SMART-FI: Utilizando datos abiertos para ofrecer servicios de movilidad en las ciudades inteligentes

Comunicación presentada al IV Congreso de Ciudades Inteligentes

Autores

• Malena Donato Cohen, Coordinadora del proyecto SMART-FI, ATOS SPAIN
• Javier Cubo, Coordinador Técnico del proyecto SMART-FI, Universidad de Málaga

Resumen

SMART-FI es un proyecto de I+D que ofrece una plataforma para analizar, desplegar, gestionar e interoperar servicios explotando datos abiertos de las Ciudades Inteligentes. SMART-FI recopila los datos, los homogeneiza y ofrece funcionalidades para desarrollar, desplegar y orquestar servicios, analizando los datos y ofrece recomendaciones. En este contexto estamos desarrollando CityGO (una aplicación móvil para Android), que ofrece al usuario recomendaciones sobre opciones de transporte público disponibles que pueda utilizar tales como autobuses, bicicletas, información sobre el estado de los automóviles eléctricos, o bien plazas de aparcamiento disponibles, etc. Todo se gestiona en tiempo real y la aplicación ofrece una ruta óptima; actualmente está utilizando datos abiertos de la ciudad de Málaga. Incluye el CityDash, un panel de control web, para el Ayuntamiento que permite a los funcionarios visualizar todos los datos provenientes de sensores de la ciudad.

Palabras clave

Ciudades Inteligentes, Movilidad Urbana, Internet de las Cosas, Datos Abiertos, Homogeneización de Datos, Análisis de Datos, Sensores, Dispositivos, Plataforma Internet de las Cosas

Introducción y antecedentes

“Nosotras, ciudades, debemos esforzarnos por mejorar la accesibilidad y por mantener el bienestar y los modos de vida urbanos a la vez que reducimos el transporte. Sabemos que es indispensable para una ciudad viable reducir la movilidad forzada y dejar de fomentar el uso innecesario de los vehículos motorizados. Daremos prioridad a los medios de transporte respetuosos del medio ambiente (en particular, los desplazamientos a pie, en bicicleta o mediante los transportes públicos) y situaremos en el centro de nuestros esfuerzos de planificación una combinación de estos medios.” Carta de Aalborg – Carta de las ciudades europeas hacia sostenibilidad [1].

Esta carta ha sido firmada hace más de 20 años, durante el mes de Mayo de 1994 durante la “Conferencia Europea de Ciudades sostenibles” y si bien se han realizado mejoras en el tema, hoy en día sigue vigente. Hoy día, el 54% de la población mundial vive en ciudades, y en 2050 se estima que esta cifra llegue al 66%. Y en Europa el 80% de la población vive en zonas urbanas. Si queremos reducir la contaminación, mitigar el cambio climático y contribuir a que las ciudades del futuro sean más inteligentes y más habitables para todos, debemos tender a utilizar de manera habitual el transporte público. La movilidad urbana eficiente va mucho más allá que la planificación de viaje intermodal, entendiendo que se consideren diferentes medios de transporte público disponible en una ciudad para optimizar el recorrido de un sitio a otro. Las autoridades locales también han ido enfocando sus soluciones en la optimización del flujo de tráfico y los problemas ambientales. Actualmente, las soluciones de movilidad inteligente se basan en la prioridad de la señal de tráfico para vehículos de transporte público y de emergencia, la creación de mapas de tráfico y la información de viaje en tiempo real para los conductores con respecto a los viajes anticipados. Estas soluciones a menudo usan datos de los sensores GPS en los autobuses y, en algunos casos, en los detectores de tráfico. Las soluciones que hagan uso de nuevas tecnologías, se adapten a las necesidades de los usuarios y contribuyan a ofrecer una alternativa para hacer frente a los retos y ofrezcan nuevas formas de movilidad urbana del siglo XXI, son las que prevalecerán en el tiempo. En este contexto, CityGO está siendo desarrollada, es una apuesta por ofrecer una solución de movilidad que considera el transporte urbano intermodal e integrado. Entendemos que las ciudades cada vez más necesitan una apuesta de gestión enfocada en la intermodalidad, es decir, el uso combinado de distintos medios de transporte público: autobús, metro, tren o tranvía.

