usBIM<\/a> gesendet, die sie erfasst, analysiert und im BIM-Modell im IFC-Format sichtbar macht.<\/p>\nDas BIM-Modell wird lebendig, indem es die Eigenschaften basierend auf den Daten, die jeder Sensor \u00fcbertr\u00e4gt, \u00e4ndert.<\/p>\n
Die visuellen Echtzeit\u00e4nderungen am digitalen Zwilling innerhalb des BIM (basierend auf den Werten des physischen Ger\u00e4ts) erm\u00f6glichen eine pr\u00e4zise Kontrolle auch \u00fcber gro\u00dfe Umgebungen mit Zehntausenden von Ger\u00e4ten.<\/p>\n
Die Anreicherung des BIM-Modells mit Informationen aus den IoT-Systemen erm\u00f6glicht es Ihnen, gro\u00dfe IoT-\u00d6kosysteme zu visualisieren und zu verwalten.<\/p>\n
Dank des dreidimensionalen Modells und des Systems der Zusammengef\u00fchrten Visualisierungen, das vom BIM angeboten wird, erhalten Sie eine Zerlegung in Teilsysteme und die Top-Down-Navigation des IoT-\u00d6kosystems.<\/p>\n
Fallstudie: BIM, IoT und BI-Dashboards zur Optimierung der Energieeffizienz<\/h2>\n
Die im Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsprojekts BBI entwickelte Fallstudie befasste sich mit der Kirche San Giacomo dall\u2019Orio, einer der \u00e4ltesten Kirchen Venedigs, die als experimenteller Kontext f\u00fcr die integrierte Anwendung von BIM-Methoden, IoT-Netzen und Business Intelligence (BI)-Tools zur Umwelt\u00fcberwachung und zur konservierenden Verwaltung des historischen Erbes ausgew\u00e4hlt wurde.<\/p>\n
Das Projekt f\u00fcgt sich in das empfindliche venezianische \u00d6kosystem ein, das durch besonders komplexe Umweltbedingungen und eine hohe Vulnerabilit\u00e4t des historischen Bauwerks gekennzeichnet ist, und entstand aus der Notwendigkeit, innovative Systeme zu entwickeln, die die Entscheidungsprozesse innerhalb der Organisationen unterst\u00fctzen, die f\u00fcr den Schutz und die Erhaltung des kulturellen Erbes zust\u00e4ndig sind. Ziel der Forschungsaktivit\u00e4ten war die Definition eines integrierten Modells, das in der Lage ist, gro\u00dfe Mengen an Umweltdaten aus dem Geb\u00e4ude zu erfassen, zu organisieren, zu analysieren und zu visualisieren, sodass diese durch fortschrittliche digitale Werkzeuge und anpassbare grafische Schnittstellen leicht interpretierbar werden.<\/p>\n
Die Forschung begann mit der Erkenntnis, dass die j\u00fcngsten Fortschritte im Bereich der Digitalisierung und Sensorik es heute erm\u00f6glichen, enorme Mengen an Daten \u00fcber das Umweltverhalten historischer Geb\u00e4ude zu sammeln, die sowohl aus digitalen Simulationen als auch aus Echtzeitsystemen zur \u00dcberwachung stammen. Diese Informationen sind jedoch oft schwer zu interpretieren und in tats\u00e4chlich n\u00fctzliche Werkzeuge f\u00fcr die operative Verwaltung der Geb\u00e4ude umzuwandeln. Aus diesem Grund vertiefte das Projekt die Nutzung von BIM-Plattformen und digitalen Zwillingen, die mit IoT-Systemen und BI-Tools integriert sind, um innovative Methoden zur Darstellung und Auswertung der Daten zu entwickeln, die nicht nur auf BIM- und IoT-Spezialisten, sondern auch auf die Verantwortlichen f\u00fcr das Management kultureller St\u00e4tten und die an Wartungs- und Erhaltungsaktivit\u00e4ten beteiligten Betreiber ausgerichtet sind.<\/p>\n
