Qu’est-ce que l’IoT dans le BIM ?

L’évolution du BIM rend le processus de conception de plus en plus efficace, mais aussi celui de gestion et de surveillance d’une œuvre. Il existe de nombreuses nouvelles technologies, comme par exemple l’IoT (internet des objets), qui s’associent au BIM et amplifient encore plus son potentiel.

Qu’est-ce que l’IoT dans le BIM ? À quoi ça sert ? Quels outils sont nécessaires pour gérer l’IoT dans le BIM ? 

Si vous souhaitez approfondir tous les aspects de l’IoT dans le BIM, lisez ce focus et découvrez-en plus sur usBIM.IoT, l’outil pour mettre en œuvre la supervision et le télécontrôle de dispositifs IoT directement depuis le modèle BIM.

usBIM.IoT est l’une des applications du système intégré usBIM, le système de gestion BIM évolutif et configurable selon vos besoins.

usBIM.IoT une application du système intégré usBIM, le système de gestion BIM

La signification de Internet of Things dans le BIM

Internet of Things (IoT) est un terme récent né pour identifier les objets réels connectés à internet.

Par Internet of Things (IoT) ou Internet des Objets, on entend le processus par lequel, à travers le réseau Internet, chaque objet d’usage quotidien peut potentiellement acquérir une identité dans le monde numérique. L’IoT repose sur l’idée d’objets « intelligents » interconnectés pour échanger les informations possédées, collectées et/ou traitées.

Le but est essentiellement de surveiller, contrôler et transférer des informations pour ensuite effectuer des actions conséquentes.

Voyons les principaux domaines d’application et quelques exemples pratiques.

Les principaux domaines d’application de l’IoT

Les domaines d’application de l’IoT sont très nombreux, parmi lesquels : 

• secteur de la construction, gestion de smart home, bulding automation, smart city, infrastructures, etc.
• agriculture, smart agrifood, agriculture de précision
• élevage
• industrie
• industrie automobile, self driving car, etc.
• surveillance et sécurité
• etc.

De manière plus expérimentale, l’IoT peut également être appliqué à : 

• domotique, pour gérer par exemple des réfrigérateurs, des machines à laver, le téléphone, etc. ;
• robotique, l’ingénierie et la technologie qui permettent aux robots de « prendre vie », c’est-à-dire d’effectuer des tâches aujourd’hui réalisées par des êtres humains ;
• avionique, la technologie appliquée aux aéronefs et à la pilotage, comme par exemple des systèmes de communication sur les avions, pilote automatique, etc. ;
• industrie automobile, qui étudie de nouvelles applications pour les voitures, comme par exemple des essuie-glaces intelligents qui s’activent automatiquement lorsqu’il commence à pleuvoir, jusqu’à arriver à des voitures « intelligentes », capables même de conduire toutes seules ;
• industrie biomédicale, pour la gestion à distance des patients, jusqu’à des interventions chirurgicales réalisées à distance ;
• télémetrie, pour développer la transmission de données et d’informations entre médias.

Approfondissons l’intégration entre l’IoT et le secteur de la construction.

Exemples d’IoT : où et comment utiliser cette technologie innovante

Les domaines d’application de l’IoT sont nombreux.

En résumé, ils peuvent être tous ces contextes où il y a des « choses » qui peuvent « communiquer » et générer des informations : des appareils électroménagers à la maison, aux feux de circulation des grandes villes. Il est essentiel que ces objets soient connectés au réseau pour transmettre et recevoir des données.

Faisons quelques exemples.

Pensons aux feux de circulation intelligents, qui deviennent verts lorsqu’ils détectent qu’une voiture s’approche de l’arrêt et qu’aucun autre véhicule ne passe de l’autre côté ; aux voitures, initialement connectées via des boîtiers GPS-GPRS à des fins d’assurance et qui aujourd’hui sortent des usines déjà équipées de connectivité à bord.

Ou à la maison, où nous avons assisté à l’évolution de la domotique câblée, pour gérer les systèmes d’alarme, le chauffage et le refroidissement, les appareils électroménagers, etc., vers des solutions wireless de plus en plus évoluées et accessibles à tous, caractérisées par des services en cloud et par l’utilisation croissante de l’Intelligence Artificielle.

Ou encore aux lampadaires de rue ordinaires, capables de réguler leur intensité lumineuse en fonction des conditions de visibilité, à la surveillance de l’état de conservation des ponts et tunnels, à la surveillance routière et ferroviaire, etc.

