O que é IoT no BIM?

A evolução do BIM torna cada vez mais eficaz o processo de projeto, mas também o de gestão e monitoramento de uma obra. Existem muitas novas tecnologias, como por exemplo o IoT (internet das coisas), que se juntam ao BIM e amplificam ainda mais seu potencial.

O que é o IoT no BIM? Para que serve? Quais ferramentas são necessárias para gerenciar o IoT no BIM?

Se você deseja aprofundar todos os aspectos do IoT no BIM, leia este foco e descubra mais sobre usBIM.IoT, a ferramenta para implementar a supervisão e o telecontrole de dispositivos IoT diretamente do modelo BIM.

usBIM.IoT é uma das aplicações do sistema integrado usBIM, o sistema de gestão BIM escalável e configurável de acordo com suas necessidades.

usBIM.IoT

O significado de Internet das Coisas no BIM

Internet das Coisas (IoT) é um termo recente criado para identificar objetos reais conectados à internet.

Por Internet das Coisas (IoT) ou Internet of Things entende-se o processo pelo qual, através da rede Internet, cada objeto de uso cotidiano pode potencialmente adquirir sua própria identidade no mundo digital. A IoT baseia-se na ideia de objetos “inteligentes” interconectados entre si para trocar informações possuídas, coletadas e/ou processadas.

O objetivo é essencialmente monitorar, controlar e transferir informações para então realizar ações consequentes.

Vamos ver os principais campos de aplicação e alguns exemplos práticos.

Os principais campos de aplicação da IoT

Os campos de aplicação da IoT são muitos, incluindo:

• setor da construção, gestão de smart home, building automation, smart city, infraestruturas, etc.
• agricultura, smart agrifood, agricultura de precisão
• zootecnia
• indústria
• indústria automobilística, self driving car, etc.
• vigilância e segurança
• etc.

De forma mais experimental, a IoT também pode ser aplicada a:

• domótica, para gerenciar, por exemplo, geladeiras, máquinas de lavar, o telefone, etc.;
• robótica, a engenharia e tecnologia que permitem que os robôs “ganhem vida”, ou seja, que realizem tarefas hoje executadas por seres humanos;
• aviónica, a tecnologia aplicada a aeronaves e à pilotagem, como, por exemplo, sistemas de comunicação em aviões, piloto automático, etc.;
• indústria automobilística, que estuda novas aplicações para os carros, como, por exemplo, limpadores de para-brisa inteligentes que se ativam sozinhos quando começa a chover, até chegar a automóveis “inteligentes”, capazes até de dirigir sozinhos;
• indústria biomédica, para a gestão remota de pacientes, até chegar a intervenções cirúrgicas realizadas à distância;
• telemetria, para desenvolver a transmissão de dados e informações entre mídias.

Aprofundemos a integração entre IoT e o setor da construção.

Exemplos de IoT: onde e como utilizar essa tecnologia inovadora

Os campos de aplicação da IoT são muitos.

Em resumo, podem ser todos aqueles contextos em que existem “coisas” que podem “comunicar” e gerar informações: desde os eletrodomésticos de casa até os semáforos das grandes cidades. É essencial que esses objetos estejam conectados à rede para transmitir e receber dados.

Vamos a alguns exemplos.

Pensemos em semáforos inteligentes, que ficam verdes quando detectam que um carro se aproxima da parada e que do outro lado não está passando nenhum outro veículo; nos automóveis, inicialmente conectados via box GPS-GPRS com finalidades seguradoras e que hoje saem das fábricas já dotados de conectividade a bordo.

Ou na casa, onde assistimos à evolução da domótica cabeada, para gerenciar sistemas de alarme, aquecimento e resfriamento, eletrodomésticos, etc., para soluções wireless cada vez mais evoluídas e ao alcance de todos, caracterizadas por serviços em cloud e pelo uso crescente da Inteligência Artificial.

Ou ainda nos comuns postes de iluminação pública, capazes de regular sua intensidade luminosa com base nas condições de visibilidade, no monitoramento do estado de conservação de pontes e túneis, na vigilância rodoviária e ferroviária, etc.

IoT e BIM

O que é IoT no BIM?

O BIM (building information model) permite a criação de um modelo digital que representa o gêmeo (digital twin) da obra realizada ou a ser realizada.

