Las ciudades del futuro requerirán soluciones más sostenibles, seguras e integradas con una infraestructura y unos servicios centrados en el ciudadano. Uno de los retos con el que se enfrentan los responsables públicos es el de la interoperabilidad entre los diferentes sistemas de las ciudades inteligentes. El Consorcio internacional Zhaga (Zhaga es un consorcio internacional de empresas del sector de la iluminación. Su función principal es desarrollar especificaciones de interfaz, conocidas como Books, que permiten el intercambio de sistemas de iluminación LED de distintos fabricantes) y Philips Lighting proponen solucionar este reto ubicando la futura infraestructura de IoT (Sensores y Nodos de Comunicaciones) en luminarias, a través de la creación de una infraestructura flexible de bajo coste (Conectores). Esta solución permitiría crear una red interoperable y preparada para el futuro al nivel de hardware y software (APIs), ayudando a resolver el reto de la interoperabilidad en las ciudades e impulsando la comunidad emprendedora y la economía local.
Antecendentes
Hace un siglo, menos del 10% de la población mundial vivía en ciudades. En 2050, dos en cada tres personas en la tierra llamarán hogar a una ciudad. Las ciudades de hoy consumen más del 70% del suministro de energía del mundo, una cifra que, obviamente, aumentará con el tiempo. Más demanda de energía, una mayor escasez de recursos … alguien/algo tiene que ceder. ¿Puede la tecnología respaldar nuestras ciudades con una visión de futuro?
En Philips Lighting creemos que el alumbrado inteligente puede jugar un papel fundamental en la construcción de las ciudades del futuro. Atendiendo sobre todo a que el alumbrado es un elemento ubicuo en todas las partes de nuestras ciudades. Si tenemos en cuenta que el alumbrado representa más del 19% del consumo total de electricidad al nivel mundial, y que simplemente por cambiar las soluciones de iluminación existente a tecnología LED, esto puede significar ahorros energéticos de hasta un 50% y llegar hasta el 80% si incluímos sistemas de controles inteligentes. Esto permite que la transición a tecnologías de iluminación más eficientes sea una de las iniciativas de eficiencia energética más atractivas y simples de implementar, desde el punto de vista económico, en las ciudades.
LIGHTING AS A PLATFORM (LaaP)
Desbloquear el potencial del alumbrado público
Además de los ahorros económicos y energéticos que se pueden generar en las ciudades, creemos que éste es el momento de pensar estratégicamente sobre la infraestructura de alumbrado público más adecuada. Las luminarias LED que hoy se están instalando en las ciudades, cuentan con una vida útil estimada de alrededor de 20 años o superior, y las decisiones estratégicas que no hagamos hoy van a tener un costo de adaptación en el futuro que puede llegar a ser prohibitivo.
En este contexto, las ciudades deben aprovechar el potencial de las tecnologías digitales y la propia red de alumbrado público, para mejorar la experiencia vital de sus ciudadanos. Implementando una red de sensores en la ciudad las diversas partes involucradas pueden trabajar en resolver problemas urbanos, crear nuevas actividades económicas y junto a los ciudadanos, solucionar los principales retos de ciudad. Para eso deben de usarse datos abiertos, crowdsourcing y prototipos urbanos que mejoren los servicios públicosy que permitan que los ciudadanos disfruten más y mejor de sus ciudades.
Figura 1 – Ejemplos de ubicación de los sensores en el alumbrado público
Potenciar los emprendedores, las Start-ups y las Alianzas
El Internet de las cosas (IoT) no es una varita mágica que pueda cambiar las leyes del tiempo, el espacio y los presupuestos municipales, pero es una tecnología nueva y emocionante que, utilizada de forma adecuada, puede acelerar la creación de ciudades inteligentes. La clave para los decisores públicos es mirar más allá de el “Hype” e identificar dónde se pueden crear sinergias y alianzas con la red empresas y start-ups locales para potenciar el Internet de las Cosas (IoT) dentro del ecosistema de la ciudad. De hecho, las mejoras en la infraestructura física (IoT) son solo el comienzo. La mayoría de los beneficios de la ciudad inteligente se derivan de las aplicaciones de software integradas en sistemas y habilitadas por sensores, diseñadas por empresa tecnológicas con experiencia en áreas de nicho.
Las posibilidades de aplicación son prácticamente infinitas, y muchas nuevas aplicaciones de ciudad inteligente todavía se están soñando y diseñando en oficinas y hackáthones por todo el mundo. Como ejemplo destaremos aplicaciones que pueden venir a solucionar temáticas dentro de la ciudad, tales como: Tráfico y aparcamiento inteligente, medio ambientales, gestión de los residuos urbanos y seguridad pública.
