����������������������������������������������������������������������������������

 

 

An�lisis de factibilidad para implementar parqueaderos inteligentes en la Ciudad de Riobamba que promuevan una movilidad sostenible

 

Feasibility analysis to implement smart parking in the city of Riobamba that promotes sustainable mobility

 

An�lise de viabilidade para a implementa��o de estacionamentos inteligentes na cidade de Riobamba que promovam a mobilidade sustent�vel

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: diego.veloz@espoch.edu.ec

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

 

* Recibido: 12 de junio de 2024 *Aceptado: 09 de julio de 2024 * Publicado: �02 de agosto de 2024

 

        I.            M�ster of Information Technology Major in Networking and Security, Docente en la Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador.

      II.            Ingeniera en Telecomunicaciones, Profesional Graduada de la Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador.

   III.            Ingeniero en Telecomunicaciones, Profesional Graduado de la Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador.

   IV.            Ingeniera en Telecomunicaciones, Profesional Graduada de la Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador.

Resumen

En la b�squeda de soluciones innovadoras para la movilidad urbana sostenible, se propone este proyecto que integra tecnolog�as de comunicaci�n, sensores, an�lisis de datos y automatizaci�n de procesos, con un enfoque de arquitectura IoT para ofrecer una experiencia de estacionamiento eficiente, escalable en el tiempo y que permita a los usuarios obtener informaci�n relevante en tiempo real. El punto de partida fue analizar la infraestructura necesaria y disponible para la implementaci�n del sistema de estacionamiento p�blico en base a la normativa municipal de la ciudad de Riobamba y mediante la identificaci�n de esos requerimientos desarrollar un sistema de control de veh�culos para registrar el tiempo de un veh�culo estacionado y la informaci�n de las plazas disponibles y sus ubicaciones. Por lo tanto, se desarroll� un prototipo IoT para realizar pruebas de funcionamiento en entornos reales controlados y evaluar la escalabilidad y la f�cil integraci�n con la estructura p�blica existente como las redes de acceso a Internet. Esta combinaci�n de tecnolog�as no solo demostr� mejorar la comodidad del usuario, sino que tambi�n contribuy� a la reducci�n de los tiempos para encontrar plazas de parque disponible y tarifas exactas por tiempo de uso, beneficiando tanto a la administraci�n de la ciudad como a los ciudadanos. El an�lisis demostr� la viabilidad del proyecto y un retorno a corto plazo en funci�n de la demanda actual que tiene el sistema de parqueo manual.

Palabras clave: Ciudad inteligente; Parqueadero inteligente; IoT, SEROT; Automatizaci�n de parqueaderos; Movilidad.

 

Abstract

In the search for innovative solutions for sustainable urban mobility, this project is proposed that integrates communication technologies, sensors, data analysis and process automation, with an IoT architecture approach to offer an efficient parking experience, scalable over time and allowing users to obtain relevant information in real time. The starting point was to analyze the infrastructure necessary and available for the implementation of the public parking system based on the municipal regulations of the city of Riobamba and by identifying these requirements to develop a vehicle control system to record the time a vehicle is parked and the information of the available spaces and their locations. Therefore, an IoT prototype was developed to perform operational tests in controlled real environments and evaluate the scalability and easy integration with the existing public structure such as Internet access networks. This combination of technologies not only proved to improve user comfort, but also contributed to the reduction of times to find available parking spaces and accurate rates for time of use, benefiting both the city administration and citizens. The analysis demonstrated the viability of the project and a short-term return based on the current demand for the manual parking system.

Keywords: Smart city; Smart parking; IoT, SEROT; Parking automation; Mobility.

 

Resumo

Na procura de solu��es inovadoras para a mobilidade urbana sustent�vel, prop�e-se este projeto que integra tecnologias de comunica��o, sensores, an�lise de dados e automatiza��o de processos, com uma abordagem de arquitetura IoT para oferecer uma experi�ncia de estacionamento eficiente, escal�vel ao longo do tempo e que permite aos utilizadores obter. O ponto de partida foi analisar a infraestrutura necess�ria e dispon�vel para a implementa��o do sistema de estacionamento p�blico com base na regulamenta��o municipal da cidade de Riobamba e, identificando estes requisitos, desenvolver um sistema de controlo de ve�culos para registar o tempo de um ve�culo estacionado e informa��o sobre os espa�os dispon�veis e as suas localiza��es. Assim sendo, foi desenvolvido um prot�tipo de IoT para realizar testes funcionais em ambientes reais controlados e avaliar a escalabilidade e a f�cil integra��o com a estrutura p�blica existente, como as redes de acesso � Internet. Esta combina��o de tecnologias n�o s� comprovou melhorar o conforto dos utilizadores, como tamb�m contribuiu para a redu��o dos tempos de procura de espa�os dispon�veis no parque e das taxas exatas de utiliza��o, beneficiando tanto a administra��o municipal como os cidad�os. A an�lise demonstrou a viabilidade do projeto e o retorno a curto prazo com base na procura atual do sistema de estacionamento manual.

Palavras-chave: Cidade inteligente; Estacionamento inteligente; IoT, SEROT; Automatiza��o de estacionamento; Mobilidade.