O modelo real, ou seja, a obra realizada, pode ser gerido através do seu gêmeo digital com modos extremamente avançados que também aproveitam a integração entre BIM e IoT.

Os sensores da tecnologia IoT são dispositivos bastante simples, mas aplicados à construção civil geram um potencial inovador elevadíssimo.

Conectados a instrumentos apropriados, medem temperatura, umidade, luz, movimento ou qualquer outra informação que se deseja quantificar. Combinando esses resultados com as tecnologias BIM, o resultado é uma conexão em tempo real entre o dado coletado e o modelo 3D (por exemplo, entre um canteiro de obras físico e seu gêmeo digital na nuvem) que abre caminho para um número infinito de oportunidades em termos de eficiência e gestão de um projeto.

Pense, por exemplo, na possibilidade de atualizar os documentos do projeto com base no efetivo estado de avanço das obras, de enfrentar todas as críticas executivas e gerenciais e na oportunidade de melhorar e otimizar todo o processo com base nos dados coletados no canteiro e tudo em tempo real.

De fato, os sensores presentes no canteiro podem estabelecer uma conexão constante e contínua entre o ambiente físico e seu modelo digital, abrindo novas possibilidades no campo da gestão do projeto.

Os dados assim coletados constituem uma base de suporte para cada fase decisional e gerencial do processo construtivo: desde a cantierização da obra até sua gestão e manutenção ao longo do tempo.

Na fase de canteiro, por exemplo, a sensorística permite conhecer os dados relativos à presença do pessoal no canteiro, aos fluxos de trabalho e seus respectivos picos e eventuais sobreposições, coletar informações em tempo real sobre o uso de máquinas, equipamentos e materiais, ter uma visão constantemente atualizada sobre o avanço das obras e os suprimentos, verificar a correção das modalidades executivas utilizadas.

Graças às plataformas Cloud, essa enorme base de dados está naturalmente à disposição de todos os envolvidos no projeto, segundo uma abordagem perfeitamente coerente com a filosofia subjacente ao Building Information Modeling.

Se você deseja implementar seu conhecimento sobre IoT no BIM, pode fazê-lo utilizando usBIM.IoT, que aproveita as informações do modelo BIM para realizar uma associação automática entre o dispositivo IoT físico e seu gêmeo digital dentro do BIM.

Todos os dados registrados pelos sensores são enviados em tempo real para o aplicativo de usBIM, que os adquire, analisa e os torna visíveis no modelo BIM em formato IFC.

O modelo BIM se torna vivo, mudando as características com base nos dados que cada sensor transmite.

As modificações visuais em tempo real no gêmeo digital dentro do BIM (com base nos valores do dispositivo físico) permitem um controle preciso mesmo em grandes ambientes com dezenas de milhares de dispositivos.

O enriquecimento do modelo BIM com as informações provenientes dos sistemas IoT permite visualizar e gerenciar grandes ecossistemas IoT.

Graças ao modelo tridimensional e ao sistema de visualizações federadas oferecido pelo BIM, você obtém uma decomposição em subsistemas e a navegação top-down do ecossistema IoT.

Caso estudo: BIM, IoT e dashboard de BI para otimizar a eficiência energética

O caso estudo desenvolvido no âmbito do projeto de pesquisa e desenvolvimento BBI envolveu a Igreja de San Giacomo dall’Orio, uma das igrejas mais antigas de Veneza, escolhida como contexto experimental para a aplicação integrada de metodologias BIM, redes IoT e ferramentas de Business Intelligence (BI) para o monitoramento ambiental e a gestão conservativa do patrimônio histórico.

O projeto insere-se no delicado ecossistema veneziano, caracterizado por condições ambientais particularmente complexas e por uma elevada vulnerabilidade do patrimônio construído, e nasce da necessidade de desenvolver sistemas inovadores capazes de apoiar os processos decisórios dentro das estruturas organizacionais encarregadas da proteção e conservação dos bens culturais. A atividade de pesquisa teve como objetivo principal a definição de um modelo integrado capaz de adquirir, organizar, analisar e visualizar grandes quantidades de dados ambientais provenientes do edifício, tornando-os facilmente interpretáveis através de ferramentas digitais avançadas e interfaces gráficas personalizáveis.