IoT et BIM

Qu’est-ce que l’IoT dans le BIM ?

Le BIM (building information model) permet la réalisation d’un modèle numérique qui représente le jumeau (digital twin) de l’œuvre réalisée ou à réaliser.

Le modèle réel, c’est-à-dire l’ouvrage réalisé, peut être géré à travers son jumeau numérique avec des modalités extrêmement avancées qui exploitent également l’intégration entre BIM et IoT.

Les capteurs de la technologie IoT sont des dispositifs plutôt simples mais appliqués à la construction génèrent un potentiel innovant extrêmement élevé.

Connectés à des outils appropriés, ils mesurent la température, l’humidité, la lumière, le mouvement ou toute autre information que l’on souhaite quantifier. En combinant ces résultats aux technologies BIM, le résultat est une connexion en temps réel entre la donnée relevée et le modèle 3D (par exemple entre un chantier physique et son jumeau numérique dans le cloud) qui ouvre la voie à un nombre infini d’opportunités en termes d’efficacité et de gestion d’un projet.

On peut penser, par exemple, à la possibilité de mettre à jour les documents de projet en fonction de l’état d’avancement réel des travaux, de faire face à toutes les problématiques d’exécution et de gestion et à l’opportunité d’améliorer et d’optimiser l’ensemble du processus sur la base des données relevées sur le chantier et tout cela en temps réel.

En effet, les capteurs présents sur le chantier peuvent établir une connexion constante et continue entre l’environnement physique et son modèle numérique, ouvrant de nouvelles possibilités dans le domaine de la gestion de projet.

Les données ainsi collectées constituent une base de soutien pour chaque phase décisionnelle et de gestion du processus constructif : de la mise en chantier de l’ouvrage jusqu’à sa gestion et maintenance au fil du temps.

En phase de chantier, par exemple, la sensorique permet de connaître les données relatives à la présence du personnel sur le chantier, aux flux de travail et aux pics et éventuelles superpositions, de recueillir des informations en temps réel sur l’utilisation des machines, des équipements et des matériaux, d’avoir un tableau constamment mis à jour sur l’avancement des travaux et les approvisionnements, de vérifier la justesse des modalités d’exécution utilisées.

Grâce aux plateformes Cloud, cette énorme base de données est naturellement à la disposition de tous les acteurs impliqués dans le projet, selon une approche parfaitement cohérente avec la philosophie à la base du Building Information Modeling.

Si vous souhaitez approfondir vos connaissances sur l’IoT dans le BIM, vous pouvez le faire en utilisant usBIM.IoT qui exploite les informations du modèle BIM pour effectuer une association automatique entre le dispositif IoT physique et son jumeau numérique au sein du BIM.

Toutes les données enregistrées par les capteurs sont envoyées en temps réel à l’application de usBIM qui les acquiert, les analyse et les rend visibles sur le modèle BIM au format IFC.

Le modèle BIM devient vivant en changeant les caractéristiques en fonction des données que chaque capteur transmet.

Les modifications visuelles en temps réel sur le jumeau numérique au sein du BIM (en fonction des valeurs du dispositif physique) permettent un contrôle précis même sur de grands environnements avec des dizaines de milliers de dispositifs.

L’enrichissement du modèle BIM avec les informations provenant des systèmes IoT vous permet de visualiser et de gérer de grands écosystèmes IoT.

Grâce au modèle tridimensionnel et au système de visualisations fédérées offert par le BIM, vous obtenez une décomposition en sous-systèmes et la navigation top-down de l’écosystème IoT.

Étude de cas : BIM, IoT et tableau de BI pour optimiser l’efficacité énergétique

L’étude de cas développée dans le cadre du projet de recherche et développement BBI a concerné l’Église de San Giacomo dall’Orio, l’une des églises les plus anciennes de Venise, choisie comme contexte expérimental pour l’application intégrée de méthodologies BIM, réseaux IoT et outils de Business Intelligence (BI) pour le suivi environnemental et la gestion conservatrice du patrimoine historique.

Le projet s’inscrit dans l’écosystème délicat vénitien, caractérisé par des conditions environnementales particulièrement complexes et par une grande vulnérabilité du bâti historique, et naît de la nécessité de développer des systèmes innovants capables de soutenir les processus décisionnels au sein des structures organisationnelles chargées de la protection et de la conservation des biens culturels. L’activité de recherche avait pour objectif principal la définition d’un modèle intégré capable d’acquérir, d’organiser, d’analyser et de visualiser de grandes quantités de données environnementales provenant du bâtiment, les rendant facilement interprétables grâce à des outils numériques avancés et des interfaces graphiques personnalisables.

