Cartagena impulsa la sostenibilidad urbana con una plataforma Smart City basada en IA e IoT

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Cartagena, en colaboración con Libelium, ha implementado una innovadora plataforma Smart City basada en inteligencia artificial, Internet de las Cosas (IoT) y tecnologías FIWARE para diseñar y gestionar su Zona de Bajas Emisionlibees. Gracias a esta solución, la ciudad está optimizando su planificación urbana, mejorando la calidad del aire y reduciendo la contaminación, mientras prioriza las necesidades de los ciudadanos. Además, el uso de modelos algorítmicos avanzados permite simular y evaluar el impacto de diversas medidas para crear una ciudad más sostenible y resiliente frente al cambio climático.

La tecnología de datos, combinada con la participación ciudadana, impulsa poderosamente la innovación urbana. Los datos son un lenguaje universal, que fomenta el diálogo entre los ciudadanos y los responsables de la toma de decisiones para garantizar que la información sea comprensible, intuitiva y, lo más importante, útil para la acción.

En el caso de Cartagena, los datos están ayudando a los técnicos y urbanistas en la toma de decisiones. Esto incluye el diseño de la Zona de Bajas Emisiones mediante modelización algorítmica, asegurando que la planificación de la movilidad de la ciudad tenga en cuenta los indicadores correctos de sostenibilidad, cambio climático y calidad del aire. Además, pone el foco en las necesidades de los ciudadanos.

Una Zona de Bajas Emisiones que no deja a nadie atrás

Cartagena, una ciudad portuaria mediterránea, enfrenta varios desafíos relacionados con el clima que impactan a su población y economía. Al igual que otras ciudades europeas, Cartagena se vio obligada a establecer Zonas de Bajas Emisiones (ZBE) para frenar la contaminación.

Sin embargo, la ciudad se enfrentó a la falta de datos para diseñar estas zonas de manera eficiente, asequible y equitativa. Crear una ZBE inclusiva es especialmente desafiante bajo las limitaciones de tiempo y las expectativas de los ciudadanos.

La respuesta de Cartagena, en colaboración con Libelium, fue implementar una plataforma Smart City aprovechando las tecnologías IoT, IA y FIWARE. Esta solución integrada permitió:

• Monitoreo en tiempo real de la calidad del aire (NO, NO2, SO2, CO, PM2.5, PM10), ruido y condiciones meteorológicas utilizando una red LoRa metropolitana.
• Integración de datos adicionales de varios dispositivos como cámaras y sensores de ruido para un mapa más detallado de la ciudad.
• Análisis impulsado por IA para interpretar grandes cantidades de datos, identificando correlaciones y patrones que facilitan la toma de decisiones basada en evidencia.

Estos esfuerzos se centraron no solo en mitigar los impactos negativos existentes, sino también en prevenir futuros problemas medioambientales.

Gracias a envair360, la plataforma de inteligencia artificial de Libelium para diseñar y gestionar Zonas de Bajas Emisiones, Cartagena ahora utiliza modelos algorítmicos sofisticados para seguir la dispersión de los contaminantes del aire. Esta tecnología ha permitido la creación de una propuesta de ZBE optimizada que beneficia a todos los ciudadanos.

Envair360 es un software que integra grandes cantidades de datos sobre calidad del aire, medio ambiente y ruido, e implementa diferentes modelos algorítmicos como Munich, Street Canyon, CHIMERE o WRF que permiten un conocimiento hiperlocal de la calidad del aire.

Del sensor a la plataforma Smart City a través de la IA

La Zona de Bajas Emisiones de Libelium, basada en inteligencia artificial, captura, procesa e integra datos con otros conjuntos de datos urbanos y modelos algorítmicos para identificar las áreas más contaminadas. Esta integración permite anticipar los niveles de emisión y facilita la formulación de estrategias efectivas de mitigación.

Además, los dispositivos IoT de Libelium, estratégicamente ubicados por toda la ciudad, miden y recopilan datos sobre calidad del aire y otros parámetros relevantes:

• Gases: NO, NO2, SO2, CO.
• Partículas: PM2.5 y PM10, niveles de ruido.
• Temperatura y humedad del aire.
• Flujos peatonales.

El modelo de tráfico se crea con estos datos, y los modelos de dispersión se entrenan para que la Inteligencia Artificial pueda simular diferentes escenarios. Se utilizó una combinación de CHIMERE y Street Canyon para obtener resultados más detallados.

Todos los datos y algoritmos están integrados a través de FIWARE para crear paneles donde se han generado plugins clave que permiten integrar nuestros algoritmos y herramientas basadas en datos.

Los administradores de la ciudad pueden simular 10 tipos diferentes de medidas para la creación de ZBE y evaluar su impacto en una zona seleccionada. Las características clave de la herramienta son:

• Mapa de calor: Muestra visualmente los efectos de la ZBE en una zona específica, con celdas de colores que representan el impacto real de las diferentes medidas propuestas.
• Selección manual de zona: Permite al usuario elegir manualmente la ubicación deseada para la ZBE y activar hasta 3 restricciones en el mapa, ofreciendo una amplia variedad de escenarios para el análisis de la ciudad.
• Servicio de predicción: Libelium ofrece resultados de reducción una vez que la ZBE se ha implementado en una zona específica, permitiendo evaluar su efecto en el medio ambiente.

