La tecnología al servicio de las Smart Cities. Plataformas de ciudad

Comunicación presentada al I Congreso Ciudades Inteligentes:

Autora

• María Serrano Basterra, Directora del Centro de Excelencia Smart City, Schneider Electric

Resumen

Sin olvidar que la tecnología es sólo un facilitador de los objetivos de sostenibilidad, eficiencia y competitividad de las ciudades, la idea de las ciudades como ecosistemas relacionados ha llevado a modelar la Smart City como un sistema de sistemas que puede ser gestionado por medio del uso de plataformas horizontales que permiten integrar y escalar eficiencias, simplificar el desarrollo de aplicaciones de control, operación y gestión de la ciudad, facilitar la adopción de estándares, garantizando la interoperabilidad y portabilidad así como el rendimiento y la seguridad de las aplicaciones.

Introducción

A medida que las ciudades crecen y se vuelven más prósperas, se enfrentan a nuevos retos urbanos como la contaminación, los atascos, la provisión de agua potable, etc., originados en los modelos de producción y consumo actuales que tienen un fuerte impacto en el medioambiente y la calidad de vida. Ésta es sin duda uno de los principales factores de atracción del talento, y consecuentemente de competición entre las ciudades para conseguir más inversiones, empresas y empleo.

Y por ende, atender las demandas de la población para garantizar esta calidad de vida significa una presión permanente en los gestores de la ciudad en cuanto a seguridad,  conectividad, infraestructuras, transporte, vivienda, o suministros, entre otros. Esta realidad es la que ha impulsado principalmente la evolución de las ciudades hacia el modelo de Ciudades Inteligentes

A partir de este principio de competición entre ciudades, calidad de vida y atracción del talento y las inversiones, el modelo de gestión de la ciudad inteligente se basa en la eficiencia de los recursos (siempre escasos) y en la sostenibilidad y calidad de los servicios. En este sentido, las administraciones públicas son las gestoras y garantes de los servicios prestados y necesitan las herramientas necesarias para:

• Mejorar el modelo de gobernanza de las ciudades mejorando la gestión relacional de la ciudad fomentando una mayor implicación de la sociedad, personas, entidades y empresas.
• Permitir un gobierno abierto, pudiendo ofrecer transparencia mediante la apertura de datos de forma estandarizada, consistente, unificada e integral.
• Mejorar la calidad de los servicios prestados y  el control de los contratos de  servicios concesionados.
• Mejorar la calidad medio ambiental de la ciudad.
• Aumentar la información disponible y los servicios adicionales que de ella se deriven para los ciudadanos y empresas, mediante difusión multidispositivo y sistemas de datos abiertos (Open Data).
• Reducir el gasto público y mejorar la coordinación entre diferentes servicios y administraciones.
  Apoyar y mejorar la toma de decisiones por parte del gestor público a través de información  en tiempo real.
• Fomentar la innovación y el emprendimiento, favoreciendo con ello, el desarrollo de nuevos negocios e ideas locales.
• Mejorar la transparencia de la función pública y la participación ciudadana.
• Mejorar la resiliencia de la ciudad (entendida como capacidad de funcionamiento ante un problema)
• Medir los resultados de la gestión inteligente y su impacto en la calidad de vida.
• Evolucionar hacia un modelo territorial y urbano más sostenible tanto en consumo de recursos como en eficiencia en servicios urbanos.
• Mejorar la planificación urbana, mediante la creación de escenarios y simulación de políticas en base a históricos de información multisectorial.
• Evaluar la evolución de la gestión de los servicios municipales de cada administración.

La ciudad inteligente

Entendemos por Ciudad Inteligente aquella que adopta un modelo de ciudad con visión a largo plazo y el compromiso de ser más eficiente, sostenible y habitable, con ayuda de la tecnología, es decir reducción de emisiones y ahorro energético, reducción costes operacionales, reducción de la necesidad de inversiones masivas, información compartida y co-creada, mejora de la seguridad ciudadana y su capacidad de adaptación y recuperación a los incidentes (resiliencia), servicios inteligentes y más accesibles, y, por tanto, Incremento del bienestar de los ciudadanos, mayor calidad de los servicios , transparencia y accountability

Habitualmente, las ciudades suelen desarrollar proyectos en forma de silos.

Cada departamento sigue sus propios planes y no se aprovecha el potencial de la gestión integral de las iniciativas.

Las tecnologías de la información y la comunicación (TIC)  pueden ayudar a integrar la información y la operación selectivamente, donde aporte valor, ofreciendo nuevos y mejores servicios.

Plataforma integrada y transversal

Esta  idea de las ciudades como ecosistemas relacionados ha llevado a modelar la Smart city como un sistema de sistemas que puede ser gestionado por medio del uso de plataformas horizontales que permiten integrar y escalar eficiencias, simplificar el desarrollo de aplicaciones de control, operación y gestión de la ciudad, facilitar la adopción de estándares, garantizando la interoperabilidad y portabilidad así como el rendimiento y la seguridad de las aplicaciones. La plataforma se constituye como elemento fundamental de una Ciudad Inteligente ya que es la pieza que orquesta todas estas funcionalidades y objetivos.

