Actualmente, en las ciudades de todo el mundo se pueden observar numerosas dificultades en la gestión de sus recursos. Se ha convertido en un reto garantizar los servicios básicos de forma óptima en los numerosos urbanismos originados por el incremento exponencial de la población.

La aglomeración de tantas personas en un espacio reducido impacta en su propia calidad de vida. Los problemas más comunes son el crecimiento del desempleo, la escasez de recursos y el costo de los servicios.

A partir de estas dificultades, se origina la iniciativa de crear ciudades económicamente, socialmente y ambientalmente sostenibles, las Smart Cities.

Las ciudades inteligentes proponen, mediante el uso de las tecnologías de la información y la comunicación (TIC), hacer más eficiente su funcionamiento en las áreas más preocupantes: el transporte, la educación, la salud, la energía y las infraestructuras (González, 2017).

La falta de información ocasiona que los procesos se ralenticen, genera derroche de recursos no renovables e incrementa la contaminación. Por lo tanto, en las ciudades el recurso más importante para la gestión, mantenimiento y expansión de los urbanismos es la información, de modo que es necesaria una arquitectura para poder obtener una descripción del funcionamiento de los servicios mencionados anteriormente.

Entre las tecnologías actuales en las Smart Cities son comúnmente utilizadas la telemetría y el internet de las cosas (IoT).

Infraestructura de telemetría urbana para la supervisión de servicios en tiempo real.

Qué es la telemetría y cómo funciona

La telemetría se entiende como los sistemas electrónicos que permiten medir, registrar y transmitir magnitudes físicas de un proceso que ocurre desde una ubicación distante. El principal propósito de la telemetría es proporcionar información en tiempo real a un centro de control para su recopilación y posterior análisis.

Todo sistema de telemetría se compone de cuatro aspectos fundamentales:

• La medición es el componente que se encarga de capturar datos de la fuente de generación mediante uno o una serie de sensores. En general, este componente es una placa con un microcontrolador que posee varias entradas de hardware que soporta varias interfaces para poder obtener los valores registrados por los sensores. Este sistema embebido normaliza las lecturas en las unidades para su posterior procesamiento. En los últimos años se ha evidenciado una revolución tecnológica donde cada año salen nuevos microcontroladores más económicos, potentes, pequeños y open source, permitiendo mayor facilidad para construir medidores telemáticos.

• La comunicación son los canales por los cuales los datos son transmitidos al centro de control. Los medios más utilizados son satelital, GSM, datos móviles, ethernet, WiFi, radiofrecuencia, LoRa, entre otros. Una desventaja de utilizar canales de comunicación abiertos es la seguridad de la información que se está reportando; por ello es necesario implementar soluciones para la autenticación de los dispositivos de muestreo y descartar toda fuente de información falsa. Tomando en cuenta la capacidad de procesamiento de los microcontroladores, se limitan las técnicas de encriptamiento en relación al presupuesto del sistema.

• El análisis es el procesamiento de los datos registrados por los dispositivos remotos para ser legibles por humanos, detectar mediciones que excedan los límites establecidos e informar la acción óptima a realizar para solucionar alguna anormalidad en el sistema.

• La visualización es el componente donde se supervisan en tiempo real las variables medidas desde la ubicación lejana, así como las alarmas de mediciones anormales y los posibles fallos de los dispositivos de muestreo.

Además, en algunas aplicaciones se reutilizan los canales de comunicación para ejercer control en la ubicación del sistema. Esto permite que los sistemas de telemetría sean adaptables a numerosas aplicaciones.

Las aplicaciones más comunes son supervisar niveles de líquido en tanques, rastrear la ubicación de una flota de camiones, detectar gases tóxicos y operar estaciones meteorológicas.

Aplicación de telemetría para el rastreo y gestión de flotas de transporte.

Casos de aplicación telemática

Numerosas empresas y organizaciones gubernamentales que han aplicado sistemas telemáticos reportan haber optimizado sus recursos. A continuación se presentan dos casos de aplicaciones telemáticas.

Sitrack, una empresa dedicada al rastreo de flota de camiones, asegura que "el 55% de las empresas que utilizan telemetría se han beneficiado con ahorro de combustible, 31% han reducido sus costos de mantenimiento y 39% han reducido sus tiempos gracias a la planeación de rutas".

Por otra parte, la Comisión Nacional para el Uso Eficiente de Energía (CONUEE) de México, en un sistema de movilidad y transporte, afirma que "la información obtenida permite reducir los consumos de energía haciendo los flujos de personas y bienes más rápidos y eficientes, y se busca incrementar la calidad de vida de los habitantes ofreciéndoles una ciudad con menos incertidumbres" (Narezo, 2017).

Telemetría aplicada a la gestión urbana

Si se aplican los conceptos de la telemetría en una ciudad, se puede, desde un único centro de control —posiblemente en la misma alcaldía—, detectar fugas de agua en cualquier acueducto, detectar contaminación temprana en embalses o manantiales de agua, detectar fugas de gas, detectar incendios para comunicarlos de inmediato a una central de bomberos, detectar niveles excesivos de contaminación en zonas aledañas a los vertederos de basura, alertar a los ciudadanos cercanos y a los agentes policiales ante un suceso delictivo, entre otras aplicaciones.

Para convertir una ciudad en una Smart City es decisivo planificar la estructura de la recolección de información sobre el funcionamiento de la ciudad. Esta adquisición de datos, a diferencia de las anteriores aplicaciones, se genera en volúmenes de información abrumadores —la big data—, lo que supone un reto para almacenarla y analizarla.

Un primer enfoque consiste en diseñar sistemas de telemetría individuales para cada uno de los servicios cruciales de la ciudad, segmentando los datos por servicios y por zonas de funcionamiento, lo que reduce los volúmenes de información. Sin embargo, esto implica construir numerosos centros de control para la supervisión de las distintas alarmas emitidas por los sistemas.

Otro enfoque sería mantener dispositivos telemáticos distribuidos por todos los servicios, reportando a un único centro de control que cuente con un servidor capaz de alojar toda la información recibida y procesarla de forma óptima con apoyo de sistemas de inteligencia artificial (IA), revelando patrones para mejorar la toma de decisiones en la gestión urbana.

Ciudades inteligentes en el mundo

A pesar de que el concepto de Smart City puede sonar inalcanzable, actualmente ya existen varias ciudades consideradas inteligentes. Kosowatz (2020) enumera un total de diez ciudades inteligentes: Singapur, Dubái, Oslo, Copenhague, Boston, Ámsterdam, Nueva York, Londres, Barcelona y Hong Kong.

Estas ciudades, además de tener sensores distribuidos por su territorio, integran los comentarios de redes sociales para conocer el estado de la ciudad y los requerimientos de los ciudadanos, y cuentan con modelos 3D de alto nivel de detalle de la ciudad completa, lo que permite planificar la expansión urbana de forma optimizada.

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Sergio Durán — sduran@innotica.net — LinkedIn

Referencias

1. CONUEE (2017). Ciudades Inteligentes. Movilidad y Transporte
2. González, S. (2017). Smart Cities, la evolución de las ciudades
3. Kosowatz, J. (2020). Top 10 Growing Smart Cities
4. SITRACK (s.f.). Todo sobre la telemetría