La implementación del Internet de las Cosas en la industria HVAC apenas comienza a entenderse y a ser tenida en cuenta en los proyectos. En este artículo profundizamos sobre el tema.
por Ing. Julio Londoño*
Hoy en día casi todos los electrodomésticos en el hogar se pueden conectar a Internet y monitorearlos usando un App instalado en nuestro teléfono móvil o desde una página web. Todo esto gracias al Internet de las Cosas, IoT (Internet of Things).
Hemos visto cómo el concepto de “Smart Homes” ha evolucionado desde la introducción del termostato NEST, que fue el dispositivo que revolucionó la industria de los dispositivos para el hogar conectados a Internet y controlados mediante una aplicación desde el teléfono móvil.
Uno de los factores que más ha acelerado la adopción de esta tecnología es que la instalación y la conexión a internet la puede hacer cualquier persona sin conocimiento técnico alguno; los componentes se pueden comprar en tiendas de construcción, de artículos electrónicos o en línea.
Pero, ¿por qué no tenemos ese mismo nivel de adelanto y flexibilidad en los sistemas de automatización de Edificio? Es por eso que el propósito de este artículo es introducir dónde estamos con IoT en los BMS (Building Management Systems) y qué viene en el camino.
“La Nube”: ¿Qué es y cómo funciona?
La clave para que todo esto funcione es la nube. Cuando uno abre el App del termostato para ver la temperatura de la casa, esa información no viene directamente del termostato; la aplicación no se conecta al termostato, sino que esta se conecta a un lugar en Internet y como no se sabe exactamente de dónde viene la data, se dice que se conecta a una nube y desde allí se descarga la información.
De la misma forma el termostato está enviando toda la información de temperatura y de funcionamiento del equipo y es almacenada en un lugar en internet: en una nube. De hecho, sin saberlo estamos enviando información constantemente a la nube desde nuestro teléfono móvil, un ejemplo es nuestra ubicación. Con información suministrada desde la nube el termostato puede saber si el usuario está dentro de un radio de distancia de su casa y encender el equipo de aire acondicionado para que cuando llegue la temperatura esté bajo condiciones de confort o si se va de la casa sin apagar el equipo; este se apague automáticamente cuando el usuario esté fuera del radio. A esto se le llama Geofencing.
¿Dónde está la nube?
Cuando Internet nació, la visión era que cada persona o empresa tuviera su servidor en su casa y desde su propio servidor publicara su página de internet creando así un entorno colaborativo, abierto y libre. A pesar de que aun hoy cualquier persona o empresa puede tener su propio servidor conectado a internet, las empresas han migrado a sistemas “serverless” (sin servidor) en parte debido a la alta inversión en infraestructura y el conocimiento requerido para poder mantener los servidores activos, pero principalmente porque la oferta de servicios en la nube hoy es muy variada, segura y de muy fácil acceso.
Las empresas que prestan servicios “serverless” empezaron prestando el servicio de “Hosting” u hospedaje de las páginas web y de ahí se extendieron a crear múltiples servicios, todos basados en la conexión a internet con sus usuarios: a esto se le llama la nube.
La nube es básicamente una red de centros de computo masivos distribuidos por todo el mundo que se replican entre sí y almacenan enormes cantidades de información, incluyendo información delicada como bases de datos empresariales hasta infinidad de memes y fotos de Instagram, comentarios y estatus de Facebook, la información de recorrido de cada usuario de Waze, por dónde vienen los zapatos que ordené, condiciones climáticas en cada ciudad del mundo, estado de miles de neveras sin leche… en fin, toda la información que podemos acceder vía una App o un sitio web.
Otra de las razones para la masificación del IoT es que las barreras de entrada son muy bajas: toda la información y entrenamiento requerido para conectar un dispositivo a internet y crear una página web para acceder a esta información está disponible en línea y los componentes electrónicos se pueden conseguir muy fácil y son muy baratos.
Para un proyecto de la feria de la ciencia, un estudiante de bachillerato puede usar un controlador tipo Arduino o Raspberry Pi, que se consiguen en el mercado por menos de US$35 y con este crear un control de temperatura o monitorear la limpieza de su pecera, o conectar una cámara espía en su habitación. La información de cómo hacerlo se puede encontrar haciendo una búsqueda simple en internet y siguiendo un tutorial en Youtube.
