Les dernières avancées en matière de technologie numérique apporteront des avantages significatifs aux bâtiments nouvellement construits. Appelés “Smart Building”, ils amélioreront la satisfaction des utilisateurs, réduiront la consommation d’énergie et renforceront la sécurité des personnes et des infrastructures.
Le concept de bâtiment intelligent concerne les bâtiments qui privilégient l’efficacité et la durabilité, tout en assurant la sécurité et le bien-être des occupants. Pour ce faire, on intègre des capteurs et des actionneurs dans tout le bâtiment, qui sont ensuite reliés à des systèmes tels que le système de gestion du bâtiment (BMS) et le système d’automatisation du bâtiment (BAS).Un bâtiment intelligent est composé de capteurs interconnectés qui produisent des données brutes, de micropuces qui traitent ces données et d’actionneurs qui les contrôlent. En outre, les données générées par le bâtiment peuvent être monétisées de différentes manières. Par exemple, elles peuvent être utilisées pour améliorer la qualité des produits en identifiant les causes profondes des pannes d’équipement dans des environnements réels. Les experts en apprentissage automatique et en intelligence artificielle peuvent également utiliser les données comme ensembles d’entraînement pour leurs algorithmes, en particulier pour l’optimisation énergétique, la maintenance prédictive, la classification des capteurs et des points de données. Enfin, les données peuvent contribuer au développement de meilleurs systèmes de sécurité pour les nouveaux bâtiments, en aidant les planificateurs de la construction à comprendre comment le feu se propage et à optimiser la conception des bâtiments.
L’objectif de la construction de demain est le commerce ou l’échange de données, ce qui nécessite un nombre croissant d’applications fonctionnant sur le système d’exploitation du bâtiment (BOS) afin de générer des revenus à partir de ces données. Par conséquent, les bâtiments de demain seront construits autour d’un centre de données. Le terme “bâtiment augmenté” sera utilisé pour désigner le développement de ces nouvelles caractéristiques d’un bâtiment.Plus précisément, l’objectif d’un bâtiment augmenté est de répondre aux exigences suivantes :
- Le contrôle centralisé des systèmes de CVC, de sécurité, d’éclairage et autres est facilité par l’automatisation des bâtiments. Cette automatisation s’appuie sur la technologie IoT pour permettre la surveillance et le contrôle de divers paramètres, notamment la température, l’eau, l’humidité, la pression et l’électricité.
- Le BIM est un outil utile pour la maintenance et l’utilisation des bâtiments. Il s’agit d’un “manuel” du bâtiment qui permet d’accéder à des profils d’actifs actualisés et d’améliorer la connaissance de l’emplacement des actifs. La BIM permet d’effectuer des tests sans contact physique avec l’espace, ce qui réduit les temps d’arrêt et les coûts de main-d’œuvre.
- L‘internet des objets (IoT) consiste à connecter des capteurs et des micropuces via la plateforme du protocole internet (IP) afin de faciliter l’analyse et l’échange d’informations. Grâce à l’IdO, les appareils peuvent être contrôlés et connectés via l’internet à l’aide d’une application mobile.
- Les progrès de l’intelligence artificielle (IA) et de l’apprentissage automatique (ML) permettent aux machines de fonctionner de manière autonome sans intervention humaine. En combinant l’IA avec les capteurs de l’Internet des objets (IoT), les fonctions des bâtiments peuvent être automatisées et les opérations peuvent être améliorées pour plus de réactivité et d’efficacité. L’une de ces applications est la gestion des équipements, où les machines peuvent identifier des irrégularités dans leur fonctionnement, comme un réfrigérateur qui fuit, sur la base de leur connaissance apprise des modèles d’entrée ou de sortie d’énergie pendant le fonctionnement.
- L’informatique en nuage (cloud computing) implique l’utilisation de périphériques et de capteurs pour surveiller et recueillir des données sur les conditions locales, qui sont ensuite transférées vers une passerelle locale ou distante à l’aide d’un réseau à bas débit. Ces données sont ensuite collectées, mises en corrélation et traitées pour une action ultérieure dans une variété d’applications telles que la gestion des installations, l’économie d’énergie, le stationnement, l’autonettoyage, les systèmes de sécurité, la gestion des déchets, etc.
