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Febrero  2012

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INDICE DE CONTENIDO

Idea del proyecto a SXMIT 3

Funcionalidades y servicios propuestos (ideas) 4

zonas de carga y descarga 4

personas con discapacidades 4

paradas de autobús 4

corredor virtual para vehículos de emergencias 5

transporte público 5

información cultural 5

mensajes de emergencias medioambientales 5

visión global del medio ambiente 5

información medioambiental pública 6

regadío inteligente en zonas verdes 6

sistema de gestión y monitorización de acuíferos 6

gestión de residuos urbanos inteligente 6

espacios de interacción física multipropósito 7

escuela inteligente - gestión de gasto eléctrico 7

escuela inteligente - clase medioambiental 8

escuela inteligente - clase de historia 8

e-administración 8

integración social 8

comercio 8

1. OBJETIVOS DEL PROYECTO 9

Antecedentes 9

La necesidad de abordar el proyecto 10

Objetivos generales del proyecto 12

Proyectos de implantación tecnológica: despliegue y gestión integral de servicios urbanos avanzados en ciudades concretas

13

Otros proyectos de I+D derivadas de TEUS 14

2. DESCRIPCIÓN TÉCNICA 16

Objetivos científicos técnicos específicos LINEAS DE I+D 16

Tecnologías a aplicar. Estado el arte y aportaciones del TEUS 18

Metodología, diagrama de PERT 29

3. IMPACTO SOCIAL, MEDIOAMBIENTAL, SANITARIO, OTROS 30

4. INCREMENTO ESPERADO EN EL TEJIDO INDUSTRIAL DE LA C.A. COMO CONSECUENCIA DEL PROYECTO 32

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Idea del proyecto a SXMITDemanda Tecnológica: Desarrollo de Nodo Inteligente (TOTEM) como parte integrante de infraestructuras SmartCity

Tomando como referencia arquitecturas que se están definiendo a nivel europeo para smartcities, se plantea desarrollar la capa IoT (Internet Of Things) del nodo TOTEM, de manera que sea posible utilizarlo como nodo Gateway para recoger la información de los sensores desplegados por la zona y posteriormente ofrecer servicios en el propio nodo/zona y a su vez enviar la información recogida a otros nodos proveedores de servicios dentro de la infraestructura global de smartcity para ofrecer servicios de manera global en la ciudad.

En la topología de SENSEI, sería el End-point Gateway (EPG) An End-Point Gateway acts as the SENSEI REP for a WS&AN island. It has communication interfaces to both the island and the SENSEI system, and implements the RAI, RPI and SCI. End-Point Gateways can act as REP’s on behalf of nodes behind it, and keep a database of its own and WS&AN node Resources and context. It can proxy Resources for WS&AN nodes, and usually keeps a proxy resource instance for each. Caching of context requests is also possible. If it so wishes, an End-Point Gateway may also provide Network Layer Gateway functionality (routing) between the WS&AN and SENSEI System if the networks are compatible, e.g. a 6lowpan WS&AN and IP based backbone.

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Funcionalidades y servicios propuestos (IDEAS)Tráfico y Transporte: Estacionamiento inteligente – zonas de aparcamiento limitado

El estacionamiento es uno de los mayores problemas en la ciudad. A menudo lleva bastante tiempo encontrar una plaza libre y esto provoca que el tráfico de la ciudad se ralentice. Las plazas de estacionamiento en las zonas de estacionamiento limitado están equipadas con sensores que dinámicamente muestran a través de una aplicación para el teléfono móvil si éstas están libres u ocupadas. Usted puede utilizar su teléfono móvil para comprobar la disponibilidad de plazas de estacionamiento o ver que plazas están libres en pantallas situadas a la entrada de las calles. También puede usar su teléfono móvil para pagar su tasa de estacionamiento y ser notificado si el tiempo de estacionamiento está próximo a finalizar. La ciudad puede también obtener una mejor visión general de los estacionamientos, ayudando a las autoridades a identificar los puntos conflictivos.

Tráfico y Transporte: Estacionamiento inteligente – zonas de carga y descarga

Ciertas áreas de la ciudad están reservadas para los vehículos dedicados a la carga y descarga de mercancías. El tiempo de uso de estas zonas está limitado a las actividades de carga/descarga y reservado solamente a los vehículos autorizados. Los sensores son instalados en estas zonas para identificar los vehículos que no están autorizados o abusan del uso de estas áreas. Se utilizará un mapa para indicar el estado de estas zonas en la ciudad y mediante un sistema de mensajería se informa a las autoridades del abuso por su mal uso. Los conductores de vehículos autorizados podrán ver más claramente que áreas están libres y cuales están ocupadas. Finalmente, los agentes de tráfico pueden actuar de una forma más rápida ante el uso indebido de las zonas.

Tráfico y Transporte: Estacionamiento inteligente – personas con discapacidades

Las plazas de estacionamiento para personas con discapacidades están específicamente diseñadas para facilitar un acceso especial. A menudo solamente hay unas pocas plazas por zona. Proporcionar un servicio basado en sensores que permita a los usuarios comprobar la disponibilidad de las plazas de estacionamiento para las personas con discapacidades da a estos usuarios un poco mas de seguridad y libertad. Además, el uso no autorizado de las plazas puede ser informado a los agentes encargados de la vigilancia del tráfico lo que reforzará el uso apropiado de estas plazas.

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Tráfico y Transporte: Estacionamiento inteligente – paradas de autobús

El transporte público es un sistema clave de transporte en la ciudad. Sin embargo, los retrasos de los autobuses son algo común. Un aspecto que causa tales retrasos es el hecho de que vehículos no autorizados estacionen sobre las paradas de autobús. Una solución basada en sensores identificaría los vehículos no autorizados en las paradas de autobús permitiendo a los agentes de tráfico reaccionar rápidamente ante el uso indebido.

Tráfico y Transporte: Corredor virtual para vehículos de emergencias

Vehículos de emergencias tales como ambulancias, coches de policía o camiones de bomberos tienen prioridad de paso en los semáforos mediante el uso de un mecanismo de identificación que conmuta el estado actual de los semáforos a la fase verde en el punto donde se encuentran. Una vez que el vehículo pase el cruce, el semáforo conmuta de nuevo a su ciclo normal de operación. Esto mejorará el tiempo de respuesta y la seguridad ante situaciones de emergencia.

Tráfico y Transporte: Transporte público

El control, monitorización y seguimiento de los diferentes servicios de transporte público (autobuses, taxis y bicicletas) ahorraran a los ciudadanos tiempo y harán el transporte en la ciudad más eficiente. Con el fin de conseguir esto, el servicio de transporte público puede rastrear la posición de los autobuses y su grado de ocupación, equilibrando la frecuencia de autobuses para ofrecer un mejor servicio a los usuarios. Información acerca del grado de ocupación de los taxis así como el número de taxis en las diferentes paradas proporcionará al usuario y al servicio de transporte público el grado de disponibilidad de taxis en ciertas áreas permitiendo una mejor y oportuna respuesta.

INFORMACIÓN CULTURAL

Unas pantallas visualizando información acerca de diferentes eventos que están ocurriendo en la ciudad estarán situadas en puntos específicos. Estas pantallas estarán ubicadas cerca de monumentos importantes, en puntos de información turística, dentro de museos, o en espacio públicos accesibles al público en general. Los usuarios pueden interactuar con las pantallas usando sus teléfonos móviles, ordenadores personales o portátiles al objeto de obtener información acerca del arte en los museos, monumentos en la ciudad, descargar viajes virtuales dentro de los museos y acceso a la información en diferentes idiomas. También pueden obtener información sobre el clima, el tráfico u otros servicios con información útil para el ciudadano que puede ser incluida en las pantallas.

Medio Ambiente: Mensajes de emergencias medioambientales

Sensores situados cerca de fábricas que trabajen con sustancias peligrosas controlarán cualquier fuga. Usted está segando en su jardín. En una fábrica cercana ocurre un accidente y sustancias dañinas son liberadas en el aire. Los sensores registran la polución, un SMS de aviso es difundido a los teléfonos móviles en todas las áreas afectadas. Usted recibe el SMS que le alerta para que se resguarde en el interior de su casa y llame a un teléfono especifico para posteriores instrucciones.

Medio Ambiente: Visión global del Medio Ambiente

Los sensores están localizados por toda la ciudad. Un técnico desde el departamento de Medio Ambiente puede registrarse en el sistema y ver los datos históricos relativos a las diferentes sustancias en el aire y parámetros meteorológicos, incluyendo niveles de ruido, en todas las áreas de la ciudad.

Esta información ayuda a las autoridades de la ciudad a tomar decisiones tales como donde ubicar nuevas áreas residenciales, zonas verdes (parques), zonas industriales, etc. Si las autoridades detectan niveles elevados de sustancias dañinas en ciertos distritos, se puede enviar una notificación a los departamentos de inspección de la ciudad para verificar la fuente de polución.

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Medio Ambiente: Información medioambiental pública

El público en general tiene acceso para visualizar el nivel actual de polución en la ciudad. Usted puede ver el estado actual y pasado de, por ejemplo, niveles de CO2, niveles de ruido o cualquier otro incidente en la polución a través de alguna página web oficial y/o en medios públicos en la ciudad. También pueden verse las acciones que las autoridades han llevado a cabo o que tienen previsto realizar. Asimismo, como ciudadano se le da la oportunidad de dejar sus comentarios.

Medio Ambiente: Regadío inteligente en zonas verdes

El regadío inteligente de las zonas verdes de Santander basado en el uso de sistemas de sensores y actuadores ahorrará agua y será más rentable. Además, el etiquetado de plantas y zonas verdes ofrecerá una cantidad ingente de información a los profesionales encargados del mantenimiento de los parques y los ciudadanos obtendrán un mayor disfrute de los parques de Santander. Usted podrá usar su teléfono móvil para investigar acerca de los árboles y flores, aprenderá sobre su cuidado y averiguará quien más comparte su interés.

Medio Ambiente: Sistema de gestión y monitorización de acuíferos

El propósito de este caso de uso es posibilitar el diseño de un sistema de monitorización de acuíferos, el cual proporcione una vigilancia constante, permitiendo un estudio continuo y a través del tiempo de los parámetros relacionados. Los acuíferos localizados cerca de la superficie o en áreas industriales/urbanas son extremadamente vulnerables; el frágil equilibrio de estos casos podría cambiar rápidamente, con un gran coste para las sociedades locales. Adicionalmente, en el caso de acuíferos costeros, donde la salinidad del agua se está convirtiendo en un problema con el aumento del nivel del mar, tales sistemas, junto con mecanismos de alerta y de monitorización de la actividad humana resultarían extremadamente útiles.

Medio Ambiente: Gestión de residuos urbanos inteligente

La implementación de un sistema de gestión de residuos inteligente permitirá un sistema de recogida más eficiente y la optimización de la forma en que es realizado diariamente. Proveerá información útil al público incentivando y promoviendo una forma de recolección de residuos más fácil y amigable mediante la identificación y vaciado de papeleras y contenedores cuando éstos estén próximos a estar llenos y no

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desbordados tanto en propiedades privadas, empresas y áreas públicas. Además, pueden ser aplicados incentivos para premiar a los ciudadanos que produzcan menos residuos y reciclen más.

