Plataforma Territorio Rural Inteligente de Castilla y León

Comunicación presentada al IV Congreso Ciudades Inteligentes.

Autores

• José Antonio González Martínez de la Junta de Castilla y León
• Fernando Alonso Avezuela de la Junta de Castilla y León
• Fernando Herrero Cuesta de la Junta de Castilla y León

Resumen

La Junta de Castilla y León y las Diputaciones Provinciales de Castilla y León están poniendo en marcha una Plataforma común de gestión inteligente de servicios públicos 4.0 para las Administraciones Locales de Castilla y León, multientidad y modular. En una primera fase, se gestionarán mediante la sensorización de elementos (Internet de las Cosas), los servicios públicos de alumbrado, recogida de residuos y gestión del agua, de una forma global e integrada. Tiene por objetivos estratégicos incrementar la eficiencia de los servicios públicos gestionados por las Administraciones Locales de Castilla y León mediante el uso de Internet de las Cosas (IoT), mejorar la calidad de vida de los ciudadanos de las zonas rurales de manera sostenible y fijar población ofreciendo servicios 4.0 y creando nuevas oportunidades de negocio para empresas locales. Se trata de una solución transversal y multientidad basada en las normas del CTN 178 “Ciudades Inteligentes” y sigue estándares para facilitar la interoperabilidad y el desarrollo de nuevos servicios por parte de terceras partes así como la norma PNE 178104 de AENOR adaptada a un sistema de Territorio Rural Inteligente.

Palabras clave

IoT, Smart Rural, Transversalidad, Servicios Públicos 4.0, Despoblación, Envejecimiento, Interoperabilidad

Antecedentes

La Consejería de Fomento y Medio Ambiente de la Junta de Castilla y León ha venido desarrollando desde el año 2007 la Red de Municipios Digitales de Castilla y León (RMD). Esta iniciativa tiene el objetivo de impulsar servicios públicos en línea de calidad, en el entorno local a sus ciudadanos, empresas y organizaciones utilizando las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC). Todas las Diputaciones Provinciales y los principales Ayuntamientos de la Comunidad se adhirieron a la RMD, que perseguía ayudar y coordinar a las entidades locales en el desarrollo de los Servicios Públicos Digitales en su entorno local, tanto desde el punto de vista económico, como técnico y de asesoramiento. Asimismo, la Agenda Digital para Castilla y León 2014-2020, que forma parte de la Estrategia Regional de Investigación e Innovación para una Especialización Inteligente de Castilla y León 2014-2020 (RIS3) aprobada por la Junta de Castilla y León el 16 de abril de 2014, define el Objetivo Específico 6.3 “Impulso de la e-administración y de los servicios públicos digitales en las entidades locales”.

Este Objetivo Específico persigue el impulso de la e–Administración, así como la mejora de la eficacia, eficiencia y calidad de los servicios públicos a través de un uso intensivo en TIC dentro de un escenario de cooperación entre administraciones. De esta manera, se avanzará en el desarrollo y evolución de estructuras de cooperación existentes, como es la RMD, y se apoyará a la estructura administrativa regional para extender las TIC en administraciones con menos recursos humanos con habilidades tecnológicas, y menores posibilidades de acceso a financiación. Este Objetivo propone, del mismo modo, la racionalización del gasto, promoviendo la compartición y reutilización de recursos y sistemas TIC entre Administraciones, así como la interoperabilidad y estandarización de servicios en los ámbitos de comunicaciones, almacenamiento, eficiencia energética, virtualización y automatización.

Por estos motivos, la Consejería de Fomento y Medio Ambiente, a través de la RMD, tiene interés en consolidar una estrategia de colaboración administrativa con entidades públicas locales que desarrollan proyectos y actuaciones relacionados con los Servicios Públicos Digitales y la Sociedad Digital del Conocimiento, de forma que se aprovechen mutuamente la experiencia y conocimientos en el buen desarrollo de proyectos, y se obtengan beneficios en la puesta en marcha de actuaciones.

Introducción

A través de la colaboración entre la Junta de Castilla y León, Diputaciones Provinciales y Ayuntamientos de Castilla y León, se está desarrollando el proyecto “Territorio Rural Inteligente de Castilla y León”, que está permitiendo implantar una plataforma común que gestione servicios públicos 4.0 de forma inteligente, integral y coordinada.

