Comunicación presentada al VI Congreso Ciudades Inteligentes
Autores
- David Rodríguez Pérez, Responsable área Industria y Eficiencia Energética, CIC Consulting Informático de Cantabria
- David Vilasack Vilasack, IDbox Team Leader, CIC Consulting Informático de Cantabria
- Carlos Pequerul Herrero, Responsable Smart Monitoring, IDbox, CIC Consulting Informático de Cantabria
- Orlando Britto Herreros, Consultor Monitorización, CIC Consulting Informático de Cantabria
- Carlos Alberto Meneses Agudo, Responsable Machine Learning, CIC Consulting Informático de Cantabria
- Elizaveta Markova, Responsable de Marketing y Diseño Gráfico, IDbox, CIC Consulting Informático de Cantabria
- Alicia Poncela Huerta, Responsable de GD y CRM en IDbox, CIC Consulting Informático de Cantabria
Resumen
La vida de las grandes metrópolis está cambiando a una gran velocidad. Por ello, cobran gran importancia las redes eléctricas inteligentes (Smart Grids), la eficiencia energética de las edificaciones, los contadores o medidores inteligentes (Smart Metering), el almacenamiento energético o las energías renovables. Para conseguir todo lo anterior, el objetivo es integrar Internet, el cloud computing, el Big Data y el Internet de las Cosas en la industria energética (producción, transmisión, almacenamiento y consumo), apoyado en una potente infraestructura 5G y técnicas de aseguramiento del acceso de la información mediante blockchain. Esto facilita la comunicación interempresarial. Una plataforma de monitorización será la herramienta clave para este flujo informativo. Actualmente se encuentra implantada con gran éxito en diferentes redes eléctricas, sectores del agua, empresas de telecomunicaciones y demás sectores relevantes en una smart city.
Palabras clave
Big Data, Eficiencia Energética, Energías Renovables, Medidores Inteligentes, IoT, Plataforma, Monitorización
Introducción
Según el estudio de la ONU publicado en 2018 sobre el desarrollo de las ciudades, el 55% de la población mundial reside en zonas urbanas y la perspectiva a futuro será llegar a ser un 68% en el año 2050, incluso rozar tasas de hasta el 80%, haciendo referencia a las “Mega-Ciudades”. Esta tendencia imparable que experimenta la sociedad, respecto a residir en grandes urbes, marca una nueva realidad que hay que afrontar desde todos los ámbitos. La influencia de la tecnología, los hábitos de las personas y la cohesión social, así como la conciencia medioambiental, la gestión eficiente y la competitividad, hacen que las ciudades tengan que experimentar rápidamente grandes cambios para satisfacer estas nuevas necesidades.
Como consecuencia del surgimiento de ese papel fundamental de las ciudades y de los modelos existentes de infraestructuras y servicios, se ha producido la necesidad de generar sinergias, eficiencias y ahorros, además de la búsqueda de nuevas fórmulas de gestión y la apuesta firme por sectores distintos a los tradicionales. Todo ello, potenciado además por las crisis económicas, hace obligatorio realizar un esfuerzo por conocer y dar cumplimiento a las demandas de los ciudadanos y de las propias metrópolis.
El proyecto
Replantear la vida de la ciudad
Una de las soluciones a las nuevas demandas de los ciudadanos pasa por reinventar los modelos existentes y potenciar sinergias con los sectores emergentes.
Consideramos oportuno, llegados a este punto, hacer una breve descripción del término popularizado smart city, para poder entender cuáles serán los desafíos a los que nos enfrentamos. Una Ciudad Inteligente es aquella que aplica las TIC para mejorar la calidad de vida y la accesibilidad de sus habitantes asegurando un desarrollo sostenible económico, social y ambiental.