A través de los 10 modelos de inteligencia artificial, se puede evaluar y predecir el impacto de las siguientes 10 restricciones (hasta 3 de ellas pueden combinarse en la misma zona):

1. Acceso solo a vehículos eléctricos
2. Acceso restringido a todos los vehículos excepto residentes
3. Restricción por tipo de vehículo
4. Entrada restringida por tiempo para servicios logísticos de carga y descarga de 8:00 a 10:00
5. Entrada restringida por horas para vehículos privados
6. Entrada restringida por clasificación del vehículo
7. Aparcamiento restringido de pago con un máximo de 3 horas
8. Aparcamiento restringido por autorización del vehículo
9. Limitación de la velocidad máxima en la ciudad y principales vías de acceso
10. Entrada restringida por valores máximos y umbrales de contaminación

Otros criterios se añadirán dependiendo del caso de uso y la ciudad.

Así, los gestores urbanos pueden jugar con los elementos a su disposición para anticipar posibles picos de contaminación, abrir y cerrar el tráfico o emitir notificaciones a los ciudadanos.

Plataforma Smart City: Respuesta de Cartagena a los desafíos ambientales

Envair360 puede operar por sí misma o integrarse en la plataforma Smart City, que es el caso de uso de Cartagena.

Gracias a ellos se genera una simulación de los datos que nos permite traducirlos en indicadores mucho más claros en la toma de decisiones. Con ellos, podemos identificar:

• Puntos calientes de contaminación.
• Islas de calor en el territorio.
• Niveles críticos de ciertos parámetros.

Además, gracias a esta modelización, envair360 permite a Cartagena simular el impacto de ciertas acciones sobre la calidad del aire según diferentes normativas, como el ejemplo de las Zonas de Bajas Emisiones. Se puede ver cómo cada una de las restricciones habilitadas para la ZBE afectaría la movilidad de la ciudad y cómo reduciría la contaminación.

Así, Cartagena ha podido diseñar un 'superbloque'. Esta gran área busca, entre otras medidas, reducir el tráfico, promover el transporte público y los vehículos eléctricos, la construcción de más carriles bici y zonas semi-peatonales, o reducir la circulación en áreas urbanas específicas y en horarios concretos. El objetivo es ambicioso: reducir las emisiones de CO₂ de los vehículos en un 30% en la próxima década para hacer de la ciudad un lugar más amigable y menos contaminado.

Más allá de las soluciones: El enfoque innovador de Cartagena

Cartagena y Libelium han ido más allá de las soluciones convencionales al:

• Adoptar un modelo de ‘datacracia’, donde las decisiones se toman basándose en un análisis profundo de datos, lo que permite una gestión urbana más eficiente y adaptable.
• Priorizar la creación de infraestructuras sostenibles que integren la salud urbana, la resiliencia climática y el bienestar de los ciudadanos.
• Promover la industrialización sostenible, demostrando que el desarrollo económico compatible con el respeto al medio ambiente es alcanzable.

Este enfoque holístico ha transformado la calidad ambiental en Cartagena y ha establecido un ejemplo replicable para ciudades de todo el mundo, demostrando que la tecnología y la colaboración pueden marcar una diferencia significativa en la lucha contra el cambio climático.

Un concepto visionario de superbloque

Cartagena ha conceptualizado un modelo de superbloque con el objetivo de reducir las emisiones de CO₂ vehicular en un 30% en la próxima década. Este modelo pone énfasis en la reducción del tráfico, el fomento del transporte público y el uso de vehículos eléctricos, así como en la creación de carriles bici adicionales y zonas semi-peatonales, contribuyendo a un entorno urbano más limpio y sostenible.

Impacto y perspectivas

El análisis de los datos históricos de calidad del aire ha revelado altos niveles de PM10 y PM2.5, la presencia de islas urbanas de calor y una alta radiación solar, con una distinción notable de que estas condiciones están más influenciadas por factores climáticos que por las emisiones del tráfico.

Este hallazgo desafía las percepciones comunes y subraya la complejidad de la gestión medioambiental urbana.  Al cruzar los datos con los datos de tráfico, observaron que esto no está asociado al tráfico, sino a factores climáticos del territorio, como la falta de lluvia, la niebla, los vientos y las altas temperaturas, etc.

La relación que han encontrado entre el tráfico y el PM lo asocian con el hecho de que el tráfico levanta el polvo acumulado del territorio en grandes avenidas. Dado que no llueve, este polvo permanece en el aire.

Además de lo anterior, Libelium instaló dispositivos de monitoreo de calidad del aire y ruido en el sistema de farolas de Cartagena para capturar los datos brutos.

La iniciativa de Cartagena como un faro global

El servicio de IA de Libelium para diseñar Zonas de Bajas Emisiones es un marco escalable y práctico que demuestra cómo estos ideales de sostenibilidad pueden convertirse en una realidad tangible gracias a la combinación de conjuntos de datos externos, sensores IoT e inteligencia artificial.

Cartagena está aumentando su funcionalidad urbana y la calidad de vida de su población, enfrentando la complejidad con la innovación tecnológica del uso de políticas basadas en datos y planificación urbana para regenerar el área verde de la ciudad y un nuevo enfoque del urbanismo.