De esta manera, se pretende producir sinergias de eficiencia y reutilización en el ámbito del Smart Rural, entendido como tal, la aplicación de las TIC en el entorno rural, para la gestión de servicios públicos, con el objetivo de aumentar la eficiencia en la prestación de dichos servicios y ofrecer una mayor calidad de vida a los ciudadanos. También se pretende potenciar, a través de las oportunidades que ofrecen las nuevas tecnologías, el desarrollo social y económico de la región. De igual manera, el objetivo es impulsar las nuevas tecnologías como medio para innovar y mejorar la calidad en la gestión de los servicios públicos e infraestructuras, proporcionando un mayor nivel de eficiencia y transparencia en sus relaciones con los ciudadanos, las empresas y el resto de administraciones. El avance de la tecnología permite conocer en tiempo real el estado de cada servicio público gestionado, lo que facilita la actuación inmediata para adaptar el funcionamiento del servicio a las condiciones específicas de cada momento, así como el análisis de la información generada para apoyar la toma de decisiones que puedan mejorar y optimizar la prestación del servicio. Para ello, se usan sensores y actuadores distribuidos por el territorio para gestionar servicios municipales o provinciales.

Por todo ello, la implantación de servicios en el ámbito de Territorio Rural Inteligente es un proyecto común que permite abordar de forma conjunta las necesidades planteadas desde las distintas entidades locales de Castilla y León.

La Consejería de Fomento y Medio Ambiente firmó durante el año 2017 un convenio con las nueve Diputaciones Provinciales, para el proyecto “Territorio Rural Inteligente de Castilla y León”, en el marco de la Red de Municipios Digitales de Castilla y León y cofinanciado por FEDER, para el desarrollo de una plataforma de gestión inteligente de servicios públicos para las Administraciones Locales de Castilla y León, multientidad y modular, aprovechando sinergias entre las Administraciones participantes y ahorro de costes por economías de escala. Esta plataforma podrá gestionarse, a través de la sensorización de elementos, entre otros, los servicios públicos de alumbrado inteligente, recogida de residuos y gestión del agua. Este contrato desarrollará la plataforma software de dicho proyecto.

Dada la alta innovación tecnológica del proyecto a desarrollar, uno de los objetivos del mismo es evaluar la utilidad de este tipo de sistemas para mejorar la eficacia y eficiencia en la prestación de servicios públicos, aumentar la satisfacción de los ciudadanos con los servicios prestados y la creación de nuevas oportunidades de negocio para el sector empresarial. Las actuaciones realizadas en el ámbito de este proyecto son cofinanciadas por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) en el marco del Programa Operativo de Castilla y León 2014-2020, y se enmarcan dentro del Objetivo Específico 2.3.2, “Reforzar el e-gobierno, e-cultura y la confianza en el ámbito digital”. La actuación se corresponde con la implementación de servicios públicos digitales en las Administraciones Locales de Castilla y León.

Descripción proyecto

Idea y alcance

El proyecto tiene por objeto la implantación de una plataforma software de Territorio Rural Inteligente común para las Administraciones Locales, sobre la que se prestará un servicio de operación y mantenimiento extremo a extremo, y se desplegarán sensores y actuadores para su evaluación conceptual.

Ello conlleva los siguientes ámbitos de actuación:

• Implantación de una plataforma software de Territorio Inteligente común para las Administraciones Locales. La plataforma gestionará inicialmente los siguientes servicios públicos:
  • Gestión inteligente de alumbrado público.
  • Gestión inteligente de recogida de residuos.
  • Gestión inteligente del agua: riego y/o bombeo, abastecimiento, saneamiento y reutilización del agua.

Además, la plataforma permite gestionar otros servicios de manera totalmente integrada, como pueden ser el patrimonio inteligente, aparcamiento inteligente, incidencias ciudadanas, monitorización medioambiental, turismo (oferta y demanda de actividades turísticas) y préstamo de bicicletas además de generar nuevas oportunidades para empresas 4.0.

• Servicio de operación y mantenimiento extremo a extremo del sistema desde su puesta en marcha hasta el final del proyecto, que ofrecerá a las Administraciones Locales participantes:
  • Atención multicanal: canal telefónico, correo electrónico y fax.
  • Gestión de eventos, incidencias, peticiones de servicio, cambios, problemas, configuración, suministradores y nivel de servicio.
  • Integración de herramientas de gestión de incidencias con terceros proveedores.
• Adquisición e instalación de sensores y actuadores. Incluye tanto el suministro e instalación de los sensores y actuadores necesarios para gestionar los servicios públicos de las Administraciones Locales interesadas, como las comunicaciones y conectividad de estos elementos con la plataforma software de Territorio Inteligente.