Una Plataforma Integral tiene como objetivo proporcionar una visión integrada de ciudad, de forma que su evolución contribuya a consolidarse como sistema operativo de la ciudad ayudando a integrar los sistemas ya existentes y futuros que atienden las necesidades de las ciudades (movilidad, ambiental, gobierno, personas, etc.) en un sistema único de ciudad que constituya una verdadera ciudad inteligente, al funcionar como un todo.

Un símil muy apropiado es la  comparación con un ordenador:

• La ciudad sería el hardware
• Los usuarios son los ciudadanos y gestores
• Los programas que se ejecutan en el sistema  serían las aplicaciones de gestión de los servicios e infraestructuras
• La Plataforma Integral sería el sistema operativo que permite ejecutar estos programas, facilita la circulación de información por el bus de datos,  incorpora librerías de drivers para el intercambio de información entre la CPU y los interfaces de entrada y salida y proporciona la inteligencia del sistema para administrar los recursos (memoria, buses, etc.).

Funcionalmente, la plataforma debe permitir a la Ciudad Inteligente desde la operación, la toma de decisiones en base a la información que recibe y procesa, la simulación y planificación, la coordinación de Servicios (emergencias, agencias, concesionarias, etc.), el control de calidad de servicios y contratos, hasta la difusión de la información a los ciudadanos y a plataformas Open Data.

Para ello, debe ser una solución abierta, extensible y  distribuida, que sirva de base a los sistemas presentes y futuros de información de la ciudad y que además:

• Permita la integración de la información desde diferentes soluciones/sistemas y dispositivos.
• Permita la gestión y operación de los diferentes proyectos Smart City desplegados sobre la Plataforma.
• Tenga  capacidad de integración con los servicios y plataformas actualmente en producción en la ciudad.
• Permita la gestión del conocimiento de los diferentes servicios de la ciudad tanto de una forma horizontal como vertical.
• Soporte y basarse en estándares de mercado.
• Garantice la escalabilidad de la Plataforma.
• Disponga de capacidad para integrar una gran cantidad de datos generados desde múltiples fuentes y con diferentes estructuras a través de un enfoque Big Data.
• Garantice la integridad y seguridad de los datos.
• Permita el análisis eficiente de los datos gestionados por la plataforma para la toma de decisiones y aprendizaje del comportamiento de la ciudad.
• Dote a los agentes (gestores públicos, proveedores, ciudadanía, etc.) de las herramientas para incrementar la eficiencia, la sostenibilidad y la calidad de los servicios.
• Permita el desarrollo y la integración de servicios y aplicaciones proporcionadas por entidades externas de forma sencilla  ofreciendo APIs basadas en estándares para interactuar con la Plataforma.

Y, por tanto, la solución debe ofrecer los siguientes elementos:

• Un repositorio común y completo de información de la ciudad, de datos únicos y normalizados de la ciudad (el mantenimiento de los mismos seguirá siendo responsabilidad de los sistemas de gestión que los generan), que  permita visiones analíticas transversales de la ciudad a partir de estos datos, facilite y universalice la integración de datos de alta y baja latencia y de la herencia de soluciones existentes en la ciudad, permita la explotación de los datos de la Ciudad y ofrezca las APIs para el desarrollo de aplicaciones Smart a partir de ellos.
• Gestión y mantenimiento de los activos, permitiendo la  monitorización y operación centralizada, segura y multiusuario sobre los diferentes recursos, elementos o sistemas de una ciudad, facilitando el acceso a los datos de plataformas de sensores, bases de datos y  a  información de otras aplicaciones, permitiendo actuaciones y el acceso a las aplicaciones de los sistemas tipo SCADA para la gestión de la energía y usos de toda la ciudad (fuentes, iluminación, gestión de edificios, etc.), registrando las diferentes actividades que se desarrollan en el sistema.

Es decir, la plataforma debe poder gestionar y mantener preventiva y correctivamente (gestión de avisos, planes de incidencia,…) los equipos e infraestructuras, a través de protocolos estándar de monitorización e integrarse con otros sistemas de control.

• Interfaces de comunicación necesarias para que eventos de un sistema puedan desencadenar acciones en otros, usando APIS y protocolos normalizados y con capacidad de extenderse para soportar otros protocolos de comunicación.

Por ejemplo: el salto de una alarma de seguridad provoca el encendido de la iluminación de la zona afectada y el resalte de la cámara correspondiente en el centro de seguridad. En caso de incendio el sistema de control de presencia puede informar a los bomberos que previsiblemente hay personal en el edificio.