El proyecto SMART-FI [2] tiene por objetivo ofrecer una plataforma para que las administraciones públicas y los ciudadanos puedan beneficiarse de los datos abiertos que ofrecen las ciudades, teniendo siempre como foco el ciudadano y ofreciendo una solución centrada en el usuario (user-centric) aunando el concepto de ciudad inteligente y poniendo la tecnología al servicio de las personas. De esta manera, el proyecto rompe la tradicional barrera entre los datos disponibles y su uso efectivo, que revierte en beneficios para los ciudadanos. En la actualidad, muchos ciudadanos que viajan, ya sean turistas, trabajadores o cualquier otra categoría, utilizan planificadores de viaje multimodal o intermodal, como los mapas de Google, que combinan datos abiertos de transporte, buses, bicicletas, etc., y ofrecen información sobre horarios o el tiempo de viaje agregando información de varias fuentes. Aquí es donde CityGO entra en escena, CityGO ofrece una solución de movilidad sostenible, enfocada a ofrecer a los ciudadanos información para poder utilizar el transporte público e información acerca de los distintos modos de transporte que conforman el sistema de transporte público urbano: trenes, metro, tren suburbano, o bien el sistema público de bicicletas, etc. lo cual permite los recorridos en las ciudades de manera más amplía, enriquecedora, a la vez que nos proporciona experiencias nuevas de viaje y la capacidad de realizar actividades muy diversas (laborales, educativas, relacionales y recreativas).

El reto: Objetivos del proyecto SMART-FI

SMART-FI ofrece una metodología para homogeneizar datos abiertos heterogéneos y servicios de datos, y así llevar a cabo un análisis de datos agregados, con la finalidad de predecir comportamientos y ofrecer recomendaciones para facilitar el despliegue de servicios. El enfoque de SMART-FI ayuda a desplegar e interconectar servicios utilizando los datos abiertos de las ciudades. En proyecto, ofrece así servicios utilizando tecnología de la plataforma abierta de internet de las cosas FIWARE [3], reconocida a nivel Europeo, que ofrece la posibilidad de desarrollar aplicaciones inteligentes y un entorno donde las ciudades pueden publicar sus datos de una forma estandarizada.

Los principales beneficiarios de este proyecto son los ayuntamientos, o los operadores que gestionen los datos y los desarrolladores de aplicaciones dado que les ofreceremos un ecosistema con herramientas y metodologías que faciliten el uso y la explotación de los datos abiertos expuestos por las ciudades. Actualmente, las ciudades inteligentes cuentan con una gran cantidad de “dispositivos inteligentes urbanos” que generan multitud de datos a diario, y a su vez las ciudades los exponen mediante algunas plataformas, por ejemplo, a través de FIWARE para que sean utilizados por terceros. Para obtener beneficios, estos datos necesitan ser interconectados y explotados para ofrecer servicios útiles para los ciudadanos. Por este motivo, hemos desarrollado una infraestructura altamente escalable para gestionar la densidad variada de datos provenientes de dispositivos y servicios, resolviendo problemas de interoperabilidad.

