Gestión integral del agua con IoT y Machine Learning

El agua es el principal recurso natural y cada vez somos más conscientes de la importancia de su gestión. La tecnología de automatización y control de su tratamiento, con herramientas como Inteligencia Artificial o Internet de las Cosas facilitará optimizar todos los procesos, desde la captación y el depurado hasta la llegada a nuestras casas.

Un ejemplo lo tenemos en cómo la Autoridad del Valle de Tennessee necesitaba optimizar la automatización de sus 32 estaciones de tanques y bombas y las soluciones que adoptó.

Watt Bar Utility District (WBUD) opera 32 estaciones de bombas y tanques que abarcan varios condados. Todos los sitios requerían automatización, con acceso a la administración integral de dispositivos, tanto local como remotamente, en un área extensa.

Cada sitio recibió un controlador lógico programable (PLC) y una interfaz hombre-máquina (HMI) para automatización y control. Una red de radio conecta todos los sitios a un sistema central de control de supervisión y adquisición de datos (SCADA), que proporciona operaciones de larga distancia y monitoreo de datos. El programa UltimateAccess SCADA de CIMON permite acceder a datos históricos y en tiempo real de todos los sitios desde cualquier ubicación.

En cada ubicación, una HMI de Xpanel permite a los usuarios administrar bombas y tanques en el sitio. Las diferentes pantallas permiten a los ingenieros ver el estado y las alarmas, así como diagnosticar y probar las bombas durante el mantenimiento. Un PLC toma datos de sensores y envía señales eléctricas a las bombas. Un programa cambia automáticamente entre diferentes modos de operación, lo que permite un control basado en horarios o en niveles.

El PLC también actúa como un puente entre dispositivos al almacenar, recibir y enviar datos. Cuando ocurre un mal funcionamiento, el PLC envía una señal de advertencia tanto al programa SCADA como a la HMI local.

Los valores de los datos se envían a una ubicación central y luego se procesan mediante la aplicación UltimateAccess SCADA. A continuación, las solicitudes de los usuarios se envían de vuelta por radio al PLC correspondiente, que realiza la acción deseada.
El uso combinado de tecnologías PLC, HMI y SCADA de CIMON permitirá a WBUD administrar de manera más efectiva sus estaciones de bombeo y tanque.

En España, concretamente en Yuncos (Toledo) se ha puesto en marcha un proyecto piloto que incorpora contadores de telelectura ultrasónicos R400 de Hidroconta conectados a la red de comunicaciones Narrowband IoT (NB-IoT) de Vodafone para optimizar la gestión del ciclo integral del agua en el municipio.

Desde el registro horario de los consumos dentro de un sector hidráulico a detectar con mayor precisión eventos e incidencias (fugas y roturas, consumos anómalos, etc.). Gracias a esta inmediatez en la trasmisión de los datos, ACCIONA cuenta ahora con información detallada de posibles malos usos o incidencias que pueda haber en la red de agua, de forma que se puedan detectar antes y solventar en menos tiempo, evitando cortes para los ciudadanos.

Además, esta información permite optimizar la planificación del mantenimiento y reducir tiempos y costes en la gestión y operación, mejorando así la eficiencia y calidad del servicio prestado en el municipio de Yuncos, de 11.000 habitantes.

Una vez validado el sistema, los datos obtenidos se centralizarán en BIONS , la plataforma de Business Intelligence para servicios de agua de ACCIONA, destinada a la detección, análisis y gestión de eventos e incidencias en la red de abastecimiento. El trabajo con información y datos agregados procedentes de múltiples fuentes permite mejorar la toma de decisiones y definir acciones proactivas mediante el uso de modelos predictivos de Inteligencia Artificial y Machine Learning. Además, con el objetivo de poner al usuario final en el centro de las prioridades, estas lecturas serán accesibles desde la Oficina Virtual del negocio de Agua de ACCIONA, que permitirá a los clientes autogestionar de forma sencilla, intuitiva y ágil las tareas que actualmente realizan en la oficina física.

Este proyecto también forma parte de la estrategia de sostenibilidad de Vodafone que tiene como objetivo facilitar a sus clientes empresariales soluciones tecnológicas que minimicen su impacto medioambiental, en este caso, permitirá la reducción y la optimización de los consumos de agua, además de reducciones en las emisiones de CO2 asociadas a las actividades de mantenimiento y lectura de contadores.

La Unión Europea favorece la innovación en la gestión del agua con varios proyectos. Uno de ellos es Smart Water for Europe (SW4E), que desarrolla cuatro proyectos pilotos en sendas ciudades europeas: Reading (GB), Frisia (Países Bajos), Lille (Francia) y Burgos (España).

En el siguiente vídeo , la teniente de alcalde de Burgos, Carolina Blasco, y el CEO de la empresa Homeria (que se encarga de la gestión técnica y del software de sensores, actuadores y ‘big data’), Fernando Sánchez, cuentan cómo se ha llevado a cabo este proyecto en la ciudad castellana. Los objetivos son controlar las fugas, con la precisión de llegar al usuario final donde se produce, el control en tiempo real de la calidad de agua, y predecir el consumo futuro, para hacer una mejor gestión de los recursos y la energía. Gracias al uso de algoritmos, con pocos sensores se puede tener un conocimiento preciso del comportamiento del sistema.

Una de las primeras ciudades europeas en utilizar la red NB-IoT para la telegestión del agua fue Castellón, también en España.

Allí, la compañía de Grupo Gimeno FACSA  extendió una amplia red de 2.800 telecontadores de agua conectados a la red NB-IoT de Vodafone en toda la ciudad, para gestionar datos en tiempo real y solventar más rápidamente fugas o malos usos.

Este proyecto convirtió así a Castelló en una de las primeras ciudades de Europa en utilizar esta innovadora red de comunicaciones para controlar uno de los principales suministros para la ciudadanía. Gracias a la integración de los 2.800 contadores con Smart Water de IoTsens se consigue la inmediatez en la transmisión de los datos, dotando a FACSA de información detallada sobre posibles malos usos o incidencias que pueda haber en la red de agua, de forma que se puedan detectar antes y solventar en menos tiempo, evitando cortes para los ciudadanos.

Esta iniciativa cuenta, además de con Vodafone, con la colaboración de IoTsens, compañía especializada en soluciones tecnológicas de Grupo Gimeno que pone a disposición su plataforma Smart Water, y Contazara  proveedor de los equipos de comunicación. El éxito de la colaboración de estas cuatro compañías pone de manifiesto la idoneidad de estas nuevas redes de comunicaciones en un suministro básico para la ciudadanía como es el agua.