Diseño y funcionalidades

Características generales

El sistema presenta las características que indica la norma PNE 178104 de AENOR [1], particularizadas a un sistema de Territorio Rural Inteligente:

• Horizontalidad: La Plataforma Territorio Rural Inteligente permite la gestión transversal de la información tanto de una forma horizontal como vertical. Para ello, la plataforma dispone de distintos motores de procesado de datos que se adaptan a las distintas necesidades de tratamiento de información, tanto por su origen como por las aplicaciones que deben consumir los resultados obtenidos por dicho proceso. Dada la flexibilidad en la creación de contextos se trata de una Plataforma Multientidad y Multiservicio. El sistema soportará diferentes Entidades Locales (Ayuntamientos, Diputaciones, etc.) o centros directivos de la Junta de Castilla y León puedan utilizar la plataforma de forma simultánea sobre la misma infraestructura común, independiente y personalizada por parte de cada usuario. Asimismo, soportará la gestión de diferentes servicios o ámbitos de aplicación (gestión de alumbrado, aguas, residuos, etc.) de forma simultánea sobre la misma infraestructura.
• Interoperabilidad: Se pretende que el sistema tenga el mayor nivel de independencia de proveedores posible a todos los niveles, de forma que se soporten diferentes dispositivos, tecnologías de comunicación y mecanismos de captura de información, así como la integración con otros sistemas, ya sean internos o externos. Para lograr esto, serán necesarios, entre otros, los siguientes requisitos:
  • o   Los componentes y módulos software que se implanten deben ser independientes del fabricante de dispositivos de sensorización y actuación que se instalen.
  • o   El sistema debe tener independencia de los protocolos y tecnologías de la comunicación (M2M, wifi, LoRa, Sigfox, etc.) que se empleen en cada caso, debiendo disponer de capacidad para incorporar nuevos sistemas de comunicación según se vaya precisando, así como su adaptación a una semántica común.
• Rendimiento: El sistema puede manejar de manera eficiente y en tiempo real los dispositivos, servicios y procesos que lo integran.
• Robustez, alta disponibilidad y resiliencia.
• Escalabilidad: Se precisa, sin modificar la arquitectura, poder incrementar la capacidad de proceso y almacenamiento sin merma en el rendimiento del sistema.
• Abierta: La selección de tecnologías base de la Plataforma Territorio Rural Inteligente ha sido hecha bajo estrictos criterios para aprovechar al máximo las ventajas de las tecnologías Open Source. Conscientemente, frente a alternativas tecnológicas de prestaciones similares, para el núcleo de la plataforma, alineado con FIWARE, se ha optado por las soluciones respaldadas por organismos oficiales de estandarización o aquellos con comunidades abiertas que facilitan el libre acceso a las especificaciones de diseño e implementación. Esto facilita un diseño altamente reutilizable y capaz de recibir contribuciones que enriquecen la solución tanto en prestaciones como en funcionalidad, sin por ello sacrificar los estándares de servicio y robustez. Además, permite evitar situaciones de vendor-locking ya que, al ser la solución abierta, cualquier otro proveedor puede hacerse cargo de su mantenimiento y evolución.
• Evolucionable: La plataforma puede ampliarse para dar soporte a nuevas funcionalidades, valorándose la independencia de proveedor a este respecto.
• Seguridad: La plataforma garanztiza un acceso controlado a la información, permitiendo la configuración de distintos perfiles y roles, prestando especial atención al entorno multientidad requerido. La comunicación entre componentes se realizará de manera cifrada y segura, cuando sea necesario para garantizar la seguridad en las comunicaciones. Todas las comunicaciones con la plataforma están aseguradas a través del uso de tokens y estándares (TLS, XACML2.0, oAuth).
• Flexibilidad: Capacidad de la plataforma para funcionar en diferentes escenarios: ‘On premise’ y ‘SaaS’, así como la posibilidad de pasar de un modo de despliegue a otro, ante necesidades de la Dirección del Proyecto.
• Modularidad: La plataforma debe tener un enfoque modular, posibilitando desplegarla por partes de manera sencilla. La solución es completamente modular (microservicios) y permite la sustitución de cualquier componente de la misma por uno alternativo.
• Capacidades de Big Data: Integrando datos generados desde múltiples fuentes y con distintas estructuras. La Plataforma Territorio Rural Inteligente está diseñada para facilitar y gestionar el acceso a grandes volúmenes de datos e informaciones que componen el ecosistema de los servicios urbanos. Para esto se habilitan e integran diversos repositorios de datos según su tipología: BigData, Short Term History, Base de Datos Relacional, OpenData. En ese sentido, dichas herramientas permiten integrar, acceder y procesar datos de cualquier origen.
• Multi-dispositivo e Interfaz de Usuario: Las herramientas puestas a disposición de los usuarios para la configuración, provisión y representación de los servicios y resultados de la Plataforma Territorio Rural Inteligente están desarrolladas con los conceptos de servicios web, incluido «web responsiveness» para su acceso multidispositivo

