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2.17: SISTEMA DE GESTIÓN INTEGRAL DE RECURSOS ENERGÉTICOS

Componente C2.17: Sistema de Gestión Integral de Recursos Energéticos

Objetivo del componente

Desarrollar una infraestructura tecnológica que permita la gestión en tiempo real de los recursos energéticos de la isla, integrando hardware y software para garantizar eficiencia, sostenibilidad y continuidad operativa. El componente C2.17 tiene como finalidad mejorar la gestión energética y de recursos en diversas ubicaciones propiedad del Cabildo Insular de La Palma, en el marco del proyecto La Palma Smart Island. Sus objetivos principales son:

Objetivos Generales

  • Reducir el gasto energético mediante una gestión más eficiente del consumo eléctrico y del agua.
  • Optimizar el uso de la energía en edificios e instalaciones públicas, promoviendo un consumo racional.
  • Mejorar el confort en los espacios gestionados, introduciendo tecnologías que permitan una supervisión y control más precisos.
  • Modernizar las infraestructuras mediante la incorporación de tecnologías IoT y sistemas de control remoto.

Objetivos Específicos

  • Disponer de información fiable y actualizada sobre el comportamiento energético de las instalaciones.
  • Centralizar la gestión energética a través de una plataforma única e integrada con la Plataforma Smart Island (componente C2.1).
  • Facilitar la toma de decisiones mediante cuadros de mando e informes consolidados.
  • Permitir la gestión remota de elementos como iluminación y climatización en edificios inteligentes.
  • Asegurar la escalabilidad del sistema para futuras ampliaciones de sensores y ubicaciones.

Descripción de la Solución

La solución propuesta se basa en la instalación de una infraestructura tecnológica distribuida en diversas ubicaciones del Cabildo Insular de La Palma, con el objetivo de monitorizar y gestionar de forma eficiente el consumo energético y de agua, así como las condiciones de confort en edificios seleccionados.

Componentes Principales

Instalación Local de Equipos

    • Sensores para la monitorización de consumo eléctrico y de agua.
    • Sensores de confort (temperatura, humedad, CO₂).
    • Actuadores para control de iluminación y climatización (en edificios compatibles).
    • Nodo IoT con software Plastic, encargado de recopilar, almacenar y enviar los datos.Nodo IoT
      • Recoge datos de sensores y permite el control de actuadores.
      • Almacena datos localmente en caso de pérdida de conexión.
      • Transforma y envía los datos a la vertical del componente.Software del Componente (Polimer)
        • Recibe, normaliza y almacena los datos.
        • Permite la visualización, análisis y generación de alarmas.
        • Se ubica en el CPD del Cabildo.Plataforma Smart Island
          • Integra los datos mediante el Context Broker usando el modelo NGSIv2.
          • Proporciona cuadros de mando e informes a través de la herramienta Urbo.
          • Permite la gestión centralizada y escalable de todas las ubicaciones.

Flujo de Información

  1. Sensores → capturan datos de consumo y confort.
  2. Nodo IoT → almacena y transmite los datos.
  3. Software Polimer → procesa y normaliza la información.
  4. Plataforma Smart Island → visualiza, analiza y permite la toma de decisiones.

Consideraciones Técnicas

  • La solución es modular y escalable, permitiendo la incorporación futura de nuevos sensores y ubicaciones.
  • Se garantiza la independencia tecnológica, evitando la dependencia de un proveedor específico.

Modelos de Datos

Los modelos de datos utilizados en el componente C2.17 siguen el estándar NGSIv2, facilitando la interoperabilidad con la Plataforma Smart Island. A continuación se describen los modelos principales:

 Modelo WaterMeter (Contador de Agua)

Este modelo representa los datos capturados por los contadores de agua instalados en las distintas ubicaciones.