Im speziellen Fall der Kirche San Giacomo dall\u2019Orio konzentrierte sich die Untersuchung auf die \u00dcberwachung des Innenmikroklimas, das als entscheidender Faktor f\u00fcr die pr\u00e4ventive und geplante Erhaltung des kulturellen Erbes angesehen wird. Das Geb\u00e4ude, das durch das Vorhandensein von Baustoffen aus verschiedenen Epochen und durch eine hohe r\u00e4umliche und technische Komplexit\u00e4t gekennzeichnet ist, stellte einen idealen Kontext dar, um fortschrittliche Methoden zur Erfassung und Verwaltung von Umweltdaten zu erproben. Insbesondere wurden die wichtigsten Parameter \u00fcberwacht, die das Innenmikroklima definieren, darunter Lufttemperatur, relative Luftfeuchtigkeit, Luftqualit\u00e4t und Komfortbedingungen, die grundlegende Elemente sind, um potenzielle Verfallph\u00e4nomene sowohl an Kunstwerken als auch an historischen architektonischen Strukturen zu identifizieren. Die Studie ber\u00fccksichtigte zudem die Einfl\u00fcsse des Au\u00dfenklimas, der Luftverschmutzung, der geometrischen und konstruktiven Eigenschaften des Geb\u00e4udes, der Nutzung der R\u00e4ume und der Anwesenheit mechanischer und technischer Systeme.<\/p>\n
F\u00fcr die \u00dcberwachungskampagne wurden zehn IoT-Sensoren zur Erfassung von Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit installiert, die in verschiedenen R\u00e4umen der Kirche und in unterschiedlichen H\u00f6hen verteilt waren, um eine vollst\u00e4ndige und dreidimensionale Charakterisierung des internen mikroklimatischen Verhaltens zu erhalten. Die Sensoren, die aus Thermowiderst\u00e4nden und kapazitiven Ger\u00e4ten bestehen, erm\u00f6glichten die kontinuierliche Erfassung von Daten \u00fcber die Umweltbedingungen des Geb\u00e4udes. Diese Informationen wurden anschlie\u00dfend in ein in der Plattform usBIM entwickeltes BIM-Modell integriert, wodurch eine direkte Korrelation zwischen den erfassten Daten und dem digitalen Modell des Geb\u00e4udes geschaffen wurde. Durch dieses System war es m\u00f6glich, die von den Sensoren erfassten Werte in Echtzeit zu visualisieren, den Verlauf der Umgebungsparameter zu analysieren und potenzielle kritische Bedingungen durch Alarmsysteme, die auf das \u00dcberschreiten vordefinierter Schwellenwerte basieren, zu identifizieren.<\/p>\n
Ein zentrales Element der Forschung war die Verarbeitung und Visualisierung der Daten mittels Business Intelligence-Tools, mit dem Ziel, das Verst\u00e4ndnis der Informationen zu verbessern und effektivere Entscheidungsprozesse zu unterst\u00fctzen. Die von dem IoT-Netz erfassten Daten wurden organisiert und durch verschiedene Arten grafischer Visualisierungen dargestellt, darunter Liniendiagramme, Streudiagramme, Heatmaps, dynamische Widgets und interaktive Dashboards. Die grafischen Darstellungen wurden in Abh\u00e4ngigkeit von den Bed\u00fcrfnissen der verschiedenen Nutzer gestaltet: Einerseits einfache und sofort verst\u00e4ndliche Grafiken f\u00fcr die Echtzeit\u00fcberwachung und die Unterst\u00fctzung operativer Entscheidungen; andererseits komplexere und analytische Visualisierungen, die sich an erfahrene Nutzer richten und auf die fortgeschrittene Interpretation von Umweltph\u00e4nomenen abzielen. Besonderes Augenmerk wurde auf die Anpassung der Visualisierungen gelegt, durch den Einsatz von Farbcodes, normativen Benchmarks, dynamischen Beschriftungen und interaktiven Systemen, die die Identifizierung von Anomalien, Korrelationen und zeitlichen Trends erleichtern.<\/p>\n
