El mundo Internet of Things (IoT)

español Santiago Silvestre Jordi Salazar El mundo Internet of Things (IoT) El presente proyecto ha sido financiado con el apoyo de la Comisión Europea. Esta publicación (comunicación) es responsabilidad exclusiva de su autor. La Comisión no es responsable del uso que pueda hacerse de la información aquí difundida. Modernisation of VET through Collaboration with the Industry Título: El mundo Internet of Things (IoT) Autor: Santiago Silvestre, Jordi Salazar Publicado por: České vysoké učení technické v Praze Fakulta elektrotechnická Dirección de contacto: Technická 2, Praha 6, Czech Republic Número de teléfono: +420 224352084 Print: (only electronic form) Número de páginas: 28 Edición: Primera edición, 2019 MoVET Modernisation of VET through Collaboration with the Industry https://movet.fel.cvut.cz El presente proyecto ha sido financiado con el apoyo de la Comisión Europea. Esta publicación (comunicación) es responsabilidad exclusiva de su autor. La Comisión no es responsable del uso que pueda hacerse de la información aquí difundida. NOTAS EXPLICATIVAS Definición Interesante Nota Ejemplo Resumen Ventajas Desventajas E=m·c 2 i ANOTACIÓN Este módulo describe el mundo del Internet de las Cosas (IoT). Se introducen las principales tecnologías involucradas en el uso de IoT. Se describen también los dispositivos y plataformas IoT. Finalmente, se muestra una lista de aplicaciones reales de IoT para varios campos típicos de aplicación. OBJETIVOS Después de estudiar este módulo, los estudiantes conocerán el significado del término IoT. Descubrirán las ventajas de la tecnología de teléfonos móviles de nueva generación para el despliegue de aplicaciones de IoT, así como las tecnologías de comunicación inalámbrica más comunes en el mundo de IoT. LITERATURA [1] Jordi Salazar, Santiago Silvestre. IoT. Techpedia. 2017. 31. ISBN 978-80-01-06232-6. [2] Albreem, Mahmoud AM, et al. Green internet of things (IoT): An overview. In Smart Instrumentation, Measurement and Application (ICSIMA), 2017 IEEE 4th International Conference on. IEEE, 2017. p. 1-6. [3] Stephen E. Deering and Robert M. Hinden. RFC 2460, Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification. 1998. Es 3 [4] Constandinos X. Mavromoustakis George Mastorakis, Jordi Mongay Batalla. Internet of Things (IoT) in 5G Mobile Technologies. 2016. ISBN: 978-3-319-30911-8. [5] C. Zhu, Victor C. M. Leung, L. Shu and Edith C.-H. Ngai. Green Internet of Things for Smart World. 2015. IEEE Access 3:1-1. Es 6 [6] ETSI. Architecture enhancements to facilitate communications with packet data networks and applications, 3GPP TS 23.682. 2018. 109. [7] Patil, M. S. A., & Mishra, M. P. Improved mobicast routing protocol to minimize energy consumption for underwater sensor networks. International Journal of Research In Science & Engineering. 2017. 3. [8] F. Samie, L. Bauer, J. Henkel. IoT technologies for embedded computing: a survey. IEEE Xplore, 2016. 10. [9] M.Ballve. Here’s what the internet of things will need to really work. Business Insider, 2014. http://www.businessinsider.com/what-the-internet-of-things-will-need-to-reallywork-2014-5 [10] Libelium, http://www.libelium.com/ [11] K. Rose, S. Eldridge, L. Chapin. The internet of things: An overview. The Internet Society (ISOC), 2015. 80. [12] Manyika, James, Michael Chui, Peter Bisson, Jonathan Woetzel, Richard Dobbs, Jacques, Bughin, and Dan Aharon. “The Internet of Things: Mapping the Value Beyond the Hype.” McKinsey Global Institute, June 2015. [13] Ovidiu Vermesan, Peter Friess. Internet of things – Converging technologies for smart environments and integrated ecosystems. River Publishers, 2013. 363. ISBN: 978-8792982-96-4 (E-Book) [14] Zeinab Kamal Aldein Mohammed, Elmustafa Sayed Ali Ahmed. Internet of things applications, challenges and related future technologies. World Scientific News, 2017. 23. ISSN 2392-2192. [15] M. Hunter, R. Smith, M. Schipanski, L. Atwood, D. Mortensen. Agriculture in 2050: Recalibrating targets for sustainable intensification. BioScience, 2017, 6. Indice 1 Introducción .......................................................................................................................... 