Ciudad 2020


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Entidad financiadora: 

El proyecto Ciudad 2020, de expediente IPT-20111006, ha sido cofinanciado por el Ministerio de Economía y Competitividad, y el CDTI en la convocatoria Innpronta 2011.


Fecha comienzo: 
De Sábado, 1 Octubre 2011 hasta Miércoles, 31 Diciembre 2014
Estado: 
Finalizado
Hacia un nuevo modelo de ciudad inteligente sostenible

El proyecto Ciudad 2020 tiene como objetivo ser un proyecto de referencia en las Smart Cities en España, defendiendo un nuevo modelo de Ciudad Inteligente que abarca las principales temáticas de interés en una ciudad:

  • Energía y Eficiencia,
  • Transporte y Movilidad
  • Control medioambiental

 

En el proyecto Ciudad 2020, el ciudadano juega un papel central, ya que por un lado es el principal usuario de los servicios que una ciudad puede ofrecer, y por otro lado, se comporta como un “sensor” más, recopilando y generando grandes cantidades de información que ayuden a crear infraestructuras y servicios más eficientes, encaminados a lograr los objetivos 20-20-20: reducción de un 20% de emisiones, producción de un 20% de energía renovable y mejora de un 20% de la eficiencia energética.
 
El proyecto Ciudad 2020 apuesta por la utilización del paradigma de la Internet de las Cosas con el objetivo de homogeneizar los requisitos impuestos por la generación y gestión de la energía, el transporte y la monitorización y control medioambiental. Este paradigma abre nuevas posibilidades con el objetivo de analizar la interacción del ciudadano con los servicios e infraestructuras de la ciudad.
 
Basándose en estas condiciones, Ciudad 2020 se erige en torno a cinco paquetes de trabajo con una línea argumental básica, a saber, la de la eficiencia y sostenibilidad de la ciudad del siglo XXI. Para ello, se han concebido cinco paquetes de trabajo de carácter tecnológico que abordan de forma integrada las diferentes problemáticas asociadas a la energía, transporte, medio ambiente y ciudadano.

 

Paquetes de Trabajo:

PT0 - Gestión y Administración

El objetivo de este paquete de trabajo es el de planificar y llevar a cabo las acciones necesarias para la coordinación de los trabajos de todas las entidades participantes en el proyecto, así como las labores de enlace e información a los representantes del CDTI. Asimismo se necesitará establecer y gestionar las relaciones necesarias con terceros y desarrollar las tareas de gestión económico-administrativa del proyecto.

PT1 - La ciudad conectada al Internet del Futuro

Este paquete se centra en la provisión de los fundamentos tecnológicos y las infraestructuras de soporte para la gestión de la CIUDAD2020 bajo los paradigmas del Internet de Futuro y el Internet de las cosas, los cuales permitirán desplegar una red de comunicaciones accesible y escalable, sobre la que se podrán desarrollar, integrar, distribuir, adaptar y personalizar servicios y contenidos pivotando alrededor del usuario, su comportamiento y sus deseos dentro del entorno de la ciudad, y conectado a ella.

El resultado final de las actividades en este paquete será una plataforma tecnológica básica, común al resto de soluciones que desarrollarán o integrarán los restantes paquetes de trabajo para los dominios de energía y eficiencia (PT2), movilidad y transporte (PT3), sostenibilidad medioambiental y bienestar del ciudadano (PT4), y comportamiento urbano y ciudadano (PT5).