Figura 2 – Lighting as a Platform (LaaP) para el Internet de las Cosas en la Ciudad
El Desafío
En el vasto ecosistema de soluciones de conectividad hay algunas tendencias obvias, como el cambio hacia soluciones inalámbricas, pero cada día siguen surgiendo nuevas soluciones de conectividad en el ecosistema de las ciudades como, por ejemplo: 2G, 4G, 5G, NB-IoT, LORA, SigFOX, WiFi, etc… Estas soluciones se pueden tornar más estandarizadas, pero no necesariamente interoperables. Frente a esta situación es indispensable que los dirigentes públicos apuesten por una solución de conectividad ubicua y eso probablemente solo se logrará combinando todas, o algunas de las redes actualmente disponibles, y muchas otras que están aun por ser concebidas.
Con el rápido crecimiento de las ciudades y con la evolución del Internet de las Cosas (IoT) hay muchas preguntas sin respuesta sobre la correcta selección de las tecnologías de sensorización y de los protocolos de comunicación que requerirán las futuras redes dentro de las Ciudades. Como no todas las redes de comunicaciones son iguales, las organizaciones que inviertan en una nueva infraestructura de comunicación necesitaran calibrar a su manera un conjunto de variables, tales como: la cobertura, el ancho de banda, el consumo de energía, la conectividad intermitente, la interoperabilidad y la seguridad de la red. La forma como se prioricen esos factores decidirá en última instancia qué red, o redes más probables, necesitan para crear la base de su ciudad inteligente. Los decisores públicos deben de tener en cuenta si su infraestructura del internet de las cosas está preparada para soportar sus iniciativas de Ciudades Inteligentes, evaluar las aspiraciones de ciudad utilizando comités multi-disciplinares y considerar qué aplicaciones tendrá que soportar la ciudad en la próxima década, una vez que esta planificación va a ahorrar recursos en el futuro.
La Solución
La nueva especificación del Consorcio Zhaga viene a ayudar a solucionar este dilema de la interoperabilidad, al permitir instalar luminarias preparadas para el futuro, que se pueden actualizar a medida que las tecnologías evolucionan. El Consorcio Zhaga, ha publicado recientemente una nueva especificación que ayuda a llevar el Internet de las Cosas (IoT) a las luminarias de una ciudad. Esta especificación facilita la actualización de las luminarias LED a través de una definición de una interfaz estandarizada (Conector) entre un receptáculo en el exterior de la luminaria LED y un módulo de sensorización y/o comunicación que encaja en dicho receptáculo. La interfaz estandarizada (Conector) significa que el módulo puede reemplazarse fácilmente sobre el terreno, lo que permite que la luminaria sea actualizada mediante la incorporación de nuevas funcionalidades inteligentes en la ciudad.
Este Conector ubicado en luminarias permite que las ciudades inteligentes tengan la flexibilidad necesaria para poner sensores y nodos de comunicaciones en cualquier parte de la ciudad, solucionando temas como el desorden tecnológico, durabilidad de las baterías y posibilidad de actualización tecnológica de los sensores y de los nodos de comunicaciones.
Figura 3 – Esquema de conection del Conector Zhaga en la luminária
CASOS DE ÉXITO CON STart-UPS
Qlue – Crowdsourcing – Yakarta, Indonesia
La capital de Indonesia, Yakarta, ha reemplazado el alumbrado público convencional con casi 90,000 luminarias por una solución LED conectada de Philips Lighting. La instalación de CityTouch permitió a Yakarta actualizar la mitad de sus puntos de alumbrado público, controlar y monitorear el nuevo sistema de forma remota y ahorrar dinero en sus facturas de energía. En diciembre de 2014 Yakarta lanzó su programa de ciudad inteligente con Qlue, una aplicación de teléfono inteligente de crowdsourcing a través de la cual los ciudadanos pueden denunciar incidentes tales como delitos, incendios o desechos sabiendo que su información se enviará a los funcionarios públicos correspondientes. La transformación en el alumbrado público de Yakarta es un logro histórico y un precedente inspirador que anima a la ciudad a invertir en otros proyectos de ciudades inteligentes.
SpaceLayer Technlogies – Sensor Medioambiental – Matosinhos, Portugal
Desarrollado en asociación por el Ayuntamiento de Matosinhos y por el CEiiA, Centro de Ingeniería y Desarrollo de Producto, el "Living Lab" pretende crear en el centro de la ciudad de Matosinhos un barrio inteligente, de bajo carbono, resiliente, accesible, participado y conectado, donde se podrá probar, demostrar y poner en práctica, en contexto real, soluciones tecnológicas, organizativas y sociales integradas y orientadas a la descarbonización de la ciudad. El proyecto tendrá impacto en áreas como la movilidad, la energía, el ambiente, el urbanismo y la conectividad.
Luminarias que miden emisiones de carbono. Pavimento que reduce la velocidad de circulación sin intervención del conductor. Un sistema de distribución de bicicletas conectado al sistema de transporte público. Contabilización en tiempo real de las emisiones de CO2 ahorradas con la movilidad inteligente. Una casa cubierta de paneles solares que acompañan el movimiento del sol y que almacena energía. Estas son algunas soluciones tecnológicas que se pondrán en práctica en el marco del proyecto "Living Lab" de Matosinhos.