Espacios de interacción física multipropósito

Mientras está cambiando de autobús o metro, se le puede proporcionar al ciudadano información sobre distintos aspectos de la ciudad mediante paneles informativos y actuar de acuerdo al beneficio de la ciudad. La idea es usar instalaciones interactivas para hacer las escaleras más interesantes (p. e. cada peldaño es una tecla en un piano) o ciertas partes de la ciudad aun sin desarrollar más deseables y divertidas de visitar (p.e. fachadas multimedia), al mismo tiempo que proporcionan información acerca de la ciudad.

Escuela Inteligente – gestión gasto eléctrico

Las autoridades de la ciudad quieren tener una instantánea de lo que cada escuela está gastando en electricidad y si todos los edificios tienen similares características medioambientales. Usando un sistema de sensores, un solo punto de monitorización y gestión simplifica el proceso global y revela características que de otra forma necesitan grandes periodos de tiempo y recursos para ser reveladas.

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Escuela Inteligente – Clase medioambiental

Una escuela de primaria está teniendo una clase sobre ciencias naturales y está realizando una breve excursión a un parque de la ciudad. Los estudiantes llevan teléfonos móviles y obtienen información desde los sensores embebidos en el parque sobre los árboles y otras plantas que los rodean. Grupos de estudiantes están encargados de cuidar una determinada planta. Usando la información proporcionada por el sistema sobre sus condiciones pueden actuar de acuerdo y realizar un informe periódico sobre su actividad. Los grupos de estudiantes compiten entre sí a través de la consecución de distintos puntos de acción.

Escuela Inteligente – clase de Historia

Una clase de 20 estudiantes de Secundaria visita el museo local. Cada estudiante lleva un dispositivo que interactúa con la infraestructura del museo. Los estudiantes participan en un juego de la caza del tesoro donde tienen que evitar ciertas áreas “calientes” moviéndose en grupos de 5 y colaborando los unos con los otros para encontrar un objeto misterioso. Cuando encuentran los objetos tienen que realizar un “ritual” haciendo gestos en el aire con sus manos. Después de eso, las áreas se desbloquean permitiéndoles acceder a otros niveles del museo.

E-administración

Ahorro en tiempo y costes para gestión de trámites con la administración (licencias, multas, etc…).

Integración Social

Uso de dispositivos que permitan a personas con ceguera conocer el camino a su trabajo, al comercio local, médico, etc…

Comercio

Conocer el número de personas que circulan delante de un escaparate, segmentar para adaptar la oferta a la demanda, etc…

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1 OBJETIVOS DEL PROYECTO

1.1 Antecedentes

Los entornos urbanos son cada vez más complejos, con una población creciente en las próximas décadas, lo que hace imprescindible mejorar la eficiencia y la eficacia de los sistemas y servicios, tanto en los países avanzados como en las economías emergentes, de manera que se produzca una evolución del modelo urbano actual hacia un nuevo modelo de ciudad sostenible.

En este contexto cobra un papel muy importante la tecnología, surgiendo el concepto de “ciudades inteligentes” o “smart cities”, que pueden definirse como la integración de la tecnología en un enfoque estratégico para la sostenibilidad, el bienestar de los ciudadanos y el desarrollo económico (Pike Research). Recientemente se ha señalado a las smart cities como un mercado emergente con un enorme potencial para impulsar la economía digital en los próximos años. Un nuevo informe de Pike Research pronostica que la inversión en infraestructura de tecnología inteligente de la ciudad alcanzará un total de 108 mil millones $ hasta el 2020. Al final de ese período, la firma de inteligencia de mercado de tecnologías limpias anticipa que el gasto anual llegará a casi 16 mil millones $.

Sin embargo, hoy todavía no existe un ejemplo de una ciudad inteligente que esté dando soporte a millones de personas (ni siquiera a miles) y hay muchos retos a los que aún se deben enfrentar los planificadores de la ciudad inteligente. Los modelos inteligentes de la ciudad están en una etapa incipiente, y las ciudades inteligentes adoptarán muchas formas diferentes en diferentes partes del mundo (Eric Woods). Los proyectos piloto que se están poniendo en marcha podrán proporcionar los modelos para el diseño de los nuevos centros urbanos en Asia y el Medio Oriente, así como los marcos para la superposición de infraestructura para hacer ciudades más inteligentes en Europa y América del Norte.

IDC, referente internacional en análisis y predicción de uso de nuevas tecnologías en diferentes ámbitos, en septiembre 2011 ha publicado un informe sobre Smart Cities españolas en el cual considera las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones como una de las tres “Fuerzas Habilitadoras” que facilitarían u obstaculizarían su evolución hacia una ciudad inteligente (las otras dos son las Personas y la Economía).

“Establecer un sistema de integración horizontal que aglutine toda la información de la ciudad inteligente, ya que la Smart City no trata sobre tecnología, sino de eficiencia, administración, gestión, cambio de mentalidad y liderazgo político” (Carlo Ratti).

En el marco de este escenario nace el proyecto TEUS “TIC’s para el desarrollo de Espacios Urbanos Sostenibles”, con el fin de aprovechar las oportunidades del incipiente y enorme mercado de las smart city para el sector TIC, y situar a las empresas del consorcio en una posición altamente competitiva a nivel internacional. Para conseguir esta meta el consorcio TEUS quiere dotarse de herramientas novedosas en el ámbito de las TIC, mediante la inversión en I+D en tecnologías clave en el estado del arte, que proporcionen aspectos diferenciadores a los nuevos productos/servicios y faciliten el despliegue de servicios avanzados en la ciudad.

El proyecto TEUS no tiene por objetivo construir una smart city concreta, si no desarrollar tecnología novedosa y altamente competitiva en el ámbito de las TIC, para el despliegue de servicios avanzados cada vez más demandados por la evolución tecnológica que conlleva el proceso de transformación de las ciudades, de aplicación en un ámbito global y no local.

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Existen innumerables iniciativas de ‘Smart Cities’ por todo el mundo centradas en dar respuesta a demandas de ciudades concretas, que se podrían clasificar dentro de un número limitado de categorías según su enfoque principal y aplicación:

- Eficiencia y gestión energética: Málaga, Amsterdam - Entornos de negocio y ‘economía del conocimiento’: Luxemburgo, Dubai, Malta, Kochi- Transporte y movilidad urbana: Singapur, Brisbane, Estocolmo, Maastricht.- e-Gobierno y participación ciudadana: Tampere, Turku, Alburquerque.- Medio-ambiente: Copenhague, Vancouver, Melbourne, Montpellier.- Urbanismo (también energías y entonos de negocio): Masdar, Sondgo.- Turismo y actividad cultural: Paris, Londres, Salzburgo, Brujas, Sidney, Zurich, etc.- Sanidad y atención personal: París, Granada, y una larga lista de ciudades por todo el mundo...

Además de estas categorías, merece mención especial la existencia de iniciativas de Smart City orientadas a la creación de infraestructuras experimentales de investigación para el avance en temáticas asociadas a las tecnologías relacionadas con la Internet del Futuro y sus aplicaciones.

Gran parte del sector TIC se está volcando en aumentar su capacidad tecnológica para ofrecer soluciones a las smart cities, desde las grandes empresas como Telefónica, IBM, Siemens, ATOS Origin, etc. hasta pymes muy especializadas en ámbitos y soluciones concretas (Urbiotica – residuos y parking inteligente, WorldSensing – sistema Fast Park -, Bitcarrier – gestión del tráfico, Zolertia, Libelium, -! Wayra Networks – dispositivos inalámbricos -…).

1.2 La necesidad de abordar el proyecto

Sin embargo, muchos de los desarrollos urbanos actuales están basados en soluciones TIC verticales que conducen a un mar insostenible de sistemas e islas de mercado. En este escenario TEUS plantea focalizar gran parte del esfuerzo en herramientas TIC altamente escalables e interoperables a escala urbana, que permitan soportar la complejidad de información heterogénea distribuida en los espacios urbanos, y a la vez faciliten de forma abierta y estándar la composición de servicios smart city interoperables.

El diseño funcional de las arquitecturas a desarrollar en TEUS plantea un enfoque que permita superar las barreras de entrada a futuras aplicaciones proporcionando funcionalidades comunes que conduzcan a desarrollos más eficientes y económicos.

TEUS tendrá así un elevado componente de innovación fundamentado en el diseño de arquitecturas altamente escalables adaptadas a la heterogeneidad de las potenciales aplicaciones y servicios a desplegar en el entorno urbano, a diferencia de otras iniciativas verticales focalizadas en el diseño de servicios específicos en ámbitos concretos, abordando tres ejes clave en las soluciones tecnológicas para la smart city:

§ Gestión de Entornos de Convivencia Urbanos. Un aspecto importante de la presente propuesta es que tendrá en cuenta la participación del ciudadano en el entorno de aplicación. La gran mayoría de las experiencias SmartCity analizadas por los socios de TEUS se centran en la gestión de recursos energéticos, hídricos, medioambientales, etc…siendo escasas las experiencias que desarrollan con éxito aplicaciones sobre gestión de los espacios de convivencia con multitud de usuarios o demandantes y caracterizados por una elevada participación del ciudadano (como p.ej. eventos relacionados con el turismo, el ocio, la cultura, los deportes…).

Esta oferta múltiple y con multitud de usuarios o demandantes, que pueden actuar con múltiples roles dentro de este sistema de interacciones, no ha sido afrontado de manera general como un conjunto hasta el momento. Además de su visión de conjunto la propuesta incluye la gestión de la información generada por el ciudadano, aumentando su participación e involucración en el

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desarrollo de la Smart City. El conocimiento y el reconocimiento de los desarrollos o medidas adoptadas por las instituciones por parte de la ciudadanía y su implicación en mayor o menor medida en los mismos, es una de las claves identificadas en todas las experiencias analizadas para aumentar las posibilidades de éxito de la implantación de los proyectos Smart City.

§ La representación y visualización de la información geoposicionada es otro aspecto al que muchos desarrollos de ciudades smart no están prestando especial atención. Dentro del marco de las ciudades inteligentes la localización geoespacial de elementos es un punto clave ya que permite referenciar objetos (y datos) y ubicarlos de modo que su seguimiento pueda realizarse de manera más intuitiva. La obtención de grandes cantidades de información no es útil de por sí, es necesario que el usuario/técnico tenga una forma fácil y eficiente de interpretarla y analizarla. Un buen sistema de visualización asociado a la gestión de datos geoposicionados es un eslabón que vital en la cadena de valor de los sistemas de control y mando de las ciudades. TEUS combinará tecnologías 3D con localización geoespacial para disponer de un sistema integral de visualización y control que facilitará el estudio de los datos, y dotará de un método ágil y sencillo de consulta para su mayor aprovechamiento. A través de TEUS se enfocará así una visión diferente de los sistemas de gestión de las ciudades en la confianza de que ello extienda las potencialidades y usos de los sistemas de visualización desarrollados.