7 2 Protocolos de Internet .......................................................................................................... 9 2.1 Plataformas IoT ........................................................................................................ 12 3 5G e IoT ............................................................................................................................... 13 4 Dispositivos IoT .................................................................................................................. 15 5 Aplicaciones y Casos de Estudio ....................................................................................... 17 5.1 Ciudades inteligentes ................................................................................................ 19 5.2 Casa inteligente (y edificios) .................................................................................... 20 5.3 Medioambiente inteligente ....................................................................................... 22 5.4 Energía inteligente y red eléctrica inteligente .......................................................... 24 5.5 Agricultura inteligente .............................................................................................. 25 5.6 Industria y fabricación inteligente ............................................................................ 27 5.7 Salud inteligente ....................................................................................................... 28 7 1 Introducción Este capítulo describe algunos puntos importantes en el mundo del IoT (Internet of Things). Como se describió en [1], Internet of Things (IoT) es la red de objetos físicos, dispositivos, vehículos, edificios y otros elementos, que están integrados con electrónica, software, sensores y conectividad de red, lo que permite a estos objetos recoger e intercambiar datos. El mundo del IoT ha sido foco de atención recientemente por su gran potencial. Es la base para brindar servicios previamente insospechados mediante la conexión de "cosas", como sensores, actuadores, dispositivos electrónicos de consumo, automóviles y dispositivos eléctricos domésticos, a Internet. La comunicación entre dispositivos y sistemas de IoT es a través de Internet. Por lo tanto, IoT permite que estos objetos o cosas sean monitorizados por sensores o activados y controlados de forma remota a través de la infraestructura de redes existentes, creando oportunidades para una integración más directa entre el mundo físico y los sistemas basados en ordenadores. El uso de IoT permite mejorar tanto la eficiencia como la precisión de servicios y sistemas y también implica un beneficio económico. Fig. 1. IoT El campo de aplicaciones para IoT es muy amplio. La tecnología IoT permite ampliar la interacción de los vehículos con personas o entornos circundantes: conducción inteligente, barcos conectados o rastreo de vehículos. Además, IoT también permite mejorar el uso de espacios físicos como edificios inteligentes u hogares y comercios conectados. También existe una amplia gama de aplicaciones en salud, como el registro en hospitales inteligentes, la monitorización o el diagnóstico remotos de pacientes. Se pueden encontrar más aplicaciones de IoT en ciudades inteligentes (Smart cities) como el control automático de alumbrado 8 público, estacionamiento, basura, tráfico o condiciones ambientales [2]. Las iniciativas de Smart City implican un gran número de objetivos. El enfoque principal se centra en mejorar la vida de sus ciudadanos. Las tecnologías IoT son la clave para resolver problemas urbanos, al monitorizar e interpretar el estado y el uso de los activos de la ciudad. En la actualidad, los dispositivos portátiles inteligentes, como los relojes inteligentes o las gafas inteligentes, son muy populares en el ecosistema IoT. Además, existen muchas aplicaciones en seguridad y control de acceso. Por otro lado, la tecnología IoT también se utiliza para optimizar y mejorar los procesos de trabajo y el rendimiento de los activos para permitir mejoras de productividad en una amplia variedad de aplicaciones industriales. El término M2M (Máquina a máquina) se refiere a dispositivos que están conectados entre sí mediante eventos de captura, mediante medición u observación, mediciones del entorno cuyos datos se transmiten a través de la red a una aplicación que los traduce en información de utilidad. 