Optimal path planning for selective waste collection in smart cities

Waste collection is one of the targets of smart cities. It is a daily task in urban areas and it entails the planning of waste truck routes, taking into account environmental, economic and social factors. In this work, an optimal path planning algorithm has been developed together with a practical software platform for smart and sustainable cities that enables computing the optimal waste collection routes, minimizing the impact, both environmental (CO2 emissions and acoustic damage) and socioeconomic (number of trucks to be used and fuel consumption). The algorithm is executed in Net2Plan, an open-source planning tool, typically used for modeling and planning communication networks. Net2Plan facilitates the introduction of the city layout input information to the algorithm, automatically importing it from geographical information system (GIS) databases using the so-called Net2Plan-GIS library, which can also include positions of smart bins. The algorithm, Net2Plan tool and its extension are open-source, available in a public repository. A practical case in the city of Cartagena (Spain) is presented, where the optimal path planning for plastic waste collection is addressed. This work contributes to the urban mobility plans of smart cities and could be extended to other smart cities scenarios with requests of optimal path planning.This research was partially funded by the Spanish National Project ONOFRE-2, ref. TEC2017-84423-C3-2-P (MINECO/AEI/FEDER, UE), H2020 EU project ref. H2020-ICT-2016-2 (ID 761727) topic: ICT-7-2016 and Erasmus + Program of EU, ref. 575853-EPP-1-2016-1-ES-EPPKA2-SSA. This publication reflects the views only of the authors and the Commission cannot be held responsible for any use which may be made of the information contained therein. Thanks to A. Gómez-Martínez for his administrative and technical support

Falta de habilidades, conocimiento y competencias en la Educación Superior sobre la Industria 4.0 en el sector manufacturero

In this paper, the authors present a complete analysis carried out for reporting the lack, needs and requested competences and skills on the Key Enabling Technologies (KETs) of the Industry 4.0 (I4.0) in both Higher Education (HE) as well as in the wood, furniture and manufacturing sector all over Europe. Moreover, this analysis evaluates the level of implementation in this specific sector considering latest technological trends. The analysis was performed within the framework of the European project MAKING 4.0, where a complete set of surveys were launched to agents who were directly involved in the wood, furniture and manufacturing sector to find out what their impressions are about the current knowledge and the one demanded by the I4.0, obtaining results where the low level of competences and qualifications in this industrial sector is demonstrated, both in education and in industry, as well as the poor training offered in I4.0 and its KETs. It is concluded that there is an evident technological skills gap between those acquired by workers and by Vocational Education Training (VET) and HE students regards the demands of the I4.0, which must be covered within the next years, through training initiatives, enabling and acquisition of needed competences such as, for example, MAKING 4.0.En este trabajo, los autores presentan el análisis llevado a cabo para evaluar la falta, las necesidades y las competencias y habilidades requeridas sobre las tecnologías habilitadoras clave (KETs) de la Industria 4.0 (I4.0), tanto en la educación superior como en la industria del mueble, la madera y la manufacturación en Europa. El análisis también evalúa el nivel de implementación de las últimas tendencias tecnológicas en este mismo sector. El análisis se realizó en el marco del proyecto europeo MAKING 4.0, donde un completo set de encuestas se lanzaron a agentes directamente involucrados en el sector del mueble y la madera para conocer, de primera mano, cuáles son sus impresiones acerca del conocimiento actual y el demandado por la I4.0, obteniendo resultados donde se demuestra el bajo nivel de competencias y cualificación en este sector industrial, tanto a nivel educativo como en la industria, además de la falta y necesidad de adaptación de la oferta formativa actual sobre la I4.0 y sus KETs. Se concluye que existe una disparidad evidente entre las competencias actuales de los trabajadores y aquellas que adquieren los estudiantes de ciclos formativos (VET) y educación superior (HE) con respecto a lo demandado por la I4.0, debiéndose cubrir y solventar en los próximos años a través de nuevas iniciativas de formación, capacitación y adquisición de competencias necesarias, como por ejemplo, el proyecto MAKING4.0

Lack of skills, knowledge and competences in Higher Education about Industry 4.0 in the manufacturing sector [Falta de habilidades, conocimiento y competencias en la Educación Superior sobre la Industria 4.0 en el sector manufacturero]