El objetivo principal del proyecto SMART-FI es crear una serie de funcionalidades para permitir a los desarrolladores desplegar, usar e interoperar servicios de una forma fácil y estandarizada, explotando datos abiertos y agregados desde las Ciudades Inteligentes en la Sociedad de la Internet del Futuro. El proyecto cuenta con cuatro pilotos que se están realizando en estas tres ciudades: Málaga (España), Malatya (Turquía) y Karlshamn (Suecia), para validar los resultados del proyecto, basándose en la explotación de los datos que se exponen en la plataforma FIWARE. Como la aplicación CityGO, esperamos que los resultados puedan ser escalables a otras ciudades con menor o mayor complejidad en relación al volumen de datos abiertos y para ofrecer servicios innovadores y de alto valor añadido. En SMART-FI proponemos nuestra una “hoja de ruta” para utilizar los datos abiertos en estas tres ciudades, pero esperamos que nuestro modelo pueda ser utilizado en otras ciudades diferentes ofreciendo beneficios para todos sus ciudadanos. De esta manera, una ciudad inteligente que haga un uso efectivo de los datos disponibles promoverá la economía y la innovación ofreciendo nuevas oportunidades de negocio para emprendedores, ayuntamientos, y empresas locales siendo una palanca para la activación económica en el ámbito local que opera. Para superar las limitaciones de los escenarios actuales en este ámbito, este proyecto se centra en usar nuevas tecnologías para producir un enfoque con los objetivos concretos listados en la siguiente sección.

Objetivos técnicos

Los objetivos técnicos específicos de SMART-FI son los siguientes:

• Realizar una homogenización de datos abiertos y servicios heterogéneos,
• Análisis y agregación de servicios de analíticas de datos para predicciones y recomendaciones,
• Desarrollo de metodologías para desplegar e interoperar servicios,
• Alineamiento y contribución a la plataforma FIWARE, y
• Sugerir procesos y motivar la implementación de servicios en ciudades y municipalidades.

Arquitectura de la plataforma SMART-FI

A continuación, se muestra la arquitectura de la plataforma SMART-FI en la Figura 1., como se puede observar, la plataforma SMART-FI contiene tres niveles o capas principales: nivel de infraestructura, nivel de plataforma (o componentes), y nivel de aplicación. En el nivel de infraestructura se llevará a cabo la conexión y uso de los dispositivos físicos y servicios públicos. El nivel de plataforma o componentes presenta principalmente los tres componentes que darán lugar a un conjunto de metodologías y herramientas a ser usadas en el ámbito de las aplicaciones de ciudades inteligentes. En concreto, los componentes, conectados entre sí, y sus funcionalidades, son:

• Homogeneización de datos (Data normalization in Smart Cities). Funcionalidad: Homogenización de datos abiertos y servicios de datos en las ciudades inteligentes (Bischof et al, 2014), (abif et al, 2016).
• Microservicios de análisis de datos (Data analytics microservices for Smart Cities). Funcionalidad: Agregación y desarrollo de servicios para análisis de datos para predicciones y recomendaciones (Bellini et al, 2014), (Kominos et al, 2015).
• Orquestación de servicios (Services orchestration in Smart Cities). Funcionalidad: Desarrollo de metodologías para desplegar e interoperar servicios (Canal et al, 2008), (Camara et al, 2009), (Cubo & Ernesto, 2011).

Además, este nivel contiene el market de servicios que podrán utilizarse para la composición con los servicios de SMART-FI, con la idea de crear servicios compuestos (se está estudiando la posibilidad de hacer uso de servicios de terceros). También contiene el gestor de gobernanza, mediante el cual se coordinarán las diferentes funcionalidades. Por otro lado, el nivel de aplicación contiene la generación de las aplicaciones Smart City, considerando entre otras CityGO, o el resto de aplicaciones o casos de estudio pilotos para validar la plataforma. Y por último, la conexión con el ecosistema de FIWARE, que se integra con SMART-FI tanto en el nivel de infraestructura como en el de plataforma. En este sentido, SMART-FI está alineada con FIWARE.