Die Datenanalyse wurde zudem mit den wichtigsten internationalen Normen und Richtlinien zur pr\u00e4ventiven Erhaltung des kulturellen Erbes verglichen, darunter die Norm EN 15757, die ISO 11799-Normenreihe zur Erhaltung von Archiv- und Bibliotheksdokumenten sowie die ASHRAE-Richtlinien zur Kontrolle der Umweltbedingungen in Museen, Archiven und Bibliotheken. Dieser Vergleich erm\u00f6glichte die \u00dcberpr\u00fcfung der Konformit\u00e4t der \u00fcberwachten Umweltparameter im Hinblick auf die empfohlenen Schwellenwerte f\u00fcr die Erhaltung von Kunstwerken und historischen Oberfl\u00e4chen und die Identifizierung potenzieller Risikosituationen im Zusammenhang mit \u00fcberm\u00e4\u00dfigen Werten der relativen Luftfeuchtigkeit oder signifikanten thermo-hygrometrischen Schwankungen. Durch die Integration von IoT-\u00dcberwachung, BIM-Modellierung und BI-Analyse hat das Projekt gezeigt, wie es m\u00f6glich ist, Umweltdaten in ein operatives Werkzeug f\u00fcr das intelligente Management historischer Geb\u00e4ude umzuwandeln, wodurch die Aktivit\u00e4ten der geplanten Wartung, der pr\u00e4ventiven Erhaltung und der Kontrolle des Umweltkomforts verbessert werden.<\/p>\n
Die Fallstudie der Kirche San Giacomo dall\u2019Orio hebt somit die Potenziale hervor, die sich aus der Integration digitaler Technologien, fortschrittlicher Sensorik und Datendarstellungssysteme im Bereich der Erhaltung des kulturellen Erbes ergeben. Der erprobte Ansatz erm\u00f6glicht nicht nur eine vertiefte Kenntnis des Umweltverhaltens des Geb\u00e4udes im Laufe der Zeit, sondern auch die Entwicklung dynamischer und anpassbarer Werkzeuge zur Unterst\u00fctzung von Entscheidungen, die eine bewusste, zeitnahe und effektive Verwaltung des historischen architektonischen Erbes f\u00f6rdern.<\/p>\n
Fallstudie: BIM, IoT und strukturelle \u00dcberwachung eines Viadukts<\/h2>\n
Ein weiterer Bereich, in dem die Integration von BIM und IoT ein hohes Anwendungspotenzial zeigt, ist die strukturelle \u00dcberwachung von Infrastrukturen<\/strong>. Br\u00fccken, Viadukte, Tunnel und strategische Bauwerke k\u00f6nnen mit fortschrittlichen Sensorsystemen ausgestattet werden, die kontinuierliche Daten \u00fcber das Verhalten des Bauwerks erfassen und diese im digitalen Modell zur\u00fcckgeben, wodurch BIM zu einer echten Kontroll- und Verwaltungsumgebung wird.<\/p>\nEin signifikantes Beispiel betrifft das Viadukt Canalone<\/strong>, eine Autobahn-Infrastruktur entlang der Napoli-Salerno, die im Rahmen des Forschungsprojekts INSIST analysiert wurde, das vom Ministerium f\u00fcr Universit\u00e4t und Forschung im Rahmen des PON-Forschungsprogramms finanziert und von der Universit\u00e4t Napoli Federico II koordiniert wurde, mit der Beteiligung verschiedener italienischer Hochschulen und Unternehmen der Branche.<\/p>\nDas Viadukt ist ein Bauwerk aus Stahlbeton mit einem oberen Fahrbahntr\u00e4ger, das durch eine komplexe strukturelle Konfiguration gekennzeichnet ist. F\u00fcr diese Infrastruktur wurde ein digitales BIM-Modell erstellt, das als Informationsbasis dient, um die Daten aus dem vor Ort installierten \u00dcberwachungssystem zu integrieren, zu organisieren und zu visualisieren.<\/p>\n