En este trabajo, los autores presentan el análisis llevado a cabo para evaluar la falta, las necesidades y las competencias y habilidades requeridas sobre las tecnologías habilitadoras clave (KETs) de la Industria 4.0 (I4.0), tanto en la educación superior como en la industria del mueble, la madera y la manufacturación en Europa. El análisis también evalúa el nivel de implementación de las últimas tendencias tecnológicas en este mismo sector. El análisis se realizó en el marco del proyecto europeo MAKING 4.0, donde un completo set de encuestas se lanzaron a agentes directamente involucrados en el sector del mueble y la madera para conocer, de primera mano, cuáles son sus impresiones acerca del conocimiento actual y el demandado por la I4.0, obteniendo resultados donde se demuestra el bajo nivel de competencias y cualificación en este sector industrial, tanto a nivel educativo como en la industria, además de la falta y necesidad de adaptación de la oferta formativa actual sobre la I4.0 y sus KETs. Se concluye que existe una disparidad evidente entre las competencias actuales de los trabajadores y aquellas que adquieren los estudiantes de ciclos formativos (VET) y educación superior (HE) con respecto a lo demandado por la I4.0, debiéndose cubrir y solventar en los próximos años a través de nuevas iniciativas de formación, capacitación y adquisición de competencias necesarias, como por ejemplo, el proyecto MAKING4.0

Sistema de guiado para movimiento autónomo de vehículos en entornos estructurados

Número de publicación: ES2401509 A1 (22.04.2013) También publicado como: ES2401509 B1 (05.03.2014) Número de Solicitud: Consulta de Expedientes OEPM (C.E.O.) P201101119 (05.10.2011)El objetivo de la invención es un sistema de guiado de vehículos autónomos mediante cámaras y/o fotodetectores para seguir una trayectoria, que se determina por un conjunto de emisores láser dispuestos en un entorno estructurado, por ejemplo, en los distintos pasillos de un invernadero, y que determina la trayectoria a seguir. Para el establecimiento de la trayectoria a seguir, se dispone de diversos emisores láser colocados en los pasillos del invernadero, que estarán activos en función de los pasillos que deba recorrer el vehículo para describir la trayectoria prevista.Universidad de Almerí

Prueba de plataformas para el desarrollo de aplicaciones de la Internet de las cosas

La complejidad de las redes de sensores hace necesaria la utilización de plataformas de gestión de los dispositivos que formen parte de dicha estructura. Estas plataformas deben exhibir una serie de características, principalmente: (1) deben de permitir la interconexión de dispositivos heterogéneos, (2) deben ser escalables con el tamaño de la red, (3) deben permitir el registro y búsqueda de dispositivos y servicios, (4) deben ser tolerantes a fallos y (5) deben incluir utilidades para la estimación o interpolación de datos en aquellas áreas no cubiertas por los sensores [1]. Actualmente existen multitud de líneas de investigación y desarrollo abiertas con el objetivo de implementar eficazmente las características mencionadas anteriormente. Por este motivo, no existen estudios metódicos sobre utilidad y eficiencia de plataformas, ni éstas se encuentran implantadas comercialmente en su totalidad. El presente proyecto de investigación es fruto del trabajo propuesto en una beca de colaboración con el departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones, cuyo objetivo global es la prueba y evaluación de las plataformas de gestión de Internet de las Cosas actualmente disponibles, para su empleo en la agricultura de precisión. Más concretamente, una de las actuaciones que se va a llevar a cabo para cumplir este objetivo es la definición de una aplicación software genérica para la prueba de plataformas de integración de Internet de las Cosas.Escuela Técnica Superior de Ingeniería de TelecomunicaciónUniversidad Politécnica de Cartagen

Contributing to the planning and deployment of enabling technologies for Smart Cities and Smart Factories