CityGO, el caso de uso de Málaga

Considerando el contexto donde las ciudades están cada vez más pobladas y recordando la mencionada Carta de Aalborg o las iniciativas actuales como “La semana Europea de la Movilidad” donde se fomenta el uso del transporte público, y en el contexto del proyecto SMART-FI, se está desarrollando la Aplicación CityGO. Es una solución para fomentar una movilidad urbana sostenible dado que el usuario recibe recomendaciones personalizadas, tales como con qué transporte publico moverse por la ciudad (actualmente utilizando datos abiertos de Málaga) y así promover hábitos saludables y respetuosos con el medio ambiente. Es una solución innovadora, fácil y personalizable a cualquier ciudad, conformada por dos herramientas complementarias que ofrecen beneficios clave:

• CityGO: es una aplicación móvil, que indica al usuario qué opciones de transporte público están disponibles en cualquier momento para una ruta en particular. Por ejemplo, sugiere opciones como el uso compartido de automóviles eléctricos, autobuses, la estación de alquiler de bicicletas pública más cercana, plazas de aparcamiento disponibles, etc. Todo se gestiona en tiempo real para obtener una ruta óptima basada en datos proporcionados por la red de sensores y datos abiertos de la ciudad.
• CityDash: es un panel basado en web para el centro municipal y para el control de los recursos de la ciudad que permite a los funcionarios visualizar todos los datos provenientes de la red de sensores de la ciudad para respaldar la toma de decisiones cotidianas y para mejorar la planificación del tráfico en la ciudad en tiempos de alto flujos turísticos, eventos deportivos, entre otros.

Las características principales de CityGO pueden resumirse como, basado en el perfil del usuario (como por ejemplo con la posición del GPS, rutas habituales, preferencias), adapta las rutas a cada usuario teniendo en cuenta las rutinas diarias para proporcionar recomendaciones personalizadas, proporcionando información sobre líneas y paradas de autobuses, el estado del tráfico y los posibles dificultades para circular y además ofrece información en tiempo real de los horarios de los autobuses y las paradas próximas al posición del usuario, o bien información sobre automóviles compartidos (carsharing), el alquiler de bicicletas y otros, todo gestionado en tiempo real, para poder obtener un recorrido óptimo. CityGO recibe y guarda las rutinas habituales del usuario y basándose en estas rutinas ofrece recomendaciones. Los beneficios para el usuario están relacionados con las recomendaciones sobre cuál es el mejor itinerario para tomar y cuál es el mejor medio de transporte basado en la información en tiempo real de forma proactiva, por lo que el usuario no tiene que expresar su itinerario exacto cada vez. Para la ciudad, la aplicación presenta ventajas reales ya que brinda información sobre los itinerarios regulares de los usuarios que permite una mejor planificación de las rutas (uso de calles y posibles ajustes, semáforos, etc.). CityGO brinda información sobre rutas de autobuses, información de líneas y también lo que hace el usuario antes y después de tomar un autobús determinado. Además, los sistemas de información de bicicletas brindan información sobre los usuarios y cuántos espacios de estacionamiento se necesitan. La Figura 2 muestra el acceso a la aplicación y un ejemplo de los servicios que ofrece al usuario:

Por otra parte, las características clave de CityDash son: un cuadro de mando que permite la visualización de información en tiempo real, datos de indicadores de tiempo y mapas interactivos sobre todos los aspectos de la ciudad, incluido el flujo de tráfico de la ciudad, automóviles, flotas de autobuses, ubicación de los ciudadanos conectados a la aplicación móvil y otro tipo de información y visualizaciones de utilidad. Con el CityDash las ciudades pueden visualizar el estado de la ciudad y con esta información pueden planificar mejor los recursos. Por ejemplo, en momentos de flujos turísticos altos, eventos deportivos, cuando existen determinados cortes de calles, cambiar rutas de autobuses, o incidencias, etc., y así fomentar una gestión adecuada de los recursos disponibles.