Atributos principales:

Atributo Tipo Descripción Ejemplo Unidad
id – Identificador único de la entidad CONTADOR-AGUA-001 –
type – Tipo de entidad WaterMeter –
TimeInstant DateTime Fecha de actualización 2020-03-27T07:45:00.00Z –
address Text Dirección de instalación Parque 1 –
location geo:json Coordenadas geográficas [-0.041473, 39.988698] –
serialNumber Text Número de serie del contador EZRI0147017810 –
vol Number Consumo parcial desde la última medida 415.54 l
waterConsumption Number Consumo acumulado 67597 m³
consumption Number Consumo en euros 0.50 €
battery Number Nivel de batería 0.7 %
batteryState Text Estado de la batería ok –
hasTamperAlert Boolean Alarma de manipulación false –
refPointOfInterest Text ID del lugar de instalación BUILDING-001 –
category Text Tipo de agua medida cold –
status Text Estado del dispositivo on on/off/commsfail

Nota: Se recomienda que los IDs sean únicos incluso en servicios mancomunados. En caso de duplicidad, se puede anteponer el nombre del municipio (ej. lamoraleja-001).

Ejemplo JSON:

  «id»: «CONTADOR-AGUA-001»,
  «type»: «WaterMeter»,
  «TimeInstant»: {
    «type»: «DateTime»,
    «value»: «2020-03-27T07:45:00.00Z»
  },
  «address»: {
    «type»: «Text»,
    «value»: «Parque 1»
  },
  «location»: {
    «type»: «geo:json»,
    «value»: {
      «type»: «Point»,
      «coordinates»: [-0.041473, 39.988698]
    }
  },
  «serialNumber»: {
    «type»: «Text»,
    «value»: «EZRI0147017810»
  },
  «vol»: {
    «type»: «Number»,
    «value»: 415.54
  },
  «waterConsumption»: {
    «type»: «Number»,
    «value»: 67597
  },
  «consumption»: {
    «type»: «Number»,
    «value»: 0.50
  },
  «battery»: {
    «type»: «Number»,
    «value»: 0.7
  },
  «batteryState»: {
    «type»: «Text»,
    «value»: «ok»
  },
  «hasTamperAlert»: {
    «type»: «Boolean»,
    «value»: false
  },
  «refPointOfInterest»: {
    «type»: «Text»,
    «value»: «BUILDING-001»
  },
  «category»: {
    «type»: «Text»,
    «value»: «cold»
  },
  «status»: {
    «type»: «Text»,
    «value»: «on»
  }
}

Modelo ACMeasurement (Medidas Eléctricas)

Este modelo representa las lecturas de analizadores de red eléctrica.

Atributos principales:

Atributo Tipo Descripción Ejemplo Unidad
id – Identificador único ENT-ACM-001 –
type – Tipo de entidad ACMeasurement –
TimeInstant DateTime Fecha de actualización 2020-04-06T08:30:00.00Z –
location geo:json Coordenadas geográficas [-0.055707, 39.984502] –
address Text Dirección Calle Honorato Ros, 9 –
name Text Nombre del sistema General clima –
category Text Tipo de cuadro primary –
energyConsumed Number Energía activa total 0 kWh
reactiveEnergyConsumed Number Energía reactiva total 6 kVArh
voltageR/S/T Number Voltaje por fase 238.71 V
intensityR/S/T Number Intensidad por fase 0.00 A
totalActivePower Number Potencia activa total 0 kW
totalReactivePower Number Potencia reactiva total 0 kVAr
powerFactorR/S/T Number Factor de potencia por fase 1.00 –
frequency Number Frecuencia 50 Hz
period Number Periodo de medida 3 min

Ejemplo JSON:

{
  «id»: «ENT-ACM-001»,
  «type»: «ACMeasurement»,
  «TimeInstant»: {
    «type»: «DateTime»,
    «value»: «2020-04-06T08:30:00.00Z»
  },
  «name»: {
    «type»: «Text»,
    «value»: «General clima»
  },
  «category»: {
    «type»: «Text»,
    «value»: «primary»
  },
  «energyConsumed»: {
    «type»: «Number»,
    «value»: 0
  },
  «voltageR»: {
    «type»: «Number»,
    «value»: 238.71
  },
  «intensityR»: {
    «type»: «Number»,
    «value»: 0
  },
  «totalActivePower»: {
    «type»: «Number»,
    «value»: 0
  },
  «powerFactorR»: {
    «type»: «Number»,
    «value»: 1.00
  },
  «frequency»: {
    «type»: «Number»,
    «value»: 50
  },
  «location»: {
    «type»: «geo:json»,
    «value»: {
      «type»: «Point»,
      «coordinates»: [-0.055707, 39.984502]
    }
  }
}

Despliegue de la Solución

Este  detalla el despliegue técnico del componente C2.17, incluyendo la arquitectura, instalación de software, configuración de servicios y pruebas de integración con la Plataforma Smart Island.

Esquema General de Instalación

Características Hardware

Servidor CPU RAM Disco SO Software
Gestor 4 16 GB 500 GB Linux Polimer
  • Hostname: sc-polimer-ca
  • IP: 192.168.101.51
  • SO: Ubuntu 22.04.3 LTS
  • Datastore: POLIMER-DSI-1
  • Usuario SSH: inmotica

Parametrización de Instalación

  • Disco dividido en:
    • /boot: 2 GB
    • Grupo LVM: 498 GB
      • Volumen raíz /: 32 GB (extensible)
  • Red configurada con IP estática.
  • Backup gestionado por cabina Nimble.

Paquetes y Código Fuente

  • Sistema basado en Ubuntu 22.04.
  • Repositorios y fuentes disponibles en:
    • cdimage.ubuntu.com
    • Launchpad

Despliegue Software: Polimer + Hub

Instalación Apache

sudo apt install apache2

Configuración Apache

Archivo: /etc/apache2/apache2.conf

Instalación MySQL

sudo apt install mysql-server-8.0

Configuración MySQL

Archivo: /etc/mysql/mysql.cnf

Instalación y Configuración de Polimer

  • Descomprimir polimer.tar.gz en /var/www
  • Configuración vía Apache
  • Funcionalidades:
    • Gráficas
    • Cálculo multivariable
    • Alarmas
    • Informes
    • Acceso remoto y auditado

Instalación y Configuración del HUB de Plastic

  • Descomprimir plastic.tar.gz en /plastic
  • Configuración: /plastic/runtime/data/main.pgman

Acceso a través de Polimer

  • URL: https://polimer.lapalma.es
  • Acceso mediante usuario y contraseña
  • Cambio de contraseña desde el perfil de usuario

Manual de Usuario – Telemetría y SmartBuilding

Introducción a las Instalaciones

Elementos de Monitorización

Electricidad

  • Analizadores de redes:
    • SIEMENS Sentron PAC3200: mide voltaje, corriente, frecuencia, potencia y energía. Comunicación Ethernet.
    • CIRCUTOR CVM-E3-MINI: trifásico, montaje DIN, comunicación RS-485 (Modbus/Bacnet).
  • Otros elementos:
    • Base portafusibles 3NW7033
    • Toroides SACI /5A según amperaje

Agua

  • Emisor de pulsos conectado a:
    • Contador existente o
    • Contador nuevo con emisor (ej. JANZ TCM 142/13)
  • Módulo PDC LoRa: para comunicación inalámbrica en distancias largas

Nodo IoT

  • Modelo: Siemens IOT2040/2050
  • Funciones: almacenamiento local (30 días), firewall, comunicación con plataforma vía SIM

Control de Eficiencia Energética

Alumbrado (Ciudad Deportiva Miraflores)

  • Dispositivos LOGO!: control de contactores, módulos de ampliación, comunicación Ethernet
  • Multipulsadores QMX3.P02: control local con sensor de temperatura (KNX)
  • Interfaz KNX N148 y fuentes de alimentación por planta
  • Radioenlaces: LiteBeam 5AC y NanoStation M5

Alumbrado y Climatización (KNX)

