuda de un sensor de contaminación integrado en el patinete, permite obtener datos en tiempo real en cualquier punto de la ciudad por donde circule el vehículo. A diferencia del modelo actual, el despliegue de sensores integrados en vehículos crea una red de sensorización móvil con la que es posible monitorizar zonas de la ciudad en la que nunca antes se habían recogido muestras de contaminación.
Descripción del proyecto
El proyecto se desarrolla desde Reby en colaboración con la Universitat Politècnica de Catalunya, que aporta el conocimiento y la experiencia necesaria para implementar el sistema que se presenta a continuación.
En la primera versión del proyecto, se ha diseñado un hardware adaptado a los patinetes eléctricos con un sensor de contaminación integrado que mide de forma simultánea la concentración de dióxido de nitrógeno (NO2) y monóxido de carbono (CO), dos de los contaminantes más dañinos y con más presencia en zonas urbanas. También incluye un módulo GPS que registra la posición exacta donde se realizan las muestras.
En la Figura 1 se muestra el diseño del hardware en el que está integrado el sensor.
En la figura 2 se muestra el patinete donde se han instalado los sensores, a través de una caja mecanizada de tal forma que permite la entrada de un flujo de aire constante, necesaria para realizar medidas de contaminación de forma precisa, minimizando la influencia de las condiciones medioambientales.
La prueba piloto del proyecto se lleva a cabo en la ciudad de Terrassa, municipio situado a unos 30 km de Barcelona con una población que ronda los 220 mil habitantes. Terrassa es una ciudad que lleva muchos años desarrollando proyectos innovadores (Smart Lighting: Terrassa contará con 1,25 M€ para la instalación sensores en 150 edificios de la ciudad) y que está muy comprometida con la mejora del medio ambiente. En este sentido, el ayuntamiento ha instalado sensores por toda la ciudad para monitorizar el ruido, la ocupación de los parkings, el nivel de tráfico, el nivel de ocupación de los contenedores, las condiciones meteorológicas, etc. De esta forma, pueden conocer al detalle las necesidades de su ciudad y actuar en consecuencia.
En la primera fase del proyecto de Terrassa, se desplegará una flota de 20 patinetes con sensores de contaminación. Estos patinetes se repartirán por diferentes puntos de la ciudad y se irán redistribuyendo de forma uniforme en función del movimiento orgánico de los usuarios que lo usen para sus trayectos intraurbanos.
A partir de los resultados obtenidos durante la primera fase, se pueden estudiar los patrones de movilidad de los ciudadanos para conocer qué zonas son las más concurridas, en qué zonas los usuarios suelen iniciar o acabar sus trayectos para determinar el número óptimo de vehículos con sensores necesarios para poder obtener información relevante sobre la calidad del aire en todo el municipio.
En la Figura 3 se muestran los sensores existentes en Terrassa, integrados en la Plataforma Sentilo (Plataforma Sentilo en Terrassa).
Metodología
A continuación, se describen los pasos llevados a cabo durante el proyecto con el objetivo de proveer al ayuntamiento de la información necesaria sobre la calidad del aire de la ciudad, así como para recomendar a los usuarios que usen los patinetes eléctricos, cuál es la ruta menos contaminada por la que pueden llegar a su destino.
En primer lugar, es importante remarcar que los sensores recogen muestras de contaminación de forma constante. Estas muestras son enviadas a nuestros servidores cada 5 segundos (si los patinetes están en movimiento) o cada 30 segundos (en caso de que los patinetes estén aparcados). La información enviada en cada muestra contiene los siguientes campos:
- Concentración de NO2 (µg/m3)
- Concentración de CO (mg/m3)
- Coordenadas GPS (longitud, latitud)
- Momento en el que se ha tomado la muestra
La alta frecuencia de envío de muestras permite obtener, para cada patinete, una cantidad de entre 120 y 720 muestras/hora. Este gran volumen de datos nos permite tener mucha información en tiempo real sobre la contaminación en distintos puntos de la ciudad.