A pesquisa começou com a consciência de que os recentes avanços no campo da digitalização e da sensorização permitem hoje coletar enormes quantidades de dados relativos ao comportamento ambiental dos edifícios históricos, provenientes tanto de simulações digitais quanto de sistemas de monitoramento em tempo real. No entanto, essas informações muitas vezes se mostram difíceis de interpretar e de transformar em ferramentas realmente úteis para a gestão operacional dos edifícios. Por esse motivo, o projeto aprofundou o uso de plataformas BIM e gêmeos digitais integrados com sistemas IoT e ferramentas BI, a fim de desenvolver modos inovadores de representação e leitura dos dados, voltados não apenas para especialistas em BIM e IoT, mas também para os responsáveis pela gestão dos sites culturais e para os operadores envolvidos nas atividades de manutenção e conservação.

No caso específico da Igreja de San Giacomo dall’Orio, a investigação concentrou-se no monitoramento do microclima interno, considerado um fator determinante para a conservação preventiva e programada dos bens culturais. O edifício, caracterizado pela presença de materiais construtivos pertencentes a épocas diferentes e por uma elevada complexidade espacial e de sistemas, representou um contexto ideal para experimentar metodologias avançadas de aquisição e gestão dos dados ambientais. Em particular, foram monitorados os principais parâmetros que definem o microclima interno, incluindo temperatura do ar, umidade relativa, qualidade do ar e condições de conforto, elementos fundamentais para identificar potenciais fenômenos de degradação tanto nas obras de arte quanto nas estruturas arquitetônicas históricas. O estudo também considerou as influências exercidas pelo clima externo, pela poluição atmosférica, pelas características geométricas e construtivas do edifício, pelos modos de uso dos espaços e pela presença de sistemas mecânicos e de instalações.

Para a campanha de monitoramento, foram instalados dez sensores IoT para a detecção da temperatura e da umidade relativa, distribuídos em diferentes ambientes da igreja e em diferentes alturas, de modo a obter uma caracterização completa e tridimensional do comportamento microclimático interno. Os sensores, compostos por termorresistências e dispositivos capacitivos, permitiram adquirir dados contínuos relativos às condições ambientais do edifício. Essas informações foram posteriormente integradas dentro de um modelo BIM desenvolvido na plataforma usBIM, criando uma correlação direta entre o dado coletado e o modelo digital do edifício. Através desse sistema, foi possível visualizar em tempo real os valores registrados pelos sensores, analisar a evolução dos parâmetros ambientais e identificar eventuais condições críticas por meio de sistemas de alerta baseados na superação de limites predefinidos.

Um aspecto central da pesquisa envolveu a elaboração e a visualização dos dados por meio de ferramentas de Business Intelligence, com o objetivo de melhorar a compreensão das informações e apoiar processos decisórios mais eficazes. Os dados adquiridos pela rede IoT foram organizados e representados através de diferentes tipos de visualização gráfica, incluindo gráficos lineares, gráficos de dispersão, mapas de calor, widgets dinâmicos e dashboards interativas. As representações gráficas foram projetadas em função das necessidades dos diferentes usuários: de um lado, gráficos simples e imediatos para o monitoramento em tempo real e o suporte às decisões operacionais; do outro, visualizações mais complexas e analíticas voltadas para usuários experientes e destinadas à interpretação avançada dos fenômenos ambientais. Uma atenção especial foi dada à personalização das visualizações, por meio do uso de códigos de cores, benchmarks normativos, etiquetas dinâmicas e sistemas interativos capazes de facilitar a identificação de anomalias, correlações e tendências temporais.

A análise dos dados foi também confrontada com as principais normas e diretrizes internacionais relacionadas à conservação preventiva dos bens culturais, incluindo a norma EN 15757, a série de normas ISO 11799 para a conservação de documentos de arquivo e bibliotecas e as diretrizes ASHRAE para o controle das condições ambientais em museus, arquivos e bibliotecas. Essa comparação permitiu verificar a conformidade dos parâmetros ambientais monitorados em relação aos limites recomendados para a conservação das obras e superfícies históricas, identificando eventuais situações de risco relacionadas a valores excessivos de umidade relativa ou a oscilações termo-higrométricas significativas. Através da integração entre monitoramento IoT, modelagem BIM e análise BI, o projeto demonstrou como é possível transformar o dado ambiental em uma ferramenta operacional para a gestão inteligente dos edifícios históricos, melhorando as atividades de manutenção programada, conservação preventiva e controle do conforto ambiental.

