Digitalizar los sistemas hidráulicos en las ciudades del futuro puede evitar las sequías

Las fugas masivas de agua y la sequía en el subsuelo de grandes ciudades, como las reportadas en los últimos días en el área metropolitana de Barcelona, sumadas a la falta de pantanos, hace más necesario el digitalizar de la gestión de recursos hídricos en entornos urbanos. Por ello, una investigadora de la Univesitat Oberta de Catalunya (UOC) ha elaborado el siguiente estudio sobre la adopción de sistemas interconectados e inteligentes para paliar estos problemas: Villar Miguelez, C.; Monzon Baeza, V.; Parada, R.; Monzo, C. Guidelines for Renewal and Securitization of a Critical Infrastructure Based on IoT Networks. Smart Cities 2023, 6, 728-743.

Estos sistemas servirían para las infraestructuras de suministro y purificación del agua, otorgando ventajas claras y modernas. El sector actualmente tiene un nivel excesivamente bajo de digitalización, por lo que la transición debe ser ágil, pero controlada.

La investigación de la alumni Cristina Villar ha establecido las bases para llevar a cabo el proceso. Villar ha analizado los requisitos necesarios para esta renovación histórica y ha propuesto la arquitectura de red y el tipo de hardware específico para asegurar la cadena de suministro hidráulico. Todo ello en el marco del cambio climático y el aumento de la población, que hacen del agua un bien cada vez más preciado.

«En el tratamiento y gestión del agua falta mucho desarrollo y estandarización de los protocolos digitales y, en vez de crear un diseño único e inflexible, hemos querido sentar las bases de funcionamiento para adaptar este entorno a las necesidades de la industria 4.0 y la legislación española», expresó Cristina Villar en las declaraciones de la exposición de su proyecto recogidas por THE OBJECTIVE.

«Se necesitan cambios legislativos. En el trabajo hemos recogido la regularización actual de este tipo de infraestructura y detectado los gaps que hay pendiente y las líneas de actualización para poder llevar a cabo. Principalmente, la evolución de estos sistemas es desde el punto de vista de la información, por lo cual la misma debe de ser protegida.  Los cambios legislativos deben asegurar tanto la criticidad de la información como la privacidad», expresa a este medio Victor Monzon Baeza, director del proyecto e investigador de la Universidad de Luxemburgo.

Digitalizar arquitecturas y seguridad

Según su criterio, la renovación de estructuras críticas relacionadas con la cadena de suministro hídrico debe configurarse con una arquitectura que tenga un grupo de acción y medición, además de redes sin interferencias para enviar los datos al grupo central de computación. Esa parte recopilaría todos los datos de los sensores y ejecutaría los comandos enviados a los actuadores. Todos los datos se almacenarían en bases de datos NoSQL como MongoDB, desplegadas en servidores con alta disponibilidad ubicados en centros de procesamiento de datos (CPD) privados.

«En nuestro proyecto hemos evaluado los elementos necesarios para poder llevar a cabo la renovación. En estos elementos los mas costosos o lo que requiere un gasto seria la sensórica. En cambio esta con los avances en tecnología no es excesivamente cara de asumir por organismos, quizás si por particulares pero no para instituciones que conformen las Smart Cities. No obstante, nuestro proyecto se ha elaborado desde el punto de vista de las necesidades y retos tecnológicos», expresa Monzon.

Estos servidores contarían con un sistema de copias de seguridad y estarían duplicados para que, en caso de contingencias, el sistema siguiera activo y no sufriera cortes de servicio. La información podría ser extraída y estudiada a través de procesadores de análisis de datos y podría subirse a la nube para una mayor computación y aplicación de la Inteligencia Artificial.

«Es fundamental que, si se llevase a cabo, se tuviese muy en cuenta la seguridad del proyecto, pues digitalizar a tal magnitud los recursos hídricos de un país es bueno, pero puede ser un arma de doble filo», han explicado diversos expertos a THE OBJECTIVE.

«La ciberseguridad juega un papel vital en estas infraestructuras críticas y, por lo tanto, es crucial considerar las pautas recomendadas, como la distribución de los cortafuegos y servidores en zonas geográficamente independientes, para asegurar la alta disponibilidad, de tal manera que una caída en una de estas zonas no afecte al resto, asegurando el uso de dos CPD. Nadie quiere que un hacker pueda entrar al sistema y deje un pueblo sin agua», explica Mozon a este medio.

Los autores han propuesto la adopción del protocolo NB-IoT, ya que utiliza todos los protocolos de seguridad necesarios, así como cobertura de red móvil 4G, dado que su despliegue de cobertura es alto.

Todos estos procedimientos deben cumplir ciertos criterios para adaptarse a la legislación actual y la regulación, como son la disponibilidad de los sistemas -que puedan actualizarse sin afectar a la continuidad del servicio-, permitiendo un plan de mantenimiento remoto 24/7. «Es importante tener una infraestructura de alta disponibilidad con varios contrafuegos en modo clúster para asegurar la redundancia de los sistemas que soportan la solución», detallaron los autores.

Aplicación de inteligencia artificial

De cara al futuro, el proyecto apuesta por el uso de sistemas de hiperautomatización e Inteligencia Artificial para reforzar el mantenimiento preventivo de los componentes de la red, evitando incidentes por el desgaste de las piezas. Estos procesos robóticos evitarían, a su vez, en gran medida, los posibles fallos humanos, aunque siempre se dependa de operadores técnicos que protejan de imprevistos.

«En España los sistemas de control del agua están todavía muy verdes en cuanto a digitalización se refiere. Son muy tradicionales y difíciles de conectar a internet, pero es el momento ideal para hacer un big bang y poder implementar un control en tiempo real con el fin de evitar desperdiciar un bien tan preciado para la humanidad como es el agua», concluyó Villar en la presentación.