Blog de Amazon Web Services (AWS)
Como una empresa sanitaria planea reemplazar 600.000 medidores de agua con la ayuda de AWS IoT core for LoRAWAN.
Por Javier Galvez, Arquitecto de Soluciones en AWS,
y Enzo Maiben, Arquitecto de Soluciones en Morris & Opazo,
y Pablo Carquín Trujillo, Arquitecto de Soluciones en Morris & Opazo.
Con los gobiernos reconociendo la necesidad de controlar el consumo de los recursos vitales, de reducir el desperdicio y consumo ineficiente, vemos que es cada vez más necesario que los servicios públicos sean inteligentes.
Aunque las necesidades de los distintos servicios públicos (luz, gas, electricidad y agua) son diferentes y muy específicas, vemos que todos ellos necesitan soluciones de tecnologías similares en términos de dispositivos inteligentes, conectividad y capacidad de procesamiento de datos.
Aguas Nuevas, una compañía de servicios públicos de agua en Chile, se embarcó en un programa de modernización y digitalización del proceso de recolección de datos de los medidores de agua de sus clientes, que hoy en día se realiza de forma manual una vez por mes con la visita de un agente de la compañía a cada cliente.
Para esto Aguas Nuevas adquirió antenas y dispositivos IoT compatibles con la tecnología LPWAN – LoRAWAN para realizar la recolección de datos de consumo de agua de manera inalámbrica, y se encontró con varios desafíos sobre cómo operar el gateway y una gran flota de dispositivos IoT y también la dificultad de extraer valor de los datos provenientes de los sensores IoT.
Dispositivos inteligentes
Hoy en día vemos una gran cantidad de dispositivos inteligentes disponibles, pero muchos de estos dispositivos necesitan conectarse a una red de una manera efectiva para enviar los datos colectados, que solo podrán brindarnos beneficios una vez que se procesan, analizan y se tome alguna acción sobre ellos.
Conectividad
Por lo tanto la conectividad se ha convertido en la última barrera para permitir a los servicios públicos ser verdaderamente inteligentes. Los llamados medidores inteligentes no pueden lograr su inteligencia y valor potenciales sin estar conectados de manera confiable, robusta y rentable.
Tecnología como LPWAN ( Low Power Wide Area Network o Redes de Área Amplia de Baja Potencia ) en general, y LoRAWAN en particular, satisfacen y superan las necesidades de conectividad de las empresas de servicios públicos a medida que se transforman para la nueva era digital del suministro de servicios públicos inteligentes.
LoRAWAN es la tecnología de conectividad líder dentro del mercado LPWAN y ya se ha adoptado ampliamente en un gran ecosistema respaldado por LoRa Alliance, de la cual AWS es miembro.
AWS IoT Core para LoRAWAN
AWS IoT Core para LoRAWAN es un servicio de servidor de red LoRAWAN (LNS) completamente administrado que permite a los clientes conectar dispositivos inalámbricos que utilizan el protocolo LoRAWAN para conectividad LPWAN con la nube de AWS.
Con AWS IoT Core, nuestros clientes ahora pueden configurar una red LoRAWAN privada conectando sus dispositivos y gateways compatibles con LoRAWAN a la nube de AWS, sin necesidad de desarrollar, mantener u operar su propio servidor de red LoRAWAN.
AWS y el Agua
Desde AWS entendemos que la necesidad del acceso a agua segura, limpia y asequible de las personas no cambiará. A su vez vemos en temas relacionados al agua varios desafíos globales a los que estamos comprometidos a llevar nuestra tecnología y los servicios de Amazon Web Services como por ejemplo:
- Asequibilidad del agua
- Resiliencia al cambio climático
- Infraestructura envejecida
- Reemplazo de la fuerza laboral
- Agua no contabilizada (Agua perdida en la distribución)
- Disponibilidad de suministro de agua
- Comprensión pública del valor del agua
- Contaminantes emergentes
- Cumplimiento normativo
Arquitectura de la Solución
En esta primera fase del proyecto Aguas Nuevas utilizó los servicio de AWS IoT Core para LoRAWAN para administrar de forma muy sencilla sus Gateways y sensores compatibles con LoRAWAN así como la seguridad y conectividad con cientos de medidores de agua inteligentes que ya están enviando datos a AWS.
Nuestro partner Morris & Opazo brindó soporte al equipo de Aguas Nuevas para la integración de los gateways y sensores inteligentes, y también realizó el desarrollo de una solución para integrar los datos recibidos desde los sensores inteligentes con los sistemas de facturación de Aguas Nuevas.
Aguas Nuevas nos comentó que quedó impresionado con la facilidad y rapidez de incorporación de todos los dispositivos con AWS IoT Core para LoRAWAN.
En esta sección describiremos a grandes rasgos los componentes y configuración utilizados en esta solución.
Configuración del servicio de AWS IoT for LoRAWAN
Para la configuración del servicio de AWS IoT for LoRAWAN, se necesitan completar las siguientes configuraciones:
- Gateways
- Dispositivos
- Profiles
- Destinations
Gateways
Para dar de alta los Gateways, necesitara el Gateway EUI ( provisto por el proveedor del dispositivo) y la frecuencia soportada en su país.
