Drones, sensores y Blockchain en un proyecto de calidad del agua en el río Volga en favor de la transparencia de datos

Airalab Rus, Smart IoT Distributions (distribuidor de Libelium en Rusia) y la Universidad Estatal de Tolyatti han desarrollado el proyecto ‘Drone on the Volga’ para medir la contaminación del agua en el embalse de Kuybyshev, el mayor embalse de Eurasia, situado en el río Volga (en la región rusa de Samara).

Airalab, organización sin ánimo de lucro y centro de investigación en robótica, especializada en proyectos Smart Cities and Industry 4.0 en Rusia, implementa la plataforma de software de código abierto Robonomics para proyectos de monitorización de la contaminación del entorno urbano con sensores estáticos y móviles en los drones teledirigidos sobre la superficie del agua. Como el proyecto 'Drone on the Volga' requería una plataforma de prototipado rápido para la medición de la contaminación del agua, Tolyatti Solar Team diseñó un dron de agua alimentado por energía solar y batería capaz de navegar por el embalse midiendo los parámetros de calidad del agua equipados con tecnología Libelium.

Como especialista en blockchain, Airalab se centra en la adopción de tecnologías descentralizadas para ciudades inteligentes y proyectos de industria 4.0, uniendo las nuevas tecnologías para ofrecer a los ciudadanos una mejor calidad de vida.

El hoy omnipresente blockchain aparece en este proyecto con el fin de obtener información de la calidad del agua. Una cadena de bloques (blockchain) está habitualmente gestionada por una red colectiva adherida a un protocolo de comunicación y validación entre nodos. Una vez grabada, la información no puede verse alterada sin cambiar los bloques subsecuentes, por lo que la información histórica es inmutable y cualquier adición requiere de un consenso de la mayoría de la red.

Para el Internet de las Cosas, las tecnologías descentralizadas como blockchain pueden ayudar con la identificación de dispositivos y fuentes de datos, la confianza en los datos, la transparencia y la apertura, el ecosistema del mercado, los contratos y activos respaldados por datos. “Hay un mundo de proyectos de IoT y blockchain con los que trabajamos, desde la identificación y la firma de datos hasta los protocolos del mercado. Existe un gran potencial por lo que hemos creado una plataforma Robonomics de código abierto y ofrecemos soporte de ingeniería a los desarrolladores desde la fase de prueba de concepto hasta las soluciones completas”, destaca Alisher Khassanov, director de Ingeniería de Airalab Rus.

En este proyecto en el río, el dron ofrece sus serviciós a través de una aplicación web de forma que cualquier usuario puede crear una demanda de servicio. Normalmente, la misión genera parámetros como: posición del dron, velocidad de movimiento, parámetros de calidad del agua y otros requerimientos secundarios.

La red Robonomics se comunica con el robot. En ella, el robot ofrece sus servicios que cualquier ciudadano o empleado público puede requerir a un determinado precio pagando con criptomoneda a través de la web. La red Robonomics está construida sobre la plataforma de cadena de bloques Ethereum y el protocolo IPFS, que proporciona un registro del hash de las mediciones del sensor en una cadena de bloques pública, y de esta forma protege los datos históricos de posibles falsificaciones.

El desarrollador de la aplicación web puede implementar la función de negociación para que el cliente y el ejecutor puedan pactar las condiciones de trabajo y precio. Robonomics permite que las personas y las máquinas negocien para alcanzar “acuerdos inteligentes” en la web de Ethereum sin necesidad de un intercambio centralizado.

Para implementar este sistema de medición de drones de agua, Airalab decidió usar Waspmote Plug & Sense! Smart Water y Smart Water Ions de Libelium debido a dos razones principales:

1. La flexibilidad y rapidez en el tiempo de desarrollo que la plataforma Waspmote proporciona para la creación de prototipos.
2. La integridad de la plataforma IoT Smart Water de Libelium, que permite medir gran parte de los contaminantes del agua a coste apropiado.

Los parámetros controlados por el dispositivo en el embalse de Kúibyshev son temperatura del agua, pH, oxígeno disuelto, conductividad del agua e iones NH₄+ y NO₃-.

El controlador Waspmote toma medidas durante sus viajes a través del embalse mientras envía esta información a un ordenador a bordo. Este ordenador es el responsable de enviar la información al sistema a través del protocolo Robonomics (además de IPFS y Ethereum) mediante 4G para hacer que los datos sean públicos, inmutables y estén relacionados en forma de contrato inteligente.

Este proyecto, que buscaba en un primer momento mostrar las tecnologías de vanguardia para la contaminación continua del agua de los ríos, ha sido capaz de mostrar también cómo las tecnologías de blockchain ayudan a generar confianza en los datos y muestran cómo abrir un mercado descentralizado para los servicios de drones en ciudades inteligentes. Airalab Rus confirma que su experiencia previa con el hardware de Libelium, su flexibilidad, compatibilidad de radios y buena relación fiabilidad-precio fueron los principales factores que les motivaron a usar la tecnología de Libelium en este proyecto.

“Necesitábamos un hardware flexible y una plataforma rápida de prototipado de software. La plataforma de sensores de Libelium fue nuestra elección para el proyecto ‘Dron en el Volga’ y otros que hemos estado desarrollando para la monitorización del medio ambiente urbano. Gracias a Libelium, tenemos módulos de hardware de alto rendimiento, podemos desarrollar un firmware en solo unas horas para una prueba piloto y extenderlo con bibliotecas compatibles con Arduino si es necesario”, concluye Alisher Khassanov, director de Ingeniería de Airalab Rus. Este proyecto combina la robótica moderna, la cadena de bloques (blockchain) y el Internet de las Cosas, demostrando cómo el entorno puede ser monitorizado y observado sin necesidad de interacción humana. Puede ser la base para la creación de un control continuo de contaminantes en ambientes acuáticos. Una matriz de datos provenientes de muchos de estos drones podría alimentar sistemas de inteligencia artificial que detectan fácil y rápidamente una fuente de contaminación.

Referencias:

• ANO RRC ‘Airalab RUS’: airalab.org
• Airalab Community: aira.life
• Smart IoT Distributions: iotsmart.ru
• Russia: Environmental problems: countrystudies.us
• Russian Water Industry Remains at Crossroads: waterworld.com
• The great chain of being sure about things: economist.com
• The economy of robots: what is it
• Robonomics: platform for integration of cyber-physical systems into human economy: robonomics.network