Smart Heritage City: Un proyecto de ciudad patrimonial inteligente

Comunicación presentada al IV Congreso Ciudades Inteligentes.

Autores

• Rosa Ruiz Entrecanales, Unidad de Patrimonio de Ávila, Ayuntamiento de Ávila
• Aurélien Henon, NOBATEK/INEF4
• Fernando Monteiro, Departamento de Engenharia Electrotécnica, FCT NOVA
• Susana San José Alonso, Departamento de Robótica y Visión Artificial, Centro Tecnológico CARTIF
• Alessandra Gandini, Centro Tecnológico TECNALIA
• Mikel Zubiaga, Centro Tecnológico TECNALIA
• Rosa Pérez, Instituto Tecnológico AIDIMME
• Miguel Ángel Abián, Instituto Tecnológico AIDIMME
• Jose Carlos García García, Departamento de Conservación del Patrimonio, Fundación Santa María la Real del Patrimonio Histórico
• Daniel Basulto García-Risco, Departamento de Conservación del Patrimonio, Fundación Santa María la Real del Patrimonio Histórico

Resumen

Smart Heritage City (SHCity) es un proyecto de cooperación europea, que desarrolla una solución destinada a mejorar la gestión de conjuntos urbanos históricos, facilitando su mantenimiento, conservación, ahorro energético, uso turístico y la toma de decisiones. Se prueba la tecnología en Ávila, ciudad Patrimonio de la Humanidad, desplegando una red de sensores por diferentes localizaciones del conjunto histórico, que en tiempo real miden parámetros ambientales, estructurales, así como otros relacionados con la seguridad, el consumo energético o el flujo de visitantes. Los objetivos del proyecto son el desarrollo de una app para el turismo, y una herramienta web para los gestores. El resultado será replicado en conjuntos históricos de Europa.

Introducción

Smart Heritage City (SHCity) es un proyecto de cooperación europea del programa Interreg Sudoe, que tiene como principal reto desarrollar una solución tecnológica destinada a mejorar la gestión de conjuntos urbanos históricos, facilitando su mantenimiento y la toma de decisiones. SHCity implementa una herramienta 4.0 en conjuntos urbanos y una aplicación enfocada a la gestión del turismo, que continúan la labor del proyecto de monitorización SHBuildings [1]. Se prueba la tecnología en Ávila, España, que es un conjunto histórico Patrimonio de la Humanidad y cuyo ejemplo podrá ser replicado en otros conjuntos históricos de Europa. El proyecto tiene como plazo de ejecución desde 2016, hasta el año 2018, y va a ser llevado a cabo por un consorcio multidisciplinar de profesionales pertenecientes a la Fundación Santa María la Real del Patrimonio Histórico, el Ayuntamiento de Ávila, el Instituto Tecnológico AIDIMME, el Centro Tecnológico CARTIF, la Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, NOBATEK/INEF4, y TECNALIA.

Antecedentes

El proyecto SHCity se plantea tras analizar y estudiar las deficiencias de gestión que se dan en la actualidad en las ciudades patrimoniales de toda Europa [2]. Las amenazas que se dan hoy día en la gestión del patrimonio se presentan frecuentemente como diversos factores, que ponen en riesgo la conservación de dicho patrimonio [3]. Las debilidades más frecuentes que comparten son:

• Carencia de planes de gestión integral de los conjuntos urbanos.
• Desconocimiento por parte de los gestores del patrimonio (Administraciones Públicas principalmente) de las tecnologías disponibles.
• Falta de inversión pública y privada.
• Falta de formación y de estrategias políticas comunes.
• Ausencia de un grupo de interés transnacional que genere soluciones tecnológicas para el patrimonio.
• Sobrecarga procedente del turismo.
• Falta de conservación y el desconocimiento sobre las consecuencias que tiene el uso intensivo y la polución en los edificios patrimoniales y en su entorno, que hacen que lugares con un gran interés cultural resulten dañados y descuidados.
• Despoblamiento de los centros históricos.
• Transformación de usos y la pérdida de actividad económica en los mismos.
• Limitación de recursos a disposición del patrimonio.
• Falta de planes que vinculen la gestión del patrimonio con el desarrollo local.
• Alto consumo energético y las barreras de rehabilitación energética de los edificios patrimoniales.

Sin embargo, estas debilidades tienen una fortaleza común, su abundante y variado patrimonio histórico, que supone un motor de desarrollo económico local a través de una atracción turística ordenada. Además, existen catalizadores de dicha fortaleza como son la conciencia social, que está surgiendo en apoyo del legado histórico y el compromiso de las Administraciones con el patrimonio. Por otro lado, la Estrategia Europea 2020 (la Agenda Digital) y la profusión del modelo Smart City da alas a la solución propuesta en SHCity. Junto con estos factores encontramos otra serie de oportunidades que facilitan la implantación del proyecto:

• La vinculación del patrimonio con el turismo para el desarrollo territorial.
• Una demanda social y política a favor de la sostenibilidad económica y ecológica.
• Tecnologías que facilitan la gestión remota y en tiempo real de edificios, zonas urbanas.
• Las tecnologías que posibilitan la interacción de las personas con las cosas y de los conceptos de conservación preventiva.
• Capacidad de generar empleo tecnológico.