§ La comunicación con el entorno físico de la ciudad (farolas, contadores, plazas de parking, aire, agua…) significa poder acceder en tiempo real desde y hacia todos los elementos que constituyen en entorno físico urbano, lo que representa uno de los grandes retos de las ciudades inteligentes debido a la heterogeneidad de la información, el gran volumen de datos y su distribución. Teniendo en cuenta referencias internacionales se concluye que es de elevado interés el empleo de tecnologías IoT (Internet of Things) como pilar tecnológico para construir la arquitectura base de comunicaciones de TEUS, siendo las Redes Inalámbricas de Sensores y Actuadores una de las principales tecnologías facilitadoras de este enfoque, en combinación con Plataformas Software de Gestión y Representación altamente escalables, tales como las basadas en arquitecturas Web (WOA, Web Oriented Architecture).

La IoT hace referencia a la extensión de Internet al mundo real de los objetos físicios, es decir, que prácticamente cualquier artefacto (farola, edificio, lavadora, ropa…) pueda ser conectado y colaborar como un dispositivo embebido en la red. Este concepto representa uno de los mayores retos y oportunidades para Internet hoy en día, se habla del orden de trillones de dispositivos, siendo su crecimiento más grande el debido a dispositivos inalámbricos embebidos, de recursos limitados y de bajo consumo que hasta ahora no se concebía nativamente IP. En 2008 se crea la IPSO Alliance (IP Smart Objects) por los principales líderes industriales para promover el uso de protocolos Internet en la IoT.

Actualmente se están publicando algunos trabajos de investigación sobre implementaciones prácticas que permitan el desarrollo de plataformas IoT inspiradas en el concepto de Redes de Sensores Ubicuas (USN, Ubiquitous Sensor Networks) del grupo de estandarización ITU-T USN [9]. Algunos grupos de investigación han iniciado ya actividades en esta línea, sin embargo en la actualidad existen pocas referencias en la literatura.

El concepto ITU-T´s USN visiona una “plataforma tecnológica para redes de sensores ambientales no como un simple conjunto de redes interconectadas, sino como infraestructuras de información inteligente”. Este concepto se traduce directamente al ámbito de las ciudades, ya que estas se pueden considerar como un ecosistema multidimensional, donde los datos se vinculan a diferentes dimensiones, y muchos aspectos están muy relacionados (e.j. medioambiente y tráfico, los dos relacionados con la salud, etc.).

Mientras que la nueva generación de plataformas IoT está siendo definida por iniciativas y proyectos como:

-­‐ IoT-A [Internet of Things Architecture project, http://www.iot-a.eu/public/front-page]

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-­‐ IERC cluster [IoT European Research Cluster, http://www.internet-of-things-research.eu/ ]-­‐ El emergente grupo de discusión PPP IoT Core Platform Working Group [11]

[White paper on the FI PPP definition (Jan. 2010), http://www.future-internet.eu/fileadmin/initiative_documents/Publications/White_Paper/EFII_White_Paper_2010_Public.pdf]

A nivel internacional se están implementando múltiples diferentes enfoques para la Primera Generación de plataformas IoT, algunas de las cuales son realizaciones del modelo de la ITU-T comentado.

La arquitectura IoT TEUS tendrá en cuenta este enfoque constituyendo por tanto una implementación práctica del mismo, lo que representa un reto tecnológico importante teniendo en cuenta el estado del arte comentado, tal como se explica más adelante.

La principal característica innovadora del diseño funcional de la arquitectura IoT TEUS es su orientación a facilitar la entrada a futuras aplicaciones avanzadas, proporcionando funcionalidades comunes que permitan desarrollos más eficientes y económicos, gracias a un enfoque basado en la IoT como pilar tecnológico sobre el que se construye la arquitectura TEUS, que podrá considerarse dentro de la Primera Generación de plataformas IoT.

1.3 Objetivos generales del proyecto

El objetivo general del proyecto es desarrollar soluciones de elevado nivel tecnológico, para el despliegue de servicios avanzados en otros entornos urbanos nacionales e internacionales, con I+D en los ámbitos de la “Gestión de Contenidos en Entornos de Convivencia Urbanos Complejos”, la “Visualización o Representación de Información del Territorio sobre un entorno 3D” y la “Comunicación con el Entorno Físico de la Ciudad”, y con un enfoque integrador que permita combinar los distintos desarrollos en un “Sistema Integral de Gestión de Información Urbana”.

Como principales resultados derivados de TEUS se espera disponer de:

- Nuevos Modelos de Estructuras de Gestión e Intercambio de Contenidos en Entornos Urbanos

- Nuevos Entornos Integrales de Visualización y Gestión sobre el Terreno 3D para la IoT Urbana

- Mobiliario Urbano con prestaciones avanzadas de comunicaciones para interactuar con el entorno físico inteligente de la ciudad (farolas, contenedores, sensores de calidad de aire, edificios, plazas de parking…). Para ello integrarán diversas interfaces de comunicaciones (IPv6-6lowpan, Wifi, 3G…)

- Nodos Inalámbricos (Lowpan) para integración de sensores con características de Ultra-Bajo Consumo y Bajo coste y conectividad IP (a través del estándar 6Lowpan)

- PLATAFORMA INTEGRAL DE GESTIÓN DE SERVICIOS e INFORMACIÓN URBANA: arquitectura orientada a WEB cliente-servidor que permita una óptima gestión de recursos de red, datos urbanos, aplicaciones y servicios. Las prestaciones más destacables serán su modularidad, escalabilidad, flexibilidad y robustez de cara a la integración de información heterogénea y distribuida en diferentes localizaciones de la ciudad, posibilitando un fuerte crecimiento tanto en el número de fuentes de datos como en el volumen de información de las fuentes, permitiendo así su integración con otras tecnologías y desarrollos de la Internet del Futuro y las redes de nueva generación. Esta plataforma incorporará las tecnologías e innovaciones desarrolladas en el proyecto TEUS, relacionadas con la gestión, representación y captación avanzada de información ciudadana.

Estos resultados permitirán al consorcio TEUS disponer de productos competitivos para el despliegue y explotación en las ciudades de servicios de alto valor añadido, que hagan posible la incorporación de inteligencia a los sistemas y procesos a través de un uso intensivo de las TIC, de manera que se logre una gestión mejor y más eficiente en pro del aumento del bienestar del ciudadano.

Son además objetivos de interés para el consorcio TEUS:

- Constituir un polo de referencia en Galicia competitivo en el ámbito de las TIC para las smart cities

- Ejercer un efecto tractor de este nuevo sector, que favorecerá la atracción de empresas, la creación de nuevas y la generación de empleo de calidad

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- Disponer de tecnologías de base de alto contenido tecnológico, que servirán para la realización de pruebas de nuevos desarrollos y tecnologías, contribuyendo al desarrollo del sector TIC

- Internacionalización de las empresas, que dispondrán de herramientas competitivas en un ámbito emergente y de gran potencial a nivel mundial, lo que favorecerá los procesos de apertura al exterior.

De forma complementaria, es objetivo de TEUS el fomento de la colaboración entre empresas y agentes tecnológicos, diversificando el tejido empresarial actual hacia nuevos productos de alto valor añadido e incrementando la productividad, la transferencia tecnológica, el espíritu innovador y la creatividad

1.4 Proyectos de Implantación Tecnológica: Despliegue y Gestión Integral de Servicios Urbanos Avanzados en Ciudades Concretas

Se espera que el proyecto TEUS sirva como germen para ofrecer a gestores urbanos una herramienta con la capacidad de integrar múltiples soluciones y servicios en la ciudad, cada uno de los cuales representará por sí solo un proyecto de implantación tecnológica a escala urbana que podría tener las siguientes fases de desarrollo tecnológico p.ej. en el caso de sistemas que requieran monitorización y/o control de parámetros:

§ Estudio de parámetros (sensores/medidores y actuadores necesarios) e Integración con arquitectura TEUS. Selección de los sensores/actuadores adecuados al parámetro a monitorizar o controlar y análisis de su integración con la arquitectura de comunicaciones disponible, de manera que se pueda comunicar con el centro de control a través de la red de comunicaciones TEUS

§ Estudio Energético del Nodo Sensor/Actuador y Desarrollo de solución alimentación. Estudio de requisitos de consumo del conjunto sensores-procesador-transmisión según frecuencia de muestreo, consumo de los componentes y necesidades de autonomía. Diseño y desarrollo del sistema basado en energías renovables (solar, eólica...)

§ Construcción de Nodos Sensor/Actuador y validación. Especificación, diseño y desarrollo de una arquitectura que integre los sensores seleccionados en la tarea 1 y que a su vez ofrezca la modularidad y escalabilidad necesaria para la incorporación o cambio de sensores en un futuro. Será muy importante la selección del microprocesador, con capacidad para implementar las funcionalidades requeridas de adquisición y procesado de la información. Incluye las tareas necesarias de adaptación electrónica de cada sensor al módulo de procesado y comunicaciones.

§ Ensamblado Electrónico y Estructura Modular Exterior. Diseño y fabricación de estructura estanca que albergará los sensores y la electrónica de comunicaciones, el sistema de alimentación autónomo o no, así como el ensamblado óptimo de todos los componentes.

§ Construcción de la arquitectura específica de Red SAN/WSAN (componentes, protocolos de comunicación, etc)

§ Integración con la arquitectura de comunicaciones TEUS§ Desarrollo Aplicativo SW específico en Plataforma Software TEUS. Extensión de la plataforma

para soportar el módulo correspondiente del servicio (gestión, contenidos, visualización 3D)§ Despliegue del sistema y tecnologías, pruebas, optimización y validación

En la siguiente figura se incluye una relación de potenciales proyectos de implantación que pueden ser demandados por una ciudad, clasificados por ejes temáticos:

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Fig. 1 Proyectos de Implantación Tecnológica de Servicios Urbanos “Smart City” derivados de TEUS

1.5 Otros Proyectos de I+D derivados de TEUS

- Proyectos de I+D en el área de la Ing. De Aplicaciones Software, Línea Producto Software para Smart Cities. Desarrollo de plataformas que permitan el montaje automático de módulos software siguiendo especificaciones de usuario. El objetivo sería industrializar la producción de software creando plataformas que generen automáticamente las nuevas aplicaciones sin necesidad de programarlas, simplemente montando y parametrizando módulos de software previamente definidos e implementados. La utilización de las ideas de este campo de investigación al desarrollo de aplicaciones Smart City hace que los aspectos de investigación sean muy relevantes, pues el diseño e implementación de los módulos parametrizables requiere un gran trabajo de investigación y no solo de desarrollo teniendo que decidir y definir los protocolos e interfaces de comunicación de datos entre módulos, así como el diseño de una arquitectura genérica de las aplicaciones Smart City para que todos los módulos se monten de acuerdo a dicha arquitectura.

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Otro aspecto muy relevante de la investigación sería el diseño de una aplicación de especificación muy amigable para ser usada de modo eficiente y cómodo sin necesidad de mucho entrenamiento previo ni formación especial en informática. Se definiría un lenguaje de especificación en XML que la aplicación montadora pueda decodificar para parametrizar y montar los módulos del toolkit de la forma especificada por el usuario. Todos estos aspectos requieren investigación, diseño de prototipos iniciales y refinamientos sucesivos siguiendo una metodología en espiral.

- Proyectos de I+D en los ámbitos de la Ingeniería del Conocimiento e Inteligencia Ambiental que a partir de la información disponible desarrollen e incorporen inteligencia a los sistemas y procesos de la ciudad. TEUS asegurará la disponiblidad de informacisión en tiempo real y de manera ubicua, así como una adecuada visualización y gestión. Mediante técnicas de inteligencia ambiental será posible añadir valor añadido en forma de eficiencia o nuevas prestaciones a la información recogida o enviada.

