Data Warehouse, Smart City y el Internet de las Cosas (II)

Para que una Smart City pueda tomar el pulso a la ciudad necesita, en primer lugar, del despliegue masivo de instrumentación, como sensores y otros dispositivos de captura de datos que permitan la recolección de información, la cual, por lo general, tendrá un carácter muy diverso y desestructurado.

Los sensores son dispositivos capaces de convertir magnitudes físicas como la temperatura, la luminosidad, la presión atmosférica, etc. en valores numéricos que puedan ser tratados según conveniencia.

Tecnologías para la recolección de datos

Los hay de diferentes tipos:

• De recursos (luz, agua, gas): en este caso se pueden dividir a su vez en dos grupos según su función. El primero dedicado a medir el consumo (actúan como contadores), y por otro lado los que nos permiten conocer en todo momento las reservas disponibles de un determinado recurso (los sensores de nivel).

• De seguridad: dentro de este grupo estarían los detectores de humo que se encargan de producir una determinada señal cuando se presenta humo en el aire. Pueden ser de tipo óptico, iónico, o combinación de ambos. Por otro lado, los sensores de gases, en general, están formados por un elemento físico que reacciona variando sus propiedades físicas o químicas en presencia de un determinado gas. En este grupo también se incluirían los sistemas de detección de contaminación que agrupan a un conjunto de sensores dedicados a registrar parámetros en este sentido.

• De iluminación: este grupo de sensores están compuestos por un transductor fotoeléctrico que es capaz de transformar la luz que recibe en una señal eléctrica.

• De presencia: en este caso los hay de diferentes tipos según como detecten los cambios a su alrededor: de infrarrojos, por vibración, fotoeléctricos, ultrasónicos o acústicos.

• De condiciones climatológicas: dentro de este grupo se encuentran los sensores como los de temperatura, cuyo funcionamiento está basado en la propiedad física que tienen los conductores de variar su resistencia en función de la temperatura. Otros sensores importantes en este campo son los de humedad y presión atmosférica.

• De infraestructuras de transportes: en este grupo se incluyen sensores pensados para recoger información sobre el mayor número de aspectos posibles en las carreteras, vías ferroviarias, intercambiadores, etc. Se agrupan aquí sensores de presencia (cámaras, infrarrojos…), de contaminación, radares de velocidad y sistemas de identificación de vehículos, entre muchos otros.

• De movimiento: en este caso el sensor es el acelerómetro, que permite medir las fuerzas que se ejercen sobre él y junto con un giroscopio, ofrece información sobre el movimiento de un objeto.

 

• De posición: se trata de la brújula electrónica que ofrece la dirección de la componente horizontal del campo magnético natural, y los sistemas de posicionamiento global o GPS.

Aunque estos son los sensores más importantes, la gama es más amplia y abarca la mayoría de las magnitudes físicas.

Además de los anteriores, hay que añadir los que vigilan la presión del agua, el nivel de ruido, la turbidez, la radiación solar y la ultravioleta, entre otros. Por otro lado, a este grupo también habría que añadir el grupo de actuadores y controladores que facilitan la realización de diferentes acciones, las cámaras, los captadores, etc.

La mayoría de estos sensores existen ya desde hace muchos años, aunque en la actualidad lo que se ha producido es una evolución tecnológica que consiste en la digitalización y posterior conexión a Internet de los mismos. Gracias a esto es posible poner a disposición del público una gran cantidad de información en tiempo real sobre diferentes variables físicas y así plantear novedosos servicios en el marco de la Smart City.

Estos sensores han adoptado en la mayoría de los casos, el adjetivo de smart ya que utilizan tanto la información del entorno que les rodea como la información de su propio funcionamiento. Las claves de esta estructura de redes de sensores que conforman lo que se ha dado en denominar “ambientes inteligentes” es la capacidad de realizar procesamientos gracias al microprocesador que tienen, la capacidad de almacenar información en la memoria incorporada y la facilidad de enviar datos gracias a un módulo de transmisión inalámbrica.