Desarrollo

El proyecto aborda el innovador reto de desarrollar una herramienta única de código abierto para gestionar conjuntos urbanos históricos y facilitar a las autoridades competentes el proceso de toma de decisiones en torno a la conservación del conjunto histórico, su mantenimiento y su desarrollo turístico sostenible, optimizando el trabajo de las entidades encargadas de su gestión. La solución SHCity procesa los diferentes datos recogidos del conjunto histórico, a fin de controlar y responder a los elementos de riesgo que afectan a los edificios y a su entorno cercano, la gestión de consumos energéticos y el control y ordenación del flujo de visitantes. Se basa en un conjunto de herramientas desarrolladas mediante el uso de las IoT [4][5], de las TIC y el conocimiento experto de diferentes campos relacionados con la gestión del patrimonio a escala urbana, con el objetivo de extender el concepto de Smart City a Smart Heritage City adaptando la escala de monitorización, pasando de un edificio a un conjunto urbano. El desarrollo del proyecto ha sido planeado siguiendo el diagrama de la Figura 1.

El proyecto se inicia con el desarrollo, implementación e instalación de una red de sensores, desplegados por diferentes puntos estratégicos de la ciudad, que en tiempo real miden diferentes parámetros ambientales y estructurales, así como otros relacionados con la seguridad, el consumo energético o el flujo de visitantes. La información recogida, es tratada y convertida a indicadores que son publicados en dos herramientas software. Una herramienta web de autodiagnóstico, que es capaz de generar avisos, respuestas automáticas y emite recomendaciones para la toma de decisiones de los gestores patrimoniales, de este modo las situaciones que pueden poner en peligro la integridad del conjunto histórico son intervenidas. En cambio, la segunda herramienta es una aplicación móvil destinada al turismo y a la ciudadanía, con un enfoque de divulgación, y que tienen como objeto una gestión turística inteligente, basada en la creación de rutas dinámicas diseñadas a partir de los indicadores de ocupación, flujos de personas, horarios de monumentos, aforos de bienes, y eventos. El resultado se representa en la Figura 2.

El desarrollo de SHCity se ha implementado en la ciudad amurallada de Ávila, siendo esta el escenario piloto del mismo. Ávila es una ciudad situada en la comunidad autónoma de Castilla y León. La seña de identidad es su muralla medieval completa, de estilo románico, destacando también otras construcciones representativas como la catedral del Salvador —cuyo cimorro se monta sobre la muralla— o la basílica de San Vicente. Ha sido considerada tradicionalmente como «ciudad de cantos y de santos» y su conjunto histórico de primera magnitud en excelente estado de conservación, fue declarado por la UNESCO como Patrimonio de la Humanidad en 1985. Pertenece al grupo de ciudades Patrimonio de la Humanidad [6]. Actualmente la muralla y diversos bienes están controlados y vigilados por un conjunto de 215 sensores no invasivos, prácticamente invisibles (del tamaño de un teléfono móvil).

La sensórica empleada en los 29 puntos de estudio monitorizados en el proyecto está compuesta por dispositivos de alta sensibilidad, que aportan datos sobre humedad relativa, temperatura, luminosidad, consumo eléctrico, consumo energético, variación de fisuras, vibraciones de estructura, presencia de insectos xilófagos como la carcoma o las termitas, conteo de personas por zona, y cantidad de vehículos que han transitado una ubicación, entre otros valores que advierten de anomalías y permiten una adecuada planificación para la eficiencia energética o la ordenación del flujo de visitantes.

La selección de los sensores está basada en la fiabilidad de los dispositivos en registrar datos, la sensibilidad del sensor y en el margen de error de la medición. La selección de los dispositivos ha sido completada gracias a la experiencia obtenida en el proyecto SHBuildings. Así, toda la sensórica instalada presenta unas características comunes, como son un diseño no invasivo en la integración con los bienes patrimoniales y en el conjunto histórico de Ávila, la búsqueda de soluciones adaptadas a las diferentes tipologías y situaciones de cada edificio, la influencia del turismo, el estado de conservación, el consumo energético, o la interrelación con la gestión cultural, administrativa, energética y patrimonial de una ciudad histórica.