9 2 Protocolos de Internet Como se describe en [1] el IP (Internet protocol) especifica el formato técnico de los paquetes y el campo de direccionamiento para todos los dispositivos conectados a través de una red de comunicación, en este caso Internet. El IPv6 (Internet protocol version 6) es la versión más reciente de IP, el protocolo de comunicaciones que proporciona un sistema de identificación y ubicación para computadoras en redes y rutas de tráfico a través de Internet. Para conectar cualquier dispositivo a Internet, es necesario proporcionar una dirección IP al dispositivo. La primera versión de un protocolo de Internet de uso público fue el IPv4 (Internet protocol version 4). Este protocolo fue creado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA). El IPv4 incluía un sistema de direccionamiento que utilizaba identificadores numéricos formados por 32 bits. El uso de direcciones con una longitud de 32 bits limita el número total de direcciones posibles a un número de aproximadamente 4,3 mil millones de direcciones para dispositivos conectados a Internet en todo el mundo. El número esperado de dispositivos conectados a Internet por medio de aplicaciones IoT pronto será mayor que el número de direcciones proporcionadas por IPv4. Por este motivo, la agencia responsable de la estandarización de los protocolos de Internet IETF (Internet Engineering Task Force) ha estado trabajando en una nueva versión de IP desde 1998: el protocolo IPv6, el protocolo sucesor que pretende reemplazar a IPv4 se describió formalmente por primera vez en el documento estándar de Internet RFC 2460 [3]. El IPv6 utiliza un formato de direcciones de 128 bits, permitiendo 2128, o aproximadamente 3,4 1038 direcciones, aproximadamente 8 1028 veces más que el IPv4. Si bien el aumento del conjunto de direcciones es uno de los beneficios más importantes de IPv6, existen otros cambios tecnológicos importantes en IPv6 que mejorarán el protocolo IP: una administración más sencilla, un mejor enrutamiento de multidifusión, un formato de encabezado más simple y un enrutamiento más eficiente, integrado, autenticación y soporte a la privacidad entre otros. Las direcciones del IPv6 se representan como ocho grupos de cuatro dígitos hexadecimales. Estos grupos están separados por dos puntos, pero existen métodos para abreviar esta notación completa. El formato del encabezado de IPv6 se muestra en la Tabla 1. 16 Fig. 2. Diagrama de bloques de un dispositivo IoT [8] De hecho, estos bloques son comunes a muchos de los dispositivos que existen actualmente en el mercado. Sin embargo, los dispositivos IoT deben incluir, en particular, los dispositivos remotos, otras características tales como [9]: • Eficiencia energética: Muchos dispositivos IoT pueden tener un acceso difícil, costoso o peligroso a la hora de cargar o reemplazar la batería. Por lo tanto, es posible que estos dispositivos tengan que ser capaces de operar durante períodos de tiempo bastante largos, o desatendidos o bien que puedan despertarse periódicamente sólo para transmitir datos. • Coste-rendimiento: Los objetos que contienen dispositivos IoT pueden necesitar ser distribuidos en un área amplia, como en el caso de los dispositivos IoT en productos alimenticios en supermercados y que indicarían si el artículo se ha estropeado. La compra de estos dispositivos y su implementación deben ser relativamente baratos. • Calidad y fiabilidad: Puede que los dispositivos IoT necesiten operar en ambientes hostiles al aire libre y durante largos períodos de tiempo. • Seguridad: Los dispositivos de IoT pueden necesitar transmitir información confidencial o regulada y ser protegidos de accesos no autorizados. 