Dos de los elementos diferenciadores del "Living Lab"que van a ser implementados por Philips Lighting con recurso al Conector Zhaga son: 1) La capacidad de monitorización y evaluación en tiempo real de las emisiones de carbono a través de los sensores medioambientales ubicados en las luminarias y desarrollados por una start-up local, SpaceLayer Technologies, y 2) La capacidad del alumbrado de poder reaccionar en tiempo real, a través de sensores de presencia, a la los peatones y al metro en una zona de algún conflicto entre el metro de superficie y los peatones que circulan en una calle comercial.
Parquery – Smart Parking – Helsinki, Finland
Uno de los mayores desafíos para los conductores de la ciudad es acceder a información actualizada sobre la disponibilidad de plazas de estacionamiento. Además, los decisores de la ciudad necesitan información sobre el uso del estacionamiento para gestionar mejor la ocupación. Con el fin de explorar nuevas aplicaciones para la tecnología conectada, la ciudad de Helsinki recientemente puso a prueba un piloto estacionamiento inteligente para construir sobre su infraestructura de iluminación conectada. Financiado por el programa EIT-Digitalopen-innovation en colaboración con el consorcio que involucra a Philips Lighting, Forum Virium Helsinki y Parquery, el sistema ofrece una visión en tiempo real de los espacios de aparcamiento públicos desocupados. Funciona al combinar soluciones de monitorización del tráfico con la red de iluminación exterior existente, produciendo información de estacionamiento gracias a la densa disposición del alumbrado, que puede emplearse para informar y mejorar los servicios de estacionamiento para beneficio de los técnicos municipales, así como de los usuarios de la ciudad. Los datos controlados se envían a un servidor central. Aplicaciones y servicios de terceros. Las aplicaciones que usan estos datos ayudan a los conductores a encontrar espacios de estacionamiento de manera más eficiente a la vez que ayudan a los urbanistas a optimizar el uso del espacio de estacionamiento.
El concepto ha proporcionado a Helsinki una visión de los modelos comerciales y formas innovadoras de utilizar los activos existentes de la red de iluminación como una columna vertebral para las aplicaciones del Internet de las Cosas (IoT).
Conclusiones
Estamos ante un momento único en la transformación de las ciudades, hacia ciudades inteligentes más habitables y conectadas. La modernización de las fuentes de luz convencionales, normalmente de vapor de sodio, a tecnología LED es una de las transiciones más eficientes que una ciudad podrá realizar en los próximos tiempos, y que por sí sola permite que las ciudades tengan ganancias significativas a nivel ambiental, social y económico. Sin embargo, como este cambio tecnológico perdurará en el tiempo, en muchos casos más de 20 años, este momento es crítico, y es necesario que los responsables públicos tomen consciencia del impacto que sus decisiones actuales pueden tener en la infraestructura de las Ciudades inteligentes del futuro. Así, es importante que los responsables tomen decisiones bien razonadas que les permitan estructurar de forma flexible la infraestructura de sus ciudades.
En este contexto, uno de los mayores desafíos señalados por los especialistas y los responsables en la toma de decisiones en el ámbito de las Ciudades Integentes es la cuestión de la interoperabilidad entre las diversas soluciones (IoT) integradas en la ciudad. Philips Lighting considera su deber y responsabilidad el dar a conocer las posibilidades en esta materia, habida cuenta que las luminarias son un elemento ubicuo, presente en toda la ciudad, el cual ya se encuentra alimentado con energía, por lo que es un punto óptimo para la localización de futuros sensores y nodos de comunicación
Para solucionar este desafío de la interoperabilidad en las ciudades, Philips Lighting ha desarrollado un conjunto de luminarias, que vienen equipadas con un Conector estándar desarrollado por el Consorcio Zagha. Este Conector además de alimentar los sensores y los nodos de comunicación con energía, viene proporcionar para toda la ciudad ubicaciones donde se pueden colocar sensores en el futuro de forma rápida (Plug & Play) y flexible. Esta flexibilidad permitirá actualizar más fácilmente las tecnologías de comunicación a medida que van evolucionando a lo largo de los años, pero también permite reajustar la localización de los sensores entre luminarias, a medida que la ciudad va creciendo y transformándose.
Sin embargo, éste es sólo el inicio de la historia, el verdadero potencial de las Smart Cities aparece cuando unimos a esta ecuación las Start-Ups y el tejido empresarial local. En este contexto, el Conector Standard (Zhaga) y las APIs vienen a potenciar la integración de diferentes soluciones en el ecosistema de las ciudades inteligentes. Hay ya un conjunto de Start-ups locales que desarrollan soluciones tecnológicas para las ciudades sobre la base de estos estándares y que de esta forma están contribuyendo a potenciar la economía local, generando nuevos modelos de negocio y nuevos puestos de trabajo que necesitan recursos altamente cualificados, y en algunos casos a potenciar sus negocios a nivel internacional como los ejemplos de Qlue, SpaceLayer Technlogies y Parquery, analizados en este