- M’application de la réalité augmentée (RA) dans la gestion des installations devrait augmenter lorsqu’elle est associée à la modélisation des données du bâtiment (BIM) et aux lunettes à RA. En portant ces lunettes lors de l’inspection des équipements, des représentations numériques sont projetées sur chaque équipement pour une reconnaissance et des informations supplémentaires. Ces informations peuvent comprendre des instructions écrites, des alertes, des dates d’installation et des résolutions de problèmes, ce qui est très utile en cas d’urgence et de panne d’équipement. La réalité augmentée est également très utile sur les chantiers de construction, car elle permet de visualiser les plans en 3D, de visualiser les étapes de construction à venir et d’améliorer la précision et l’exactitude.
- Les architectes peuvent utiliser la réalité virtuelle (VR) pour simuler la visite d’un bâtiment avant même sa construction, ce qui leur permet de procéder à des ajustements de conception plus précis sur la base de leur expérience.
- Le secteur de la construction devrait utiliser largement les drones et l’intelligence artificielle dans les années à venir. Les drones contribueront à la cartographie des sites de construction, à la planification des travaux et à la direction de véhicules autopilotés tels que les ascenseurs aériens. En outre, les drones peuvent être utilisés pour effectuer des enquêtes dans différents contextes, notamment dans les bureaux, les magasins de détail et les épiceries, en identifiant les produits périmés sur les étagères. Les drones sont également utilisés pour la surveillance de la sécurité, où ils peuvent être activés par des déclencheurs basés sur l’IA.
Nous devons changer de perspective et cesser de considérer le bâtiment augmenté comme une simple automatisation du passé. Nous devrions plutôt le considérer comme une reconstruction complète de la structure, basée sur une architecture nouvelle qui incorpore différents niveaux, résumant en fin de compte sa conception, à savoir :
- Au niveau physique, le système s’interface avec les différents systèmes du bâtiment tels que le chauffage, la ventilation, la climatisation, l’incendie, la sécurité et l’éclairage par l’intermédiaire d’adaptateurs et de services de connexion. Les capteurs recueillent des données et les actionneurs exécutent les actions nécessaires. L’ajustement automatique des niveaux d’éclairage en fonction de l’heure de la journée en est une illustration. Des informations et des modèles opérationnels communs facilitent la communication entre les systèmes, et des protocoles standard sont utilisés pour les connexions locales entre les adaptateurs.
- Au niveau du système, il y a intégration physique de plusieurs systèmes de bâtiment. Ce niveau interagit avec les adaptateurs par le biais de connexions locales au niveau physique. L’information entre les sous-systèmes se présente sous la forme de signaux et de commandes. L’archivage des données, la corrélation des événements et d’autres services font partie des fonctions fournies par ce niveau.
- Au niveau de l’intégration des processus, l’automatisation et la synchronisation des processus sont facilitées. Un service d’entreprise relie différents services logiciels, ce qui permet de créer des processus de gestion de la construction à l’aide d’une architecture orientée services. Cette architecture synchronise les événements, les services de construction de niveau abstrait et les données antérieures afin de garantir leur réutilisation.
En résumé, les principaux problèmes à résoudre sont les suivants : améliorer l’expérience de l’utilisateur, modifier les paramètres du bâtiment tels que la température et l’humidité, mettre en œuvre le suivi des mouvements pour réduire les temps d’attente et prévenir les embouteillages, améliorer la connectivité avec des temps de réponse rapides, offrir des expériences visuellement attrayantes, réduire la consommation d’énergie en ne fournissant que les services essentiels, mettre en œuvre un meilleur contrôle de l’éclairage intelligent et de la consommation d’énergie, et assurer la sécurité du bâtiment, de ses biens et de ses occupants grâce à la détection précoce des incidents et à l’utilisation de technologies avancées telles que l’analyse vidéo, la biométrie, les drones et les capteurs.
La réalisation de “villes intelligentes” (smart cities) est évidemment liée à la réalisation de bâtiments améliorés. La simple installation de capteurs dans les bâtiments urbains ne suffit pas à qualifier les bâtiments et la ville d'”intelligents”. Le jumeau numérique d’un bâtiment est un exemple de la façon dont les bâtiments et les villes intelligents fusionnent. Celui-ci peut prévoir et gérer l’éclairage, la production et le stockage d’énergie, ainsi que la maintenance prophylactique. Un autre exemple est l’utilisation des bâtiments pour la production et le stockage d’énergie, qui peuvent également servir d’interface à l’échelle urbaine. Les bâtiments peuvent servir de micro-réseaux locaux ou restreindre automatiquement la consommation lorsque le réseau énergétique de la ville indique qu’il est en surcapacité.