De esta manera esperamos que la aplicación CityGO contribuya a mejorar los problemas típicos de las ciudades, como congestión del tráfico, excesivo uso de coches de forma individual, contaminación y el stress asociado a estos. Así, con CityGO esperamos contribuir a fomentar hábitos más saludables y un ambiente sin stress gracias a la utilización de medios de transporte público disponibles para el ciudadano. Estos casos de uso y su aplicación real presentan un desafío muy importante para las municipalidades, dado que es necesaria una estrategia coherente para explotar las oportunidades que ofrecen los datos urbanos disponibles y que reviertan en beneficio para los ciudadanos. Actualmente, las fuentes de datos y los formatos son totalmente heterogéneos porque no existen herramientas de análisis de datos capaces de permitir el desarrollo de aplicaciones inteligentes en las ciudades. Aquí es donde SMART-FI presenta un valor más innovador: recopilar los datos de distintas fuentes, ofrecer una metodología para homogeneizar estos datos, analizar los datos, y hacer un uso de los mismos de manera que tenga sentido esta información. Aparte de este piloto en Málaga, los resultados del proyecto están siendo validados en otros dos escenarios en Malatya (Turquía) y Karlshamn (Suecia), ofreciendo servicios de valor añadido e innovadores a estas ciudades, y pudiendo extrapolarse a otras.

Agradecimientos

A los diferentes socios y sus equipos que componen este proyecto. El consorcio está compuesto por ATOS Spain SA, Universidad de Málaga, NetPort Science Park, SAMPAS AS., y Technical University of Wien, y tiene el apoyo de tres ciudades: Ayuntamiento de Málaga [4], Municipalidad de Karlshamn [5] y Municipalidad Metropolitana de Malatya [6]. El Proyecto está cofinanciado por la iniciativa “ERA-Net Urban Europe Joint Programming Initiative”, con el apoyo de las agencias de financiación nacional: CDTI (España), FFG (Austria), Tübitak (Turquía) y Energimyndigheten (Suecia).

Referencias

• SMART-FI: Exploiting Open IoT Data from Smart Cities in the Future Internet Society. Stefan Nastic, Javier Cubo, Malena Donato, Schahram Dustdar, Orjan Guthu. Mats Jonsson, Omer Ozdemir, Ernesto Pimentel, M. Serdar Yumlu, 2017. Springer Series, Internet of Things Technology, Communication and Computing.
• Rafael Achaerandio, Roberta Bigliani, José Curto, Gaia Gallotti, 2012. Smart Cities Analysis in Spain 2012, The Smart Journey. IDC Smart Cities Index Ranking
• Tarek Abid, Laouar Mohamed Ridda, Zarzour Hafed, and Mohamed Tarek Khadir, 2016. Smart cities based on web semantic technologies. In Proc. 2016 ACM International Joint Conference on Pervasive and Ubiquitous Computing: Adjunct (UbiComp ’16). ACM, 1303-1308, 2016.
• Pierfrancesco Bellini, Monica Benigni, Riccardo Billero, Paolo Nesi, Nadia Rauch, Km4City ontology building vs data harvesting and cleaning for smart-city services, Journal of Visual Languages & Computing, Volume 25, Issue 6, 827-839, 2014.
• Nicos Komninos Charalampos Bratsas, Chirstina Kakderi Panagiotic Tsarchopoulos, 2015. Smart city ontologies: Improving the effectiveness of smart city applications. Journal of Smart Cities, vol.1(1): 31–46, 2015.
• Carta de las Ciudades Europeas hacia la Sostenibilidad, Carta de Aalborg, fue aprobada por los participantes en la «Conferencia Europea sobre Ciudades Sostenibles» celebrada en Aalborg, Dinamarca, el 27 de mayo de 1994.
• Javier Cámara, Jose Antonio Martın, Gwen Salaün, Javier Cubo, Meriem Ouederni, Carlos Canal, Ernesto Pimentel, 2009. Itaca: an integrated toolbox for the automatic composition and adaptation of web services. In 2009 31st. International Conference on Software Engineering. ICSE2009. May 16-24, 2009. Proceedings, pages 627–630. IEEE Computer Society, 2009.
• Javier Cubo Ernesto Pimentel, 2011. DAMASCO: A Framework for the Automatic Composition of Component-Based and Service-Oriented Architectures, 388–404. Springer Heidelberg, 2011.
• Semana Europea de la movilidad 2017  (accedido el 19 de Marzo 2018)