IoT para la gestion inteligente del agua

Con una población mundial de 7 mil millones, la escasez de agua ya no es un mito. Si el siglo XX vio conflictos internacionales por el petróleo, ¡el siglo XXI puede ser testigo de guerras por el recurso vital de la vida, el agua!. Los países de todo el mundo están definiendo y redefiniendo las «ciudades inteligentes«, pero ninguna ciudad puede ser verdaderamente inteligente sin la infraestructura de gestión inteligente del agua o Smart Water Infrastructure. En este articulo veremos los beneficios del IoT para la gestion inteligente del agua

La tecnología del IoT para la gestion inteligente del agua entra en juego desde el almacenamiento y tratamiento del agua cruda hasta su distribución y suministro a los grifos del  agua. Hay capas de infraestructura y tecnologías como dispositivos de automatización y control, tecnologías de sensores, software de análisis de datos que hacen que el sistema de gestión del agua sea verdaderamente «inteligente». La infraestructura de agua y la actualización de la tecnología serían una parte esencial y sustancial del presupuesto de la ciudad inteligente en todo el mundo. Casi todas las empresas de servicios de agua de todo el mundo necesitan actualizaciones de infraestructura y tecnología para una operación eficiente de la planta, optimización de bombeo, uso óptimo de energía, detección de fugas, detección de contaminantes y suministro eficiente al consumidor. Las tecnologías del Internet de las cosas (IoT) tienen la capacidad de proporcionar soporte de hardware y software para un sistema de soporte de decisiones automatizado y basado en datos hacia una red de agua inteligente eficiente, de buena calidad y libre de fugas. A continuación se enumeran algunas de las aplicaciones sugeridas en las que el IoT para la gestion inteligente del agua puede desempeñar un papel crucial en la ciudad:

• Smart Water Metering: lo que no se puede monitorear no se puede corregir y una red de medidores inteligentes que recopile datos granulares en tiempo real a través de la red hídrica podría ayudar a identificar fugas, descubrir patrones ocultos en el consumo de agua, usar análisis predictivos para regular la demanda y suministrar y configurar alarmas para notificar anomalías.
• Detección de fugas en las tuberías de agua: medir la presión del agua en las tuberías no es una tecnología nueva, pero usar estos datos en tiempo real en una red IoT puede ayudar a ahorrar millones de galones de agua. Una búsqueda en Internet revelaría casos y ejemplos de grandes volúmenes de pérdidas de agua en los sistemas de suministro en todo el mundo. Las cifras son tan altas y cercanas al 50% de pérdidas debido a fugas no detectadas. Los equipos electrónicos y acústicos ya están disponibles para detectar fugas, pero la ejecución de los programas de detección de fugas ha sido un desafío porque estos dispositivos y programas funcionan de forma aislada y están desconectados entre sí. Las redes Smart Meter en integración con GIS y GPS, los sistemas de información meteorológica y los servidores en la nube pueden ayudar no solo a detectar fugas rápidamente sino también a emitir órdenes de reparación de manera instantánea a los ingenieros de campo locales.
• Monitoreo del nivel de los tanques: Los tanques, tanto los grandes como los pequeños y medianos para los hogares individuales son elementos esenciales de una red de agua. Los tanques desbordados, provocan importantes pérdidas de agua. Dispositivos simples como sensores de luz LED fijados en tres niveles, por ejemplo, niveles inferior, medio y alto en un tanque de agua pueden ayudar a llenar tanques cuando sea necesario en lugar de llenar los programas preestablecidos, evitando así tanques vacíos o desbordados. Estos sensores enviarían señales a la bomba de agua dependiendo del estado «lleno» o «vacío» de los tanques, según el cual las bombas se apagarían y apagarían automáticamente, eliminando tanto la intervención manual como la necesidad de ajustes preprogramados. Esto no solo ayudaría a conservar agua, sino también a la energía necesaria para operar las bombas.
• Monitoreo de la calidad del agua: el agua contaminada es tal vez peor que el suministro inadecuado de agua, lo que provoca una salud deficiente y baja productividad entre las personas y las sociedades. Los tres parámetros esenciales para la calidad del agua, a saber, el pH, la temperatura y la turbidez se pueden medir fácilmente utilizando sensores de pH, sensores de temperatura y sensores de turbidez colocados a través de la red de agua, incluidos los conductos y los tanques de almacenamiento y distribución. El acceso a esta información en tiempo real y actuar de inmediato es lo que marcaría la diferencia en el control de daños y en el manejo de la situación de manera satisfactoria. Una red de comunicaciones inalámbricas típica aquí podría ser una tecnología simple y fácil de implementar. Estas tecnologías ahora tienen un costo razonablemente bajo, con un consumo de energía mínimo y es altamente confiable y escalable. Esto podría ayudar a reducir la amenaza de contaminación del agua.
• Hardware y software de vanguardia habilitados para IoT: actualmente, los mercados en todo el mundo cuentan con un suministro abundante de sensores con alta confiabilidad y precisión a bajo costo. Además, hemos sido testigos de un crecimiento sin precedentes en las tecnologías de comunicación de Internet que nos permiten enviar y recibir datos a gran velocidad en cualquier parte del mundo. Además, existe este nuevo mundo de tecnologías de almacenamiento en la nube que elimina la necesidad de grandes redes de almacenamiento de datos locales. Con todos estos factores en conjunto, las redes inteligentes de agua inteligentes habilitadas para IoT seguramente ganarán una alta aceptación a un ritmo rápido en todo el mundo.

Si bien las aplicaciones enumeradas anteriormente revelan la eficacia y la idoneidad de las aplicaciones de IoT para una red de agua inteligente, existen ciertos desafíos que todas las aplicaciones de IoT deben tener en cuenta al diseñar estos sistemas. La aplicación debe garantizar la interoperabilidad con otras aplicaciones como el Sistema de Información Geográfica, el pronóstico del tiempo y las bases de datos con información sobre agricultura, suelos, medioambiente, inundaciones, entre otros. Además, la arquitectura del sistema debe ser flexible y permitir la integración con otros sistemas. interfaces para acceder a diversos dispositivos de gestión del agua. Y finalmente, la aplicación debe admitir sistemas heredados, ya que reemplazar los sistemas heredados puede no ser una opción factible.

Teniendo en cuenta las características, funcionalidades y desafíos descritos anteriormente, estaría bien concluir que una arquitectura de sistema de gestión de red de agua habilitada para IoT típica debería constar de tres capas, la capa de detección, la capa de transporte y de red, y la capa de aplicación. La capa de detección serían los sensores y dispositivos para el monitoreo del nivel del agua, la supervisión de la calidad, el estado del flujo de agua, etc. La red y la capa de transporte serían los sistemas de información y la red inalámbrica. Y la capa de aplicación consistiría en modelos para la evaluación de la calidad del agua, modelos de predicción del agua, modelos de alerta temprana para contaminaciones, falla del equipo, etc. Todas estas características juntas conformarían una red de agua inteligente, informativa y orientada a la gestión de ciudades inteligentes.