• Gestión de la seguridad: teniendo en cuenta que los usuarios pueden ser individuos o aplicaciones que consuman servicios o información, la Plataforma debe permitir controlar el acceso a la Plataforma y a todos los elementos a los que se acceda a través de ésta: plataformas de sensores, centros de control, bases de datos y aplicaciones que se realicen a través de él, garantizando la confidencialidad en la comunicación con la Plataforma, en el acceso a los datos, los informes o la funcionalidad, de modo que cada rol sólo pueda ver los datos a los que tiene acceso mediante políticas de seguridad que soporten perfiles, roles y permisos e integren diferentes mecanismos de autenticación.
• La Plataforma permitirá definir indicadores y soportará la generación de informes explotables y la integración con herramientas para el análisis de todos estos indicadores.
• La plataforma integrará herramientas de soporte a la decisión que permitan mejorar la resiliencia de la ciudad como por ejemplo simulación en base a la información actual e histórica, valoración y ejecución de planes de actuación, en escenarios complejos, análisis predictivo o modelado de ciudad, minería de datos y el análisis estadístico. También permitirá su integración con otros sistemas y herramientas de BI.
• Para facilitar la difusión de información pública en tiempo real, la Plataforma permitirá transmitir información abierta y en formatos estándar, actualizada, fidedigna y de calidad, accesible multidispositivo, de forma continua y sin interrupciones.

Los usuarios de esta información serían por ejemplo servicios finalistas al ciudadano (sociedad de la información), aplicaciones de terceros (open data), otros servicios públicos y administraciones, otras aplicaciones y procesos propios o de terceros (utilities, etc.), o portales de rendición de cuentas (transparencia), entre otros.

La Plataforma debe ser, finalmente, resistente a fallos, funcionando en modo alta disponibilidad, con sistemas redundantes que garanticen funcionamiento ante cualquier incidente o emergencia, soportando el  funcionamiento en infraestructura compartida.

Arquitectura de la plataforma integral

La Plataforma puede  concretarse  en un Modelo genérico  de Capas funcionales (teniendo en cuenta la estructura de ciudad), en el cual se deja fuera toda la parte de infraestructura y componentes para que sea globalmente válido para diversas tecnologías:

• Sistemas de Captación: los forman tanto las redes sensores gestionadas por la Ciudad (semáforos, riego parques,etc.) como dispositivos de los ciudadanos (móviles, etc.) , Sistemas IT externos, redes sociales, etc.
• Capa de Adquisición/Interconexión: ofrece los mecanismos para la captación de los datos desde los Sistemas de Captación.
  • Abstrae la información de los Sistemas de Captación con un enfoque semántico estándar.
  • También facilita la interconexión con otros sistemas externos que únicamente consuman los datos adquiridos, sin procesamiento avanzado.
• Capa de Conocimiento ofrece el soporte para el procesado de los datos, la incorporación de valor y la transformación de servicio:
  • Recibe datos tanto de la Capa de Adquisición (sensores) como de la Capa de Interoperabilidad (otros Sistemas IT como GIS, ETL, etc.)
• Capa de Interoperabilidad: facilita la prestación de los servicios en el ámbito de la Ciudad Inteligente
  • Ofrece interfaces sobre la Capa de Conocimiento estableciendo políticas de seguridad.
  • Ofrece conectores para que desde la Plataforma se pueda acceder a sistemas externos.
  • Permite construir servicios a partir de los datos de la Plataforma.
• Capa de Servicios Inteligentes: se trata de Servicios Municipales conectados a través de la plataforma de interoperabilidad y de los APIs provistos.
  • Estas aplicaciones podrán estar corriendo sobre la Plataforma o ser servicios externos que publican o consumen información.
  • Podrán ser desarrollados por los mismos o por otros agentes.
• Capa Soporte: esta capa transversal da soporte al resto de funcionalidades ofreciendo servicios como auditoría, monitorización, seguridad, etc.

Conclusiones

La Plataforma Integral  es una solución tecnológica que permite gestionar la ciudad de manera transversal, integrada, eficiente y eficaz para ayudarla a conseguir sus objetivos.

Esta plataforma es clave para dar soporte a la Ciudad Inteligente y por tanto, como hemos visto, los requisitos técnicos y funcionales que se le piden son completos y exigentes: horizontalidad, rendimiento y alta disponibilidad, escalabilidad, robustez y capacidad de recuperación, seguridad, modularidad, flexibilidad, extensibilidad, que sea evolucionable, abierta y basada en estándares, fácilmente operable y gestionable.

Por ello, se propone un modelo funcional  que se plasma en una arquitectura potente definida en capas modulares para dar soporte a diferentes tecnologías, dispositivos y mecanismos de captura de información y Big Data, y estándares de comunicación, así como otros sistemas de información internos/corporativos y/o externos. Los tres requisitos que más demandan las ciudades y que esta propuesta cubre son:

• El uso de conceptos semánticos en la Plataforma para permitir la interoperabilidad entre plataformas y por tanto entre ciudades y el uso de estándares.
• El uso de estándares y APIS para facilitar el desarrollo de aplicaciones y su reutilización.
• La definición de indicadores e informes.

Nota: Este artículo fue presentado y publicado en el Libro de Comunicaciones del I Congreso Ciudades Inteligentes.