 

Introducci�n

Las ciudades urbanas modernas tienen una gran cantidad de veh�culo que transitan en sus calles y la demanda de veh�culos cada vez es mayor. En el 2008 se proyect� que exist�an m�s de 841 millones de veh�culos alrededor del mundo y se proyecta que para el 2035 existir�n alrededor de 1.6 billones de veh�culos. Sin embargo, existe un problema a�n mayor, la cantidad de espacios de parqueadero p�blico son insuficientes para tal crecimiento de veh�culos (Alsafery et al., 2018).

La modernizaci�n de los sistemas de estacionamiento mediante tecnolog�as como IoT (Internet of Things) ofrece una soluci�n integral para los problemas actuales de gesti�n y control. Un sistema de parqueadero inteligente no solo facilitar�a la detecci�n autom�tica de veh�culos estacionados, sino que tambi�n permitir�a un monitoreo en tiempo real y la emisi�n de alertas autom�ticas cuando no se cumple con el pago requerido. Esto reducir�a la carga administrativa y mejorar�a la eficacia en la aplicaci�n de las normativas municipales, optimizando el uso del espacio p�blico y garantizando el cumplimiento de las tarifas establecidas.

La implementaci�n de un sistema de parqueadero inteligente en el centro hist�rico de Riobamba es un proyecto necesario y oportuno, considerando la necesidad de modernizar y optimizar la gesti�n del estacionamiento p�blico en esta zona. Actualmente, la ciudad cuenta con el sistema SEROT, el cual, mejora la organizaci�n del estacionamiento y reduce el congestionamiento vehicular, se basa en procesos que pueden beneficiarse significativamente de la integraci�n de nuevas tecnolog�as como el Internet de las Cosas (IoT).

En Riobamba, el estacionamiento en la v�a p�blica es administrado por el Gobierno Aut�nomo Descentralizado (GAD) del Cant�n Riobamba a trav�s del sistema SEROT. Este sistema se gestiona bajo la ordenanza 010 de 2009, que establece una tarifa fija y la recaudaci�n mediante tarjetas prepago. Aunque este modelo ha sido funcional, existen desaf�os persistentes en la vigilancia y el control eficiente del uso de los espacios de estacionamiento. La dependencia de m�todos manuales y la falta de automatizaci�n completa limitan la eficacia del sistema en t�rminos de control y aplicaci�n de las normativas (Llangari & Tapia, 2023).

La implementaci�n de un sistema de parqueadero inteligente contribuye a un desarrollo urbano m�s ordenado y sostenible, reduciendo la congesti�n vehicular y promoviendo el uso racional de los espacios de estacionamiento. Adem�s, fomenta el cumplimiento de las normativas de tr�nsito y el orden p�blico, aline�ndose con los objetivos de desarrollo sostenible de la ciudad. En cuanto a la recaudaci�n y los beneficios adicionales, la automatizaci�n del control de pagos y la generaci�n de alertas por incumplimiento contribuir�n a una mayor recaudaci�n de tarifas, mejorando los ingresos municipales, reduciendo los costos operativos asociados con la gesti�n manual y la supervisi�n de los espacios de estacionamiento.

Este proyecto realiza un an�lisis de la factibilidad y los beneficios de parqueaderos inteligentes mediante la implementaci�n de un sistema IoT que no solo permita mejorar la satisfacci�n del usuario, sino que tambi�n promueva una imagen positiva de la administraci�n municipal y su compromiso con la innovaci�n para el desarrollo de Smart Cities que sean autosustentables y sostenibles en el tiempo.

 

Smart Cities

El t�rmino smart city o ciudad inteligente resulta ser una definici�n emergente. As�, Gassmann et al. (2019) define �una ciudad inteligente es un �rea urbana m�s eficiente y amigable con el medio ambiente y/o m�s inclusiva socialmente mediante el uso de tecnolog�as digitales y la mejora o incorporaci�n de servicios urbanos�. Adem�s, mencionan los seis pasos para que una ciudad sea inteligente:

�         Determinar el punto de partida: Desarrollar una comprensi�n clara y objetiva de la situaci�n actual.

�         Identificar objetivos.

�         Selecci�n de los proyectos m�s prometedores.

�         Evaluaci�n del impacto de cada proyecto, en funci�n de los objetivos identificados.

�         Evaluaci�n de la probabilidad de �xito de la implementaci�n de cada proyecto.

�         Para cada proyecto identificado, evaluar los factores de �xito para la implementaci�n.

El concepto Smart City expresa la necesidad imperiosa de mejorar la gesti�n de las ciudades y se apoya en el enorme margen de mejora existente que implica eficiencia/low cost. Su concepto se traduce en mejorar principalmente la eficiencia energ�tica en general y la movilidad en particular; siendo fundamental para calidad de vida y sostenibilidad urbana. Smart City es un concepto m�s amplio, con vocaci�n trasversal ya que implica una nueva forma de gesti�n, un estilo de gobernanza diferente en el que la informaci�n se obtiene y comparte de manera abierta (open government) y empleando toda la potencialidad de las TIC (Seisdedos, 2012).