El controlador se puede conectar a la nube con cualquier acceso wi-fi, incluso compartiendo el wi-fi del teléfono sin necesidad de entrar a configuraciones complicadas en los enrutadores de la red. Para poder leer la información se debe crear una página web (las empresas proveedoras de servicios en la nube tienen planes gratuitos de hosting para estudiantes y las herramientas de programación son de código abierto y están disponibles bajo una licencia de libre distribución).
Incluso, si no se suscribe un plan gratuito, solo se paga por lo que se usa, haciendo el servicio muy asequible. Esto ha cambiado el modelo de negocio; tradicionalmente se compra una licencia de software, algunas muy costosas, las empresas deben depreciar esta compra y después hay que pagar por actualizaciones, con otra inversión adicional de capital. Con los servicios de nube se compra una suscripción, que puede ser mensual o anual, con un costo inicial muy bajo comparado con el costo de una licencia y se paga por lo que se usa, pudiendo cancelar la suscripción en cualquier momento. Contablemente es una inversión operativa y no de capital que no implica depreciación.
El fácil acceso a la tecnología ha permitido que gran cantidad de empresas pequeñas o Start-Ups se hayan creado muy lejos de Silicon Valley. Un ejemplo es Intelmotics en Medellín, Colombia. Esta empresa fue creada por un estudiante de ingeniería electrónica con un par de amigos que desarrollaron una plataforma de hardware y software para controlar, mediante control infrarrojo, los equipos de aire acondicionado residenciales tipo “Mini-Split” que tienen control remoto y en la nube ejecutan algoritmos para ahorrar energía. Y como esta, hay múltiples empresas en todo el mundo desarrollando soluciones IoT similares.
Implementación de IoT en BMS y retos que enfrenta
Monitoreo Remoto y IoT: Desde sus inicios, una de las características principales de los sistemas de automatización de edificios es la posibilidad de hacer monitoreo remoto. Los primeros sistemas tenían módems analógicos conectados a líneas de teléfono. Para poder acceder a cada sitio el usuario tenía que “llamar” al sitio específico. Si se estaban monitoreando varios edificios se tenía que “llamar” o conectar individualmente a cada sistema.
Con la incorporación de la tecnología IP en los controladores tanto de campo como en los de edificio, los sistemas se pueden conectar a las redes IP existentes en el sitio. Este es el método más común hoy en día, donde el usuario accede al sistema de control usando una conexión de red tipo IP. En este escenario, el usuario debe estar conectado en la misma red en donde está conectado el sistema de control.
En algunas aplicaciones como bancos o retail, por razones de seguridad, no es posible conectar ningún dispositivo externo a la red empresarial. En estos edificios se debe crear una red IP independiente y en algunos casos, como en bancos, esto tampoco es permitido, siendo forzados a instalar redes tipo serial sin acceso externo.
Otra opción es abrir un puerto en el firewall de la red y habilitar una dirección IP de la red para poder acceder desde internet. El firewall es un software que permite el acceso a una red privada desde Internet (o desde afuera). Este método puede crear vulnerabilidades de seguridad y raramente es autorizado por el administrador de la red.
En algunos mercados, los proveedores de servicios de internet o ISPs (Internet Service Provider) habilitan una dirección IP pública a la que se puede acceder desde cualquier lugar en internet. Si se configura el sistema de control con esta dirección, entonces se puede acceder de forma remota usando un navegador web. Esto tampoco es una opción muy segura, pues cualquier persona puede digitar la dirección en su navegador y entrar al sistema.
La mejor opción para acceder al sistema es usando una conexión tipo VPN (Virtual Private Network), Red Privada Virtual. Esta es la opción más segura de todas; con un VPN incluso se puede acceder a múltiples sitios en la misma conexión.
Si bien los accesos usando la tecnología IP permiten acceder al sistema usando Internet, esto no es IoT, pues la conexión es directa al sistema y no a la nube y toda la información de los equipos y las pantallas de navegación se encuentran almacenadas en sitio en el controlador del edificio o en servidores locales. Para que sea IoT el sistema debe almacenar toda la información en una nube y el usuario accede a su edificio entrando a una página web via Internet.
* Ing. Julio Londoño. BMS Business Development Manager, SAEG Engineering. [email protected]
