GEMELO DIGITAL CHS: Sistema de apoyo a la toma de decisiones en la gestión del agua

Descripción de la actividad de la organización

Investigación y desarrollo en tecnologías de inteligencia artificial (IA), visual computing e interacción, para responder a las necesidades de investigación aplicada de la industria, acelerando su desarrollo y/o la incorporación de estas tecnologías en nuevos productos y servicios.

Sector

Servicios tecnológicos/I+D

Nº de personas empleadas

240

Localización

Antecedentes

La CHS parte de una situación tecnológica limitante, en la que debe gestionar múltiples sistemas de información en tiempo real, modelos físicos de simulación de cantidad y calidad del agua a escala mensual, y programas de soporte de aspectos técnicos, administrativos y jurídicos, que presentan un bajo grado de integración. A raíz de las más recientes directrices de la Directiva Marco del Agua sobre gestión eficiente y sostenible del agua, el cambio climático y la consolidación de la inteligencia artificial, surge la necesidad de abordar un proyecto de digitalización inteligente ambicioso.

Reto

El reto es crear una plataforma para la gestión integrada de cuenca, basada en herramientas de simulación y optimización avanzadas. Esta plataforma debe integrar sistemas nacionales y europeos de predicción meteorológica, modelos de predicción hidrológica distribuida, modelos de predicción agronómica y de estimación real de demanda hídrica de cultivos, modelos de predicción probabilística de gestión de cuenca y modelos hidroeconómicos de los usos del agua. Se requiere una gestión de datos a escala diaria y con capacidad predictiva a corto (diaria), medio (15 días) y largo (6 meses) plazo.

Razones para ser considerado un Caso Práctico de Innovación

Porque el Gemelo Digital de la Confederación Hidrográfica del Segura (CHS) incorpora las más avanzadas tecnologías digitales en un sector referente en la colaboración público-privada. La principal novedad de esta herramienta, compatible con las bases de datos existentes, es la optimización de la operación de sistemas complejos de recursos hídricos a escala diaria (frente a la escala mensual), con capacidad de predicción a varios meses. La incorporación de la Inteligencia Artificial (IA) es una innovación real, puesto que en la actualidad no se utilizan estas herramientas en el sector.

La idea del Gemelo Digital de la Confederación Hidrográfica del Segura (CHS) surgió a principios de 2020, como consecuencia de una Consulta Preliminar de Mercado promovida por el CDTI. Este organismo buscaba obtener información para definir las prescripciones técnicas de una futura licitación, relativa a la necesidad de desarrollar herramientas informáticas avanzadas que incorporen tecnología de Inteligencia Artificial, para el apoyo en la toma de decisiones de la gestión del agua a nivel de cuencas. Vicomtech, como centro tecnológico especializado en tecnologías de inteligencia artificial, realizó sus aportaciones a esta Consulta.
Al año siguiente, el CDTI publicó el proceso de Compra Pública Precomercial asociada a dicha Consulta, en colaboración con la DGA (Dirección General del Agua, Gobierno Español), y con la CHS como administración pública validadora de la soluciones.
Un consorcio de tres empresas: Grusamar (consultoría e ingeniería, líder del consorcio), Meteobit (meteorología) y DHI (modelos hidrológicos), subcontrató a Vicomtech para elaborar y presentar una propuesta conjunta para este proceso. La propuesta fue aceptada y pasó a la fase de diseño detallado, junto con otras cuatro propuestas finalistas. En septiembre de 2021, dos equipos fueron seleccionados para el desarrollo del prototipo, cada uno con su propuesta. Tras la fase desarrollo, se procedió a la validación o verificación preoperacional, entre mediados de 2022 y principios de 2023, dando fin al proceso de Compra Pública Precomercial.
El proyecto ha contado con un presupuesto de 1.675.000€, otorgado por el CDTI.
Gracias a este proceso, el consorcio en el que participa Vicomtech ha generado una plataforma de apoyo a la gestión del agua (plataforma hydrotwin), con sistemas de simulación y optimización de recursos hídricos a escala diaria, que incorpora modelos de Inteligencia Artificial. Se trata de una única plataforma integral para la gestión eficiente y sostenible de los recursos hídricos. Combina la información de plataformas preexistentes e integra 5 módulos (predicción meteorológica, simulación y predicción hidrológica, módulo agronómico, gestión de recursos hídricos, y análisis y predicción económica). Permite la toma de decisiones en tiempo real, así como la predicción a varios meses vista.
La plataforma hydrotwin está ya funcionando en la CHS, y tanto la propia CHS, como el CDTI y la DGA están muy satisfechos con el resultado. El CDTI ha transmitido al consorcio la decisión de dar continuidad a este proyecto, a partir de 2024, y con financiación de la DGA, a fin de adaptar la plataforma a las necesidades reales de la CHS, y con un desarrollo más práctico. Además, la DGA quiere llevar esta herramienta a otras confederaciones hidrográficas.

1. En enero de 2020, el CDTI lanza una Consulta Preliminar de Mercado sobre “Sistemas Informáticos de apoyo a la toma de decisiones en la gestión del agua”. En junio, Vicomtech presenta una ficha de respuesta a dicha Consulta.
2. En enero de 2021, el CDTI publica la Compra Pública Precomercial de la Consulta, junto con la DGA y la CHS. La empresa Meteobit contacta con Vicomtech para articular un consorcio y elaborar una propuesta. Finalmente, las empresas Grusamar, DHI y Meteobit forman un consorcio, que subcontrata a Vicomtech, y presentan una propuesta.
3. En mayo de 2021, este consorcio es seleccionado, junto con otros tres finalistas. Así, cuatro equipos pre-adjudicatarios pasan a la fase de diseño detallado (hasta septiembre 2021), donde se elabora una propuesta mucho más avanzada. Se seleccionan las dos mejores propuestas (entre ellas, la del consorcio de Vicomtech), y ambas pasan a la siguiente fase.
4. Entre septiembre de 2021 y septiembre de 2022, se da el desarrollo del prototipo. A continuación, la fase de validación de la solución se extiende hasta enero 2023.
5. Este proceso da lugar a una plataforma digital para la gestión del agua (hydrotwin), que ya está siendo utilizada por la CHS.
6. A futuro se espera que la DGA financie un proyecto que dé continuidad al desarrollo de esta plataforma y permita personalizarla, adaptándola a las necesidades concretas de la CHS.

- Se ha desarrollado una plataforma informática (o gemelo digital) de apoyo a la toma de decisiones sobre la gestión del agua en la CHS, denominada hydrotwin.
- Esta nueva plataforma de gestión integral permite la optimización de las operaciones de un sistema complejo de recursos hídricos, a escala diaria (y no mensual, como suele ser habitual), y con capacidad de predicción de hasta varios meses. La gestión es más eficiente y sostenible.
- La CHS ya está utilizando esta plataforma: se ha integrado en sus infraestructuras informáticas y es compatible con sus bases de datos.
- El proyecto aporta soluciones innovadoras basadas en tecnologías no comerciales. Se ha conseguido introducir la Inteligencia Artificial en la CHS y elevar el interés y la necesidad de colaboración entre departamentos estancos.
- El CDTI, la DGA y la CHS han mostrado su satisfacción con los resultados, así como su interés por seguir desarrollando este proyecto. A partir de 2024, y con financiación de la DGA, se pretende afinar el desarrollo y avanzar hacia una herramienta personalizada, que se adapte a las necesidades reales de la CHS. Además, la DGA busca llevar este modelo a otras confederaciones.

- Proyectos de I+D - CDTI