Seg�n la literatura analizada sobre ciudades inteligentes, se encuentra tres tipos diferentes de definiciones (Meijer & Bol�var, 2016):

�         Enfoque tecnol�gico: Entendi�ndose, ciudades inteligentes como ciudades que utilizan tecnolog�as inteligentes.

�         Enfoque en recursos humanos: ciudades inteligentes como ciudades con personas inteligentes.

�         Enfoque en gobernanza: ciudades inteligentes como ciudades con colaboraci�n inteligente.

Las tendencias de las ciudades inteligentes para el presente a�o 2024 es fruto de la evoluci�n que se ha experimentado en los �ltimos tiempos en aspectos como la inteligencia artificial, digital twins (uso de r�plicas), participaci�n ciudadana y edificios inteligentes (Cibernos Comunicaci�n, 2024).

Ecuador es parte de la experiencia sobre el desarrollo de Smart Cities. Entre los temas que reflejan su participaci�n en las Smart Cities est�n:

El Ministerio de Telecomunicaciones, mediante la Ley Org�nica de Transformaci�n Digital y Audiovisual, bajo el liderazgo del Ing. C�sar Mart�n, establece la Agenda Digital Integral como el instrumento de planificaci�n que orientar� los esfuerzos de digitalizaci�n en los diferentes sectores a nivel nacional. Esta pol�tica p�blica busca cerrar brechas digitales, fortalecer la gobernanza y el gobierno digital, as� como potenciar la econom�a del conocimiento en todo el pa�s (Ministerio de Telecomunicaciones, 2024). Desde el a�o 2015 el trabajo que emprende el MINTEL para la implementaci�n de las Smart Cities se refleja en el desarrollo del Libro Blanco de Territorios Digitales, cuya propuesta se enfoca en el servicio al ciudadano, considerando Componentes Transversales como: Infraestructura, Sistemas de Informaci�n y Normativa, as� como Ejes Fundamentales, tales como el Gobierno en L�nea, Alistamiento Digital, Ejes Tem�ticos Esenciales y Ejes Productivos (Ministerio de Telecomunicaciones, 2024).

La s�ptima edici�n del Congreso Internacional Smart City Ecuador 2024 tiene como objetivo generar un intercambio de experiencias entre representantes de ciudades, autoridades, alcaldes, empresarios y actores culturales. Se explorar�n las principales tendencias mundiales en �reas clave como tecnolog�a, telecomunicaciones, seguridad, sostenibilidad, movilidad, urbanismo, medio ambiente, turismo, salud, innovaci�n social, innovaci�n bancaria, academia, gobernanza, ciudadan�a y pol�ticas p�blicas (Eventosecuador, 2024).

 

Movilidad Sostenible

La movilidad sostenible engloba procesos y acciones orientados a conseguir el uso racional de los medios de transporte particulares y p�blicos con el m�nimo impacto ambiental. Su objetivo es reducir el n�mero de veh�culos automotores que circulan a diario, generan contaminaci�n y congestionamiento en zonas transitadas (Sura Seguros, 2017). El concepto de movilidad sostenible consiste en restablecer el equilibrio entre costos y beneficios en el sector del transporte.

Constituye un enfoque tradicional de la planificaci�n del transporte consider�ndose como una exigencia derivada del crecimiento econ�mico y una de sus infraestructuras de apoyo hacia una orientaci�n basada en la realidad y la evaluaci�n de los riesgos y que reconoce los inconvenientes del crecimiento incontrolado. El logro de la movilidad sostenible depende en gran medida de que se disponga de competencias t�cnicas en la materia, para el transporte tradicional, ya que se han basado, obviamente, en la ingenier�a y la planificaci�n. Los expertos en transporte conceden en la actualidad mayor importancia a la econom�a que a la ingenier�a y la planificaci�n (Giorgi, 2018). Los principios de la movilidad sostenible se cimentan en:

�         Reducci�n del Impacto Ambiental: Disminuci�n de Emisiones de Gases Contaminantes

�         Integraci�n de Tecnolog�as Inteligentes para la gesti�n y planificaci�n del transporte, optimizando rutas y tiempos, y mejorando la experiencia del usuario.

�         Accesibilidad y Seguridad para garantizar que todos los ciudadanos, incluidos aquellos con movilidad reducida, tengan acceso equitativo a las opciones de transporte. Seguridad Vial, implementar medidas y pol�ticas que reduzcan los accidentes de tr�fico y aumenten la seguridad de los usuarios de la v�a p�blica (Giorgi, 2018).

 

Sistemas de Parqueadero Inteligente

Los sistemas de estacionamiento inteligente son utilizados con el objetivo de mejorar la vida diaria de las personas, por lo que se espera que el uso de sistemas de estacionamiento inteligente aumente constantemente (Moko Smart, 2022). El Departamento de Asuntos Econ�micos y Sociales de la ONU predijo que todo el crecimiento de la poblaci�n mundial vivir� en las �reas urbanas. Y se prev� que la tasa de crecimiento alcance 68% en 2050, este aumento de la poblaci�n no es solo un problema apremiante de los gobiernos, tambi�n es una realidad cotidiana real para la mayor�a de los ciudadanos y como una consecuencia de esto la b�squeda de estacionamiento resultar� en una gran p�rdida de tiempo y dinero, seg�n el informe de USA Today, hay 35% tiempo y 345 d�lares desperdiciados en esto (Moko Smart, 2022).