  • Actuadores KNX: modelos N562/N512/N513 con módulos de ampliación
  • Multipulsadores QMX3.P02: 8 puntos de control
  • Sondas ambientales QMX3.P70: temperatura, HR y CO₂

Creación de Usuario y Permisos

  • Acceso a través de https://polimer.lapalma.es
  • Roles y permisos configurables desde la plataforma
  • Trazabilidad de usuarios y acciones

Acceso a través de Polimer

  • Usuario administrador con permisos de monitorización y control
  • Cambio de contraseña desde el perfil de usuario

Vistas de Telemetría y Eficiencia

  • Acceso a ubicaciones desde el árbol de navegación
  • Indicadores de estado de comunicación (verde/rojo)

Monitorización de Estaciones

Telemetría de Electricidad y Agua

  • Visualización de variables eléctricas y consumo de agua
  • Generación de gráficas e históricos
  • Exportación de datos a CSV

Eficiencia Energética

Ciudad Deportiva de Miraflores

  • Control de alumbrado desde interfaz web o pulsadores
  • Reglas configurables para automatización

Palacio Insular

  • Control de alumbrado y climatización por planta
  • Reglas con horarios y condiciones (ej. temperatura)
  • Identificación de actuadores (AX.Y)

Control

Reglas y Horarios

  • Reglas para encendidos manuales y automáticos
  • Horarios configurables por días, semanas, meses
  • Valores asignables (1 = encendido, 0 = apagado)

Alarmas

  • Visualización de alarmas activas y resueltas
  • Configuración de alarmas: variables, severidad, notificaciones
  • Registro de trazabilidad de acciones

Ejemplos de Uso del Software

Ejemplo 1: Monitorización de Consumo Eléctrico en el Antiguo Parador

  1. Accede a la plataforma Polimer con tu usuario.
  2. Selecciona la sede Antiguo Parador desde el árbol de ubicaciones.
  3. Visualiza las variables:
    • Intensidad (A)
    • Tensión (V)
    • Potencia activa/reactiva (kW/kVAR)
    • Energía acumulada (kWh)
  4. Accede a la pestaña de Gráficas.
  5. Selecciona el rango de fechas y variables deseadas.
  6. Exporta los datos a CSV si es necesario.

Ejemplo 2: Monitorización de Consumo de Agua en el Matadero Insular

  1. Desde la sede correspondiente, accede a la vista de monitorización.
  2. Observa el consumo acumulado en m³ desde la instalación del emisor de pulsos.
  3. Genera una gráfica mensual para visualizar tendencias de consumo.
  4. Usa los datos para detectar posibles fugas o consumos anómalos.

Ejemplo 3: Control Manual del Alumbrado en Ciudad Deportiva de Miraflores

  1. Accede a la sede desde el árbol de ubicaciones.
  2. Haz clic sobre el icono de la bombilla del Campo de Fútbol.
  3. Pulsa el botón rojo para encender el alumbrado.
  4. Espera unos segundos hasta que el estado se actualice a verde.
  5. Para apagar, repite el proceso.

Ejemplo 4: Configuración de una Regla Horaria para Climatización

  1. En la sede del Palacio Insular, accede al menú de reglas.
  2. Crea una nueva regla con:
    • Variable de entrada: temperatura medida.
    • Condición: temperatura > 25°C.
    • Horario: de lunes a viernes, de 08:00 a 18:00.
  3. Usa un bloque lógico AND para combinar ambas condiciones.
  4. Asocia la salida al circuito de climatización correspondiente.

Ejemplo 5: Gestión de Alarmas

  1. Accede al menú superior → Alarmas.
  2. Visualiza las alarmas activas o resueltas.
  3. Para crear una nueva:
    • Define la variable que la activa.
    • Establece la severidad.
    • Configura las notificaciones a los usuarios responsables.

Documentación Componente C2.17: Sistema de Gestión Integral de Recursos Energéticos

Documentación C2.17

Análisis y diseño

Replanteo

Replanteo SmartBuilding 

Acta Suministro 

Despliegue de la Solución 

Capacitación 

Sesión formación 

Manual usuario