- Proyectos de I+D en la capa de comunicación con el entorno físico para el desarrollo de Prestaciones Avanzadas más allá de la monitorización (posicionamiento alta precisión, tracking de personas y objetos…) a través de la potencial integración de nuevas tecnologías emergentes al backbone IoT TEUS de las que se prevé gran impacto para los próximos años según el CERP-IOT (Cluster of European Research Projects on the Internet of Things), como RFID Pasivo y Activo (con su variante DASH7 y NFC) y el IEEE 802.15.4a (UltraWideBand o UWB).

- Proyectos de I+D en el ámbito de la movilidad, algoritmos y protocolos avanzados para comunicación eficiente con objetos móviles en el entorno urbano, comunicaciones vehiculares (c2c, c2i), desarrollo SW para smartphones, etc.

- Proyectos de I+D en el ámbito de la computación en nube (cloud computing) para la smart city.

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2 DESCRIPCIÓN TÉCNICA

2.1 OBJETIVOS CIENTÍFICO-TÉCNICOS ESPECÍFICOS. LÍNEAS DE I+DLos objetivos específicos del proyecto son los siguientes:

OBJETIVOS 1-2-3.

Investigación y Desarrollo Específico en Tecnologías Clave para la obtención de servicios y productos avanzados en el ámbito de las Smart Cities dentro de los siguientes ámbitos:

§Gestión de Contenidos en Entornos de Convivencia Urbanos §Representación Avanzada de Información Urbana§Comunicación con el Entorno Físico de la Ciudad

En cada uno de ellos se enfocará el trabajo a la obtención de funcionalidades y prestaciones en productos futuros que representen un salto cualitativo y diferenciador para las empresas del consorcio:

§ I+D en Gestión de Contenidos en Entornos de Convivencia Urbanos

Uno de los principales retos tecnológicos y organizativos a afrontar es la integración eficiente y sostenible de información heterogénea, recogida en multitud de formatos y soportes, proveniente de diferentes agentes con diferentes intereses dentro del ecosistema de la ciudad. Esta integración requiere avances tecnológicos significativos a abordar en TEUS:

1) Desarrollo de los mecanismos de integración para generar información a partir de los datos.

2) Identificación de los destinatarios de la información y los usos para los que ésta es requerida, mostrando la información de forma discriminada según el tipo de usuario y contexto de uso de la información.

3) Desarrollo de las herramientas de gestión de forma integrada, resolviendo los retos de la multi-entidad de usuario y el multi-rol de los mismos en las aplicaciones, permitiendo que los usuarios puedan ser al mismo tiempo generadores y consumidores de información.

§ I+D en Representación y Gestión Avanzada de Información Urbana

El alcance de este objetivo comprende el desarrollo de un Sistema Integral de Visualización y Gestión sobre el Territorio con unas posibilidades de gestión sobre un entorno de visualización 3D hasta ahora no alcanzadas por los sistemas de información GIS existentes en el mercado. TEUS ofrecerá un salto cualitativo del 2D a 3D con objeto de enriquecer la información para el operador-usuario, al aportar información adicional y permitir cálculos a partir de variables solo disponibles en 3D. Sobre dicho entorno se propone la integración de diferentes tecnologías que permitan mostrar de forma eficiente cada tipo de información asociada a la ciudad.

En este ámbito será necesario focalizar esfuerzos de I+D en lograr una integración de manera masiva de datos cartográficos de base, con información procedente de fuentes heterogéneas distribuidas por la ciudad (sensores, ciudadanos...) con la capacidad de gestión de una manera holística para la toma de decisiones en tiempo real, de forma que sea posible aprovechar la capacidad e inteligencia que promete el gran volumen de datos para resolver y anticiparse a numerosos problemas.

Se emplearán modelos digitales del terreno en 3D de gran detalle (10m. entre cotas) con imagen aérea de muy alta resolución (0.25m. por pixel). La información a mostrar incluirá los siguientes tipos de datos:

-­‐ Información sobre el terreno 3D: Capas vectoriales georreferenciadas estáticas y dinámicas, elementos puntuales estáticos y dinámicos, modelos 3D estáticos (edificios e infraestructuras) y modelos 3D dinámicos (avatares de individuos geolocalizados y vehículos en tiempo real)

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-­‐ Información georreferenciada asociada a elementos del terreno: fichas configurables conteniendo información alfanumérica y multimedia, panoramas, imagen gigapixel, video panorámico 360º, cámaras de vigilancia y control.

Esta tecnología, altamente adaptable, operará como un motor de visualización de información geográfica sobre terreno 3D permitiendo la gestión, monitorización, interacción y control de contenidos con toda la información alfanumérica asociada. Será posible gestionar gran cantidad de datos de forma ágil y accesible, abarcando cualquier tamaño de área de explotación en el que se desee usar sin variar el comportamiento de la aplicación. Por tanto, el concepto de panel de monitorización 3D y control es perfectamente aplicable a una gestión de infraestructuras en un área metropolitana en la que se precise un método de gestión de datos.

§ I+D en Tecnologías IoT para Comunicación con el Entorno Físico Urbano

La IoT hace referencia a la extensión de Internet al mundo real de los objetos físicios, es decir, que prácticamente cualquier artefacto (farola, edificio, lavadora, ropa…) pueda ser conectado y colaborar como un dispositivo embebido en la red. El proyecto TEUS propone utilizar este enfoque para construir la capa de captación de información, abordando los siguientes objetivos de I+D:

1) Arquitectura de Interconexión TEUS, Gateway IoT Urbano, representa un aspecto vital en la presente propuesta, siendo el objetivo conseguir abstracción con respecto a las tecnologías empleadas en la captación de información, dotando así al sistema de características tan importantes como la interoperabilidad y escalabilidad. El componente principal de esta arquitectura será el Gateway de Redes de Sensores Ubicuas (RSU), que proporcionará acceso transparente a la plataforma TEUS a través de Internet (mediante redes de acceso IP), para ello deberá dotarse de diversos interfaces de comunicaciones. Físicamente este componente será un equipo con posibilidad de integración en el entorno urbano (p.ej. mobiliario urbano tipo paneles informativos que además proporcionen facilidades de interacción con el ciudadano y los objetos físicos de la ciudad).

2) Plataformas WSAN, Sensores y Actuadores de última generación, que permitan medir una amplia gama de parámetros en el ámbito urbano. La arquitectura IoT TEUS, a través del enfoque planteado, debe permitir integrar tecnologías WSAN existentes. No obstante se plantea de especial interés avanzar en el desarrollo de arquitecturas WSAN con mayor potencial para dar respuesta a las nuevas necesidades de conexión de sensores y actuadores en la ciudad, profundizando y abordando aspectos de elevado interés tales como:

o Conectividad IP a nivel de Nodo Sensor. Desarrollo de plataformas estándares todo IP con conectividad directa al backbone IoT TEUS a nivel de nodo sensor, redes WSN (IPv6/6LoWPAN).

o Ultrabajo Consumo. Desarrollo de plataformas de ultrabajoconsumo y comunicaciones robustas y versátiles que permiten optar por diferentes vías de comunicación según lo requiera la situación (GPRS, RF 500mW, RF 25mW, UNE82326, LIN, WIFI, PLCM).

OBJETIVO 4.

Diseño y Desarrollo de una Arquitectura de Información y Comunicaciones (HW y SW) que integre los desarrollos anteriores y sea convergente con la Internet del Futuro y las redes de nueva generación.

Dicha arquitectura se materializará en la Plataforma Integral de Gestión Urbana TEUS, con enfoque WOA (Web Oriented Architecture), en combinación con Sistemas de Información Geoespacial (SIG), técnicas de visualización 3D, que permita trabajar con un gran número de variables y datos, de fuentes diversas, en tiempo real. Asimismo, dicha plataforma deberá facilitar la incorporación de manera automática de nuevas entradas de datos de redes heterogéneas, pudiendo detectar p.ej. nuevas redes sensoriales de cara a la autogestión de las mismas. De esta forma se garantiza la escalabilidad de la solución final y agiliza los procesos de configuración. Por otro lado, sobre la base de dicha plataforma se desarrollarán servicios web que permitan la comunicación con los diversos actores que intervengan en el marco del proyecto TEUS. También se considera necesario dotarse de una infraestructura que de soporte

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a la plataforma WOA, que como principales requisitos deberá ser fiable, robusta y escalable en función de la demanda o incorporación de nuevos servicios.

OBJETIVO 5.

Desarrollos Experimentales de servicios avanzados a una escala parcial tal que permita validar la arquitectura desarrollada en cada uno de los ejes temáticos definidos como representativos de las potenciales aplicaciones (Medio Ambiente, Eficiencia Energética y Ocio, Turismo y Cultura) y a la vez con diferentes especificaciones desde el punto de vista tecnológico (sensórica/actuación, interfaces de usuario, despliegue/zonificación geográfica, interfaces de comunicaciones, etc.)

Los escenarios de validación se ubicarán en al menos tres ciudades gallegas (A Coruña, Santiago de Compostela, Vigo, Ourense, Pontevedra, etc.). En su despliegue se emplearán tecnologías innovadoras WSAN disponibles que convivirán con los desarrollos WSAN planteados, permitiendo así comparar el avance conseguido.

Fig. 2 Arquitectura TEUS Propuesta

2.2 TECNOLOGÍAS A APLICAR. ESTADO DEL ARTE Y APORTACIÓN DE TEUS TEUS ofrecerá una solución innovadora con respecto a las iniciativas para el despliegue de servicios avanzados en otros entornos urbanos nacionales e internacionales gracias a la combinación de tecnologías punteras en sensórica, IoT (Internet of Things), comunicaciones sin cable, Web, Gestión de Contenidos y Representación avanzada de información en entornos complejos.

Como aspecto diferenciador con respecto a otras propuestas Smart City, que focalizan la investigación únicamente en las tecnologías para captación de información física (sensores), TEUS abordará especialmente la gestión de contenidos urbanos en espacios de convivencia complejos multiusuario y multi-rol, en donde el ciudadano es el principal actor.

TEUS aportará también innovación en el ámbito de la gestión y representación de información, mediante el desarrollo de tecnologías de Visualización y Gestión integral del Territorio sobre un entorno de visualización 3D con prestaciones hasta ahora no alcanzadas por los sistemas de información GIS existentes en el mercado, ofreciendo así un salto cualitativo del 2D a 3D con objeto de enriquecer la información para el operador-usuario, al aportar información adicional y permitir cálculos a partir de variables solo disponibles en 3D, que permitirán profundizar en las relaciones territoriales de los acontecimientos urbanos.

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Un buen sistema de visualización asociado a la gestión de datos geoposicionados es un eslabón que CLAVE/VITAL en la cadena de valor de los sistemas de control y mando de las ciudades. Actualmente, este es, en muchas ocasiones, un elemento del que carecen los proyectos de este calibre.