 

 

Figura 1: Global Smart Parking Market by Regions, 2021 to 2028.

Fuente: (Moko Smart, 2022)

 

Metodolog�a

Este proyecto es un caso de estudio que se centra en el marco de transporte terrestre, espec�ficamente el estacionamiento en la v�a p�blica, en la ciudad de Riobamba � Ecuador.�

Actualmente, en la ciudad de Riobamba opera un Sistema de Estacionamiento Rotativo Tarifado (SEROT) que, de acuerdo a N��ez (2012), es la principal entidad que regula y ordena el uso de la v�a p�blica dejando libre espacios de la calzada, que muchas veces son ocupados de manera il�cita con estacionamientos, para tener una fluida circulaci�n y menorar los distintos problemas de congesti�n, principalmente en el centro hist�rico de la ciudad debido a la limitaci�n de espacio (Llangari & Tapia, 2023). La administraci�n del SEROT est� a cargo del Gobierno Aut�nomo Descentralizado (GAD) del Cant�n Riobamba, a trav�s de una unidad espec�fica que depende de la Direcci�n de Justicia, Polic�a y Vigilancia del GAD municipal (Llangari & Tapia, 2023).

El funcionamiento y la supervisi�n del SEROT se realizan tanto de manera manual como autom�tica, en conformidad con la ordenanza 010 de 2009. Esta ordenanza establece que el consejo cantonal fije la tarifa de estacionamiento en 0,25 d�lares, recaudados mediante la venta de tarjetas prepago-distribuidas por vendedores autorizados en cada zona (Llangari & Tapia, 2023). Para su operatividad, el sistema SEROT ha dividido la ciudad en tres zonas estrat�gicas, cada una dise�ada para proporcionar el servicio de estacionamiento de manera eficiente.

 

Figura 2: Zonas controladas por el SEROT

 

En la Tabla 1 se establece el n�mero total de espacios disponibles de la Zona 1 - Terminal Terrestre, Zona 2 - Parque Guayaquil, Hospital del IESS y Zona 3 - Centro Hist�rico Riobamba, siendo un total de 1934 espacios disponibles con lo cual se define el tama�o del proyecto sobre esta cantidad.

 

Tabla 1: Espacios disponibles seg�n las zonas

Fuente: (Llangari & Tapia, 2023)

 

Requerimientos del sistema

El desarrollo del sistema de parqueadero inteligente para promover la movilidad sostenible en la ciudad de Riobamba requiere la definici�n clara de varios tipos de requerimientos: funcionales, no funcionales y t�cnicos. Estos requerimientos aseguran que el sistema cumpla con las expectativas y necesidades, sea t�cnicamente viable y se integre adecuadamente con la infraestructura urbana existente.

 

Requerimientos Funcionales

      1.            Detecci�n y Sensores de Plazas Disponibles: El sistema debe incluir sensores instalados en cada plaza de estacionamiento para detectar la ocupaci�n y deben ser capaces de determinar si una plaza est� ocupada o libre en tiempo real. Los sensores deben enviar datos en tiempo real a una central de procesamiento para actualizar el estado de cada plaza de estacionamiento.

      2.            Identificaci�n y Cobro: El sistema debe incorporar tecnolog�a para identificar veh�culos al entrar y salir del parqueadero. Cada veh�culo debe tener una etiqueta que permita su identificaci�n �nica. Para esto, es necesario instalar lectores de identificaci�n en los puntos de entrada y salida del parqueadero para registrar cada veh�culo. El sistema debe calcular autom�ticamente el tiempo de estancia de cada veh�culo y el monto a pagar.

      3.            Monitoreo: Implementaci�n de un sistema de alertas para notificar a los usuarios sobre indicaciones, pagos y sanciones

 

Requerimientos No Funcionales

      1.            Escalabilidad: El sistema debe ser escalable para gestionar desde unos pocos hasta varios miles de plazas de estacionamiento sin degradaci�n en el rendimiento.

      2.            Fiabilidad: Debe garantizar una disponibilidad del 99.9%, minimizando el tiempo de inactividad. Los sensores y sistemas de comunicaci�n deben ser robustos y operar de manera continua

      3.            Seguridad: Implementaci�n de medidas de seguridad para proteger los datos de los usuarios y pagos.

 

Requerimientos T�cnicos

Los requerimientos t�cnicos se refieren a los componentes y tecnolog�as espec�ficas que el sistema debe incorporar.

      1.            Sensores de Ocupaci�n: Deben ser precisos y tener una tasa de error m�nima. Preferiblemente, deben ser sensores ultrasonidos o magn�ticos con capacidad de comunicaci�n inal�mbrica.

      2.            Comunicaci�n y Red: Uso de redes inal�mbricas robustas y con infraestructura disponible en la ciudad.

      3.            Plataforma de Procesamiento de Datos: Una plataforma central que pueda procesar grandes vol�menes de datos en tiempo real, con capacidad de almacenamiento en la nube y an�lisis de datos para optimizar el uso del parqueadero.