Arquitectura del Sistema

La Plataforma Territorio Rural Inteligente es una plataforma horizontal y abierta completamente compatible con los requisitos de la norma UNE 178104 y las recomendaciones OASC que integra las tecnologías clave para el desarrollo de aplicaciones en el ámbito de las Smart Cities. La implantación tecnológica de la Plataforma de Territorio Rural Inteligente corresponde a la empresa Telefónica, cuyo sistema utiliza para ello especificaciones, estándares e implementaciones de referencia FIWARE, lo que asegura una convergencia efectiva y la creación de un ecosistema de Innovación y Emprendimiento en torno a ella.

La solución está diseñada para obtener datos de cualquier elemento susceptible de proporcionarlos en el entorno de un territorio, y preparada para procesarlos con la finalidad de generar informaciones de negocio útiles para la gestión, monitorización, gobernanza y control de la ciudad. En este sentido, tanto el origen como el tipo y el volumen asociados a dichos datos pueden ser tan diversos como el número de sistemas, servicios o tecnologías a las cuales haya que dirigirse para realmente obtener los datos requeridos, pero en definitiva se puede hacer dos grandes grupos atendiendo, sobre todo, al tipo de elemento en el cual se origina la información que se debe recibir: los elementos de campo (dispositivos, smartphones, etc.) y los sistemas de información o control (Sistemas Verticales, Sistemas Municipales en la figura y otras plataformas o Sistemas Externos). Esta clasificación, simplificada únicamente por la fuente de los datos, implícitamente asume unos rasgos característicos sobre el tipo de los mismos y su tratamiento requerido, los cuales deben ser asumidos por la solución que plantea la Plataforma a nivel global.

En función del tipo de tratamiento de la información que se realice, la Plataforma está diseñada para procesar datos tanto en «tiempo real, como en forma de lotes, con diversa cadencia (diaria, semanal, mensual, etc.).

La Plataforma proporciona de forma nativa herramientas y tecnologías adecuadas a ambos entornos, garantizando la total integración de todos los tipos de información en la propia solución, lo cual constituye una característica única en el ámbito de las plataformas de gestión de elementos e informaciones pertenecientes al entorno urbano.

Por todo lo anterior, la plataforma es completamente horizontal en cuanto al tratamiento de información, ya que la integra desde cualquiera de los ámbitos y sistemas de la ciudad, independientemente de la fuente (dispositivos o sistemas), cadencia de la información (tiempo real o modo batch) o estructura de la misma (información estructurada y no estructurada).

Todos los grupos funcionales o componentes se desarrollan a continuación:

