Estaciones Smart de calidad del aire y contaminación atmosférica

Comunicación presentada al IV Congreso de Ciudades Inteligentes

Autores

• Carlos Ventura Quilón, Jefe Departamento Telecomunicaciones, Ayuntamiento Rivas-Vaciamadrid
• Agustín Torres Jerez, Product Manager, Labaqua
• Miguel Escribano Hierro, Business Development Manager, Kunak Technologies

Palabras clave

Calidad Aire, Ruido, Sensor, EDUSI, Contaminación Atmosférica, Smart City, TIC

Antecedentes

El municipio de Rivas Vaciamadrid se encuentra localizado en la zona 2 de calidad del aire de la Comunidad de Madrid: Aglomeración Corredor del Henares. Esta subdivisión y clasificación del territorio en áreas con características similares, en cuanto a calidad del aire se refiere, permite realizar una gestión adecuada a las necesidades de cada territorio para mejorar la calidad del aire de la Comunidad de Madrid. Esta aglomeración se caracteriza por ser un área fuertemente industrializada, donde ha habido un importante crecimiento de población, sobre todo en los municipios más próximos al Corredor del Henares.

Enmarcado en este territorio, el municipio de Rivas Vaciamadrid se ve afectado por distintas infraestructuras, tales como la autovía A-III y las distintas radiales y ejes de comunicación, así como la influencia del área urbana de Madrid ciudad y otras infraestructuras que potencialmente pueden generar impacto en la calidad del aire como es el Parque Tecnológico de Valdemingómez o los asetamientos irregulares y actuaciones ilícitas de quemas incorntroladas que se dan en la Cañada Real en contacto con la zona Norte de la Ciudad de Rivas Vaciamadrid. Rivas Vaciamadrid no dispone de una red propia de control de calidad del aire. La Red de Calidad del aire de la Comunidad de Madrid está integrada por 23 estaciones fijas ubicándose una de ellas en el municipio de Rivas Vaciamadrid, que mide O3, NO y NO2 y está clasificada como fondo urbano.

Aunque no hay red de medición de calidad del aire propia ni existe mapa de ruido, se pueden estimar zonas de mayor contaminación atmosférica y acústica, que coinciden en algunos casos, como el entorno de los ejes de carreteras y autovías que atraviesan el municipio mencionadas anteriormente, así como las vías principales de la red urbana, que han sufrido modificaciones importantes con los nuevos desarrollos urbanísticos. Aunque se atienden y gestionan numerosas quejas de ruido producido por actividades económicas, ruido en la edificación y ruido vecinal, no existen zonas en el municipio con niveles de contaminación acústica que justifiquen la declaración de zonas de protección acústica especial. El potencial contaminante del sector industrial en el municipio es moderado, por lo que las principales fuentes de contaminación atmosférica que afectan al municipio son el tráfico rodado, sistemas de calefacciones e instalaciones industriales de otros municipios, principalmente el Parque tecnológico de Valdemingómez. A los problemas de contaminación atmosférica habría que añadir los olores generados por esta instalación.

El área de la actuación e implementación de la estrategia, es un territorio altamente propenso al desarrollo de actividades que derivarían en puntos de degradación ambiental y focos de contaminación (Actividades de la Cañada Real).

Estrategia de desarrollo urbano sostenible integrado

El Ayto. de Rivas Vaciamadrid presentó su Estrategia de Desarrollo Urbano Sostenible Integrado (Estrategia DUSI) en línea con los objetivos de la Estrategia Europa 2020, para un crecimiento de ciudad inteligente, sostenible e integrador.

El desarrollo e implementación de las actuaciones objeto de la presente Estrategia, contribuirán a la definición de una Ciudad en línea con los objetivos de Europa 2020 y en línea con el Programa Operativo de Crecimiento. Para alcanzar este modelo de Rivas Ciudad del mañana, desde el Ayto. se ha liderado la elaboración y desarrollo de la Estrategia de Desarrollo Urbano Sostenible de Rivas Vaciamadrid 2015-2022 (EDUSI Rivas Vaciamadrid).

Dentro de esta Estrategia, el Ayuntamiento de Rivas Vaciamadrid diagnostica como debilidad la “Falta de recursos para el control ambiental” y como amenaza, un “Territorio altamente propenso al desarrollo de actividades que derivarían en puntos de degradación ambiental y focos de contaminación”, que requieren la implementación de actuaciones al respecto.