Das System besteht aus Drucksensoren, triaxialen Beschleunigungssensoren und Thermoelementen, die mit Datenerfassungs- und Daten\u00fcbertragungsknoten verbunden sind. Die Drucksensoren wurden an den Pfeilern und am Bogen installiert, um die lastbedingten Ver\u00e4nderungen der auf den \u00dcberbau wirkenden Kr\u00e4fte sowie den Spannungszustand der Tragwerkselemente zu erfassen. Die an den Randtr\u00e4gern positionierten Beschleunigungssensoren erm\u00f6glichen hingegen die Analyse des dynamischen Verhaltens des Bauwerks, indem sie die zeitliche Entwicklung von Frequenzen, Perioden und Eigenschwingungsformen \u00fcberwachen. Die Thermoelemente erfassen schlie\u00dflich Temperaturdaten, die dazu dienen, durch Umwelteinfl\u00fcsse bedingte Ver\u00e4nderungen von m\u00f6glichen strukturellen Anomalien zu unterscheiden.<\/p>\n
Die von den Sensoren gesammelten Daten werden durch mathematische Modelle, numerische Modelle und Algorithmen der k\u00fcnstlichen Intelligenz verarbeitet. Auf diese Weise ist es m\u00f6glich, normale Verhaltensintervalle der Infrastruktur zu definieren und m\u00f6gliche Abweichungen von den erwarteten Bedingungen zu identifizieren. Die Techniken zur Anomalie-Erkennung erm\u00f6glichen es beispielsweise, anomale Situationen, Grenzwert\u00fcberschreitungen oder signifikante Ver\u00e4nderungen zu erkennen, die weitere \u00dcberpr\u00fcfungen oder Inspektionen vor Ort erfordern k\u00f6nnen.<\/p>\n
Die Verwaltung der Daten in der BIM-Umgebung erm\u00f6glicht es, diese Informationen lesbarer und operativer zu gestalten. Durch interoperable Plattformen wie usBIM.IoT<\/strong> k\u00f6nnen die Daten von den auf dem Bauwerk installierten Ger\u00e4ten den Elementen des IFC-Modells zugeordnet und in Echtzeit mithilfe von Farbskalen, Informationsetiketten und Kontrollregeln visualisiert werden. Bei bestimmten Werten oder Grenzwert\u00fcberschreitungen kann das digitale Modell die Farbe \u00e4ndern und sofort die Bereiche der Infrastruktur hervorheben, die unter zu \u00fcberwachenden Bedingungen stehen.<\/p>\nDieser Ansatz erm\u00f6glicht den \u00dcbergang von einer rein numerischen Datenlesung zu einer integrierten Visualisierung im dreidimensionalen Modell des Bauwerks. Der Techniker oder der Verwalter der Infrastruktur kann so schnell den betroffenen Sensor, das verbundene strukturelle Element, den \u00fcberwachten Parameter und die eventuell festgestellte kritische Bedingung identifizieren.<\/p>\n
Die Integration von BIM, IoT und fortschrittlichen Analysealgorithmen unterst\u00fctzt somit eine bewusstere und zeitgerechte Verwaltung der Infrastrukturen. Die kontinuierliche \u00dcberwachung erm\u00f6glicht es, das Wissen \u00fcber das Bauwerk zu verbessern, Inspektionen gezielter zu planen, Wartungsma\u00dfnahmen zu optimieren und das allgemeine Sicherheitsniveau zu erh\u00f6hen.<\/p>\n
Im Falle bestehender Infrastrukturen, die oft durch ein hohes Alter, intensiven Verkehr und variable Umweltbedingungen gekennzeichnet sind, stellt dieses Betriebsmodell einen wichtigen Fortschritt in Richtung vorausschauender Wartung dar. BIM ist nicht mehr nur der Informationscontainer des Bauwerks, sondern wird zum Zugangspunkt f\u00fcr dynamische, aktualisierte und interpretierbare Daten, die zur Unterst\u00fctzung von Entscheidungen \u00fcber den gesamten Lebenszyklus der Infrastruktur n\u00fctzlich sind.<\/p>\n
usBIM.IoT in einer Minute<\/h2>\n
Zum Abschluss wird ein kurzes Video \u00fcber die M\u00f6glichkeiten von usBIM.IoT gezeigt.<\/p>\n
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