17 5 Aplicaciones y Casos de Estudio Es prácticamente imposible imaginar todo el potencial de las aplicaciones IoT. Las aplicaciones potenciales son numerosas y diversas y van más allá del simple hecho de conectar dispositivos estándar como ordenadores de sobremesa, portátiles, tabletas y teléfonos inteligentes a una red. Algunas aplicaciones madurarán mucho más rápido que otras. Actualmente, existe una amplia gama de aplicaciones IoT que cubren muchos campos, tales como ciudades inteligentes, edificios inteligentes, la agricultura, la conectividad en el mundo del automóvil, el transporte y la movilidad, la industria inteligente, y la salud inteligente, los aspectos ambientales y sociales. Fig. 3. Aplicaciones IoT [10] El potencial de las aplicaciones IoT promete transformar muchos aspectos de nuestras vidas [11]. Nuevos dispositivos IoT como electrodomésticos inteligentes, componentes de domótica y dispositivos de gestión de energía nos llevan hacia un concepto de "casa inteligente", ofreciendo más seguridad y eficiencia energética. Otros dispositivos IoT personales como los dispositivos de seguimiento de salud y de actividad física así como los dispositivos médicos habilitados para conexión en red están transformando la forma en que se prestan los servicios de salud. Esta tecnología promete ser beneficiosa para las personas con discapacidades y los ancianos, permitiendo mejores niveles de independencia y calidad de vida a un coste razonable. Los sistemas IoT como los vehículos en red, los sistemas de tráfico 18 inteligente y los sensores embebidos en carreteras y puentes nos acercan a la idea de "ciudades inteligentes", ayudando a minimizar la congestión y el consumo de energía. La tecnología IoT ofrece la posibilidad de transformar la agricultura, la industria y la producción y distribución de energía aumentando la disponibilidad de información a lo largo de la cadena de valor de producción utilizando sensores en red. Varias empresas y organismos de investigación han ofrecido diferentes proyecciones sobre el impacto potencial durante los próximos años de las aplicaciones IoT en Internet y en la economía. Cisco, por ejemplo, proyecta más de 24 mil millones de objetos IoT para 2019; Morgan Stanley, sin embargo, proyecta 75 mil millones de dispositivos en red para 2020. Huawei pronostica 100 mil millones de conexiones IoT para 2025. El Instituto Global McKinsey sugiere que el impacto financiero de IoT en la economía global puede ser de $3,9 a $11,1 billones por 2025. Para estimar el impacto económico potencial de IoT en todas las economías, el Instituto Global McKinsey tuvo en cuenta una serie de tasas de adopción de IoT, tendencias económicas y demográficas y la probable evolución de la tecnología en los próximos 10 años [12]. En los siguientes subapartados se presentan algunas de estas aplicaciones que pueden tener un gran impacto en nuestras vidas en un futuro cercano. Ésta es sólo una descripción limitada para imaginar todas las posibles nuevas aplicaciones y servicios que IoT podría proporcionar. 19 5.1 Ciudades inteligentes A día de hoy, podemos encontrar diferentes definiciones de una ciudad inteligente, pero todavía no existe una definición única aceptada. La idea de ciudad inteligente varía de país a país e incluso de ciudad en ciudad. Significa cosas diferentes para diferentes personas dependiendo de sus propias necesidades para hacer una ciudad mejor con una alta calidad de vida. En un futuro próximo, se espera una rápida expansión de las fronteras de las ciudades debido a un aumento de la población y al desarrollo de infraestructuras. Las grandes ciudades absorberán a las pequeñas circundantes para formar mega ciudades con una población de más de 10 millones personas. Este hecho hará que las mega ciudades evolucionen hacia ciudades inteligentes. Para 2025 se espera que haya cerca de 40 ciudades inteligentes en el mundo [13]. Las ciudades mejorarán en muchos niveles, serán más seguras, más productivas y más sostenibles, todo gracias a la tecnología IoT. Las demandas de las ciudades inteligentes requieren del soporte de acuerdos de los gobiernos. De hecho, el papel de los gobiernos de las ciudades inteligentes será crucial para el despliegue de IoT. La siguiente tabla muestra algunos ejemplos de aplicaciones en el ámbito de las ciudades inteligentes. Tabla 4 – Aplicaciones de ciudades inteligentes Aplicación Descripción Aparcamiento inteligente Seguimiento de plazas de aparcamiento libres en la ciudad. Salud estructural Registro de vibraciones