El tráfico urbano es uno de los principales problemas que afectan a la calidad de vida de los residentes en las ciudades y el área metropolitana. Los modelos actuales de ciudad, con un trazado muy distribuido y una población urbana en constante crecimiento, contribuyen a que el número de desplazamientos diarios sea cada vez mayor.
Además de los problemas de contaminación, seguridad y consumo de energía, ofrecer una movilidad sostenible a los ciudadanos para que lleguen a sus destinos requiere nuevas formas de gestionar el tráfico urbano.
Las redes inalámbricas de sensores son ya más que una promesa para desarrollar e implantar sistemas reales. Utilizando esta tecnología como base, un grupo de investigación de la Universidad de Málaga ha desarrollado un Sistema de información urbana para recabar información relevante sobre el entorno de las ciudades, en particular la relativa al tráfico. El grupo está compuesto por Alfonso García, catedrático del departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática, Juan Jesús Fernández, investigador principal, y Juan Martín y Miguel Martín, ingenieros de I+D.
Málaga, Andalucía, España
Redes de sensores inalámbricos para recoger información sobre vehículos
La información precisa es uno de los primeros requisitos para alcanzar el objetivo de la movilidad sostenible. Adquirir datos precisos y oportunos sobre los desplazamientos de los viajeros es el primer paso para buscar una optimización de los medios disponibles como infraestructura.
Aunque hay una gran variedad de sensores disponibles, suelen necesitar modificaciones en las carreteras y zonas cercanas (por ejemplo, enterrar cables), por lo que las obras de construcción y el cierre de carreteras forman parte de cualquier despliegue.
Además, la mayoría de estos sensores sólo proporciona recuento de vehículos y, aunque algunos tipos permiten identificación del vehículo (abriendo el camino al seguimiento y la estimación de tendencias), necesitan medios para su procesamiento, como en el caso de las cámaras de vídeo. Se trata de una inversión que hay que añadir a las obras de construcción y despliegue.
Nodos utilizados en la implantación
Comunicación entre nodos sensores
Con el apoyo de una beca de investigación de la Junta de Andalucía, el Sistema de Información Urbana (UIS) es un sistema de despliegue rápido centrado en proporcionar información sobre el tráficoutilizando un conjunto de sensores para recopilar información sobre recuento de vehículosidentificación del vehículo, niveles de ruido, polvo (concentración de partículas PM10), concentraciones de gaseshumedad, etc.
El sistema se implementa como una red de sensores inalámbricos, con diferentes tipos de nodos, con independencia del suministro eléctrico de la red, y permitiendo un despliegue fácil y barato alrededor de un área de interés.
La zona elegida fue una sección del Autovía A-357 en Málaga (España)con un límite de velocidad de 100 km/h y los alrededores de una rotonda con diferentes entradas y salidas a poca distancia.
El Sistema de Información Urbana (SIU) se basa en hardware y software proporcionados por Libelium. Por ejemplo, Plataforma de sensores Waspmote, Placa Smart Cities, placa de gases, sensores de gases, sensor de ultrasonidos, sensor de polvo, sensor de ruido y Bluetooth son sólo algunas de las soluciones Libelium integradas en el sistema.
“Gracias a Libelium hemos podido centrarnos en el desarrollo de aplicaciones en lugar de las cuestiones relacionadas con el hardware", argumenta el responsable de la investigación. El despliegue consta de nodos sensores y nodos coordinadores. Estos son algunos de los sensores instalados:
Estos nodos sensores envían periódicamente la información recopilada a un nodo gestor -el Pasarela Meshlium - que también se denomina nodo coordinador.. El El protocolo ZigBee se utiliza para la comunicación entre nodos. Este protocolo se ha seleccionado por su eficiente consumo de energía y su aceptable velocidad de transferencia de datos.
En cuanto a los datos, la información recogida por el nodo coordinador está siempre disponible a través de dos protocolos inalámbricos: WiFi y 3G. Hay dos formas de acceder a la información recopilada por el nodo coordinador:
Diagrama de la red de sensores inalámbricos
Una de las características clave del UIS es la identificación de vehículos. Los nodos Bluetooth adquieren la MAC (Media Access Control) de los dispositivos Bluetooth situados en los vehículos que circulan por la zona urbana seleccionada. El nodo Bluetooth detecta también el tipo de dispositivo (teléfonos móviles, manos libres, ordenadores portátiles, etc.).
De este modo, la dirección MAC de un dispositivo Bluetooth concreto es única, por lo que puede utilizarse para identificar el vehículo que transporta el dispositivo Bluetooth. El seguimiento del vehículo puede ser posible mediante la detección de la misma MAC por diferentes nodos Bluetooth de la plataforma UIS. Si existe una diferencia de tiempo entre diferentes intervalos de Bluetooth detectados con la misma MAC, entonces se ha identificado un viaje entre un determinado par origen-destino.
Este proceso se utiliza para calcular la matriz Origen-Destino. La matriz O-D es una poderosa herramienta para la gestión del tráfico, que contiene la información sobre la forma en que los vehículos se mueven entre diferentes puntos de interés. Cabe destacar que se preserva el derecho a la intimidadya que las direcciones MAC no están vinculadas a ningún individuo.
Pero se necesita un recuento total de vehículos para calcular la matriz O-D. El IEU utiliza ultrasonidos y nodos láser para ese fin. El primero de ellos detecta los vehículos que cruzan el haz de los sensores. El segundo tipo barre la calzada analizar la existencia de vehículos. La ventaja de un nodo láser con respecto al nodo de ultrasonidos consiste en la capacidad de detectar un vehículo y el carril que está utilizando.
Por otro lado, El nodo de ultrasonidos tiene una instalación más sencilla, barata y rápida. Puede colocarse en cualquier elemento de la calle, mientras que el nodo láser debe situarse a una altura de 7 u 8 metros.
El UIS se ha probado en distintos escenarios reales. Al estar basado en una red inalámbrica, pueden adoptarse fácilmente diferentes trazados para cubrir distintas configuraciones de carreteras. Las zonas reales pueden mostrarse en la interfaz SCADA.
Visualizador SCADA
Una poderosa herramienta para los gestores municipales
Este proyecto presenta un red de sensores inalámbricos diseñada para caracterizar los parámetros del tráfico urbano. En particular, el recuento y la identificación de vehículos son la clave para obtener información sobre los orígenes y destinos de los desplazamientos en la zona estudiada.
Estos datos permiten cálculo de la matriz origen-destino en tiempo realLa matriz de planificación del tráfico es una herramienta poderosa que permite a los gestores urbanos adaptar la planificación del tráfico a la demanda real. Hasta ahora, esta matriz requería un extenso trabajo de campo vinculado a entrevistas a pie de carretera y que necesitaba semanas o meses para completarse.
El sistema se ha validado en condiciones reales. Se han probado los nodos transmisores por separado y se han obtenido datos sobre la detección mediante ultrasonidos y Bluetooth. También se han realizado pruebas del sistema completo demostrando su capacidad para calcular una matriz origen-destino en tiempo real, con una precisión aceptable.
El UIS puede desplegarse por una zona geográfica más amplia, como una ciudad. Además, los cálculos pueden actualizarse en tiempo real a través del sistema SCADA, permitiendo a los responsables de tráfico obtener una información que hasta ahora requería semanas o meses.
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