TEUS utilizará el novedoso paradigma de mundo espejo para generar una versión de la ciudad almacenada en los servidores municipales, a la que se accederá mediante un visor geográfico sobre el que se plasmen los datos, tanto los almacenados localmente como los que sean captados en tiempo real por los sensores de los diferentes sistemas e infraestructuras que se extienden a lo largo de la geografía urbana, así como la información proveniente de los propios ciudadanos mediante Internet. El sistema recibirá, almacenará, calculará y representará información según las diferentes herramientas elaboradas sobre él para los servicios municipales específicos y para usuarios externos, tanto de tipo técnico como para el ciudadano en general.

Después de un análisis y revisión detallada del estado del arte relativo al despliegue de servicios smart cities a nivel internacional se concluye que es de elevado interés el empleo de tecnologías IoT (Internet of Things) como pilar tecnológico para construir la arquitectura base de comunicaciones de TEUS, siendo las Redes Inalámbricas de Sensores y Actuadores una de las principales tecnologías facilitadoras de este enfoque, en combinación con Plataformas Software de Gestión y Representación altamente escalables, tales como las basadas en arquitecturas Web (WOA, Web Oriented Architecture).

TEUS tendrá así un elevado componente de innovación fundamentado en el diseño de una arquitectura altamente escalable adaptada a la heterogeneidad de las potenciales aplicaciones y servicios a desplegar en el entorno urbano, a diferencia de otras iniciativas verticales focalizadas en el diseño de servicios específicos en ámbitos concretos. Así mismo, al tener en cuenta en su diseño el enfoque de arquitecturas internacionales experimentales de I+D de referencia, tales como SmartSantander o IoTa actualmente en ejecución, se obtiene una doble ventaja, por un lado TEUS podrá beneficiarse de los avances obtenidos en estos proyectos y por otro, será posible contribuir al trabajo de estas iniciativas, aportando los resultados obtenidos.

Otro de los elementos innovadores que presenta TEUS es el desarrollo de tecnologías y sistemas de ultrabajo consumo. En redes de gran alcance (con multitud de nodos) hay dos aspectos clave y muy relacionados del diseño de una WSAN serán la arquitectura de la red y el consumo energético. La energía es un punto crítico en el diseño global de las arquitecturas de captación (sensado, procesado de señal y comunicaciones) para la IoT, de manera que el consumo energético debe constituir una de las principales especificaciones del diseño, siendo las técnicas y métodos de alimentación facilitadores críticos de tecnologías IoT / M2M. Teniendo en cuenta este principio de diseño se trabajará en esquemas electrónicos de ultrabajo consumo que hagan posible la comunicación de equipos con centros de datos, con otros equipos en distintos lugares, y con personas, a través de dispositivos de comunicación personal, de forma organizada, y en tiempo real sin necesidad de la interactuación humana.

Para alcanzar unos resultados exitosos, el alcance de TEUS comprende necesariamente el desarrollo experimental de diferentes servicios avanzados que permitan validar la arquitectura desarrollada e identificar mejoras (p.ej. aspectos de la interoperabilidad entre diferentes plataformas y tecnologías bajo configuraciones y condiciones reales diferentes). Estos casos de uso específicos y experimentales se emplearán para identificar un detallado conjunto de requisitos funcionales (capacidades requeridas) y no funcionales (limitaciones requeridas) para una plataforma TIC a escala urbana completa.

El buen funcionamiento de los testbeds (pruebas de campo a escala urbana parcial) será un requisito imprescindible antes de afrontar una implementación a gran escala (escala completa) en el escenario urbano una vez finalizado el proyecto.

A continuación se expone con mayor detalle las innovaciones propuestas:

oSistemas de Representación y Gestión Avanzada de Contenidos

En el marco de la 1ª edición del Smart City World Congress celebrado en Barcelona se ha señalado que el reto de las ciudades inteligentes pasa por el uso integrado de los sensores urbanos, la gestión de la información derivada para la toma de decisiones, la predicción de problemas para garantizar una rápida resolución y la coordinación de los recursos disponibles Actualmente podemos encontrar numerosos

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ejemplos a nivel Mundial de sistemas dotados de inteligencia a través de sensores en infraestructuras para la gestión del agua, energía, alimentación, sistemas ferroviarios, en edificios, empresas, seguridad ciudadana….

Por ejemplo, los proyectos de redes de suministro inteligentes ya están contribuyendo a que los consumidores ahorren un 10% en sus facturas y reduzcan los picos de demanda en un 15%; en Estocolmo, un sistema de peajes dinámico basado en el flujo de vehículos que entran y salen de la ciudad ha reducido el tráfico en un 20%, ha disminuido el tiempo de espera en un 25% y ha recortado las emisiones en un 12%.

Hoy en día, la solución más eficaz para gestionar y planificar los recursos y medios disponibles sobre el territorio se encuentra en los Sistemas de Información Geográfica, cuyo uso es cada vez más generalizado y accesible por la democratización del acceso a la información con iniciativas como Google Maps o Google Earth; la proliferación de iniciativas basadas en software libre o la labor del Instituto Geográfico Nacional con el impulso a la Infraestructura de Datos Espaciales de España (IDEE) y el acceso generalizado a los datos desde la entrada en vigor de la Directiva Europea INSPIRE. En este sentido, INSPIRE ya contempla la incorporación de datos espaciales procedentes de sensores heterogéneos y actualmente en el Open Geospatial Consortium (OGC), existe la iniciativa Sensor Web Enablement (SWE), cuyo objetivo es el descubrimiento, intercambio y procesamiento de observaciones de sensores heterogéneos.

Existen numerosos ejemplos de gestión de la movilidad, seguridad ciudadana, tráfico, infraestructuras hidráulicas, urbanismo, etc.., a través de sistemas informáticos dotados en mayor o menor medida de funcionalidad geográfica. Incluso en algunos casos, estos sistemas integran más de una variable (urbanismo, movilidad…..). Ahora bien, no existe en la actualidad ninguna iniciativa que integre de manera masiva datos cartográficos de base, con información procedente de distintos sensores ubicados por la ciudad, de los datos procedentes de los ciudadanos y que sean capar de gestionarlos de una manera holística para la toma de decisiones. El volumen de datos existente promete capacidad e inteligencia para resolver y anticiparse a numerosos problemas, pero sólo si es posible procesarlo y darle sentido en tiempo real. Así, y a pesar de que son innumerables las formas de acceso a la información a través de la web y múltiples las soluciones GIS existentes en el mercado, no hay a día de hoy una plataforma GIS 3D que permita responder a las expectativas mencionadas. Además, el salto cualitativo del 2D al 3D supone un importante enriquecimiento de la información para el operador-usuario ya que en muchos casos aporta información adicional y permite cálculos utilizando variables solamente disponibles en 3D, y es en este sentido donde el Sistema Integral de Visualización y Gestión sobre el Territorio propuesto en el proyecto TEUS ofrece unas posibilidades de gestión sobre un entorno de visualización 3D hasta ahora no alcanzadas por los sistemas de información GIS existentes en el mercado.

oTecnologías y Plataformas WSAN con compatibilidad IoT

La sociedad actual está asistiendo a una auténtica revolución digital con gran impacto en todos los ámbitos y sectores, donde Internet se ha convertido en una pieza clave, prueba de ello es la fuerte apuesta realizada en estrategias de I+D nacionales e internacionales para el desarrollo de la “Internet del Futuro”, EFII “European Future Internet Initiave”, FI-PPP “Future Internet Public Private Partnership”, es.Internet (plataforma tecnológica española), etc.

La Internet del Futuro es el término empleado para describir la investigación en los próximos 10-20 años sobre protocolos y arquitecturas Internet. Uno de los conceptos que augura una gran evolución de la WWW es la Internet de las Cosas (IoT, Internet of Things), dentro de otro más global, Real World Internet (RWI), que hace referencia a la extensión de Internet al mundo real de los objetos físicos, es decir, que prácticamente cualquier artefacto (ropa, lavadora, farola, edificios…) puede ser conectado y colaborar como un dispositivo embebido en la red.

La IoT representa uno de los mayores retos y oportunidades para Internet hoy en día. Su tamaño es difícil de estimar, pero ya se habla del orden de trillones. El crecimiento potencial más grande viene de las redes y dispositivos inalámbricos embebidos, de recursos limitados y de bajo consumo, la Internet Embebida sin Cables (“Wireless Embedded Internet”), que hasta ahora no se concebía nativamente IP. En 2008 se crea

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la IPSO Alliance (IP Smart Objects) por los principales líderes industriales para promover el uso de protocolos Internet en la IoT.

Esta ambiciosa idea plantea una serie de retos tecnológicos en su realización, tales como el desarrollo de arquitecturas flexibles, escalables, interoperables, robustas, fácilmente gestionables, etc., en un contexto variable, distribuido, heterogéneo y de muy alta densidad de dispositivos con recursos muy limitados.

La creación de la Wireless Embedded Internet está siendo ampliamente investigada en los últimos años. Recientemente, a través de un grupo de trabajo del IETF, se ha propuesto el estándar 6LoWPAN (IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks) para llevar IPv6 a redes LoWPAN, como las WSANs (Wireless Sensor and Actuator Networks), de manera que los nodos sensores/actuadores puedan ser conectados y direccionados nativamente a través del protocolo IP. Concretamente, propone una solución para utilizar el Protocolo de Internet (IP) sobre los propios nodos de sensores [RFC 4919] y especifica cómo integrarlos en Internet [RFC 4944]. Actualmente existen tanto implementaciones libres de este estándar (6lowpancli y BLIP, para el sistema operativo TinyOS, y SICSlowPAN, para Contiki) como soluciones propietarias (Jennic, Arch Rock, Sensinode). No obstante, su aplicación a escenarios reales es todavía inexistente y carecen de una pila integral que incluya un protocolo estándar de encaminamiento. En este sentido, cabe destacar el proyecto estadounidense en marcha OpenWSN “Open-Source Standard-Based Protocol Stacks for Wireless Sensor Networks”, el cual tiene como objetivo crear una pila completa basándose en los estándares 6lowPAN, IETF RPL y OpenADR, e implementar ésta en un gran número de plataformas HW y SW.

TEUS trabajará en el desarrollo de plataformas WSAN convergentes con este enfoque y con aplicación al ámbito urbano tal como se ha explicado en el apartado de objetivos. Estas plataformas serán validadas en diferentes dominios de aplicación en la fase de testbeds, contribuyendo así al estado del arte tanto de plataformas WSAN como de arquitecturas IoT para Smart Cities.

oTecnologías y Arquitecturas para Ultrabajo Consumo

Otro de los elementos innovadores que presenta TEUS es el desarrollo de tecnologías y sistemas de ultrabajo consumo. En redes de gran alcance (con multitud de nodos) hay dos aspectos clave y muy relacionados del diseño de una WSAN serán la arquitectura de la red y el consumo energético. La energía es un punto crítico en el diseño global de las arquitecturas de captación (sensado, procesado de señal y comunicaciones) para la IoT, de manera que el consumo energético debe constituir una de las principales especificaciones del diseño, siendo las técnicas y métodos de alimentación facilitadores críticos de tecnologías IoT / M2M.