y del estado de la condición estructural en edificios, puentes y monumentos históricos. Mapas urbanos de ruido Seguimiento en tiempo real del nivel de ruido en áreas de bares y zonas céntricas. Carreteras inteligentes Carreteras inteligentes con mensajes de advertencia y desviaciones según las condiciones climáticas y eventos inesperados como accidentes o embotellamientos. Congestión de tráfico Seguimiento del nivel de vehículos y peatones para optimizar rutas de conducción y paseo. Iluminación inteligente Iluminación inteligente y adaptativa al clima en alumbrado público. Gestión de residuos Detección de niveles de basura en contenedores para optimizar las rutas de recolección de basura. Seguimiento de la calidad del agua potable Seguimiento de la calidad del agua del grifo en las ciudades 20 5.2 Casa inteligente (y edificios) Un hogar o casa inteligente no significa una casa llena de aparatos o robots nuevos y locos, sino una casa con electrodomésticos y accesorios “conectados”. En consecuencia, son electrodomésticos que pueden actuar de manera autónoma como si tuvieran algo de inteligencia. Por lo tanto, podemos hablar sobre bombillas inteligentes, termostatos inteligentes, lavadoras inteligentes, sistemas de seguridad inteligentes, etc. Hasta hace poco, la red Wi-Fi se ha utilizado principalmente para interconectar dispositivos electrónicos como teléfonos inteligentes, tabletas, TV, etc. Sin embargo, la red Wi-Fi tendrá una gran importancia en el concepto de hogar inteligente [14]. Conectando los electrodomésticos a la red Wi-Fi podemos obtener grandes beneficios. Cualquier dispositivo en nuestro hogar que utilice electricidad puede conectarse a nuestra red doméstica. En primer lugar, podríamos controlarlo todo en tiempo real desde una aplicación en nuestro teléfono inteligente o tableta, o desde nuestra voz. En segundo lugar, podemos tener acceso a todos los datos e información almacenados en los aparatos domésticos. Por lo tanto, éstos pueden brindarnos fácilmente datos accesibles sobre seguridad al acceder a registros de cámaras de seguridad inteligentes o sobre energía mediante el control del consumo de electricidad y gas de nuestros electrodomésticos. En tercer lugar, tenemos la domótica. En lugar de únicamente controlar manualmente nuestros electrodomésticos, podemos ir más allá y configurar rutinas y reglas. La idea es que nuestro hogar nos conozca, a nosotros y a nuestra familia, y funcione automáticamente en función de lo que está sucediendo, sin la necesidad de nuestros comandos de control. Finalmente, y probablemente en un futuro cercano, podemos imaginar aparatos y robots completamente autónomos que funcionan en casa, como robots cortacésped o robots que doblan la ropa lavada. Se espera que el entretenimiento, la eficiencia energética y la seguridad sean las tres principales categorías para dispositivos domésticos inteligentes en un futuro próximo. 21 Tabla 5 - Aplicaciones para el hogar y edificios inteligentes. Aplicación Descripción Alertas en tiempo real Hora de inicio para lavarropas y lavaplatos programada para ahorrar energía. Seguridad y vigilancia Para aumentar la seguridad, proteger a nuestra familia y monitorear la actividad en nuestra propiedad. Control de acceso perimetral En edificios, control de acceso a áreas restringidas y detección de personas en áreas no autorizadas. Control del aire y calefacción centralizada La temperatura de la casa/habitación se ajusta automáticamente a nuestras preferencias. Iluminación inteligente Iluminación inteligente y adaptada a la intemperie en las luces del hogar y de edificios. Entretenimiento inteligente Selección automática y de forma personalizada de un programa de televisión o película según los gustos del usuario. Uso de agua y energía Monitorización del consumo de energía y agua para obtener consejos sobre cómo ahorrar costos y recursos. Mantener las plantas vivas Mantener las plantas alimentadas en función de sus necesidades y condiciones de crecimiento reales. 