[SPA] Desde que surgió el concepto de Industria 4.0 (I4.0), muchas han sido las tecnologías emergentes que se han evaluado para ser explotadas y desarrolladas en entornos industriales, las llamadas Key Enabling Technologies (KET). Esta transición crea un entorno lleno de incógnitas y dificultades en su implantación, tanto a nivel tecnológico, de estándares así como en la creación de nuevos roles en los trabajadores. Además, la utilización de este conjunto de tecnologías traerá consigo el aumento y crecimiento de tráfico IP que, junto a las grandes exigencias de las redes 5G, supondrá problemas de planificación y gestión de las redes del futuro que den soporte a esta nueva revolución industrial. En esta tesis se analiza la problemática actual en la implantación de la I4.0 a nivel educativo, en el conocimiento de los trabajadores (presentes y futuros), así como en los problemas propiamente tecnológicos. Además, en el marco de los proyectos Europeos IN4WOOD y MAKING4.0, se desarrolla contenido formativo para lidiar con los inconvenientes identificados a nivel educativo. Con respecto al ámbito tecnológico, se llevan a cabo estudios de diferente rango de actuación, yendo desde entornos locales (Ambient Assisted Living (AAL)), pasando por entornos de alcance medio (Industria) y de largo alcance (Smart cities). Finalmente, se realiza un análisis de diferentes estrategias de planificación y optimización de redes 5G en entornos metropolitanos, a través de dos nuevas librerías desarrolladas. Los resultados de este trabajo concluyen, en primera instancia, que existe una gran brecha entre las competencias que la I4.0 demanda y lo que las entidades educativas proporcionan. Esto, sumado a las grandes dificultades de adaptación de los planes de estudios, hace necesario el desarrollo de nuevas herramientas y plataformas educativas que se adapten al paradigma I4.0. Además, en cuanto a los problemas de adopción y adaptación tecnológica, se observa una clara falta de control y coordinación de los diferentes dispositivos inteligentes que forman las redes estudiadas, por lo que es necesaria una entidad central que sea capaz de gestionar y controlar los dispositivos de la red de manera eficiente y coordinada. En este sentido, las redes definidas por software (SDN), así como la virtualización de funciones de red (NFV) se plantea como solución potencial. Por último, el análisis en la planificación, optimización y despliegue de tecnologías SDN y NFV en redes metropolitanas arroja información de transcendencia para las operadoras de red móvil (MNO), pudiendo planificar un modelo de coste, de recursos de red y equipamiento que busque cumplir con lo establecido en 5G y minimizar la inversión.[ENG] Since the beginning of Industry 4.0 (I4.0), many new emerging technologies have been proposed to be exploited in the industry, the so-called Key Enabling Technologies (KET). This transition creates an environment plenty of doubts and difficulties in its implementation, both at technological level, standardization as well as in the creation of new roles in the industrial workers. In addition, the use of this wide set of technologies will bring with it a considerable increase and growth in IP traffic, and taking into account the great demands of emerging 5G networks, it will entail problems to solve in the planning and management of the future networks that will support this new industrial revolution. This thesis examines the existing problems in the implementation of I4.0 at educational and training level, in the knowledge of workers, as well as in the technological problems themselves. Furthermore, within the framework of the European projects IN4WOOD and MAKING4.0, training content is developed to deal with the drawbacks identified in this concern. Moreover, at technological level, research studies from different scales are carried out, ranging from small-size environments (Ambient Assisted Living (AAL)), through medium-size environments (industrial environment) and reaching large-size environments (Smart cities). Finally, an analysis of different strategies for planning and optimization of 5G networks for metropolitan networks is carried out through the development of two novel libraries in Java, that add value to the Net2plan open source tool, widely explained in this thesis. The results of this work conclude, at first instance, that there is a large gap between what I4.0 demands and what educational and training institutions provide. This, added to the great difficulties in updating educational plans, makes necessary to develop new educational and training tools and platforms adapted to the demands of industry about I4.0. Furthermore, regarding the problems of technological adoption and implementation, there is a clear lack of control and coordination of the different intelligent devices that make up the networks studied, so a central entity is needed to manage and control the network devices in an efficient and coordinated way. In this sense, the software defined networks (SDN), as well as the virtualization of network functions (NFV) is proposed as a powerful solution. Finally, the analysis in the planning, optimization and deployment of SDN and NFV technologies in metropolitan networks provides important information for mobile network operators (MNO), being able to plan a cost model, network resources and equipment that seeks to comply with the provisions of 5G minimizing the investment.Escuela Internacional de Doctorado de la Universidad Politécnica de CartagenaUniversidad Politécnica de CartagenaPrograma de Doctorado en Tecnologías de la Información y las Comunicacione

Optimal Path Planning for Selective Waste Collection in Smart Cities

Waste collection is one of the targets of smart cities. It is a daily task in urban areas and it entails the planning of waste truck routes, taking into account environmental, economic and social factors. In this work, an optimal path planning algorithm has been developed together with a practical software platform for smart and sustainable cities that enables computing the optimal waste collection routes, minimizing the impact, both environmental (CO2 emissions and acoustic damage) and socioeconomic (number of trucks to be used and fuel consumption). The algorithm is executed in Net2Plan, an open-source planning tool, typically used for modeling and planning communication networks. Net2Plan facilitates the introduction of the city layout input information to the algorithm, automatically importing it from geographical information system (GIS) databases using the so-called Net2Plan-GIS library, which can also include positions of smart bins. The algorithm, Net2Plan tool and its extension are open-source, available in a public repository. A practical case in the city of Cartagena (Spain) is presented, where the optimal path planning for plastic waste collection is addressed. This work contributes to the urban mobility plans of smart cities and could be extended to other smart cities scenarios with requests of optimal path planning