Teniendo en cuenta este principio de diseño se trabajará en esquemas electrónicos de ultrabajo consumo que hagan posible la comunicación de equipos con centros de datos, con otros equipos en distintos lugares, y con personas, a través de dispositivos de comunicación personal, de forma organizada, y en tiempo real sin necesidad de la interactuación humana. Se profundizará en tecnologías emergentes de aprovechamiento de energías ambiente o energy harvesting (fotovoltaica, eólica, termoeléctrica, vibraciones (tráfico), etc.) con la finalidad de integrar los últimos avances tecnológicos en desarrollos específicos TEUS para obtener dispositivos con un coste de mantenimiento muy reducido o incluso nulo.

Actualmente las plataformas WSN presentes en el mercado están enfocadas e proporcionar versatilidad, y esto supone desarrollos ambiciosos en cuanto a las capacidades de integración, aumentando el coste por dispositivo. El análisis de componentes y desarrollo de técnicas de producción optimizadas para la reducción de costes es otro de los factores innovadores de este proyecto, que redundará en reducción substancial de los recursos necesarios para despliegues masivos.

ACTIVIDAD 2. GESTIÓN DE CONTENIDOS EN ENTORNOS DE CONVIVENCIA URBANOS

El núcleo de esta actividad se centra en desarrollar nuevas funcionalidades, aumentado la capacidad de gestión de las herramientas actuales en diversos ejes de actuación de una smart city. Se pretende además desarrollar la capacidad de publicación en múltiples plataformas (web, smartphone, Tablet, etc…)

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y con diferentes sistemas operativos (Android e iOS), desarrollar la interacción de instituciones y ciudadanos y la posibilidad de gestión y creación compartida de información.

Debido a la enorme heterogeneidad y cantidad de información que existe en una ciudad esta actividad se centrará en una serie de áreas específicas que se concretarán teniendo en cuenta el análisis de la tarea 5.1 “casos de uso”.

T2.1 Caracterización del intercambio de información de la Smart City. Selección de áreas/ámbitos de estudio, teniendo en cuenta T5.1, y la caracterización de fuentes de información, intervinientes en la comunicación, características de los intercambios de información, información manejada y sus características, información no manejada por falta de recursos. Definición y caracterización de usuarios y sus perfiles. Definición de la gestión de los multiperfiles.

T2.2 Desarrollo del modelo experimental de estructura de gestión e intercambio de la información dentro del ámbito de la Smart City en las áreas de referencia. Para las áreas identificadas y en base a la compleja realidad de intercambio de información definida en la primera fase, se diseñará y desarrollará el modelo que defina los intercambios de información, los flujos de la misma y los actores relevantes en cada caso. Este modelo será la base para el desarrollo de las funcionalidades que se puedan desarrollar en base a la información gestionada. El desarrollo de este modelo se llevará a cabo de forma coordinada con la tarea T5.2 “Modelo de datos TEUS”.

Ø Subtarea: Aportación al modelo experimental de estructura de gestión e intercambio de información en el área de gestión y comercialización de productos y servicios

T2.3 Definición de las funcionalidades, requerimientos y características técnicas de las herramientas de gestión a desarrollar. En base al modelo descrito y atendiendo a la diversidad de gestores y usuarios se definirán y desarrollaran los requerimientos, características técnicas y funcionalidades de las herramientas a desarrollar, el perfil y el rol de los posibles usuarios.

Para la definición de funcionalidades se deberán contemplar los requisitos, modelos, casos de uso y arquitecturas desarrollados en las tareas T5.1, T5.2 y T5.3. Así como las posibilidades que ofrecen las tecnologías IoT (A4).

Ø Subtarea: Definición de las funcionalidades, requerimientos y características técnicas de las herramientas de gestión de reservas y de gestión y comercialización de productos y servicios.

T2.4 Desarrollo de diversas aplicaciones de gestión dentro del ámbito Smart City. Se desarrollarán varias aplicaciones o módulos de gestión en función de los casos de uso definidos en la tarea 6.1 destinados a validar la tecnología propuesta. Estos módulos serán preferentemente en formato web y permitirán al gestor: crear información de forma ordenada y estructurada por áreas o temáticas, utilizar archivos multimedia en la generación de la información de interés, utilizar los datos recopilados por tecnologías IoT para la captación de información, georeferenciación de la información, estructuración de la información en forma de rutas, creación de eventos, monitorización de las actividades de los usuarios, gestión de incidencias, etc.

Ø Subtarea: desarrollo de herramienta de gestión comercial; desarrollo de portar de reservas y desarrollo de herramienta de gestión y comercialización de productos y servicios.

Una vez desarrolladas cada una de las aplicaciones definidas sobre las áreas, los modelos de datos y las arquitecturas definidas de forma común, estas herramientas serán entregadas para su integración en la tarea T5.4 “Plataforma de Gestión y Visualización TEUS”.

ACTIVIDAD 3. REPRESENTACIÓN AVANZADA DE INFORMACIÓN URBANA

Se propone el desarrollo de un entorno de visualización basado en un modelo 3D interactivo de la superficie de la ciudad y sus alrededores. Este modelo combinará un modelo digital del terreno en 3D de gran detalle (10m. entre cotas) con imagen aérea de muy alta resolución (0.25m. por pixel). Sobre dicho entorno se propone la integración de diferentes tecnologías que permitan mostrar de forma eficiente cada tipo de información asociada a la ciudad. Para ello se integrarán distintas capacidades de visualización tanto de información mostrada sobre el terreno 3D como información georreferenciada asociada a elementos del terreno.

El mismo modelo interactivo servirá tanto para la visualización de datos en tiempo real obtenidos de sensores remotos y agentes geolocalizados como para la activación de actuadores sobre dispositivos distantes.

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La información a mostrar incluirá los siguientes tipos de datos:

-­‐ Información sobre el terreno 3D: Capas vectoriales georreferenciadas estáticas y dinámicas, elementos puntuales estáticos y dinámicos, modelos 3D estáticos (edificios e infraestructuras) y modelos 3D dinámicos (avatares de individuos geolocalizados y vehículos en tiempo real)

-­‐ Información georreferenciada asociada a elementos del terreno: fichas configurables conteniendo información alfanumérica y multimedia, panoramas, imagen gigapixel, video panorámico 360º, cámaras de vigilancia y control.

T3.1 Estudio del estado de la tecnología. Evaluación y estudio de las tecnologías existentes con el fin de conocer las últimas innovaciones y resultados de los avances más recientes. Este estudio permitirá comparar dichas tecnologías con las ya conocidas y ver la posibilidad de integrar, sustituir o combinar alguna de las soluciones nuevas con las ya existentes con el fin de mejorarlas y extenderlas. Se abordarán los siguientes campos de estudio: visualización de terreno y mapas raster en 2D y 3D, visualización de información vectorial georreferenciada en 2D y 3D, visualización basada en imagen, integración web y comunicación y actualización de dispositivos y fuentes de datos remotas.

T3.2 Análisis e integración de tecnologías. Algunas de las tecnologías estudiadas y analizadas en la etapa anterior destacan o presentan retos importantes: usan métodos experimentales en un campo de aplicación nuevo, presentan problemas al trabajar con inmensos volúmenes de información, es necesario el desarrollo de nuevos métodos y técnicas para necesidades concretas. Esta tarea consistirá en analizar las tecnologías que mejor se adapten a los diferentes casos de uso definidos en la tarea 5.1, en la superación de dichos retos y la integración y unificación de dichas tecnologías en un entorno común de visualización, permitiendo la generación de aplicaciones innovadoras que representan la información asociada a las ciudades de forma más sencilla y eficiente.

T3.3 Implementaciones para los distintos escenarios. El sistema a desarrollar puede orientarse a escenarios distintos como: aplicación de escritorio, centro de control, o web. Cada uno de estos escenarios tiene unas características concretas debido a que tiene requisitos de desarrollo específicos. Esta tarea consistirá tanto en la implementación de las tecnologías a emplear como en la adaptación o implementación de cada uno de los módulos de visualización para cada uno de los escenarios expuestos.

De forma más detallada se describen a continuación puntos concretos a tener en cuenta para cada escenario.

T3.3.1 Aplicación de escritorio. Las aplicaciones de escritorio para ordenadores personales tienen como característica que se trata de entornos poco controlados debido a que las aplicaciones son ejecutadas en distintos tipos de hardware, con distinta potencia de cálculo y potencia gráfica. Se tendrá en cuenta la adaptación a esta heterogeneidad de la plataforma final a la cual va dirigida la aplicación. Esto supondrá la realización de distintas pruebas y adaptación de las aplicaciones a ordenadores con distintas capacidades.

T3.3.2 Centro de control. Una característica propia de los centros de control es el uso de sistemas de matrices de pantallas en los que se visualiza la información. Se adaptarán los módulos necesarios para aprovechar este tipo de sistemas para una visualización eficiente en dichos centros. Esto supondrá el desarrollo de un sistema que permita multiplicar la resolución grafica de la apliciación mediante la generación de imágenes en paralelo en múltiples subsistemas gráficos para ser distribuida en las distintas pantallas del panel multipantalla de un centro de control.

T3.3.3 Web. Al implantarse un módulo como aplicación o plug-in web debe tenerse en cuenta que cada navegador web dispone de un API o interfaz concreto para su integración como plug-in. Por lo tanto y con ayuda del análisis previamente realizado se decidirá la utilización de estándares comunes y abiertos de forma incompleta como HTML5 o la implementación específica para cada navegador para implantar los módulos necesarios como aplicación web.

T3.4 Adquisición o generación, procesado e integración de contenidos. Cada módulo desarrollado requiere los datos que va a visualizar y en el formato más eficiente para su visualización. Estos datos estarán geolocalizados asociados a puntos concretos del terreno y normalmente se encontrarán asociados a entidades de capas GIS del territorio. En esta etapa se realizará la generación de dichos contenidos y su integración en los distintos módulos para las áreas de referencia o ámbitos de aplicación definidos en 5.1. Los contenidos que se incluirán consistirán en: fotos gigapixel, imagen y

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video panorámicos, modelos 3D, fotografías, capas GIS y contenido web o páginas web asociadas a puntos específicos de la ciudad.

ACTIVIDAD 4. COMUNICACIÓN CON EL ENTORNO FÍSICO DE LA CIUDAD

Teniendo en cuenta los tres importantes principios explicados en los objetivos: modelado de información unificado, protocolos de comunicación unificados y enfoque de capas horizontal, se planteará una arquitectura de redes de sensores ubicuas (RSU) basada en dos componentes principales, el Habilitador RSU (que hace de interfaz con los servicios) y el Gateway RSU (que interactúa con las redes de sensores).

La potencialidad de los casos de uso en una smart city determina requisitos importantes que debe cumplir el sistema desde el punto de vista técnico y funcional, tales como algunos de los avanzados en el apartado de objetivos, Horizontalidad con respecto a los ámbitos de aplicación, Heterogeneidad e Interoperabilidad, soporte de diferentes tecnologías, mecanismos de acceso, estándares radio, etc., Actuación y Escalabilidad, habilidad del sistema para manejar un elevado número de dispositivos, servicios y procesos de manera eficiente; Disponibilidad y Capacidad de Recuperación: habilidad del sistema para estar completa o parcialmente operativo cuando es requerido, y para manejar de manera eficiente los fallos que puedan afectar a la disponibilidad; Evolución: habilidad del sistema para ser flexible ante cambios después del desarrollo; Soporte de Gestión de la Información, Seguridad, privacidad y confianza.