 

Dise�o del sistema

Un modelo de 4 capas para IoT proporciona una estructura organizativa que facilita la comprensi�n y el dise�o de sistemas complejos de Internet de las Cosas (IoT), donde cada capa representa un nivel de abstracci�n que abarca desde la infraestructura f�sica hasta las aplicaciones finales como se muestra en la Figura 3.

 

Figura 3: Diagrama general del sistema

 

Capa de percepci�n

La capa de percepci�n consiste en un conjunto de sensores que permite la medici�n de las variables del proyecto. Se definieron 3 partes principales: M�dulo de comunicaci�n, Sensores y Lectores de tarjetas.

�         Para la comunicaci�n entre ellos y el resto del s de los datos hacia el sistema, se usa la tarjeta ESP8266 por su sencillez, f�cil integraci�n y costo reducido. Se trata de un chip integrado con conexi�n WiFi y compatible con el protocolo TCP/IP. El objetivo principal es dar acceso a una red.

�         Para que el sistema pueda determinar la presencia de veh�culos se eligieron sensores ultras�nicos que emiten ondas que chocan con los objetos y reciben sus ondas reflejadas para calcular su distancia mediante el desfase de estas dos.

�         Por otro lado, para la interacci�n de los usuarios y el registro y pago, se eligieron lectores con tecnolog�a RFID (Radio Frequency Identification) que puedan leer las tarjetas de cada usuario. En este proyecto se utiliz� el kit de desarrollo RFID RC522 permite desarrollar aplicaciones con rfid r�pidamente. El m�dulo lector est� basado en el circuito integrado MFRC522 de NXP que es un IC especializado en �comunicaci�n sin contacto� o RFID trabajando a una frecuencia de 13.56 Mhz (PatagoniaTec Electronica, 2024).

Por �ltimo, para poder integrar todas estas partes, se usaron tarjetas Arduino debido a su versatilidad, accesibilidad y comunidad de apoyo. A diferencia de otros entornos de desarrollo, Arduino (2021) ofrece una integraci�n simplificada con una amplia variedad de sensores y m�dulos necesarios para la detecci�n y monitoreo de veh�culos, como sensores de ultrasonido, m�dulos de comunicaci�n inal�mbrica y displays LCD. Adem�s, su bajo costo y la disponibilidad de recursos abiertos permiten una implementaci�n m�s econ�mica y r�pida, facilitando la creaci�n de un sistema robusto y escalable que puede ser f�cilmente adaptado y actualizado para satisfacer las necesidades espec�ficas del parqueadero. La elecci�n de Arduino (2021) tambi�n garantiza una mayor flexibilidad para el desarrollo de futuras mejoras y funcionalidades en el sistema, contribuyendo a una soluci�n tecnol�gica sostenible y eficiente para la gesti�n de estacionamientos en la ciudad de Riobamba.

La Figura 4 muestra circuito implementado que utiliza un m�dulo NodeMCU V3 (ESP8266), un sensor RFID RC522 y un sensor ultras�nico HC-SR04. En el proyecto se implementaron tres circuitos. Sin embargo, uno de estos circuitos tiene una funcionalidad adicional: la capacidad de registrar nuevas tarjetas RFID. Esta funcionalidad exclusiva permite la gesti�n y actualizaci�n del sistema de usuarios, asegurando que solo las tarjetas autorizadas puedan interactuar con el sistema de estacionamiento. Los otros dos circuitos se utilizan �nicamente para la detecci�n de veh�culos y el cobro basado en el tiempo de uso del estacionamiento.

 

Figura 4: Dise�o del hardware de la capa de percepci�n

 

Capa de comunicaci�n

En el centro hist�rico de la ciudad de Riobamba se encuentra desplegada la red WiFi p�blica conocida como "Riobamba Digital". Esta infraestructura tecnol�gica proporciona acceso a Internet gratuito en varios espacios p�blicos, incluyendo parques, plazas y �reas concurridas. La red "Riobamba Digital" est� dise�ada para ofrecer una cobertura amplia y de calidad, facilitando la conectividad a los ciudadanos y visitantes en el coraz�n de la ciudad. Esta infraestructura es esencial para el proyecto de parqueadero inteligente, ya que permitir� la transmisi�n continua de datos desde los sensores y sistemas de control instalados en las �reas de estacionamiento hacia la nube para su procesamiento y monitoreo en tiempo real (Municipio de Riobamba, 2024).

Para garantizar el �xito y la sostenibilidad del proyecto de parqueadero inteligente, es fundamental establecer convenios de colaboraci�n con el Gobierno Aut�nomo Descentralizado (GAD) de Riobamba. Estos acuerdos deben contemplar la utilizaci�n y mantenimiento de la red "Riobamba Digital" para soportar la transmisi�n de datos del sistema de estacionamiento. Adem�s, se deben definir responsabilidades conjuntas en cuanto a la seguridad y calidad del servicio de Internet.

Un convenio adecuado asegurar� que la infraestructura de red WiFi est� disponible y en �ptimas condiciones, permitiendo que el sistema de parqueadero funcione de manera eficiente y continua. Esta colaboraci�n entre el proyecto y el municipio no solo potenciar� el uso de la red existente, sino que tambi�n contribuir� al desarrollo de soluciones tecnol�gicas avanzadas que mejoren la movilidad y organizaci�n en el centro hist�rico de Riobamba (Municipio de Riobamba, 2024).