Es por tanto una necesidad genérica el dotarse de un control autónomo de los valores de contaminación atmosférica y los recursos hídricos, de manera que el municipio cuente con sus propios recursos de gestión paralelos a los sistemas de medición y control por parte de Organismos supralocales (Comunidad de Madrid). De esta manera se pretende la creación de una red de control de la contaminación atmosférica propia mediante la aportación de infraestructuras y recursos.

Esta línea de actuación, encaminada a la integración del Vertical de Calidad del Aire/Ruido en el municipio, se relaciona con los siguientes Objetivos temáticos y específicos establecidos por la Estrategia Europa 2020:

• Mejorar el acceso, el uso y la calidad de las tecnologías de la información y la comunicación.
  • 2.3.3. Promover las TIC en estrategias de desarrollo urbano integrado a través de actuaciones en Administración electrónica local y Smart Cities.
    • Impulsar las actuaciones necesarias para catalogar las ciudades como Smart Cities
    • Desplegar plataformas de gestión y redes para la Smart City: redes de sensores, redes de actuadores y/o redes de comunicaciones.
    • Desarrollo de aplicaciones móviles relacionadas con servicios prestados por el municipio.
    • Desarrollar una estrategia global que fomente el “Open Government” mediante la publicación electrónica de todos sus datos.
  • Conservar y proteger el medio ambiente y promover la eficiencia de los recursos.
    • 6.5.2. Acciones integradas de rehabilitación de ciudades, de mejora del entorno urbano y su medio ambiente.
      • Reducción de la contaminación, en particular la de origen atmosférico y acústico
      • Diseño y puesta en marcha de planes de mejora de calidad del aire urbano
      • Diseño y puesta en marcha de planes de reducción del ruido urbano

Nuevas tecnologías de diagnóstico

El gran desarrollo tecnológico lo largo de los últimos años, especialmente en nuevos sensores, tecnologías comunicación, electrónica, así como del Cloud Computing, ha hecho realidad, a día de hoy, la posibilidad de monitorizar infinidad de parámetros y realidades físicas en pequeños dispositivos de bajo coste y reducido consumo de energía, tanto fijos como móviles; y todo ello, pudiendo acceder fácilmente desde internet a todos los parámetros y equipos, siendo posible controlarlos remotamente.

Esto es ahora también una realidad en el mundo de la calidad del aire, donde ya es posible monitorizar variables con altas prestaciones en la calidad de los datos obtenidos de calidad del aire en pequeños dispositivos que transmiten la información en tiempo real hasta internet.

Esta revolución tecnológica abre la posibilidad al despliegue masivo de una mayor cantidad de puntos de media que reporten inalámbricamente los datos para aumentar la resolución espacial y temporal de la información, lo que nos permitirá conocer mejor el comportamiento urbano o industrial, saber el impacto de las medidas preventivas que se tomen, los principales agentes contaminantes en un área determinada y mejorar los modelos de predicción. Ya no es necesario depender exclusivamente de las estaciones oficiales, si no que la información tan valiosa que estas estaciones reportan puede complementarse con pequeños equipos que nos permitirán conocer mejor la realidad de mayor cantidad de lugares y saber los puntos más críticos, así como realizar estudios puntuales de una forma económica y fiable.

En este sentido, estas tipologías de nuevos sensores pretenden complementar las redes de información oficial, pudeidno extender el diagnóstico a una microimplantación en el municipio para monitorizar y determinar puntos calientes y caracterizaciones de detalle para la implementación de planes de calidad del aire futuros.

Descripción de la solución y resultados

El proyecto aprobado, consiste en el suministro e Integración del Vertical de Calidad del Aire/Ruido en el área identificada de actuación DUSI del municipio.

Se pretende con el despliegue de una red de estaciones fijas y móviles y su integración en el Scada municipal con acceso a API y protocolos abiertos, el cumplimiento del objetivo de ampliación de recursos para la ciudadanía destinados al acceso de información de interés, aumentando las interacciones entre la Administración y conjunto ciudadano, favoreciendo el acceso a colectivos con dificultades mediante el desarrollo de aplicaciones y nuevas formas de acceso.

El despliegue y explotación de la nueva red deberá permitir el desarrollo de aplicaciones (app) informativas y las integraciones de información de transporte para consulta.

Así mismo, se facilita la dotación de recursos y desarrollos TIC para la generación de indicadores y valores necesarios para la mejora de la calidad de vida ciudadana, enfocados al aumento de la eficacia en el control de los datos y recursos con enfoque a la ciudadanía. Se enmarca en esta línea de actuación la evolución e integración vertical calidad del aire/ ruido.