Una vez realizado este paso, obtendremos las credenciales y certificados necesarios para la integración con su Gateway
Profiles
En esta sección especificamos las capacidades técnicas del dispositivo así como los parámetros de inicio que el servidor LNS necesita para establecer la conectividad. En nuestro caso el dispositivo utilizado se le configuraron utilizando los siguientes parámetros:
- Frecuencia soportada en su país: AU915
- MAC VERSION: 1.2
- Regional parameter version : RP002
- MaxEIRP: 15
Destination
La información de esta sección esta relacionada al destino de los datos que el dispositivo envié al Gateway y que a su vez el Gateway enviara al servicio de AWS IoT for LoRAWAN a donde se le puede aplicar o una regla o se publique el mensaje a una cola de AWS IoT Message broker
Y por ultimo, el dispositivo, donde utilizaremos los parámetros antes especificados de Profiles y de Destinations
Una vez finalizado estos pasos, podemos pasar a verificar la conectividad de los dispositivos y la ingesta de datos desde la consola
También podemos verificar el ingreso de los datos generados por el dispositivo utilizando el cliente de MQTT en la misma consola, para esto nos suscribiremos a la cola de la regla definida en Destination anteriormente
Una vez que recibimos los datos desde los dispositivos podemos empezar a utilizar los datos en una variedad de servicios de AWS. Por ejemplo para esta solución se utilizaron los siguientes componentes:
- AWS Lambda, para decodificar el dato o payload generado en el dispositivo. La misma función lambda lo vuelve a publicar en otra cola de mensajería del servicio de AWS IoT Message bróker para poder consumirlo por otra aplicación.
- AWS Kinesis Firehose: para almacenar el payload ya decodificado en S3.
- AWS Glue para transformar el dato en formato Apache Parquet.
- Almacenado de datos en Redshift para realizar analítica sobre los datos.
- Para el consumo de los datos, lo hacemos a través de Api Gateway con autenticación provista por Amazon Cognito.
- El sistema de facturación de Aguas podrá consumir los datos a través de esta API de manera segura.
Conclusión y Próximos Pasos
Aguas Nuevas en su proceso de convertirse en una empresa de servicios inteligente se encuentra con nuevas posibilidades que podrían ayudarles a mejorar aún más las operaciones de producción y distribución de agua a los ciudadanos, por ejemplo:
- Monitoreo de bombas de agua de distribución.
- Medir pérdidas de agua en la red de distribución.
- Muestreo de calidad de agua en distribución.
- Brindar más datos a la ciudadanía acerca del valor del agua
Como próximos pasos, Aguas Nuevas seguirá instalando más medidores inteligentes en los hogares de sus clientes con el objetivo de reemplazar más de 600.000 sensores de medidores de agua ya su vez se agregarán más funcionalidades a las nuevas aplicaciones que se están desarrollando.
Aguas Nuevas y Morris & Opazo hablando sobre la solución en el WWPS Summit Washington 2022 (para ver el video hacer clic sobre la imagen)
Datos Adicionales
Workshop sobre AWS IOT for LoRAWAN: https://catalog.us-east-1.prod.workshops.aws/workshops/b95a6659-bd4f-4567-8307-bddb43a608c4/es-US
https://thinkwithwp.com/es/iot-core/LoRAWAN/
https://thinkwithwp.com/es/blogs/industries/humans-as-sensors-for-water/
https://thinkwithwp.com/es/solutions/case-studies/veolia-water/
https://thinkwithwp.com/es/power-and-utilities/
https://thinkwithwp.com/es/iot/
Arquitectura de Referencia
The Smart Territory Framework
The Smart Territory Framework es un conjunto de herramientas y módulos estandarizados que nuestros socios y clientes pueden ensamblar juntos para construir y operar soluciones sostenibles y altamente efectivas.
https://github.com/aws-samples/aws-stf-core-scorpio/
Acerca del Grupo Aguas Nuevas
Es una compañía de servicios públicos de agua en Chile. El Grupo Aguas Nuevas aspira a ser reconocido como una empresa que contribuye a mejorar la calidad de vida de sus clientes, desde el manejo experto del recurso hídrico en todas las distantes y diversas regiones en las operan.
Acerca de Morris Opazo ( Enzo & Pablo)
Morris & Opazo es un partner avanzado de AWS, con especialidad en big data y analítica, posicionándose como los mejores en Latinoamérica de esta área. IoT for LoRAWAN fue un nuevo y gran desafío en el cual aplicaron diversas características de este servicio y las unieron con decodificación mediante programación, y procesamiento de datos
Acerca de los autores
Javier Galvez trabaja actualmente como Arquitecto de Soluciones y ha trabajado en tecnología de la información durante más de 22 años. En la actualidad, se centra principalmente en el diseño y la entrega de nuevas soluciones híbridas sobre la nube AWS, con foco en los servicios de AWS IoT y Kubernetes así como en el desarrollo de actividades técnicas con demostraciones y sesiones interactivas para nuestros clientes.
Enzo Maiben trabaja actualmente como arquitecto de soluciones en Morris & Opazo. Orientado al diseño de soluciones escalables y resilientes en la nube AWS. Enfocado en la modernización de las empresas, el desarrollo de aplicaciones IoT, Analítica de datos y la cultura DevOps.
Pablo Carquín Trujillo (Santiago, Chile) es Solutions Architect y forma parte del AWS Community builders en la categoría de containers. Apasionado por la resolución de problemas, con enfoque en el diseño de soluciones escalables y resilientes en la nube de AWS. Actualmente está enfocado en proyectos de IoT, Data y Containers. Fuera del trabajo le gusta hacer deporte, tocar música, y pasar tiempo con sus seres queridos (entre otros).