 

Figura 5: Red WiFi Desplegada "Riobamba-Digital"

Fuente:(https://gadmriobamba.maps.arcgis.com/apps/dashboards/aa5937df022f476095f819f2ddeb4e15)

 

Capa de Servicios

La capa de Servicios est� compuesta principalmente por 3 partes: Una base de datos para almacenamiento, una plataforma de procesamiento de datos y una plataforma broker que use el protocolo MQTT, para procesar la comunicaci�n de datos de manera aut�noma.

• Base de datos: En el futuro, la integraci�n de Firebase en el proyecto de parqueadero inteligente podr�a aportar mejoras significativas, complementando el enfoque actual basado en fog computing. Mientras que el fog computing permite un procesamiento de datos m�s cercano a los dispositivos y reduce la latencia, Firebase, con su infraestructura basada en la nube, podr�a facilitar una gesti�n centralizada y en tiempo real de los datos de estacionamiento a gran escala. Al utilizar Firebase, se podr�a implementar una base de datos en tiempo real que sincronice instant�neamente la informaci�n de ocupaci�n de los espacios y los registros de pagos desde diferentes ubicaciones, ofreciendo una visi�n global del sistema en todo momento. Adem�s, Firebase proporcionar�a una soluci�n robusta para la autenticaci�n y autorizaci�n de usuarios, asegurando que solo personas autorizadas puedan acceder y manipular los datos sensibles. La capacidad de Firebase para escalar sin problemas seg�n la demanda garantizar�a que el sistema pueda adaptarse f�cilmente a un mayor volumen de datos y usuarios en el futuro, mejorando la eficiencia y la efectividad de la gesti�n del parqueadero. Con estas capacidades, Firebase no solo complementar�a la infraestructura existente, sino que tambi�n permitir�a una expansi�n m�s fluida y una mayor integraci�n con otros servicios y aplicaciones en la nube, fortaleciendo el ecosistema de gesti�n del estacionamiento (Google Cloud Functions y Firebase, 2024).
• Procesamiento de informaci�n: Node-RED es un entorno de programaci�n visual para conectar dispositivos, servicios en l�nea y APIs de forma sencilla. Se basa en el proyecto de c�digo abierto Node.js, lo que permite la creaci�n de flujos de trabajo (flows) mediante la conexi�n de nodos predefinidos que representan diferentes funciones. Estos flujos se crean arrastrando y soltando nodos en una interfaz gr�fica, lo que facilita la creaci�n de aplicaciones complejas sin necesidad de escribir c�digo desde cero. Node-RED es particularmente popular en el �mbito del Internet de las cosas (IoT) y la automatizaci�n del hogar, donde se utiliza para integrar y gestionar dispositivos y servicios de manera eficiente (Arduino, 2021).

Se opt� por utilizar Node-RED para el desarrollo debido a su capacidad para facilitar la integraci�n y la automatizaci�n de sistemas de manera visual y eficiente. Node-RED, con su interfaz gr�fica intuitiva basada en flujos, permite conectar f�cilmente sensores y dispositivos de estacionamiento con servicios web y bases de datos, lo que es crucial para la detecci�n en tiempo real de veh�culos y la gesti�n de alertas de pago. A diferencia de otras plataformas, Node-RED ofrece una integraci�n r�pida y flexible con protocolos como MQTT y HTTP, esenciales para la comunicaci�n en un entorno IoT. Adem�s, su compatibilidad con una amplia gama de hardware y software hace que sea una herramienta ideal para desarrollar aplicaciones de gesti�n de estacionamiento que requieren una alta escalabilidad y adaptabilidad. Esta elecci�n tambi�n se ve reforzada por la robusta comunidad de usuarios y desarrolladores que respalda Node-RED, lo que garantiza una amplia disponibilidad de recursos y soporte para el desarrollo continuo del sistema.

• Plataforma br�ker: HiveMQ tiene una capacidad avanzada para manejar comunicaciones IoT de manera eficiente y segura. HiveMQ, como plataforma MQTT robusta y escalable, proporciona una soluci�n ideal para la transmisi�n en tiempo real de datos entre los sensores de detecci�n de veh�culos y los sistemas de monitoreo y control del parqueadero. A diferencia de otros protocolos de comunicaci�n, MQTT se destaca por su bajo consumo de ancho de banda y su capacidad para funcionar de manera fiable incluso en entornos con conectividad inestable, lo cual es fundamental para la operaci�n continua y eficiente del parqueadero. HiveMQ facilita la gesti�n de grandes vol�menes de datos y soporta la integraci�n con servicios en la nube, lo que permite una supervisi�n centralizada y la generaci�n de alertas autom�ticas cuando se detectan irregularidades en el estacionamiento. Adem�s, la plataforma ofrece una excelente compatibilidad con diversos dispositivos y sistemas operativos, lo que asegura una implementaci�n flexible y adaptable para futuros desarrollos y expansiones del sistema (Optimizing Global Operations and Supply Chain for Automotive Manufacturing, 2024).