La recherche a débuté avec la prise de conscience que les récents progrès dans le domaine de la digitalisation et de la sensorique permettent aujourd’hui de collecter d’énormes quantités de données relatives au comportement environnemental des bâtiments historiques, provenant à la fois de simulations numériques et de systèmes de suivi en temps réel. Cependant, ces informations s’avèrent souvent difficiles à interpréter et à transformer en outils réellement utiles pour la gestion opérationnelle des bâtiments. Pour cette raison, le projet a approfondi l’utilisation de plateformes BIM et de jumeaux numériques intégrés avec des systèmes IoT et des outils BI, afin de développer des modes innovants de représentation et de lecture des données, orientés non seulement vers les spécialistes BIM et IoT, mais aussi vers les responsables de la gestion des sites culturels et les opérateurs impliqués dans les activités de maintenance et de conservation.

Dans le cas spécifique de l’Église de San Giacomo dall’Orio, l’enquête s’est concentrée sur le suivi du microclimat intérieur, considéré comme un facteur déterminant pour la conservation préventive et programmée des biens culturels. Le bâtiment, caractérisé par la présence de matériaux de construction appartenant à des époques différentes et par une grande complexité spatiale et technique, a représenté un contexte idéal pour expérimenter des méthodologies avancées d’acquisition et de gestion des données environnementales. En particulier, les principaux paramètres définissant le microclimat intérieur ont été surveillés, notamment la température de l’air, l’humidité relative, la qualité de l’air et les conditions de confort, éléments fondamentaux pour identifier les phénomènes potentiels de dégradation tant sur les œuvres d’art que sur les structures architecturales historiques. L’étude a également pris en compte les influences exercées par le climat extérieur, la pollution atmosphérique, les caractéristiques géométriques et constructives du bâtiment, les modes d’utilisation des espaces et la présence de systèmes mécaniques et techniques.

Pour la campagne de suivi, dix capteurs IoT ont été installés pour la détection de la température et de l’humidité relative, répartis dans différents environnements de l’église et à différentes hauteurs, afin d’obtenir une caractérisation complète et tridimensionnelle du comportement microclimatique intérieur. Les capteurs, constitués de thermistances et de dispositifs capacitifs, ont permis d’acquérir des données continues relatives aux conditions environnementales du bâtiment. Ces informations ont ensuite été intégrées dans un modèle BIM développé sur la plateforme usBIM, créant une corrélation directe entre la donnée relevée et le modèle numérique du bâtiment. Grâce à ce système, il a été possible de visualiser en temps réel les valeurs enregistrées par les capteurs, d’analyser l’évolution des paramètres environnementaux et d’identifier d’éventuelles conditions critiques par le biais de systèmes d’alerte basés sur le dépassement de seuils prédéfinis.

Un aspect central de la recherche a concerné l’élaboration et la visualisation des données à l’aide d’outils de Business Intelligence, dans le but d’améliorer la compréhension des informations et de soutenir des processus décisionnels plus efficaces. Les données acquises par le réseau IoT ont été organisées et représentées à travers différentes typologies de visualisation graphique, notamment des graphiques linéaires, des graphiques de dispersion, des cartes thermiques, des widgets dynamiques et des tableaux de bord interactifs. Les représentations graphiques ont été conçues en fonction des besoins des différents utilisateurs : d’une part, des graphiques simples et immédiats pour le suivi en temps réel et le soutien aux décisions opérationnelles ; d’autre part, des visualisations plus complexes et analytiques destinées aux utilisateurs experts et visant à l’interprétation avancée des phénomènes environnementaux. Une attention particulière a été accordée à la personnalisation des visualisations, par l’utilisation de codes couleur, de benchmarks normatifs, d’étiquettes dynamiques et de systèmes interactifs capables de faciliter l’identification d’anomalies, de corrélations et de tendances temporelles.