O caso estudo da Igreja de San Giacomo dall’Orio destaca, portanto, as potencialidades oferecidas pela integração entre tecnologias digitais, sensorização avançada e sistemas de visualização de dados no campo da conservação do patrimônio cultural. A abordagem experimentada permite não apenas adquirir um conhecimento aprofundado do comportamento ambiental do edifício ao longo do tempo, mas também desenvolver ferramentas dinâmicas e personalizáveis para o suporte às decisões, favorecendo uma gestão mais consciente, oportuna e eficaz do patrimônio histórico-arquitetônico.

Caso estudo: BIM, IoT e monitoramento estrutural de um viaduto

Um outro campo em que a integração entre BIM e IoT mostra um elevado potencial aplicativo é o monitoramento estrutural das infraestruturas. Pontes, viadutos, túneis e obras estratégicas podem ser dotados de sistemas de sensorização avançada capazes de adquirir dados contínuos sobre o comportamento da obra e de restituí-los dentro do modelo digital, transformando o BIM em um verdadeiro ambiente de controle e gestão.
Um exemplo significativo diz respeito ao viaduto Canalone, infraestrutura rodoviária situada ao longo da Napoli-Salerno, analisada no âmbito do projeto de pesquisa INSIST, financiado pelo Ministério da Universidade e da Pesquisa dentro do programa PON Pesquisa e coordenado pela Universidade dos Estudos de Nápoles Federico II, com a participação de várias universidades italianas e empresas do setor.
O viaduto é uma obra em concreto armado em arco de via superior, caracterizada por uma configuração estrutural complexa. Para essa infraestrutura, foi realizado um modelo digital BIM utilizado como base informativa para integrar, organizar e visualizar os dados provenientes do sistema de monitoramento instalado no local.
O sistema é composto por sensores de pressão, acelerômetros tri-axiais e termopares, conectados a nós de aquisição e transmissão de dados. Os sensores de pressão foram instalados nas pilastras e no arco para detectar as variações relacionadas às cargas atuantes sobre a laje e ao estado tensional dos elementos estruturais. Os acelerômetros, posicionados nas vigas de borda, permitem analisar o comportamento dinâmico da obra, monitorando a evolução ao longo do tempo de frequências, períodos e formas modais. Os termopares permitem, finalmente, adquirir dados de temperatura, úteis para distinguir as variações devido aos efeitos ambientais de eventuais anomalias estruturais.
Os dados coletados pelos sensores são processados através de modelos matemáticos, modelos numéricos e algoritmos de inteligência artificial. Dessa forma, é possível definir intervalos de comportamento ordinário da infraestrutura e identificar eventuais desvios em relação às condições esperadas. As técnicas de detecção de anomalias permitem, por exemplo, reconhecer situações anômalas, superações de limites ou variações significativas que podem exigir verificações ou inspeções adicionais em campo.
A gestão do dado em ambiente BIM permite tornar essas informações mais legíveis e operativas. Através de plataformas interoperáveis como usBIM.IoT, os dados provenientes dos dispositivos instalados na obra podem ser associados aos elementos do modelo IFC e visualizados em tempo real através de escalas cromáticas, etiquetas informativas e regras de controle. Na presença de determinados valores ou superações de limites, o modelo digital pode mudar de cor, destacando imediatamente as áreas da infraestrutura afetadas por condições a serem monitoradas.
Essa abordagem permite passar de uma leitura puramente numérica do dado a uma visualização integrada no modelo tridimensional da obra. O técnico ou o gestor da infraestrutura pode assim identificar rapidamente o sensor envolvido, o elemento estrutural conectado, o parâmetro monitorado e a eventual condição crítica detectada.
A integração entre BIM, IoT e algoritmos de análise avançada apoia, portanto, uma gestão mais consciente e oportuna das infraestruturas. O monitoramento contínuo permite melhorar o conhecimento da obra, programar as inspeções de forma mais direcionada, otimizar as intervenções de manutenção e aumentar o nível de segurança geral.
No caso das infraestruturas existentes, frequentemente caracterizadas por idade avançada, tráfego intenso e condições ambientais variáveis, esse modelo operacional representa

usBIM.IoT em um minuto

Para concluir, mostro a você um breve vídeo sobre as potencialidades do usBIM.IoT.

FAQ sobre IoT e BIM

O que é IoT no BIM?