Aspectos clave desde el punto de vista funcional serán también: Descubrimiento de Sensores, Almacenamiento de la Observación, Publicación-Suscripción-Notificación, Capacidades de Ejecución Remota Homogénea.

T4.1 Arquitectura del Gateway IoT. La arquitectura de interconexión estará basada en nodos con funcionalidad de Gateway según el enfoque de la arquitectura de referencia presentada. Su funcionalidad será servir de pasarela de conexión entre las diferentes redes de nodos finales (sensores y actuadores) y el backbone IP, en la arquitectura IoT TEUS. Se desarrollará una especificación que permita integrar diferentes dispositivos y tecnologías de manera sencilla, teniendo especial consideración a OGC Sensor Web Enablement (SWE) que define una serie de estándares adecuados para esta arquitectura de referencia, y otras alternativas como la plataforma de servicios OSGi, (Open Services Gateway Initiative), www.osgi.org, cuya ventaja principal reside en el nivel de abstracción que proporciona.

El alcance comprende el desarrollo de los módulos de comunicaciones, procesado de información, mobiliario/envolvente y alimentación.

T4.1.1 Módulo de Comunicaciones. Módulo avanzado para interactuar con las SANs de su ámbito de cobertura (p.ej. interface radio IEEE 802.15.4 con capacidad de enrutado IP-6lowpan con nodos sensores/actuadores del sistema TEUS). Además, dispondrá de conectividad con el backbone IP, pudiendo incorporar interfaz cableada Ethernet, radios Wifi 2.4GHz, Wifi 5GHz y/o GPRS/3G en función del escenario final de implantación. Así mismo se contempla la posibilidad de incluir otras interfaces para conexión con dispositivos locales (Bluetooth, NFC), y módulo GPS para dar soporte a futuras aplicaciones móviles y vehiculares.

T4.1.2 Módulo de Procesado de Información. Se encargará de gestionar y coordinar los distintos dispositivos conectados con las interfaces de entrada y salida, mediante el proceso de información recibido y el seguimiento de la configuración fijada por el administrador. Para ello proporcionará soporte a diferentes servicios del Gateway (conectividad, acceso a recursos, almacenamiento…) e integración con la plataforma de gestión.

T4.1.3 Módulo Envolvente y Alimentación. Materiales de la envolvente que aseguren una máxima resistencia a fenómenos meteorológicos y actos vandálicos, propios de un entrono urbano no controlado, facilitando su limpieza y mantenimiento. Tanto la forma como el acabado del producto deberán favorecer su integración en el medio urbano, proporcionando un elemento discreto y característico que otorgue a la ciudad una imagen actual, social y tecnológica.

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Idealmente será un elemento que disponga de cuadro eléctrico urbano y soporte informativo o publicitario.

T4.1.4 Ensamblado Electrónico y Estructura Modular Exterior. Diseño y fabricación de estructura estanca que albergará la electrónica, el sistema de alimentación, así como el ensamblado óptimo de todos los componentes.

T4.2 Tecnologías 6LOWPAN para WSAN. Será objeto de esta actividad el desarrollo de una arquitectura IP para plataformas basadas en el estándar IEEE 802.15.4, en la banda de 2,4Ghz, que permita direccionamiento IP a nivel de nodo sensor, mejorando así las prestaciones de las redes WSN convencionales que se basan en protocolos no compatibles con Internet.

T4.2.1 Estado del Arte y selección de pilas IP: análisis en profundidad del estado del arte sobre la especificación 6Lowpan y las diferentes pilas/especificaciones existentes ((6 lowpancli, BLIP, SICSlowPAN) identificando las más depuradas y compatibles con los requerimientos definidos.

T4.2.2 Implementación de la especificación 6LoWPAN bajo consumo. Partiendo de la arquitectura definida se desarrollarán e implementarán esquemas basados en IPv6 sobre los propios nodos sensores [RFC 4919] para su integración en Internet [RFC 4944], empleando sistemas operativos basados en software libre (i.e.TinyOS y Contiki). Con objeto de obtener resultados fácilmente trasladables, escalables e interoperables, se trabajará con diversas plataformas IEEE 802.15.4 (como por ejemplo la familia MICA, IRIS, TelosB de MEMSIC) y con el nodo WSN-TEUS desarrollado en T4.3; además se analizarán y definirán estrategias de encaminamiento eficientes Sub-IP, seguras y de bajo consumo, basadas en el enfoque de protocolos de red preparados para interactuar con 6LoWPAN.

T4.2.3 Integración y Verificación en Laboratorio. Integración y ensamblado de los diferentes componentes desarrollados y pruebas en laboratorio de la arquitectura de comunicaciones y dispositivos para validar que los algoritmos de comunicación optimizan el intercambio de datos, tanto a nivel de nodos WSN, como entre la red de sensores y la arquitectura TEUS. Validación del desarrollo de algoritmos de comunicación óptimos para minimizar el consumo energético de los sensores de cada mota y de la red WSN, garantizando un funcionamiento óptimo y prolongando el tiempo del servicio de las baterías que alimentan los componentes de la red WSN.

T4.3 Tecnologías y arquitecturas ultra-bajo consumo y bajo coste. El objetivo de esta tarea es profundizar en tecnologías innovadoras hardware y software que permitan diseñar los nodos WSN con una elevada autonomía y un mantenimiento reducido, con el objetivo de reducir el coste de instalación y mantenimiento de los despliegues masivos necesarios para ciudades inteligentes. Se desarrollarán dispositivos utilizando componentes hardware de ultra-bajo consumo y se reducirán las dependencias energéticas de los nodos empleando técnicas de aprovechamiento de energía ambiente. Se desarrollarán módulos software que permitan reducir drásticamente el mantenimiento y actualización de los nodos una vez instalados. Por otra parte se profundizará en técnicas de diseño y producción que permitan abaratar costes en la fase de producción.

T4.3.1 Estado del arte y selección de arquitecturas hardware ultra-bajo consumo: Analizar en profundidad las arquitecturas hardware disponibles en el mercado o previstas a medio plazo y selección de componentes que permitan reducir el consumo energético por debajo del microamperio en periodos de reposo (i.e. TI MSP430, Atmel XMEGA). En esta selección se tendrá en cuenta además, el soporte de la arquitectura 6LoWPAN definida en T4.2. Asimismo, se llevará a cabo un estudio de estrategias para aumentar la duración de las baterías y análisis de técnicas de “energy harvesting” para aprovechar la energía ambiente (fotovoltaica, eólica, vibraciones, etc.).

T4.3.2 Técnicas de reducción de costos de producción. Desarrollo de técnicas de diseño y producción compatibles con las arquitecturas seleccionadas enfocadas a abaratar los costos de producción de los nodos WSN.

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T4.3.3 Implementación módulos software de mantenimiento. Se desarrollarán módulos software que permitan reducir los costes de mantenimiento de los nodos WSN permitiendo actualizaciones de firmware remotas (OTAP) y cambios de configuración dinámicos.

T4.4 Sensórica e integración. El objetivo de esta tarea es identificar la sensórica específica necesaria para abordar los pilotos TEUS e integrar estos sensores con los componentes hardware, teniendo en cuenta las técnicas de producción de bajo coste definidas en la tarea T4.3.

T4.4.1 Selección y estudio de sensórica TEUS: Estudio del mercado para selección de sensores específicos y que permitan aplicar técnicas de ultra-bajo consumo para los despliegues definidos en los pilotos TEUS. Análisis e integración de sensores y actuadores con las plataformas hardware definidas, teniendo en cuenta los casos de uso definidos en T5.1.

T4.4.2 Integración de componentes. Integración de los componentes definidos en la tarea T4.3 con los sensores y actuadores seleccionados aplicando las técnicas de reducción de costes definidas. Se diseñarán y desarrollarán envolventes específicas para los nodos WSN teniendo en cuenta parámetros como facilidad de despliegue y mantenimiento.

T4.4.3 Validación nodo WSN-TEUS. El objetivo de esta subtarea es validar la funcionalidad hardware y software de las técnicas y desarrollos definidos. Se validarán funcionalmente los sensores y nodos WSN con respecto a parámetros de ultra-bajo consumo y se analizarán los indicadores de reducción de costes en una línea de producción real.

ACTIVIDAD 5. PLATAFORMA INTEGRAL TEUS

Diseño y desarrollo de una arquitectura WEB que permita integrar, gestionar y visualizar los datos generados por los diferentes subsistemas conectados al sistema TEUS, así como otros datos obtenidos por la interfaz de comunicación con otros repositorios y bases de datos externos. El desarrollo se basará en arquitecturas cliente-servidor que permitan una óptima gestión de recursos de red, datos urbanos, aplicaciones y servicios. Por un lado se precisa una solución modular, escalable, flexible y robusta de cara a la integración de información heterogénea y distribuida en diferentes localizaciones de la ciudad, posibilitando un fuerte crecimiento tanto en el número de fuentes de datos como en el volumen de información de las fuentes, contribuyendo además a la integración de TEUS en la Internet del Futuro y las redes de nueva generación. Por otro lado el funcionamiento de este tipo de sistemas, con mayor motivo cuando el número de elementos a controlar de la red puede crecer significativamente, requiere de una infraestructura para la gestión avanzada de red que coordine y monitorice todos los elementos. Las arquitecturas orientadas a Web (WOA, Web Oriented Architecture) ofrecen unas prestaciones ideales para cumplir con estos requerimientos. Se integrarán en el desarrollo las tecnologías e innovaciones desarrolladas en las acciones A2, A3 y A4, relacionadas con la gestión, representación y captación avanzada de información ciudadana.

T5.1 Requisitos y Casos de Uso. Identificación y descripción de las aplicaciones potenciales del sistema TEUS, así como de la distinta información a capturar mediante sensorización (parámetros) u otros sistemas. Se especificarán las características de los usuarios, prestando especial atención a las necesidades a cubrir y a la amigabilidad, facilidad de uso y accesibilidad del sistema. Se especificarán los distintos niveles de información y funcionalidades que se brindarán a los distintos perfiles usuarios, en función de las utilidades o casos de uso del sistema.

T5.2 Modelo de Datos TEUS. Análisis del estado del arte a través de la revisión de los principales proyectos de investigación relacionados a nivel europeo (IoT-A, SmartSantander, etc.), con el fin de definir el modelo de datos TEUS. En su definición se tendrá en cuenta la siguiente metodología: (1) categorización de los datos manejados en los diferentes Casos de Uso definidos en la tarea 5.1, (2) modelado de datos para cada una de las categorías identificadas y (3) fusión de los sub-modelos resultantes en un modelo de datos integral para TEUS.

T5.3 Arquitectura Orientada a Web TEUS. Especificación, diseño e implementación de una arquitectura de comunicación y gestión de información mediante el uso de diferentes tecnologías SOA y WOA como WebServices, protocolo SOAP, XML, ADO etc. que permita al sistema alimentarse de todo tipo de

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contenidos digitales (tanto los de los sistemas locales como otros repositorios externos). Desarrollo de interfaces de integración de datos obtenidos por medio de repositorios y bases de datos externas. Se establecerán protocolos de comunicación y extracción de datos desde las fuentes externas al sistema para que, estos datos, puedan ser gestionados, analizados y visualizados en el sistema.