22 5.3 Medioambiente inteligente El medioambiente necesita formas inteligentes y nuevas tecnologías para monitorizar y gestionar. La monitorización del medioambiente es importante para evaluar la condición actual del ambiente y tomar la decisión en vida correcta de acuerdo con los datos recopilados por los sistemas de monitorización, y la gestión es necesaria para tener un consumo eficiente de recursos y uso, además de disminuir los residuos de las fábricas y vehículos [14]. Todos los datos recopilados de los sistemas de seguimiento son esenciales para obligar a los municipios e instituciones públicas a proteger a las personas y al medio ambiente, y a mitigar o evitar los desastres naturales que puedan ocurrir. Los sensores inteligentes para el medioambiente proporcionan muchos medios y soluciones para muchas aplicaciones ambientales, como la contaminación del agua y el aire, la monitorización del clima y la radiación, la gestión de residuos, los desastres naturales y muchos otros indicadores ambientales, como se muestra en la Tabla 6. La integración de sensores inteligentes para medioambiente con la tecnología IoT se desarrolla para poder rastrear, detectar y monitorizar los objetivos del medioambiente que proporcionan beneficios potenciales para lograr un mundo verde y una vida sostenible [14]. Las aplicaciones en medioambientes inteligentes se pueden dividir en dos categorías principales: gestión de recursos medioambientales y la gestión de la calidad y la protección medioambiental. La gestión de los recursos medioambientales debe relacionarse con todos los recursos naturales tales como bosques, animales, carbón, petróleo, agua, aire, luz solar, viento, oro, plata, hierro y muchos otros. Estos recursos pueden verse seriamente afectados por la contaminación, los residuos y el abuso. Las tecnologías IoT proporcionan un medio eficaz de comunicación entre los sensores de recursos y los centros de monitorización para tomar las decisiones apropiadas en el consumo de estos recursos. Así, por ejemplo, la calidad del aire se puede controlar mediante el uso de un conjunto de sensores remotos en toda la ciudad y, como resultado, podemos obtener un mapa continuo con los niveles de contaminación y administrar mejor el tráfico urbano de la ciudad. Si se conocen los niveles de contaminación se pueden tomar también decisiones sobre el uso y tratamiento del agua. Existen muchas otras aplicaciones que pueden ser implementadas utilizando sensores inteligentes conectados de forma inalámbrica a un centro de gestión. Por citar sólo dos ejemplos más, una red de sensores IoT puede realizar el seguimiento preventivo de manera continua de los niveles de radiación alrededor de las centrales nucleares, o proporcionar un mapa de alta resolución y preciso del pronóstico meteorológico de la región. 23 Tabla 6 – Aplicaciones de medio ambiente inteligente Aplicación Descripción Detección de incendios forestales Monitorización de gases de combustión y condiciones de riesgo de incendio para definir zonas de alerta. Contaminación del aire Control de gases tóxicos (CO2, O3, NO2, CO, CH4, …) emitidos por fábricas, granjas y coches. Monitorización del nivel de nieve Medición del nivel de nieve para conocer en tiempo real la calidad de las pistas de esquí y permitir la prevención de avalanchas por los cuerpos de seguridad. Inundaciones de río Monitorización de las variaciones de nivel de agua en ríos, presas y depósitos. Prevención de corrimientos de tierra y avalanchas Monitorización de la humedad del suelo, vibraciones y densidad de la tierra para detectar patrones peligrosos en las condiciones de la tierra. Detección precoz de desastres naturales Control distribuido en lugares específicos de temblores, terremotos, huracanes, erupciones volcánicas, inundaciones, ... para reducir el impacto de desastres naturales. Radiación ultravioleta Medición de los rayos solares UV para advertir a las personas que no se expongan a ciertas horas. Gestión de residuos Detección y control en tiempo real de la contaminación industrial (productos químicos de desecho y otros) para mejorar el medio ambiente. Niveles de contaminación en el mar Control en tiempo real de fugas y residuos al mar. Detección de fugas químicas en ríos Detección de fugas y residuos de fábricas en ríos. Ayudar a proteger la vida salvaje Uso de collares de seguimiento por GPS para localizar y rastrear animales salvajes y comunicar sus coordenadas a los investigadores. 