PT2 - Energía y eficiencia

El objetivo del paquete de trabajo consistirá en obtener la definición exhaustiva de una serie de infraestructuras y sistemas basados en las TIC, que mejorarán drásticamente el uso que los ciudadanos realizan de la energía, a la vez que mantienen niveles de confort elevados, reduciendo al máximo la huella medioambiental, es decir, que aumenten la eficiencia energética de la CIUDAD2020. Los resultados obtenidos del PT2 sentarán las bases para que el modelo pueda ser trasladado a las diversas infraestructuras de una ciudad: edificios y espacios públicos. Este objetivo se desglosa en:

  1. Definición de redes de sensores inteligentes que monitoricen el uso de los recursos energéticos en varias tipologías de edificios y en la infraestructura de la CIUDAD2020, así como una plataforma de gestión de dichas redes.
  2. Obtención de modelos, algoritmos de optimización y soluciones tecnológicas que permitan al ciudadano 2020 actuar como gestor de su consumo energético de forma más eficiente y respetuosa con el medioambiente
  3. Obtención de modelos, algoritmos de optimización y soluciones tecnológicas que permitan a la Administración Pública de la CIUDAD2020, gestionar el consumo energético en los espacios públicos de forma más eficiente y respetuosa con el medioambiente
  4. Definición de Políticas Energéticas que mejoren el comportamiento energético de la CIUDAD2020, mediante concienciación y motivación de los ciudadanos 2020 y métodos para valoración del impacto/aceptación de dichas políticas en la sociedad.

PT3 - Movilidad y transporte sostenible

Uno de los objetivos generales de CIUDAD2020 es la concepción de un conjunto de soluciones que satisfagan las necesidades de los usuarios en lo referente a un transporte eficiente, seguro, cómodo, económico y sostenible. El propósito general del desarrollo de una movilidad sostenible consiste en hacer compatibles el crecimiento económico, con la cohesión social y la defensa del medio ambiente en un entorno urbano, bajo un marco tecnológico desarrollado en el PT1 La ciudad conectada al Internet del futuro. Así, en CIUDAD2020 siguiendo las líneas marcadas a nivel nacional y europeo se focalizará la investigación en los siguientes aspectos:

  • Cambio modal, como estrategia hacia la sostenibilidad económica y medioambiental, orientando la demanda de movilidad hacia el equilibrio entre los gustos actuales de la sociedad y el coste social del transporte.
  • Soluciones que favorezcan y promuevan el uso del vehículo eléctrico, así como que contribuyan a una movilidad vial más ecológica.
  • Seguridad y eficiencia en el transporte ante situaciones de emergencia en el ámbito urbano.
  • Gestión eficiente y sostenible del transporte de mercancías.

PT4 - Sostenibilidad medioambiental y el bienestar del ciudadano

Uno de los pilares básicos sobre los que descansa el paradigma de la ciudad inteligente es el de del control medioambiental. Es así que con objeto de hacer de la ciudad un espacio más confortable y seguro para el ciudadano, se deben concebir un conjunto de tecnologías y procesos que posibiliten una monitorización continua y en tiempo real de la calidad medioambiental, en sentido amplio, de los diferentes puntos de la ciudad con objeto de, eventualmente, tomar las decisiones más apropiadas, ya sea en términos de gestión del tráfico, de la energía o cualquier otra, con el propósito final de que los indicadores correspondientes se mantengan en márgenes óptimos. Salud y sostenibilidad medioambiental son conceptos absolutamente correlados. Está más que probada la fuerte interacción entre las patologías respiratorias, cardiológicas e incluso neurológicas con elevados niveles de contaminación. Incluso, intensos episodios de estrés pueden aparecer por contaminación acústica. Por tanto, si se quiere construir una sociedad cada vez más longeva y con mayor calidad de vida, es obligado garantizar en cada momento las mejores condiciones medioambientales a los ciudadanos.