Para el desarrollo del sistema usando Node-red una vez configurados los requisitos, se obtiene el diagrama de flujos final como se muestra en las tres ilustraciones separadas por diferentes secciones. Donde se inicia con la adquisici�n de los datos mediante el bloque de MQTT, para poder procesarlos en NODE-RED, para este procesamiento se hace uso de bloques de funciones para controlar el tiempo de uso del parqueadero y dependiendo de dicho tiempo final se realiza el cobro respectivo; as�, se definen diferentes casos mediante un switch adem�s se incluyen los casos de multas y penalizaciones en caso de exceder el tiempo de uso del parqueadero seg�n las normativas del SEROT y las ordenanzas del Municipio de Riobamba. En el Anexo A se detallan los diagramas de conexi�n en Node Red para las relaciones entre las variables del sistema. Se incluye tambi�n el procesamiento de los datos relacionados a las tarjetas RFID, con el cual se realiza el cobro y para ello se debe realizar el registro de cada tarjeta ingresando los datos de los usuarios afiliados a dichas tarjetas. Todas estas funciones se realizan en Node-Red mediante los bloques que se muestran en el Anexo A.

 

Capa de Aplicaci�n

La capa de aplicaci�n est� compuesta por una plataforma de cloud computing que permita la integraci�n total del sistema, garantice la disponibilidad de la informaci�n y aloje una interfaz web para que el usuario pueda visualizar de manera gr�fica las plazas disponibles, la ubicaci�n de las mismas y el acceso a la informaci�n del servicio de parqueadero en tiempo real.

El sistema inform�tico se evalu� tanto econ�micamente como t�cnicamente. En el aspecto econ�mico se evalu� el costo y la recuperaci�n de la inversi�n en funci�n de la demanda, as� tambi�n en el aspecto t�cnico se eval�o la Interoperabilidad de toda la estructura implementada y el correcto funcionamiento de las 4 partes que componen el proyecto (capas de percepci�n, comunicaci�n, servicio y aplicaci�n).

Resultados

En la Figura 6 se muestra la interfaz desarrollada a trav�s de la cual los usuarios podr�n visualizar la disponibilidad de las plazas del parqueadero, realizar el registro y un sistema de revisi�n de los usuarios registrados. Para acceder a este dashboard, se debe usar las credenciales de acceso, as� se garantiza tambi�n la seguridad del sistema de estacionamiento.

 

Figura 6: Dashboard del sistema de parqueadero inteligente

 

El sistema tambi�n cuenta con un sistema de registro para cada usuario al que se le asignar� una tarjeta RFID con la que podr� realizar el pago de forma r�pida en cada plaza de estacionamiento, esta caracter�stica se incluye en el Dashboard. Toda esta informaci�n es guardada en FireBase. El sistema tambi�n permite el env�o de notificaciones del detalle del saldo de la tarjeta, esta informaci�n se env�a al WhatsApp del usuario. Adem�s, se env�an mensajes de las multas en caso de cometer infracciones con el sistema.

 

Figura 7: Dashboard-Sistema de registro

El sistema de cobro se lleva a cabo mediante la detecci�n de la presencia de un auto en la plaza de estacionamiento gracias al sensor ultras�nico. El usuario debe pasar su tarjeta por el lector RFID para inicializar el uso de la plaza. Al momento de realizar el pago y retirar el veh�culo, el usuario deber� volver a pasar la tarjeta por el lector, de manera que se realice el cobro basado en el tiempo de uso del estacionamiento, calculado desde la hora del primer registro o ingreso hasta el momento de salida o pago con la tarjeta.

 

Figura 8: Mensajes de notificaci�n enviados por el sistema al usuario

 

Presupuesto del sistema y retorno de la inversi�n

El balance de costos muestra que el proyecto de parqueadero inteligente no solo es viable sino tambi�n rentable en el corto plazo. Con una inversi�n inicial de $73.492,00 y de acuerdo a la demanda actual, se tendr�a una recaudaci�n mensual aproximada de $80.261,00, la recuperaci�n de la inversi�n se lograr� en aproximadamente dos meses, haciendo del parqueadero inteligente una soluci�n efectiva y econ�mica para mejorar la gesti�n de espacios de estacionamiento.

 

Tabla 2: Presupuesto y viabilidad del proyecto

 

Conclusiones

La infraestructura actual de Riobamba es compatible con la implementaci�n de un sistema de parqueadero inteligente, siempre que se sigan las normativas municipales vigentes. Las �reas designadas para estacionamiento cuentan con la infraestructura b�sica necesaria, pero se requiere la instalaci�n de sensores y equipos de monitoreo adicionales para el correcto funcionamiento del sistema.

El sistema de control de veh�culos desarrollado permite registrar el tiempo de estacionamiento de cada veh�culo. La implementaci�n de sensores y software de seguimiento facilita la detecci�n de veh�culos estacionados por per�odos superiores a los permitidos sin realizar el pago correspondiente permitiendo aplicar las multas correspondientes. El sistema en la nube desarrollado para monitorear la ocupaci�n de los parqueaderos y gestionar las alertas generadas ha funcionado de manera �ptima. La base de datos en la nube ha permitido un acceso r�pido y eficiente a la informaci�n de ocupaci�n y saldo disponible del usuario, facilitando la toma de decisiones y la administraci�n del sistema.