L’analyse des données a également été confrontée aux principales normes et lignes directrices internationales relatives à la conservation préventive des biens culturels, notamment la norme EN 15757, la série de normes ISO 11799 pour la conservation des documents d’archives et des bibliothèques et les lignes directrices ASHRAE pour le contrôle des conditions environnementales dans les musées, archives et bibliothèques. Cette comparaison a permis de vérifier la conformité des paramètres environnementaux surveillés par rapport aux seuils recommandés pour la conservation des œuvres et des surfaces historiques, identifiant d’éventuelles situations de risque liées à des valeurs excessives d’humidité relative ou à des oscillations thermo-hygrométriques significatives. Grâce à l’intégration entre le suivi IoT, la modélisation BIM et l’analyse BI, le projet a démontré comment il est possible de transformer la donnée environnementale en un outil opérationnel pour la gestion intelligente des bâtiments historiques, améliorant les activités de maintenance programmée, de conservation préventive et de contrôle du confort environnemental.

L’étude de cas de l’Église de San Giacomo dall’Orio met donc en évidence les potentialités offertes par l’intégration entre technologies numériques, sensorique avancée et systèmes de visualisation de données dans le domaine de la conservation du patrimoine culturel. L’approche expérimentée permet non seulement d’acquérir une connaissance approfondie du comportement environnemental du bâtiment dans le temps, mais aussi de développer des outils dynamiques et personnalisables pour le soutien aux décisions, favorisant une gestion plus consciente, rapide et efficace du patrimoine historique-architectural.

Étude de cas : BIM, IoT et suivi structurel d’un viaduc

Un autre domaine dans lequel l’intégration entre BIM et IoT montre un fort potentiel d’application est le suivi structurel des infrastructures. Ponts, viaducs, tunnels et ouvrages stratégiques peuvent être dotés de systèmes de sensorique avancée capables d’acquérir des données continues sur le comportement de l’ouvrage et de les restituer au sein du modèle numérique, transformant le BIM en un véritable environnement de contrôle et de gestion.
Un exemple significatif concerne le viaduc Canalone, infrastructure autoroutière située le long de la Naples-Salerno, analysée dans le cadre du projet de recherche INSIST, financé par le Ministère de l’Université et de la Recherche dans le cadre du programme PON Recherche et coordonné par l’Université des Études de Naples Federico II, avec la participation de plusieurs universités italiennes et entreprises du secteur.
Le viaduc est une œuvre en béton armé à arc à voie supérieure, caractérisée par une configuration structurelle complexe. Pour cette infrastructure, un modèle numérique BIM a été réalisé, utilisé comme base informative pour intégrer, organiser et visualiser les données provenant du système de suivi installé sur site.
Le système est composé de capteurs de pression, d’accéléromètres tri-axiaux et de thermocouples, reliés à des nœuds d’acquisition et de transmission de données. Les capteurs de pression ont été installés sur les piliers et sur l’arc pour détecter les variations liées aux charges agissantes sur le tablier et à l’état de tension des éléments structurels. Les accéléromètres, positionnés sur les poutres de bord, permettent d’analyser le comportement dynamique de l’ouvrage, en surveillant l’évolution dans le temps des fréquences, périodes et formes modales. Les thermocouples permettent enfin d’acquérir des données de température, utiles pour distinguer les variations dues aux effets environnementaux d’éventuelles anomalies structurelles.
Les données collectées par les capteurs sont traitées à l’aide de modèles mathématiques, de modèles numériques et d’algorithmes d’intelligence artificielle. De cette manière, il est possible de définir des intervalles de comportement ordinaire de l’infrastructure et d’identifier d’éventuels écarts par rapport aux conditions attendues. Les techniques de détection d’anomalies permettent, par exemple, de reconnaître des situations anormales, des dépassements de seuil ou des variations significatives qui peuvent nécessiter des vérifications ou des inspections supplémentaires sur le terrain.
La gestion des données dans l’environnement BIM permet de rendre ces informations plus lisibles et opérationnelles. Grâce à des plateformes interopérables comme usBIM.Io

usBIM.IoT en une minute

Pour conclure, nous vous montrons une courte vidéo sur les potentialités de usBIM.IoT.

FAQ sur l’IoT et le BIM

Qu’est-ce que l’IoT dans le BIM ?

L’Internet des Objets (IoT) dans le BIM représente l’intégration entre des dispositifs intelligents connectés à Internet et le Building Information Modeling. Le BIM permet la réalisation d’un modèle numérique qui représente le jumeau numérique de l’œuvre réalisée ou à réaliser. Grâce à l’intégration entre BIM et IoT, les capteurs appliqués aux bâtiments et aux chantiers collectent des données telles que la température, l’humidité, la lumière, le mouvement et d’autres informations utiles, créant une connexion en temps réel entre la donnée relevée et le modèle 3D.