A través de herramientas de análisis y procesado de datos espaciales (GIS), se agrupan las muestras recibidas en cada una de las zonas en las que se ha dividido la ciudad y se calcula el promedio para cada uno de los contaminantes mencionados anteriormente. A nivel visual, este método permite distinguir claramente la diferencia de calidad del aire entre dos zonas muy cercanas. A modo de ejemplo, en la Figura 4 se muestra una simulación realizada en la ciudad de Barcelona, en la que se puede apreciar que en el centro se concentran las zonas de mayor contaminación.
En la Figura 5 se observa la diferencia de concentración media entre zonas contiguas.
La gran cantidad de datos procesados y la metodología llevada a cabo durante el análisis permite asignar la contaminación de cada zona a nivel de calle. De esta manera, el ayuntamiento puede conocer la calidad del aire en cada una de las calles de su ciudad y tomar decisiones en consecuencia. Esta información puede ser de gran utilidad a la hora de hacer planificación urbanística. Por ejemplo, si se detecta que ciertas calles superan los límites de contaminación establecidos, se puede reducir el número de carriles de circulación para coches, ampliar las aceras para favorecer el paso de viandantes o bien ampliar la red de carril bici.
En la Figura 6 se observa la concentración a nivel de calle para la simulación realizada en la ciudad de Barcelona.
Por último, la información de los niveles de contaminación a nivel de calle también puede ser de gran utilidad para los ciudadanos. Por una parte, permite recomendar a los usuarios de la aplicación de Reby cuál es la ruta menos contaminada que les lleva a su destino (ver Figura 7) y por otra parte, a nivel de ciudad, permite a los ayuntamientos informar a sus ciudadanos de qué zonas deberían evitar a ciertas horas para minimizar su exposición a altos niveles de contaminación.
En la Figura 7 se muestra los distintos tipos de ruta ofrecidos a los usuarios de Reby, donde la ruta verde es la ruta menos contaminada, la ruta azul es la más rápida y la ruta naranja es la más segura (sólo a través de carriles bici y zonas ciclables).
Resultados
La fecha prevista para el inicio de la prueba piloto en la ciudad de Terrassa es en Julio de 2020, por lo que los resultados que se presentan son a nivel cualitativo, obtenidos a través de la simulación realizada para diferentes ciudades europeas.
Los resultados están descritos en la sección Metodología en la que se ha descrito el proceso de recogida de datos, procesado, análisis, visualización y obtención de rutas menos contaminadas.
Conclusiones
Las conclusiones que hemos podido obtener durante el diseño y preparación del proyecto son las siguientes:
- La red actual de medida de la contaminación en la mayoría de ciudades es insuficiente, por lo que es necesario impulsar una mejora a través de una red de sensores móviles de bajo coste.
- Los niveles de contaminación afectan a la calidad de vida de los ciudadanos, por eso es importante promover métodos de transporte sostenibles que mejoren la conectividad del transporte público y minimicen el uso del transporte privado.
- Recientes estudios científicos, centrados en ciudades europeas y americanas, acreditan la existencia de una relación directamente proporcional entre niveles de contaminación y ratio de mortalidad por COVID-19 (Wu, X., Nethery, R., Sabath, B., Braun, D., Dominici, F., 2020, Exposure to Air Pollution and COVID-19 Mortality in the United States, Department of Biostatistics, Harvard T.H. Chan School of Public Health, Boston).
- El alto volumen de datos obtenidos durante el proyecto puede tener un gran impacto en la toma de decisiones de los ayuntamientos así como en el día a día de sus ciudadanos.
- A partir de la recogida de datos de contaminación en una ciudad durante un período prolongado de tiempo mediante un sistema como el descrito, se pueden mejorar de forma notable los sistemas de predicción de contaminación usados actualmente.