La detecci�n de veh�culos y el env�o de alertas se han llevado a cabo de manera precisa, validando la viabilidad del sistema para su implementaci�n. Las pruebas tambi�n han permitido identificar �reas de mejora y ajustes necesarios antes de su implementaci�n definitiva. El parqueadero inteligente SEROT con tecnolog�a IoT es una opci�n innovadora y estrat�gica para Riobamba, alineada con las tendencias de desarrollo de ciudades inteligentes. Este sistema optimizara la gesti�n de espacios de estacionamiento, reducir� la congesti�n vehicular y las emisiones contaminantes, y mejorara la seguridad y el orden urbano.

La experiencia exitosa de ciudades vecinas como Ambato refuerza la viabilidad de esta implementaci�n. Adem�s, el an�lisis de costos y recaudaci�n confirma que la inversi�n inicial es recuperable en un corto per�odo, garantizando una operaci�n sostenible y rentable. La adopci�n de esta tecnolog�a posiciona a Riobamba a la vanguardia de la innovaci�n urbana, promoviendo un entorno m�s eficiente y sostenible.

 

Referencias

      1.            Alsafery, B., Alturki, S., Reiff-Marganiec, S., & Jambi, K. (2018). "Smart Car Parking System Solution for the Internet of Things in Smart Cities". In 1st International Conference on Computer Applications & Information Security (ICCAIS), Riyadh, Saudi Arabia, 2018, pp. 1-5. https://ieeexplore.ieee.org/document/8442004

      2.            Arduino. (2021). Qu� es Node-RED. https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2021/11/07/que-es-node-red-3/

      3.            Cibernos Comunicaci�n. (2024). Las tendencias en smart city para 2024. https://www.grupocibernos.com/blog/tendencias-smart-city-2024

      4.            Eventosecuador. (2024). VII Congreso Internacional Smart City Ecuador 2024 - Eventos Ecuador. https://eventosecuador.com/evento/vii-congreso-internacional-smart-city-ecuador-2024/

      5.            Gassmann, O., B�hm, J., & Palmi�, M. (2019). Guidelines for smart city transformation. In Smart Cities (pp. 153-268). Emerald Publishing Limited. https://www.emerald.com/insight/content/doi/10.1108/978-1-78769-613-620191011/full/html

      6.            Giorgi, L. (2018). Movilidad sostenible - UNESCO Biblioteca Digital. https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000131442_spa

      7.            Google Cloud Functions y Firebase. (2024). Cloud Functions Documentation. https://cloud.google.com/functions/docs/concepts/functions-and-firebase?hl=es-419

      8.            Llangari, J., & Tapia, S. (2023). Estudio de factibilidad para la implementaci�n del sistema de ayuda a la explotaci�n (SAE) para el estacionamiento rotativo tarifado (SEROT) de la ciudad de Riobamba. http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/19795

      9.            Meijer, A., & Bol�var, M. (2016). Governing the smart city: a review of the literature on smart urban governance. International Review of Administrative Sciences, 82(2), 392-408. https://doi.org/10.1177/0020852314564308

  10.            Ministerio de Telecomunicaciones. (2024). El MINTEL impulsa la Agenda Digital Integral para la Transformaci�n Tecnol�gica del pa�s � Ministerio de Telecomunicaciones y de la Sociedad de la Informaci�n. https://www.telecomunicaciones.gob.ec/el-mintel-impulsa-la-agenda-digital-integral-para-la-transformacion-tecnologica-del-pais/

  11.            Moko Smart. (2022). Sistema de estacionamiento inteligente usando IoT - mokosmart.com. https://www.mokosmart.com/es/smart-parking-system-using-iot/

  12.            Municipio de Riobamba. (2024). GADM Riobamba. https://www.gadmriobamba.gob.ec/

  13.            Nu�ez, G. (2012). Evaluaci�n a la gesti�n administrativa y control interno en los procesos de recaudaci�n de regal�as del sistema municipal de estacionamiento rotativo tarifado Simert y su incidencia presupuestaria en el per�odo comprendido de junio 2010 a junio 2011 [Tesis de Grado, Universidad T�cnica de Ambato]. https://repositorio.uta.edu.ec:8443/jspui/handle/123456789/1913

  14.            Optimizing Global Operations and Supply Chain for Automotive Manufacturing. (2024). https://www.hivemq.com/resources/hivemq-automotive-manufacturing-solutions-whitepaper/

  15.            PatagoniaTec Electronica. (2024). https://tienda.patagoniatec.com/

  16.            Seisdedos Gildo. (2012). Pero, �qu� es una Smart City? https://www.academia.edu/22134005/Pero_qu%C3%A9_at_and_es_una_Smart_Cities

  17.            Sura Seguros. (2017). �Qu� es movilidad sostenible y por qu� es importante? - Seguros SURA Colombia. https://segurossura.com/co/blog/movilidad/que-es-movilidad-sostenible-y-por-que-es-importante/

 

 

 

 

 

� 2024 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

(https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).