T5.4 Plataforma de Visualización y Gestión TEUS. Integración de las herramientas Web de Gestión y Visualización avanzadas desarrolladas en los paquetes de trabajo 2 y 3 en base a los diferentes Casos de Uso definidos en la tarea 5.1. Se tendrá en especial consideración el uso de APIs abiertas (Application Programming Interface), para facilitar la oferta de servicios y aplicaciones TEUS.

T5.5 Verificación. Pruebas y validación del sistema y cada uno de los componentes que lo forman, así como de su escalabilidad, permitiendo integrar a posteriori nueva información y contenido de terceros de forma transparente al usuario final, incrementando así la funcionalidad y mejorando el servicio ofrecido.

ACTIVIDAD 6. VALIDACIÓN EN CIUDAD

El objetivo de esta actividad es la integración seamless con la arquitectura TEUS y validación de los sistemas que constituyen desarrollos experimentales a llevar a cabo en diversos ejes de potencial despliegue de servicios Smart City. Para ello se especificarán funcionalmente cada uno de los desarrollos experimentales, se desplegarán los sistemas y tecnologías necesarias y se probará, corregirá en su caso, optimizará y validará el funcionamiento de los sistemas desarrollados mediante una batería de test en contextos reales de aplicación.

El objetivo es disponer de una arquitectura experimental totalmente funcional, robusta y escalable que permita desplegar los servicios que se proponen en el presente proyecto TEUS, con objeto de validar el desarrollo realizado y asegurar así el éxito de una futura implementación a ESCALA COMPLETA, de todo tipo de servicios que respondan a los objetivos perseguidos con la presente propuesta.

T6.1 Especificación de Entornos de Validación. Selección de escenarios urbanos, definición y especificación funcional y técnica que permitirán validar los desarrollos del proyecto TEUS.

T6.2 Diseño de Red Fija. Teniendo en cuenta la arquitectura definida en las Actividades 2-5 se diseñará el desarrollo específico de red (topología, niveles, funcionalidades, conectividad, etc.) a llevar a cabo en las zonas seleccionadas.

T6.3 Desarrollo Experimental Servicios Urbanos – Eficiencia Energética. La eficiencia energética en una ciudad pasa por la búsqueda de la sostenibilidad de la misma. En este sentido, se desplegarán diferentes casos de uso para que las ciudades aprovechen de forma eficiente los recursos de los que dispone.

T6.3.1. Iluminación. Uno de los mayores gastos energéticos de las ciudades es el consumo eléctrico destinado a iluminación. Se ve por tanto de sumo interés disponer de una herramienta que permita el control del encendido, apagado y regulado de las luminarias. Un posible desarrollo experimental en este ámbito sería el control de, por ejemplo, 10 luminarias, planificando su encendido y apagado de forma selectiva en función del día del año y con una potencia suficiente para garantizar la visibilidad, siendo mayor en la franja horaria del amanecer/atardecer y disminuyendo su intensidad en plena noche.

T6.3.2. Gestión Energética. Para conseguir un óptimo aprovechamiento de la energía eléctrica es imprescindible el saber cuánto se gasta. Uno de los posibles casos prácticos de TEUS será dotar al consumidor de una herramienta que le sea útil y rápida para conocer, de forma remota y en tiempo real, cuánta energía eléctrica está consumiendo, a través de un sistema de concentración de contadores eléctricos (3 unidades, por ejemplo). La intención es obtener un resumen de datos de consumo eléctrico de forma que permita comparar fácilmente el consumo real con el contratado y poder así adecuar las condiciones de los contratos a los datos reales.

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T6.4 Desarrollo Experimental Ocio, Turismo, Cultura. Se desplegarán casos de uso para verificar el uso eficiente de todas las funcionalidades de las herramientas de gestión aplicadas al ámbito de los contenidos de Ocio, Turismo y Cultura, aplicaciones de usuarios móviles y herramientas de reserva y gestión comercial.

T6.4.1 Formación a Usuarios. Los usuarios de las herramientas de gestión y en menor medida los usuarios de los dispositivos móviles deberán ser formados en el uso de las herramientas para poder hace un despliegue totalmente funcional de las aplicaciones.

T6.4.2 Generación de contenidos audio, video, texto para pruebas. Para la realización de las pruebas se generarán contenidos multimedia para alimentar las diferentes aplicaciones de usuarios. Un ejemplo práctico sería una ruta guiada por Santiago con contenidos multimedia y 15 puntos de interés histórico-artístico, 10 eventos seleccionados de aquellos más destacados en el momento de la realización de la prueba piloto relacionados con el ocio, la cultura o el deporte.

T6.4.3 Generación de contenidos para su publicación en la central de reservas y su gestión desde una aplicación de gestión y comercialización de productos y servicios. Como por ejemplo, generar oferta con servicios básicos de las áreas de deporte y/o eventos culturales cuya promoción y venta de entradas sea responsabilidad de la autoridad municipal.

T6.5 Desarrollo Experimental Servicios Urbanos – Medioambiente. El impacto medioambiental de las ciudades es la patata caliente en los congresos a nivel mundial sobre ciudades sostenibles. Minimizar este impacto desde el punto de vista tecnológico es viable y, a pesar de la poca penetración actual de estas tecnologías, los casos prácticos demuestran elevadas reducciones de emisiones y aumento en la eficiencia de los recursos naturales. Dos ejemplos claros de estas mejoras tecnológicas son la gestión remota de contadores y la gestión de residuos urbanos.

§ La telegestión de contadores permite recolectar automáticamente datos de consumo, diagnóstico y estado de los contadores (agua, luz, gas) y transferir dichos datos a un sistema central para su control, facturación, resolución de incidencias y análisis. En el caso concreto de la telegestión de agua supone una serie de avances:◦ Ambientales: mejora de la gestión y reducción de consumos, eliminación de

consumos no deseados.◦ Económicos: control de fugas y contraste de los volúmenes de agua facturados por

la compañía, reducción de los costes de mantenimiento y explotación.◦ Otros: realización de estudios sobre perfiles de consumo gracias a la obtención de

volúmenes acumulados por franjas de caudal, definición de zonas y horarios de corte de suministro en épocas de restricción.

§ La gestión de residuos urbanos permite mantener una monitorización del estado de llenado de los contenedores, facilitando la gestión y creación de rutas de recogida dinámicas, reduciendo drásticamente las emisiones y los costes del servicio.

El objetivo de este desarrollo experimental reside en validar la plataforma TEUS en estos ámbitos, realizando un pequeño despliegue, y validando la capa de visualización que permita realizar un diagnóstico de la totalidad de la red desplegada.

T6.6 Pruebas Globales y Validación. Una vez realizados cada uno de los desarrollos experimentales definidos, se llevarán a cabo una serie de pruebas globales con el fin de validar la Plataforma TEUS.

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2.3 METODOLOGÍA, DIAGRAMA PERT Se presenta a continuación el diagrama PERT del proyecto, indicando las Acciones definidas y la interrelación entre las mismas que ya ha sido explicada en el apartado anterior al describir las tareas.

Fig. 3 Diagrama PERT TEUS

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3 IMPACTO SOCIAL, MEDIOAMBIENTAL, SANITARIO, OTROS.

El proyecto TEUS proporcionará tecnología y productos clave para la construcción de las Ciudades Inteligentes, las cuales se presentan como los nuevos ecosistemas urbanos capaces de sacar el máximo partido al bienestar económico, social y medioambiental mediante la asignación adecuada de los recursos y un funcionamiento más sostenible y eficiente. El uso intensivo de las TIC, que facilita la recogida de grandes cantidades de datos, sumado al gran número de sistemas interconectados, favorece la toma de decisiones para una gran variedad de aspectos relativos a la gestión urbana (desde el manejo de la infraestructura, hasta la mejora del transporte e, incluso, la gestión de los propios ayuntamientos). Todo esto contribuye a mejorar la prestación de servicios y, al mismo tiempo, los acerca a los ciudadanos.

Las Ciudades Inteligentes representan una excelente oportunidad, ya que atraen grandes inversiones, generan trabajo y posicionan a las ciudades como puntos de referencia en cuanto a innovación. La calidad de vida de los ciudadanos también mejora, pues se plantea una ciudad de gran cohesión social con un desarrollo y crecimiento sostenibles. De la misma manera, las ciudades inteligentes también hacen de imanes que atraen talento.

Málaga, primer puesto en el ranking de IDC, referente nacional e internacional en smart cities, se ha impuesto en las categorías de Energía y Medio Ambiente Inteligentes ya que la ciudad es pionera de la ecoeficiencia a través de su proyecto Smart City Málaga (http://www.smartcitymalaga.es/), su objetivo último es obtener un ahorro energético del 20% tras la adopción de medidas como el “aprovechamiento de los nuevos contadores inteligentes, los sistemas avanzados de telecomunicaciones y el telecontrol para transformar las operaciones de la red de distribución eléctrica, por lo que se favorecerá una nueva gestión de la energía y se mejorará la calidad del servicio.”

La problemática tecnológica abordada en TEUS tiene impacto potencial en multitud de ámbitos, tal como demuestran las innumerables iniciativas de ‘Smart Cities’ por todo el mundo, que se podrían clasificar dentro de un número limitado de categorías según su enfoque principal y aplicación:

- Eficiencia y gestión energética: Málaga, Amsterdam - Entornos de negocio y ‘economía del conocimiento’: Luxemburgo, Dubai, Malta, Kochi- Transporte y movilidad urbana: Singapur, Brisbane, Estocolmo, Maastricht.- e-Gobierno y participación ciudadana: Tampere, Turku, Alburquerque.- Medio-ambiente: Copenhague, Vancouver, Melbourne, Montpellier.- Urbanismo (también energías y entonos de negocio): Masdar, Sondgo.- Turismo y actividad cultural: Paris, Londres, Salzburgo, Brujas, Sidney, Zurich, etc.- Sanidad y atención personal: París, Granada, y una larga lista de ciudades por todo el mundo...

A continuación se recogen algunos ejemplos de servicios urbanos en la smart city clasificados por su ámbito de impacto:

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4 INCREMENTO ESPERADO EN EL TEJIDO INDUSTRIAL DE LA C.A. COMO CONSECUENCIA DEL PROYECTOEn primer lugar se espera un incremento en el tejido de las TIC de las propias empresas del consorcio, al disponer de nuevas herramientas y productos que incorporarán a sus carteras de negocio en los ámbitos explicados en el apartado de productos, y al crear lazos de explotación y comercialización con otras empresas del consorcio, accediendo así a un mayor volumen de mercado.

En la fase de explotación de los productos derivados del proyecto TEUS, con la implantación de servicios en ciudades a escala completa, se potenciará la actividad de otras empresas gallegas en diversos ámbitos relacionados con el despliegue y puesta en marcha de servicios avanzados en la ciudad:

1. Desarrollo, Fabricación y Provisión de Hardware Electrónica, Sensórica y Comunicaciones.2. Desarrollo y Provisión de Servicios de Comunicaciones.3. Desarrollo Software, Servicios y Aplicaciones Móviles.4. Desarrollo de Sistemas de Información y Tecnologías para Visualización Avanzada5. Operadores de Telecomunicaciones (Fijos y Móviles).6. Empresas Consultoría Estratégica de Negocio

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