La propuesta de sensorizar la fibra de las ciudades para mantener el distanciamiento social, coordinada por investigadores de la Universidad de Granada, pretende explorar la novedosa tecnología de sensorización acústica distribuida en aplicaciones de monitorización de tráfico de vehículos y peatones, detección de intrusos, control de temperatura o registro de actividad sísmica entre otros.
El grupo de investigación de Teoría de la Señal y Comunicaciones de la Universidad de Granada (UGR) ha puesto en marcha un proyecto de investigación que pretende utilizar la fibra óptica desplegada en la ciudad de Granada para desarrollar herramientas de gestión inteligente del transporte y la seguridad ciudadana, que sirva para controlar, entre otras cosas, el distanciamiento social necesario para evitar los contagios de la COVID-19.
Sensor por toda la ciudad
El proyecto de sensorización, denominada Smart Distributed Sensing, se plantea como objetivo explorar esta tecnología disruptiva, que cambia el concepto de sensor puntual por el de sensor distribuido a lo largo de toda la longitud de la fibra interrogada con pulsos de luz láser. Las aplicaciones son múltiples en ámbitos como monitorización de tráfico, detección de intrusos, control de temperatura y actividad sísmica. Gracias a este novedoso sistema, los investigadores de la UGR abordarán de manera distribuida parámetros de muy distinto tipo y extraerán conocimiento de su análisis.
En el paradigma de la Sociedad Digital, las Ciudades Inteligentes proponen escenarios tecnológicos en los que habitantes hiperconectados harán uso de toda la información registrable y analizable para mejorar sus condiciones de vida. Las estructuras tecnológicas avanzadas permitirán un mercado único digital con la consiguiente transformación de los sectores productivos; una administración pública digital para el gobierno y servicio ágil a los ciudadanos; el uso inteligente de la energía optimizada; o la movilidad inteligente de los ciudadanos cuidando las dimensiones ambiental, ecológica y social de las ciudades.
Capacidad para transportar un gran volumen de datos
“En este contexto, las redes de fibra óptica proveen infraestructuras de comunicaciones capaces de transportar grandes cantidades de datos en banda ultra-ancha con tiempos de latencia mínimos. Dado su coste moderado, fiabilidad, flexibilidad y seguridad, la fibra óptica forma parte de las infraestructuras de comunicaciones de las ciudades actuales y futuras”, indica la investigadora principal de este proyecto, Luz García Martínez, del departamento de Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones de la UGR.
La sensorización acústica distribuida es una propuesta tecnológica muy novedosa que hace uso de esta fibra óptica que ya existe en las ciudades, convirtiendo las redes de fibra en arrays de sensores que monitorizan toda la superficie de las ciudades. La tecnología que permite este proceso de sensorización distribuida a través de la fibra está basada en la reflectometría óptica y el análisis de la luz retrodispersada.
“Usando conceptos clásicos de reflectometría óptica, podemos analizar cómo ciertos factores externos a la fibra y solidarios con ella (deformaciones, cambios de temperatura o vibraciones) modulan la señal retrodispersada por la misma”, apunta la investigadora. Estos principios son bien conocidos, y han servido desde hace tiempo para medir el estado de las fibras ópticas, y detectar fallos o roturas en las mismas.
Pero sólo recientemente, cuando la tecnología ha permitido demodular de forma fácil y rápida dicha señal retrodispersada en los dominios del tiempo o la frecuencia, ha sido posible extraer exactamente una señal que refleja,a lo largo del tiempo, los cambios locales producidos por factores externos a lo largo de la fibra.
Análisis de datos y machine learning
Si se aplican técnicas de eliminación de ruido, extracción de información relevante, análisis de datos y Machine Learning al resultado de la monitorización, la extracción masiva de conocimiento permite numerosas aplicaciones de un altísimo grado de innovación. Es posible trabajar en ámbitos muy diversos que están siendo objeto de grandes avances como los transportes y el tráfico urbano (clasificación de vehículos, monitorización del estado de carreteras, detección de accidentes o derrumbes), el ámbito de la seguridad (protección de fronteras y detección de intrusiones), el transporte de energías (detección de roturas en conductos o tuberías), o la sismología (monitorización de la corteza terrestre, creación de perfiles sísmicos verticales, estimaciones de la corteza terrestre mediante interferometrías del ruido ambiente, etc.).
La aplicación directa de esta tecnología de monitorización al reto organizativo al que se enfrenta la ciudadanía frente a la COVID-19, permitiría la gestión inteligente e integrada del tráfico y la movilidad. “La sensorización distribuida unida al procesado automático de los datos monitorizados, permitiría extraer información para sugerir rutas alternativas, facilitar planes de contingencia, y evitar así la sobrecarga de determinadas zonas metropolitanas. Con ello contribuiría de manera automática a detectar focos de conflicto, accidentes, atascos y otros potenciales problemas que dificultan el distanciamiento social necesario para controlar los contagios”, señala García Martínez.
Esta propuesta de sensorización acústica distribuida –inteligente– está formulada por el grupo TIC123 del Plan Andaluz de Investigación, Desarrollo e Innovación de la Junta de Andalucía. Dicho grupo cuenta con una sólida trayectoria en el Procesado Automático de Señal y extracción de conocimiento con técnicas de Machine Learning, directamente aplicable en el proceso de sensorización.
El grupo de investigación de la UGR cuenta con la herramienta de sensorización acústica (en proceso de adquisición actualmente) financiada con fondos públicos a través del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades en su Convocatoria de adquisición de equipamiento Científico-Técnico 2019. Adicionalmente el grupo está respaldado por la Escuela Técnica Superior de Ingenierías Informática y Telecomunicación de la UGR, que pone a su servicio infraestructuras, escenarios de experimentación, y conocimiento experto en el ámbito de las Smart Cities.
Los futuros resultados investigación y transferencia de esta propuesta son de muchísima relevancia, dada la novedad de la tecnología y la riqueza de los objetivos propuestos. Su realización contribuirá sin duda a resolver los retos de la Sociedad Digital y el Transporte Inteligente,ayudando a cuidar el distanciamiento social necesario para que las áreas metropolitanas eviten contagios masivos en las actuales condiciones de la pandemia de Covid-19.