• Capa de Captación: Se compone de cualquier elemento que pueda aportar datos a la plataforma o sobre el que se pueda actuar desde la plataforma, entendiendo como tales elementos: Sensores, actuadores, gateways y otros dispositivos que obtengan información o sobre los que se pueda actuar para la gestión de los servicios públicos, así como fuentes de datos provenientes de sistemas externos.  La comunicación con estos elementos o dispositivos deberá ser bidireccional. Dentro de la Capa de Captación se incluyen también todas las infraestructuras y sistemas de comunicaciones mediante los que se realiza la transmisión de la información a la Plataforma (M2M, LoRa, Sigfox, etc.). También existe la posibilidad de incluir de nuevas tecnologías evolutivas o sustitutivas que surjan en el futuro (LPWA – NBIoT & LTE-M)
• Capa de Adquisición: Ofrece los mecanismos para la gestión de datos procedentes desde la Capa de Captación, abstrayendo la información proveniente de los mismos utilizando una vista semántica de datos estándar (compuesta por valores, unidades y metadatos), así como proporcionando las órdenes y comandos que se envían a los dispositivos. En esta capa, existirán diferentes conectores multiprotocolo (REST, MQTT, CoAP, WS, etc) y sus correspondientes traductores de protocolo para independizar a la plataforma de los dispositivos, tecnologías de comunicaciones y protocolos utilizados para transmitir la información.
• Capa de Contacto: Encargada del almacenamiento, tratamiento y explotación de la información del sistema, para la incorporación de valor en la gestión de servicios de Territorio Inteligente. Esta capa deberá trabajar sobre un modelo de ontología de Territorio Inteligente, con un modelado de información común basada en la semántica establecida en la capa inferior.
• Capa de Interoperabilidad: Ofrece interfaces de acceso a la Capa de Conocimiento, facilitando la construcción de servicios verticales a partir de los datos recopilados en la plataforma, y ofreciendo conectores para que sistemas externos puedan acceder a la misma. Todo ello de acuerdo a una política de seguridad. Se solicita disponer, al menos, de las siguientes funcionalidades en esta capa:
  • Kit de desarrollo (APIs y SDKs) para facilitar la implementación de nuevos servicios verticales en la capa de Servicios Inteligentes.
  • Integración de la herramienta de ticketing de la plataforma de Territorio Inteligente con herramientas de terceros mantenedores mediante API WSDL.
  • Repositorios y portales Open Data.
• Capa de Servicios Inteligentes: Estará integrada por aplicaciones verticales para la gestión inteligente de servicios públicos, así como por aquellas otras que ofrezcan funcionalidades de valor añadido a la plataforma a través de la Capa de Interoperabilidad. Se requiere, a tal efecto, la provisión de:
  • Cuadros de mando personalizados para cada usuario de la plataforma.
  • Aplicaciones de gestión de servicios verticales: Alumbrado público, Recogida de residuos, Riego y Bombeo y Abastecimiento, saneamiento y reutilización del agua.

Las aplicaciones deberán poder ser accesibles a través de una interfaz web de usuario.

• Capa de Soporte: Transversal, da soporte al resto de componentes de la plataforma. Se solicitan las siguientes funcionalidades: Gestión de la configuración, Gestión de identidades y control de acceso, Auditoria, Seguridad, Monitorización y Gestión de procesos (ITIL/ISO 20000).

Planificación del proyecto

1. Fase 1: Despliegue de la plataforma software con un número limitado de sensores y actuadores. En esta fase, que desarrolla la Consejería de Fomento y Medio Ambiente, se implanta la plataforma que controla la gestión inteligente de servicios públicos, con un nº reducido de puntos sensorizados. Esta fase está sirviendo tanto para la puesta en marcha de la misma, como para la realización de pruebas, ajuste de parametrización y evaluación general. Se definen los requisitos técnicos que deben cumplir los sensores y actuadores para poder interoperar correctamente con la plataforma. Se está desarrollando durante el primer semestre de 2018.
2. Fase 2: Instalación de sensores y actuadores para gestionar servicios públicos. Una vez finalizada la fase 1 de puesta en marcha de la plataforma, las Diputaciones Provinciales contratarán e instalarán los sensores y actuadores adquiridos siguiendo las especificaciones técnicas identificadas en la etapa anterior. Durante esta fase, estará en funcionamiento el servicio de operación y mantenimiento de la plataforma, que será financiado por la Consejería de Fomento y Medio Ambiente. Esta 2ª fase se extenderá durante el segundo semestre de 2018 hasta el final de 2021

Conclusiones

La plataforma Territorio Rural Inteligente de Castilla y León es la primera iniciativa a nivel regional para poner en marcha una plataforma de Smart Rural común para todas las adminsitraciones públicas de este ámbito territorial, que pueda ser utilizado tanto por Diputaciones Provinciales, como por Ayuntamientos y centros directivos de la propia Junta de Castilla y León. Esto redundará en un mayor ahorro de costes, mejora en la eficiencia y eficacia en la gestión de servicios, impacto en el ciudadano e incremento de oportunidades de negocio para empresas. Para ello se han definido métricas e indicadores clave de rendimiento (KPI) que se seguirán a lo largo del proyecto, con el objetivo de evaluar las bondades de un sistema de gestión inteligente de servicios 4.0. La empresa encargada de implantar la plataforma y desarrollar el proyecto es Telefónica, utilizando la tecnología FIWARE, que permite la integración de los datos del territorio (sensores y sistemas) a través de una capa de acceso común, y la representación de los indicadores clave de servicio, basados en su visualización avanzada y las capacidades analíticas.

Referencias

[1]     Norma PNE 178104 de AENOR. Ciudades Inteligentes. Infraestructuras.