À quoi sert l’IoT dans le BIM ?

L’IoT dans le BIM sert à surveiller, contrôler et transférer des informations utiles à la gestion et à l’optimisation d’une œuvre. Grâce à la connexion constante entre l’environnement physique et le modèle numérique, il est possible de mettre à jour les documents de projet en fonction de l’état réel d’avancement des travaux, de faire face à des problématiques d’exécution et de gestion, d’améliorer les processus décisionnels et d’optimiser l’ensemble du processus de construction.

Quels outils sont nécessaires pour gérer l’IoT dans le BIM ?

Pour gérer l’IoT dans le BIM, des capteurs IoT, des plateformes cloud et des applications BIM intégrées sont nécessaires. Les capteurs détectent des données telles que la température, l’humidité, la lumière, le mouvement et d’autres informations. Les plateformes cloud permettent la collecte, l’analyse et le partage des données entre tous les acteurs impliqués dans le projet.

Que signifie Internet of Things ?

Internet of Things (IoT), ou Internet des Objets, est le processus par lequel chaque objet d’usage quotidien peut acquérir une identité numérique propre grâce à la connexion au réseau Internet. L’IoT repose sur l’idée d’objets intelligents interconnectés capables d’échanger des informations collectées, traitées ou surveillées pour exécuter des actions conséquentes et automatiser des processus.

Quels sont les principaux domaines d’application de l’IoT ?

Les principaux domaines d’application de l’IoT comprennent le secteur de la construction, la gestion des maisons intelligentes, l’automatisation des bâtiments, les villes intelligentes, les infrastructures, l’agriculture de précision, l’élevage, l’industrie, l’industrie automobile, la surveillance et la sécurité.

Quels sont quelques exemples pratiques d’IoT ?

Parmi les exemples pratiques d’IoT, on trouve les feux de circulation intelligents qui régulent le trafic en fonction de la présence de véhicules, les voitures connectées via GPS et connectivité intégrée, les maisons intelligentes avec des systèmes sans fil et des services cloud, les lampadaires intelligents qui régulent automatiquement l’intensité lumineuse et les systèmes de surveillance de ponts et tunnels.

Comment fonctionne l’intégration entre IoT et BIM ?

L’intégration entre IoT et BIM fonctionne grâce à des capteurs connectés à des dispositifs et des plateformes cloud qui envoient des données en temps réel au modèle BIM. Les données collectées sont acquises, analysées et visualisées directement dans le modèle tridimensionnel IFC, permettant une connexion continue entre le chantier physique et son jumeau numérique.

Quels avantages offre l’IoT dans le secteur de la construction ?

Dans le secteur de la construction, l’IoT offre de nombreux avantages, notamment la surveillance en temps réel de l’état d’avancement des travaux, le contrôle de la présence du personnel sur le chantier, l’analyse des flux de travail, la surveillance de l’utilisation des machines et des matériaux et la gestion des approvisionnements.

Qu’est-ce que usBIM.IoT ?

usBIM.IoT est une application du système intégré usBIM qui permet de mettre en œuvre la supervision et le télécontrôle de dispositifs IoT directement depuis le modèle BIM. L’outil exploite les informations du modèle BIM pour associer automatiquement le dispositif IoT physique à son jumeau numérique au sein du BIM.

Comment les données IoT sont-elles visualisées dans le modèle BIM ?

Les données IoT sont visualisées dans le modèle BIM à travers des modifications visuelles en temps réel sur le jumeau numérique. Le modèle BIM change ses caractéristiques en fonction des données transmises par les capteurs, permettant un contrôle précis même sur de très grands environnements avec des milliers de dispositifs.

Comment l’IoT dans le BIM s’applique-t-il à la surveillance des infrastructures ?

Dans la surveillance des infrastructures, l’IoT dans le BIM permet de connecter des capteurs installés sur des ponts, viaducs, tunnels et autres ouvrages stratégiques au modèle numérique correspondant. Les dispositifs peuvent détecter des paramètres tels que les pressions, les accélérations, les vibrations, les températures et les déformations. Les données sont acquises, traitées et visualisées dans le modèle BIM, permettant d’identifier des anomalies, des dépassements de seuil et des variations du comportement structurel. De cette manière, le modèle devient un outil opérationnel pour la maintenance prédictive et pour le soutien aux décisions.