El motor de combustión interna es fuente de contaminación de especial interés, por su impacto en el ecosistema de la ciudad y el bienestar de sus habitantes. Ello no sólo se debe las partículas y el NO2 que emiten, nocivas para la salud, sino por la contribución de sus emisiones de CO2 al cambio climático. El vehículo eléctrico se perfila como una alternativa atractiva para la reducción significativa de estas emisiones, pero existen barreras que aún es necesario superar para que la implantación de este tipo de vehículo sea una realidad. Los objetivos de este paquete de trabajo son los siguientes:

  1. La captación de requisitos para la concepción de modelos integrales y continuos de monitorización medioambiental que permitan la predicción de fenómenos adversos para la ciudad y la salud de sus ciudadanos. Especial atención merecerá la interacción de este paquete de trabajo con el de transporte sostenible con objeto de inferir modelos suficientemente precisos para la realización de prognosis.
  2. La identificación de los requerimientos tecnológicos sintonizados a las necesidades del punto anterior así como las tecnologías más convenientes que den respuesta a dichos requerimientos.
  3. La obtención de un modelo de datos que posibilite alimentar los diferentes canales de información de forma ágil a fin de optimizar los procesos de gestión y decisión relativos al control medioambiental. Dicho modelo debe ser de utilidad tanto para la Administración Pública competente como para el propio ciudadano como receptor, a través de los caudales adecuados, de la información pertinente.
  4. El estudio de sistemas automáticos de predicción a corto plazo sobre la evolución de agentes contaminantes en situaciones de alerta, basados en técnicas de minería de datos sobre parámetros meteorológicos, datos sobre las concentraciones o de la intensidad de los agentes contaminantes y otras variables dinámicas que influyan en el proceso.
  5. La concepción de técnicas destinadas a una gestión eficiente del agua y residuos sólidos urbanos en el ámbito de la ciudad.
  6. La definición de soluciones que contribuyan a la disminución de la contaminación detectada. Estudio de las barreras interpuestas a la introducción del vehículo eléctrico, asociadas con la percepción del ciudadano e identificación de medidas que contribuyan a su eliminación.

PT5 - Comportamiento urbano y ciudadano 2020

El objetivo de este paquete de trabajo es el procesado de datos ubicuos a gran escala para la generación de conocimiento sobre el comportamiento urbano, el modelado de la interacción del ciudadano, y la generación de servicios de valor añadido apoyados tanto en la gestión de su contexto como en la reutilización de información pública abierta mediante Open Data, con el objetivo de explorar y validar la oportunidad y el impulso para la transformación de la sociedad y la mejora de la sostenibilidad de la economía en la ciudad. Se abordará desde el PT5 la investigación en el análisis de datos ubicuos a gran escala asociados al comportamiento humano urbano, obtenidos a través de la red de sensores desplegada en el PT1 , así como la investigación de las tecnologías de análisis y procesado de datos de gran escala, reconocimiento de patrones, minado de datos y aprendizaje automático para, a partir de datos cuantitativos del uso real del espacio físico durante periodos prolongados de tiempo y por miles o cientos de miles de personas, generar un conocimiento profundo y detallado, del uso que del espacio hacen sus habitantes. Ciudadano 2020 pretende redefinir un marco de interacción entre el ciudadano y el conjunto de activos, servicios e infraestructuras de la ciudad, tanto como un elemento atómico e individual como integrado en estructuras organizativas complejas, dando respuesta mediante un conjunto de tecnologías que permiten la gestión inteligente del contexto, a las necesidades y exigencias de los ciudadanos y a los elementos transversales de la convivencia y cohabitación urbana.

Papel del CeDInt en el proyecto Ciudad 2020

CeDInt-UPM participa en el PT2. “Energía y Eficiencia”, cuyo objetivo es definir un modelo integral de gestión energética que sea aplicable a todos los elementos de la ciudad, entendiendo como tales, desde la perspectiva de esta investigación, los edificios, las instalaciones de alumbrado público, y los ciudadanos. Dicho modelo se propone compuesto por varios servicios de energía, que podrán ofrecerse de forma aislada o interconectada con otros servicios de la ciudad y con las premisas siguientes:

  • cubrir todas las fases del ciclo de gestión del uso de la energía
  • ser aplicables a uno o varios tipos de elementos de la ciudad 
  • estar orientados a los gestores profesionales (públicos y privados), a los ciudadanos y a la Administración Pública.

