El Internet de las Cosas y las redes de sensores inalámbricos: la nueva ubicuidad

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Por Odón de Buen

Entre ingenieros existe el sabio concepto de que «lo que no se mide no se puede controlar», que parafrasea lo que hace más de un siglo dijo Lord Kelvin.

Este concepto ha sido clave en el diseño y funcionamiento de sistemas electromecánicos desde los inicios de la Revolución Industrial, pero ha adquirido nuevas dimensiones en el último medio siglo.

Primero, con el desarrollo de la electrónica y, más recientemente, con la digitalización, el registrar, almacenar y procesar los datos que vienen de mediciones se ha vuelto una práctica común y creciente en volumen y complejidad; y hoy día sirve para operar todo tipo de equipos y sistemas, incrementando la automatización de procesos y haciendo más eficiente su operación.

Uno de los elementos fundamentales en esta transformación tecnológica son las redes inalámbricas de sensores (RIS), cuya existencia es relativamente reciente (de 2000 a la fecha) y son claves en el funcionamiento de una gran cantidad y variedad de equipos y sistemas en el presente y, mucho más aún, en el futuro cercano.

Las RIS pueden describirse como un conjunto de nodos que cooperan para medir y controlar un ambiente dado, permitiendo la interacción entre personas y/o máquinas y el contexto físico que los rodea. Estos sensores operan dentro de un campo de acción y capturan información que envían a través de otros nodos que llevan los datos hasta un nodo de salida común, donde se envía por Internet o los envía al satélite que los hace llegar al administrador de los datos1.

Un nodo en una RIS se compone de cuatro elementos: (a) el sensor, (b) el micro controlador, (c) un transmisor-receptor y (d) un módulo de potencia (que incluye su administración y que puede operar con energía solar, térmica y la de las vibraciones). El sensor es responsable de coleccionar y transformar las señales tales como luz, vibración o señales químicas en señales eléctricas, que son transferidas al microcontrolador que procesa los datos de acuerdo a su programación y que son a su vez transferidos por el transmisor hacia donde son almacenados y administrados y de donde, a su vez, se manda una señal al nodo para alguna acción.

La presencia cada vez más ubicua de las RIS ha sido producto de la miniaturización y el abaratamiento de sus componentes en una sola pieza (un “chip”). Su existencia está íntimamente ligada a los llamados sistemas inteligentes (que van desde edificios hasta redes eléctricas y ciudades completas), a la transportación autónoma (sin operador) y a los servicios médicos, donde el monitoreo continuo y a distancia de personas con problemas de salud puede implicar grandes cambios en los sistemas que los atienden.

Inclusive, este rápido crecimiento de las posibilidades de medición y actuación ha traído consigo nuevos conceptos como el Internet de las cosas y el “Big Data.”  El Internet de las Cosas se refiere a todo lo que se puede monitorear y operar a través de Internet, mientras el «Big Data» se refiere a la existencia, manejo y aprovechamiento de grandes volúmenes de datos que pueden ser utilizados más allá de los sistemas de donde se obtienen los datos.

En la industria, donde se aplican desde hace algunos años, se espera un crecimiento en el uso de RIS de más de 500 por ciento entre 2011 y 2016 para llegar a más de 24 millones de sensores/actuadores operando de manera inalámbrica en aplicaciones como la gestión de energía y la de activos, que incluye el monitoreo en tiempo real de variables que permiten definir el estado de equipos y de los sistemas donde operan y, en su caso, actuar sobre los mismos.

En el sector eléctrico, las aplicaciones de las RSI se ubican desde los propios medidores de usuarios residenciales (que se pueden leer sin necesidad de intervención humana) al monitoreo y la operación de la gran variedad de elementos que componen las redes de distribución (bajo el concepto de redes inteligentes).

En el ámbito urbano, las RSI están transformando el uso de la infraestructura de postes de alumbrado público (y del propio servicio) y donde el creciente uso de luminarias de diodos emisores de luz facilita la integración de RSI e, inclusive, permite nuevos usos de los postes, como son la propia optimización del alumbrado, la inclusión de sensores acústicos, monitoreo de la calidad del aire y, de manera inminente, el apoyo a la navegación de vehículos autónomos2.

Las posibilidades que traen consigo estas nuevas aplicaciones implican, sin embargo, dilemas morales, como lo serán los relacionados con la operación autónoma de máquinas, muy particularmente los autos. Hay también aspectos que preocupan, como los relacionados con la seguridad en el manejo de la información y la posibilidad de que los sistemas puedan ser operados por terceros con propósitos distintos a la adecuada operación de los sistemas.

A pesar de esto, el poder saber desde cualquier lugar y hora, y a través de un dispositivo móvil si un equipo está funcionando mal o cuando no debe, servirá para reducir el desperdicio de energía y que hagamos un uso más óptimo de la misma, por lo que muy pronto lo extraño será que un equipo que usa energía no sea un nodo en una RIS.

 

Odón de Buen
Director general de la Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía (Conuee).

 

[1] Internet of Things: Wireless Sensor Networks. International Electrotechnical Commission. http://www.iec.ch/whitepaper/internetofthings/?ref=extfooter

[2]  Smart pole lights the way. Smart Cities World.  https://smartcitiesworld.net/energy/smart-pole-lights-the-way-2098

 

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