Los sensores descritos aportan información a los parámetros de análisis, estos a su vez tienen como objeto un área de estudio. De este modo los sensores de temperatura y humedad relativa se instalan con el objetivo de realizar un control ambiental, este seguimiento permite registrar la variación del comportamiento ambiental según el transcurso del día, y registrar las condiciones de conservación reales y comparar si están dentro de los rangos de conservación adecuados, o si, por el contrario, están fuera de los rangos correctos y pueden estar en estado de riesgo. Los detectores de xilófagos se han instalado para observar el riesgo de aparición de insectos que atacan a la madera, estos representan un agente de daño para los bienes que están construidos con dicho material. El estudio de los gases contaminantes responde a la ubicación del centro histórico de Ávila, con objeto de realizar un seguimiento adecuado de la presencia de estas partículas, se planifica la ubicación de sensores de CO2, NO, NO2, O3, SO2, CO, que permitan realizar el control y medición de este factor agresivo con los materiales, además, la concentración excesiva de estos gases constituye un riesgo para las personas.

El estudio de la luminosidad y la radiación UV permite conocer la incidencia de una fuente de luz sobre las superficies de los bienes patrimoniales, permitiendo definir posibles acciones lesivas sobre los materiales, siendo, por tanto, interesante realizar este control en los elementos críticos, como lienzos, pinturas murales, o tapices, las condiciones de iluminación son muy representativas de los deterioros superficiales, así como para la proliferación de otras patologías, como humedades, decoloraciones, colonias, etc. Para controlar la presencia de agua en el terreno, se han dispuesto detectores de contenido de agua y conductividad, de modo que se analice el riesgo que supone el agua para los materiales arqueológicos. Los paneles táctiles recogen información sobre el interés que demuestran los turistas por unos y otros lugares o puntos turísticos, asimismo, toda la información producida será utilizada en la generación de indicadores de visitas.

En cuanto a la gestión de uso se han instalado contadores de personas, estos detectores cuantifican el número de personas que están en diferentes zonas del recinto amurallado, este valor genera un indicador de riesgo de uso del recinto, siendo una herramienta muy útil para las autoridades en el caso de producirse aglomeraciones, o para los gestores de turismo, ya que al estar instalado en los edificios más visitados podrán informar sobre el estado de ocupación tanto de su edificio como de los accesos. En cuanto a seguridad el proyecto protege aquellos escenarios con mayores riesgos de intrusión y deterioro por acción humana, en estos espacios redes de cámaras vigilarán accesos no autorizados emitiendo alarmas inmediatas permitiendo actuar a la autoridad competente. En resumen, una red compleja de dispositivos de diversos campos interactúa para brindar una visión holística de la conservación del conjunto histórico de Ávila a los gestores, y además proporcionar a las visitas turísticas y a la ciudadanía útil información en tiempo real.

Las localizaciones elegidas para desarrollar el proyecto han sido cuidadosamente seleccionadas, en la Figura 3 se muestran los puntos de estudio, entre los más relevantes se encuentran monumentos como la basílica de San Vicente, la Catedral del Salvador, la iglesia de San Pedro, la iglesia de San Segundo la puerta del Alcázar, o el Real Monasterio de Santo Tomás. En todos ellos se miden las condiciones de conservación del edificio y de los bienes que albergan, además en San Segundo, San Pedro y San Vicente se registra la evolución estructural de elementos con deterioro, y que pueden suponer un riesgo. En la puerta del Puente, la puerta de San Vicente, y la puerta de la Santa están instalados los dispositivos de conteo de personas, además en la puerta de San Vicente otro contador de vehículos registrará el tránsito de tráfico. Otros inmuebles históricos como el palacio de los Verdugo, o el palacio Superunda contienen dispositivos de conservación ambiental, cámaras de conteo y medidores de gases. Los restos arqueológicos de las Antiguas Tenerías Judías, es donde se ubican los sistemas de seguridad dado su vulnerabilidad.

En los 4 postes y en la puerta del Alcázar están instalados los paneles woodtalk, dado su disposición a ser puntos de referencia para el turismo, en definitiva, son localizaciones ideales para cuantificar las variables de gestión turística en relación al uso de las tecnologías de información 4.0.

Las herramientas que dan visibilidad al trabajo desarrollado en la instalación constan de 2 aplicaciones en permanente evolución y mejora, que recaban el cuantioso volumen de información que generan los dispositivos e indicadores, con cerca de un millar de datos diferentes por hora. Por un lado, el SHCity-Gestor, una herramienta avanzada, que es utilizada por los gestores de la ciudad en exclusiva, y por otro, la aplicación para dispositivos SHCity-Turista, que es abierta al público (open data) [7] y que se enfoca a la ciudadanía y al turismo.