Existen varias áreas en las que se pueden aplicar las diferentes soluciones:
1. Eficiencia Energética
-
- Edificios Inteligentes
- Gestión de los Recursos. Mejoras en consumos de agua, disminución de residuos, huella carbono
- Energías Renovables
2. Mejoras en la movilidad
-
- Transporte con energías limpias y eficiente
- Acceso a otras formas de transporte (carsharing, patinetes y bicicletas)
- Infraestructura tecnológica. Acceso a información en tiempo real del tráfico
3. Mejoras en Gestión e Infraestructura
-
- Servicios Online
- Zonas Wifi-abiertas
- Elementos de IoT
- Open Data
En el apartado de Eficiencia Energética, el objetivo hoy en día no es solo reducir la demanda energética sin perder el confort que la energía aporta en nuestra sociedad, sino incorporar elementos que hagan que las nuevas estructuras puedan ser sostenibles. Para lograr lo primero, se debe definir un consumo energético racional, identificando y analizando patrones, consumos anómalos y la influencia de las variables del entorno. Se trata de las llamadas smart grid, redes inteligentes que pueden integrar de forma eficiente el comportamiento y las acciones de todos los usuarios conectados para asegurar un sistema sostenible y eficiente. Es necesario introducir en el ecosistema energético las fuentes de energía renovable para optimizar el uso de los recursos, invirtiendo en nuevos sistemas de almacenamiento y en redes locales de distribución para mejorar los niveles de servicio.
La mejora de la movilidad es otro de los aspectos importantes en los grados de cumplimiento de una Smart City. Transportes públicos alimentados de energías más limpias y el acceso a otras formas de movilidad como pueden ser el car sharing o elementos individuales de transporte, pasando por la creación de rutas sostenibles que reduzcan el tráfico, el ruido y la contaminación, hacen de ésta una de las áreas más importantes a tener en cuenta.
Estas nuevas formas de uso de los recursos de las ciudades modernas no habrían sido posibles sin una nueva arquitectura de los entornos TICs, elementos modernos de captación de datos (IoT), nuevas redes de gestión y, sobre todo, herramientas de Big Data que permiten el almacenamiento y análisis de esta ingente cantidad de datos. Todo esto hace que las telecomunicaciones sean una parte sustancial del sistema y de los elementos que la componen.
Una herramienta potente de monitorización de datos hará que se puedan interrelacionar las tres vías de análisis contempladas anteriormente: eficiencia energética, movilidad e infraestructuras.
Tal como aseguraba William Thomson Kelvin, físico y matemático británico del siglo XIX, “Lo que no se mide no se puede mejorar” por lo que los datos generados en los diferentes sectores cobran gran importancia para usarse como base de la creación de nuevos servicios sobre ellos, los cuales unidos a potentes herramientas de análisis serán imprescindibles para obtener mayores rendimientos y ser más eficiente en los procesos y en la toma de decisiones.
Material y métodos
Una plataforma de monitorización permite integrar, procesar y analizar las múltiples variables heterogéneas de los diferentes entornos: económico, social y medioambiental, entre otros. Se procesan los datos medidos en tiempo real, elaborando modelos matemáticos sobre los datos históricos, capaces de adaptarse a cualquier arquitectura de red desplegada. Estas herramientas deben ser flexibles, escalables y versátiles para que puedan estar presentes en diferentes modelos de negocio con múltiples niveles de criticidad y diversas reglas. Del mismo modo, estas plataformas deben disponer de unas herramientas avanzadas de tratamiento de datos que permitan crear sesiones de análisis en tiempo real e históricos con capacidades de visualización y monitorización de datos de forma ágil e intuitiva. Esta tecnología, capaz de ofrecer información útil y estratégica para el negocio a partir de un análisis detallado de la información capturada, es la tecnología big data.
Solución
¿Qué debe tener una plataforma de inteligencia operacional basada en la tecnología big data?
La estructura básica que sigue este tipo de herramientas se resume en los siguientes bloques:
Integración
Capacidad del sistema para integrar datos, señales o variables del entorno que se definen como datos brutos, los que por sí solos no ofrecen información útil para el negocio, que provienen de orígenes de información heterogéneos. Además, el sistema debe ser capaz de adquirir y procesar datos brutos con frecuencias de adquisición del orden de milisegundos con el fin de asegurar la monitorización de datos en tiempo real en entornos de negocio que así lo requieran.