En la actualidad, existen multitud de redes de sensores cuyos datos pueden ser consultados a través de Internet, pero el problema radica en que cada red utiliza sus propios estándares, protocolos y formatos de representación de datos. Por eso es importante disponer de una plataforma que ayude a gestionar esta heterogeneidad.

Hay que destacar que en un proyecto de Smart City es especialmente importante que los sensores tengan las siguientes características: sean de fácil instalación, se auto-identifiquen, se auto-diagnostiquen, sean fiables, se coordinen con otros nodos, incorporen software que les permita tratar digitalmente la señal, utilicen protocolos de control y de red estándares, tengan un bajo consumo que les permita estar activos mucho tiempo y que tengan un fácil mantenimiento.

De manera adicional, deben integrarse visualmente con el entorno en el que serán colocados ya que el paisaje urbano dentro del ordenamiento jurídico es un concepto medioambiental que debe ser protegido. También es importante que estos nodos sensores puedan re-programarse de forma inalámbrica sin necesidad de que un operario tenga que desplazarse. En este sentido, para el mantenimiento se suele usar la metodología over-the-air programming (OTA).

Otro conjunto de tecnologías que se agrupan en este punto de la cadena de valor tecnológica son las tecnologías de identificación, dentro de las que se encuentran las etiquetas RFID (Radio Frequency IDentification).

 

Una etiqueta RFID es un dispositivo pequeño, como una pegatina, que puede ser adherida o incorporada a un producto, animal o persona. Las etiquetas RFID contienen antenas para permitirles recibir y responder a peticiones por radiofrecuencia desde un emisor-receptor RFID. La información que contiene puede ser recibida por un usuario para su interpretación o ser interpretada por el extremo final de manera que ello dé lugar a algún tipo de actuación.

Esta tecnología es de gran utilidad en la gestión de inventarios, en la identificación segura de activos (documentación, equipos,…), etc.

En este punto también hay que hablar de los códigos BiDi y QR como elementos que contienen información codificada y que permiten consultar información ampliada sobre múltiples objetos y elementos.

Se trata de cuadrados similares a los códigos de barras que contienen información que puede ser consultada usando para ello un teléfono móvil con capacidad para leerlos.

                                                                                               

En este grupo también hay que incluir a los smartphones, que actúan como dispositivos que ayudan en esta captura de datos en el ámbito urbano. En definitiva, estas tecnologías permiten “sentir” las infraestructuras de la ciudad, sus vehículos y sus habitantes.

Cada vez más estos dispositivos vienen equipados con más sensores, de sonido, de luz, aceleración, cámaras, etc. que permiten recoger la información y enviarla a Internet.

A medida que los usuarios entren a formar parte de la plataforma y generen más datos se irán desarrollando más aplicaciones. Los datos ya se están recopilando en muchos ámbitos y de hecho se está actuando en tiempo real en base a ellos.

                                                                                                 

Un ejemplo de esta idea es la aplicación WideNoise, que permite medir la contaminación acústica con un Smartphone y compartirla a través de la red con otros usuarios en tiempo real.

Otro ejemplo en esta línea es su uso para hacerse una idea de la concentración de personas en cada área de la ciudad así como del movimiento que estas siguen a lo largo de ella, es el caso de la aplicación para iPhone Citizens connect en la ciudad de Boston en Estados Unidos, que permite a los ciudadanos avisar de diferentes tipos de incidencias en la ciudad haciendo uso de la cámara del smartphone.

De este modo la resolución de las mismas se puede llevar a cabo de una manera mucho más ágil.

Smartphone y ciudadano, en este caso, son los sensores de la ciudad. Es decir, cualquier actividad cotidiana es susceptible de permitir la interacción a través de uno de estos dispositivos.

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Autor: José Antonio Ferreira, profesor del Máster en Big Data y Business Intelligence y del Curso de Sistemas de Información de Inteligencia de Negocio (Data Warehouse)