A Internet das Coisas (IoT) no BIM representa a integração entre dispositivos inteligentes conectados à Internet e o Building Information Modeling. O BIM permite a criação de um modelo digital que representa o gêmeo digital da obra realizada ou a ser realizada. Através da integração entre BIM e IoT, os sensores aplicados aos edifícios e canteiros de obras coletam dados como temperatura, umidade, luz, movimento e outras informações úteis, criando uma conexão em tempo real entre o dado coletado e o modelo 3D.

Para que serve o IoT no BIM?

O IoT no BIM serve para monitorar, controlar e transferir informações úteis para a gestão e otimização de uma obra. Graças à conexão constante entre o ambiente físico e o modelo digital, é possível atualizar os documentos do projeto com base no estado real de avanço das obras, enfrentar críticas executivas e gerenciais, melhorar os processos decisórios e otimizar todo o processo construtivo.

Quais ferramentas são necessárias para gerenciar o IoT no BIM?

Para gerenciar o IoT no BIM são necessários sensores IoT, plataformas em nuvem e aplicações BIM integradas. Os sensores detectam dados como temperatura, umidade, luz, movimento e outras informações. As plataformas em nuvem permitem a coleta, análise e compartilhamento de dados entre todos os envolvidos no projeto.

O que significa Internet das Coisas?

Internet das Coisas (IoT) é o processo pelo qual cada objeto de uso cotidiano pode adquirir uma identidade digital própria através da conexão à rede Internet. O IoT se baseia na ideia de objetos inteligentes interconectados capazes de trocar informações coletadas, processadas ou monitoradas para executar ações subsequentes e automatizar processos.

Quais são os principais campos de aplicação do IoT?

Os principais campos de aplicação do IoT incluem o setor da construção, a gestão de casas inteligentes, a automação predial, as cidades inteligentes, as infraestruturas, a agricultura de precisão, a zootecnia, a indústria, a indústria automobilística, a vigilância e a segurança.

Quais são alguns exemplos práticos de IoT?

Entre os exemplos práticos de IoT estão os semáforos inteligentes que regulam o tráfego com base na presença de veículos, os automóveis conectados via GPS e conectividade integrada, as casas inteligentes com sistemas sem fio e serviços em nuvem, os postes de iluminação inteligentes que regulam automaticamente a intensidade luminosa e os sistemas de monitoramento de pontes e túneis.

Como funciona a integração entre IoT e BIM?

A integração entre IoT e BIM funciona através de sensores conectados a dispositivos e plataformas em nuvem que enviam dados em tempo real para o modelo BIM. Os dados coletados são adquiridos, analisados e visualizados diretamente no modelo tridimensional IFC, permitindo uma conexão contínua entre o canteiro físico e seu gêmeo digital.

Quais vantagens o IoT oferece no setor da construção?

No setor da construção, o IoT oferece inúmeras vantagens, incluindo o monitoramento em tempo real do estado de avanço das obras, o controle da presença do pessoal no canteiro, a análise dos fluxos de trabalho, o monitoramento do uso de máquinas e materiais e a gestão dos suprimentos.

O que é usBIM.IoT?

usBIM.IoT é uma aplicação do sistema integrado usBIM que permite implementar a supervisão e o telecontrole de dispositivos IoT diretamente do modelo BIM. A ferramenta aproveita as informações do modelo BIM para associar automaticamente o dispositivo IoT físico ao seu gêmeo digital dentro do BIM.

Como os dados IoT são visualizados no modelo BIM?

Os dados IoT são visualizados no modelo BIM através de modificações visuais em tempo real no gêmeo digital. O modelo BIM altera suas características com base nos dados transmitidos pelos sensores, permitindo um controle preciso mesmo em ambientes muito grandes com milhares de dispositivos.

Como o IoT no BIM se aplica ao monitoramento de infraestruturas?

No monitoramento de infraestruturas, o IoT no BIM permite conectar sensores instalados em pontes, viadutos, túneis e outras obras estratégicas ao respectivo modelo digital. Os dispositivos podem detectar parâmetros como pressões, acelerações, vibrações, temperaturas e deformações. Os dados são adquiridos, processados e visualizados no modelo BIM, permitindo identificar anomalias, ultrapassagens de limites e variações no comportamento estrutural. Dessa forma, o modelo se torna uma ferramenta operacional para a manutenção preditiva e para o suporte à decisão.