Procesamiento, almacenamiento y persistencia de los datos
La plataforma big data debe permitir operar con BBDD relacionales y no relacionales perfectamente optimizadas para procesar volúmenes ingentes de información, realizar modelos matemáticos de las señales, hacer cálculos estadísticos de las mismas y generar bases de datos de históricos que servirán para analizar el comportamiento de las señales a lo largo del tiempo. Debe contar con diferentes métodos de compresión de los datos con el fin de asegurar el proceso eficiente de almacenamiento de la información y persistencia de esta. Por último, debe ser un sistema lo suficientemente flexible como para poder implantarse en diferentes modelos de arquitecturas de red, desde las redes más sencillas a las redes donde la seguridad es primordial.
Análisis
Este bloque supone la parte visible, una interfaz que permite analizar la información gracias a las herramientas de análisis gráfico, informes, correlaciones, mapas y sinópticos, permitiendo optimizar la visualización, mejorar el rendimiento y crear un escenario adecuado para la toma de decisiones.
Las herramientas de visualización permiten analizar la tendencia de los consumos en diferentes periodos de tiempo histórico. De este modo, se pueden establecer comparativas, predicciones, patrones de consumo, detectar usos anómalos, definir comportamientos de los consumidores, marcando líneas base de referencia y regresiones.
Las plataformas de monitorización permiten generar dashboards de forma ágil y sencilla, configurar indicadores, establecer límites de consumo, generar sinópticos de monitorización de referencia, geoposicionar señales en mapas y configurar informes personalizados.
Resultados y conclusiones
Telxius
Consumos eléctricos
A continuación, se detalla un caso de uso de la herramienta IDbox (Plataforma de Inteligencia Operacional basada en tecnología big data) para la compañía Telxius en el negocio del control de Consumos Eléctricos.
El proyecto surge por la necesidad de medición de los diferentes consumos eléctricos en tiempo real de forma dinámica, así como de la monitorización del estado de diferentes parámetros de eficiencia en las torres de comunicaciones, enviando alarmas y notificaciones de los diferentes sistemas al centro de control para la toma rápida de decisiones.
En el momento inicial del proyecto se dispone de un parque de más de 10.000 emplazamientos, de los cuales actualmente se monitorizan alrededor de 300 sensores en cada uno, llevándose a cabo en un centro de control al que llegan mediante una red de tarjetas M2M.
De esta manera, se ha identificado al sistema como un elemento clave en la toma de decisiones en los evolutivos de los diferentes dispositivos por la gran cantidad de información disponible.
Telefónica
Monitorización Energética
El proyecto para Telefónica, compañía del sector de la Demanda Energética, surge de la necesidad de analizar en detalle y en tiempo real, los consumos energéticos de alto volumen, con el fin de implantar un sistema de monitorización energética que permita la puesta en marcha del protocolo de medida y verificación IPMVP (International Performance Measurement and Verification Protocol), que sirva como modelo de datos para la implementación de la ISO 50001.
El objetivo de la implantación de la plataforma IDbox (big data) en Telefónica, es monitorizar en tiempo real los consumos energéticos y disponer de una herramienta capaz de analizar las mediciones realizadas y ofrecer al usuario un conjunto de herramientas de análisis que le permitan optimizar sus consumos energéticos de forma dinámica en el tiempo, ofreciendo información útil para implementar estrategias de ahorro y MAE’s (Medidas de Ahorro Energético) que reduzcan su consumo energético.
El futuro de las smart cities pasará por la recolección de sus datos (movilidad, electricidad, telecomunicaciones, sector del agua, financiero, sanitario, educación…) y su posterior procesamiento a través de plataformas de monitorización en tiempo real que darán lugar a un análisis detallado que permita desarrollar estrategias de futuro, tales como una mejora de la sostenibilidad, economía, movilidad y muchos otros aspectos relevantes de la vida de sus ciudadanos.
Referencias
- Departamento de Asuntos Económicos y Sociales, Naciones Unidas, Nueva York, 2018; www.un.org/development/desa/es/news/population/2018-world-urbanization-prospects.html
- CIC Consulting Informático de Cantabria, Plataforma IDbox, 2020; http://idboxrt.com/producto/