La aplicación SHCity-Gestor se ha desarrollado con el fin de gestionar la totalidad de los datos e indicadores recogidos por la red de dispositivos, facilitando el diagnóstico de todos los riesgos posibles, desde aquellos que atañen a la seguridad, como a los de índole estructural, los de conservación ambiental o aquellos de gestión turística. La aplicación ha sido diseñada para que además de mostrar la información generada, para que emita alarmas y alertas a la policía ante posibles situaciones que supongan un riesgo a la seguridad.

La aplicación SHCity-Turista en cambio aprovecha toda la corriente de información captada hacia un enfoque más divulgativo y ha sido orientada a concienciar sobre la importancia de preservar adecuadamente el patrimonio. Además, sirve para recabar información sobre los intereses de los turistas, ofrece rutas estáticas y dinámicas basadas en los datos recogidos. La aplicación basa su desarrollo en plataforma web, y está disponible para dispositivos móviles, en la Figura 4 se muestra su funcionamiento. El objeto final es doble, en primer término, otorgar una herramienta útil, con información de visitas, programación de recorridos, estado del bien, y que además sea “age friendly” [8], aunando el objetivo secundario de obtener información sobre los aspectos turísticos relacionados con el uso turístico del conjunto histórico de Ávila.

Resultados

El objetivo principal del proyecto consiste en crear una solución tecnológica de código abierto para la gestión de la conservación, y el mantenimiento de conjuntos urbanos históricos que integre datos recogidos por redes de sensores desplegados en el conjunto urbano, para controlar y dar respuesta a los elementos de riesgo naturales y antrópicos que afectan a los edificios y a su entorno, la gestión de consumos energéticos y ordenar el flujo de visitantes. Este objetivo se relaciona perfectamente con el objetivo específico del programa ya que esta nueva herramienta tecnológica basada en la investigación continua de las necesidades de los conjuntos históricos (conservación, seguridad, eficiencia energética) será exportable y aplicable a todo el espacio SUDOE y el resto de Europa en formato Open Source disponible para los gestores de patrimonio y administraciones públicas.

Los resultados son:

• Una infraestructura versátil de captación y almacenamiento de los datos, que integra sistemas de monitorización y actuación correspondientes a distintas plataformas tecnológicas. Además, la solución ahonda en el concepto del big data, transformando los datos recogidos en indicadores que aportan conocimiento.
• Una herramienta software de gestión inteligente y toma de decisiones (SHCity-Gestor), en formato Open Source, desarrollada a partir de la infraestructura de captación de datos y la integración del conocimiento experto en tecnología y protección del patrimonio. La herramienta muestra el estado en tiempo real de la ciudad y posee un sistema de alarmas a las autoridades en caso de riesgo grave.
• Una aplicación software destinada a los turistas, con un enfoque de divulgación y conservación preventiva de los elementos patrimoniales y gestión inteligente del turismo.

Estos productos beneficiarán a las Administraciones Públicas y a los organismos y empresas relacionadas con la gestión de conjuntos urbanos, ya que el proyecto permitirá replicar su implantación en distintos tipos de conjuntos urbanos históricos, atendiendo a sus particularidades geográficas, climáticas, culturales y turísticas. De hecho, SHCity transferirá los resultados a las administraciones públicas, con un plan de información y formación, mediante campañas específicas que incluyen la celebración de seminarios, entre otras acciones.

Como complemento a las acciones de difusión e impulso de la innovación, el proyecto dispone de una página electrónica www.shcity.eu que abre la iniciativa al debate y consultas mediante un foro online a las administraciones públicas, y a la ciudadanía, donde se editará una guía de replicabilidad del sistema integral de gestión, pública y gratuita, que detalla cómo implantar el sistema en cada zona con las características particulares de cada área.

Referencias

• [1] J. F. Martins, R. Jardim-Gonçalves, F. Monteiro, P. Martín Lerones, A. Henon, A. Gandini, M. Chiriac, R. Pérez, M. Á. Abián. Smart Heritage Buildings. I Simposio Shbuildings, Aguilar de Campoo. (2014).
• [2] NORMA UNE 178201:2016 (2016).
  [3] M. Angelidoua, E. Karachalioua T. Angelidoua, E. Stylianidisa. Cultural heritage in smart city environments. 26th International CIPA Symposium. Ottawa. (2017).
• [4] A. J. Jara, Y. Sun, H. Song, R. Bie, D. Genooud, Y. Bocchi. Internet of Things for cultural heritage of smart cities and smart regions. 29th International Conference on Advanced Information Networking and Applications Workshops, pp. 668-675. (2015).
• [5] A. Borda, J. P. Bowen. Smart Cities and Cultural Heritage – A Review of Developments and Future Opportunities. EVA London 2017: Electronic Visualisation and the Arts. London. (2017).
• [6] Ciudades Patrimonio de la Humanidad
• [7] NORMA UNE 178301:2015 (2015).
• [8] World Healt Organization. Age Friendly World. Age friendly practices