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Ilustración 1. Definición de un modelo integral para la gestión de la energía
 
Los servicios se han agrupado dentro de los siguientes bloques:
  • Sensorización inteligente: captación de información sobre magnitudes que afectan a la gestión energética mediante redes de sensores inteligentes e inalámbricas.
  • Herramientas de análisis y simulación del comportamiento de edificios e instalaciones de alumbrado público, que faciliten la toma de decisiones para la gestión según criterios de eficiencia energética.
  • Sistemas inteligentes para regulación automática de las instalaciones de edificios y alumbrado público (algoritmos, motores de reglas, etc.).
  • Herramientas para motivación y concienciación de la necesidad y beneficios del uso correcto de la energía por parte de los ciudadanos, mediante de análisis del comportamiento energético de los ciudadanos, recomendación de políticas en función de los perfiles de usuarios y sistemas de medición de impacto.
 
En concreto, CeDInt-UPM ha desarrollado redes inalámbricas de monitorización de parámetros de consumo y ambientales (tales como temperatura, humedad e iluminación) en edificios y espacios públicos utilizando el estándar IEEE 802.15.4 en combinación con 6LoWPAN. Las medidas capturadas por dichas redes pueden ser accedidas mediante interfaces REST para su posterior visualización o procesado.
 

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Ilustración 2. Sensorización en edificios e infraestructuras
 
Además, CeDInt-UPM ha desarrollado aplicaciones de control de iluminación en exteriores orientadas al ahorro energético. Estas aplicaciones permiten la visualización y el control de luminarias en exteriores desde un navegador web.
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Ilustración 3. Aplicación web de visualización y control de luminarias
 
Para probar las redes de monitorización y control se han realizado pruebas de concepto en el edificio CeDInt y alrededores.

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Ilustración 4. Prueba de concepto “edificios”

 

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lustración 5. Prueba de concepto “alumbrado público”

 
Del mismo modo se han desarrollado algoritmos de control de sistemas de climatización en edificios (Heating Ventilation and Air-Conditioning) utilizando entre otros parámetros, el cálculo del confort térmico de los ocupantes y el análisis estadístico del consumo eléctrico del edificio en relación a factores tales como las condiciones climatológicas exteriores.
 

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Ilustración 6. Consumo asociado a los equipos de climatización.

 

 

(Ver notas de prensa sobre el proyecto)

 

Tecnologías:

Tecnologías utilizadas en el proyecto: En el proyecto Ciudad 2020 se utilizan todo tipo de tecnologías relacionadas con el control y la gestión energética, además de tecnologías relacionadas con el transporte, la modelización ontológica y la sostenibilidad medioambiental.

Tecnologías utilizadas por CeDInt en el proyecto:

El CeDInt desarrolla redes de monitorización en edificios y espacios públicos utilizando el estándar IEEE 802.15.4 y 6LoWPAN. Otras tecnologías utilizadas para el control de dichas redes son Java EE, OSGi, C y MySQL. Descargar white paper aqui

Aplicaciones:

Aplicaciones desarrolladas en el proyecto: En el proyecto Ciudad 2020 se desarrollan todo tipo de aplicaciones para fomentar el ahorro energético, el transporte eficiente, la gestión medioambiental y la relación del ciudadano con la ciudad en la que habita, ofreciendo servicios ajustados a sus necesidades.

Aplicaciones desarrolladas por CeDInt en el proyecto:

El CeDInt desarrolla redes inalámbricas de monitorización de parámetros ambientales en edificios y espacios públicos. Además, desarrolla aplicaciones de control de iluminación en exteriores para el ahorro energético, así como algoritmos de control de sistemas de climatización en edificios (HVAC. Heating Ventilation and Air-Conditioning) utilizando entre otros parámetros, el cálculo del confort térmico de los ocupantes.

Enlaces y documentación:

Puedes ver aquí un video de Fábrica de Ideas, de TVE donde explican en qué consiste el proyecto Ciudad 2020.

 

 

 

Eficiencia energética - Internet de las cosas