TELIoT

El agua es necesaria para el sustento de la vida humana. Aunque el suministro parece abundante, el agua no es un recurso ilimitado, en particular el agua potable más necesaria para la supervivencia humana. Sin esfuerzos de conservación, este suministro vital de agua puede agotarse. La conservación conlleva también beneficios económicos, ya que la energía y los equipos también se conservan como resultado directo de los esfuerzos de conservación del agua.

En este proyecto, se lleva a cabo el diseño, implementación y evaluación de una solución especializada en el manejo de agua residencial mediante el desarrollo y conexión de “smart water meter devices”(contadores de agua inteligentes), integrados en una arquitectura IoT mixta LoRa-Sigfox. Esta solución nos permitió hacer una gestión eficiente de la red de distribución. A diferencia de la mayoría de sistemas actuales de telelectura, y haciendo uso de comunicación bidireccional, permitirá además de la telelectura, actuar a distancia sobre el equipo del cliente interrumpiendo el suministro en caso de incidencias. La telelectura inteligente facilita un mayor control sobre el agua consumida y con ello se alcanza un ahorro en el consumo de agua contribuyendo al desarrollo de la “ EU water directive” y al desarrollo de las Smart cities en este sector.

Durante el desarrollo de la solución se optó por desarrollar varios dispositivos con hardware y software embebido propios. Los productos comerciales no disponían de la totalidad de la funcionalidad requerida y adicionalmente se han conseguido las siguientes ventajas:

  • 1) tener capacidad de personalización acorde a las necesidades del proyecto
  • 2) escalabilidad al poder añadirle nueva funcionalidad
  • 3) economía al orientar el diseño en este sentido. Así mismo, al tratarse de un diseño abierto tanto de hardware como de software, facilita a la comunidad investigadora a crear sus propias soluciones, superando los inconvenientes del resto de productos comerciales cerrados.

El contador IoT inteligente desarrollado, a diferencia de productos similares, no sólo realiza la función de tele-lectura, también es capaz de llevar a cabo tele-control sobre dispositivos adyacentes como es el caso de una electroválvula. Se ha utilizado el mínimo número de componentes posibles y de coste reducido, respondiendo a las necesidades de simplicidad y economía. El uso de un lenguaje de alto nivel interpretado para su programación facilita la personalización.

Al respecto de la conectividad a la red, visto que en determinadas localizaciones, especialmente en el interior de edificios o sótanos, hemos encontrado ausencia o inestabilidad de enlace a la red Sigfox, se ha creado un dispositivo que ubicado en una posición intermedia con buena conectividad a Sigfox, envía a la red los datos recibidos de múltiples unidades sin conexión directa. Para ello, en este segundo tramo se lleva a cabo un radio-enlace punto a punto basado en LoRa que por las propias características de esta tecnología, se beneficia de un gran alcance y alta inmunidad a interferencias. De esta manera evitamos el uso de Sigfox micro access stations ahorrando importantes costes de infraestructura. Por último, para las zonas con cobertura LoRaWAN se ha procedido al montaje e instalación de estaciones base propias que hacen la función de gateway a IP y están basadas en hardware y software abierto.

Se ha realizado un caso de estudio del sistema recogiendo datos de consumo de agua de un conjunto de 11 edificios diferentes situados en lugares con diferentes niveles de cobertura. A partir de los resultados obtenidos en este despliegue es posible concluir de forma general que:

  • Las soluciones propuestas aseguran una tasa de adquisición del 100%, con lo que es posible evitar la necesidad de que personal de la empresa distribuidora se desplace mensualmente para recoger las mediciones de cada contador de agua, siendo su actuación sólo necesaria en casos concretos o en situaciones de revisión periódica para confirmar el correcto funcionamiento de los dispositivos de adquisición.
  • Finalmente, permitiría a la empresa distribuidora disponer de un mayor número de medidas sobre las que se podrían aplicar las técnicas de «Big Data» e «Inteligencia Artificial» para estimar los hábitos de consumo de los usuarios y prever futuros picos de consumo, mejorando las estrategias de mantenimiento y expansión de la red de distribución de la empresa.