24 5.4 Energía inteligente y red eléctrica inteligente El modelo de energía basado exclusivamente en fuentes de energía fósil no podrá satisfacer las necesidades energéticas del mundo en un futuro no muy lejano. Todas las soluciones implican la incorporación de fuentes de energía renovables y verdes en el modelo energético. Sin embargo, la naturaleza intrínseca de este tipo de energía requiere un control muy alto del consumo de energía por parte de los consumidores [13]. Normalmente, el consumo de energía no es uniforme y presenta también intervalos de tiempo con demandas de energía muy altas. Esto obliga a la red eléctrica a ser inteligente y flexible para soportar las fluctuaciones de la electricidad mediante el control de las fuentes de energía eléctrica y las cargas. Para lograr este objetivo, la red eléctrica deberá incorporar dispositivos inteligentes conectados en red y elementos de infraestructura de red, como dispositivos de detección y monitorización para supervisar flujos de energía, una infraestructura de comunicaciones digitales para transmitir datos a través de la red, medidores inteligentes con pantalla en el hogar para saber sobre el uso de la energía o el sistema de control y automatización para procesar todos los datos y realizar una gestión inteligente de la red eléctrica. Idealmente, se requeriría conocer el consumo de energía instantáneo de las cargas individuales, pero en una primera aproximación, un conocimiento sobre el uso de energía por cliente es suficiente [13]. Una red eléctrica inteligente integra las tecnologías de la información y comunicación a la red eléctrica para tener una gestión inteligente de la energía. En lugar de las principales centrales eléctricas fuera de las ciudades, las futuras redes eléctricas inteligentes se caracterizarán por fuentes de energía pequeñas y medianas y centrales eléctricas distribuidas por la ciudad inteligente intentando emular la estructura de una red de Internet. Las soluciones de redes eléctricas inteligentes apuntan a optimizar la producción, distribución y consumo de energía, facilitando la entrada de nuevos proveedores y consumidores a la red eléctrica, con mejoras significativas en la monitorización, la gestión, la automatización y la calidad de la energía eléctrica suministrada. Tabla 7 – Energía inteligente y aplicaciones de las redes eléctricas inteligentes Aplicación Descripción Instalaciones fotovoltáicas Monitorización y optimización del rendimiento en plantas de energía solar. Red eléctrica inteligente Control y gestión del consumo energético. Narrowband PLC La comunicación de banda estrecha sobre línea eléctrica (N-PLC) permite las comunicaciones a través de líneas eléctricas. 25 5.5 Agricultura inteligente En 2005, las predicciones de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) sugieren que para 2050 la población mundial superará los 9.6 mil millones. Para alimentar a esta población, la producción agrícola debe aumentar un 70% para 2050. En 2017, un estudio publicado por BioScience, concluye que un aumento de aproximadamente del 25% al 70% por encima de los niveles de producción actuales puede ser suficiente para satisfacer la demanda de cultivos en 2050 [15]. De todos modos, para hacer esto, la industria agrícola debe adoptar el IoT. Además, el cambio en las condiciones climáticas y los inconvenientes de la agricultura intensiva sobre los recursos de tierras y aguas hace que sea importante idear nuevos métodos para afrontar los desafíos futuros en el sector agrícola. Por agricultura inteligente entendemos la aplicación de las tecnologías modernas de la información y comunicación en la agricultura. Desde el punto de vista del agricultor, la agricultura inteligente brinda al agricultor oportunidades para una mejor toma de decisiones y una gestión más eficiente. Los agricultores pueden gestionar sus prácticas agrícolas de forma remota. Por lo tanto, los datos se pueden recopilar desde satélites o aviones no tripulados. Sensores en los campos, en los animales, en el suelo pueden transmitir datos en tiempo real. Este es un método rentable y un medio preciso para predecir y proteger el crecimiento de los cultivos agrícolas.