La selección de los parámetros a controlar se ha basado en las necesidades de monitorización de las principales fuentes de emisión como son el tráfico rodado (NO, NO2 y material particulado), las posibles emisiones odoríferas procedentes de las instalaciones cercanas al municipio (H2S) y las actividades incontroladas de quemas procedentes de la Cañada Real que linda con la ciudad (CO y material particulado).

Red smart de monitorización

La red de monitorización consiste en el despliegue de 6 estaciones fijas y 6 móviles, ubicadas estas últimas en vehículos de titularidad municipal que van a permitir realizar una caracterización detallada de la calidad del aire del área de interés.

Las unidades de monitorización de la red fija dispondrán de sensores de monitorización de calidad del aire y ruido e incorporarán la medida de variables meteorológicas.

Elementos del sistema:

• Estaciones de Calidad del Aire con sensores de gases de alta resolución – en rangos de medida esperados de ppb- (NO, NO2, CO, H2S) y un sensor OPC (Opticle Particle Counter – Contador de Partículas Óptico) para muestreo de PM1, PM2.5 y PM10.
• Sonómetro Type 2, para medida de nivel sonoro Laeq.
• Sensor Velocidad y Dirección del viento, temperatura, Humedad relativa, Presión atmosférica.

Hay que destacar que es una solución plug & play que incluye desde el sensor hasta la plataforma Cloud y app móvil, con un bajo coste de instalación y mantenimiento que permite una mayor cobertura espacial.

Además, estas unidades cumplen con las siguientes normas:

• Health and Safety: RoHS, EN 50581 (2012)
• Electro-Magnetic Compatibility: EN 301 489-1 (V1.9.2), EN 301 489-7 (V1.3.1), EN 301 489-17 (V2.2.1)
• Spectrum: EN 301 511 (v.9.0.2), EN 300 328 (v.1.7.1)
• Electrical Security: EN 60950-1+A11+A1+A12 (2011)

Con el objetivo de asegurar la calidad de los datos ofrecidos por las unidades de monitorización, se seguirán las directrices establecidas para la implantación de los equipos, en cuanto a posicionamiento y orientación, altura y evaluación de posibles interferencias, recogidas en el Real Decreto 102/2011, de 28 de enero, relativo a la mejora de la calidad del aire, concretamente en el Anexo III, apartado III de microimplantación de puntos de muestreo es el que detalla altura de instalación y distancias de los sensores de calidad del aire a la vía pública.

El estudio de microimplantación de las estaciones fijas ya ha sido realizado sobre el área de interés, estableciendo los puntos de control más representativos en función de los objetivos a cubrir.

En el caso de las unidades móviles, se desplegarán sobre distintas flotas de vehículos municipales, como vehículos de policía, vehículos de medio ambiente del Ayuntamieneto o flotas de camiones de recogida de residuos que permitan disponer de la mayor cobertura en la ciudad de Rivas Vaciamadrid y poder disponer de información espacial de la contaminación atmosférica. Estas unidades móviles estarán dotadas únicamente con sensores de gases y el contador de partículas.

Para las comunicaciones se utilizará la infraestructura de seguridad y emergencias que dispone el Ayuntamiento de Rivas Vaciamadrid, E-LTE. Para ello la solución contempla:

• Conexión del equipo Kunak AIR por puerto Ethernet
• CEP (Customer Premises Equipment) HUAWEI mod. eA380 Series LTE CPE – 123

El aprovechamiento de la infrestructura LTE existente, la integración en el Scada Niagara 4 del Ayuntamiento y la puesta a disposición de un manual API Rest garantizan la compatibilidad del sistema con cualquier infraestructura presente y futura.

La integración se ajustará para dar cumplimiento de la Norma UNE 178301:2015. Ciudades Inteligentes. Datos Abiertos (Open Data), de tal forma que la estandarización de los datos suministrados al Scada cumpla los requisitos y estandarés de la norma.

Adicionalmente a la integración de la información en el Scada municipal, el proyecto drispondrá de una potente plataforma cloud donde todos los datos, alarmas, umbrales, calibraciones y configuración remota se encuentran disponibles a través de su interfaz web y la App para Smartphone.

Referencias

• http://dusi.rivasciudad.es (19 marzo 2018)
• https://www.labaqua.com (19 marzo 2018)
• kunak.es (19 marzo 2018)