Cos’è l’IoT nel BIM

L’evoluzione del BIM rende sempre più efficace il processo di progettazione ma anche quello di gestione e monitoraggio di un’opera. Esistono tante nuove tecnologie, come ad esempio l’IoT (internet of things), che si affiancano al BIM e ne amplificano ancora di più il potenziale.

Che cos’è l’IoT nel BIM? A cosa serve? Quali strumenti occorrono per gestire l’IoT nel BIM?

Se vuoi approfondire tutti gli aspetti dell’IoT nel BIM leggi questo focus e scopri di più su usBIM.IoT, lo strumento per implementare la supervisione e il telecontrollo di dispositivi IoT direttamente dal modello BIM.

usBIM.IoT è una delle applicazioni del sistema integrato usBIM, il sistema di BIM management scalabile e configurabile secondo le tue esigenze.

Il significato di Internet of Things nel BIM

Internet of Things (IoT) è un termine di nuovo conio nato per identificare gli oggetti reali connessi ad internet.

Per Internet of Things (IoT) o Internet delle Cose si intende il processo con cui, attraverso la rete Internet, ogni oggetto d’uso quotidiano può acquistare potenzialmente una sua identità nel mondo digitale. L’IoT si basa sull’idea di oggetti “intelligenti” tra loro interconnessi per scambiare le informazioni possedute, raccolte e/o elaborate.

Lo scopo è sostanzialmente quello di monitorare, controllare e trasferire informazioni per poi svolgere azioni conseguenti.

Vediamo i principali campi d’applicazione e qualche esempio pratico.

I principali campi di applicazione dell’IoT

I campi di applicazione dell’IoT sono tantissimi, tra cui:

• settore delle costruzioni, gestione di smart home, bulding automation, smart city, infrastrutture, ecc.
• agricoltura, smart agrifood, agricoltura di precisione
• zootecnia
• industria
• industria automobilistica, self driving car, ecc.
• sorveglianza e sicurezza
• ecc.

In via più sperimentale, l’IoT può essere anche applicato a:

• domotica, per gestire ad esempio frigoriferi, lavatrici, il telefono, ecc.;
• robotica, l’ingegneria e tecnologia che permettono ai robot di “prendere vita”, ovvero di far fare ai robot compiti oggi svolti dagli esseri umani;
• avionica, la tecnologia applicata agli aeromobili ed al pilotaggio, come ad esempio sistemi di comunicazione sugli aerei, autopilota, ecc.;
• industria automobilistica, che studia nuove applicazioni per le auto, come ad esempio tergicristalli intelligenti che si attivano da soli quando inizia a piovere, fino ad arrivare ad automobili “intelligenti”, capaci addirittura di guidare da sole;
• industria biomedicale, per la gestione remota dei pazienti, fino ad arrivare ad interventi chirurgici fatti a distanza;
• telemetria, per sviluppare la trasmissione di dati ed informazioni tra media.

Approfondiamo l’integrazione tra IoT e settore delle costruzioni.

Esempi di IoT: dove e come utilizzare questa innovativa tecnologia

I campi di applicazione dell’IoT sono tanti.

In sintesi possono essere tutti quei contesti in cui ci sono “cose” che possono “comunicare” e generare informazioni: dagli elettrodomestici di casa, ai semafori delle grandi città. Essenziale è che questi oggetti siano connessi alla rete per trasmettere e ricevere dati.

Facciamo qualche esempio.

Si pensi ai semafori intelligenti, che diventano verdi quando rilevano che una macchina si avvicina allo stop e che dall’altro lato non sta passando nessun altro autoveicolo; alle automobili, inizialmente connesse tramite box GPS-GPRS con finalità assicurative e che oggi escono dalle fabbriche già dotate di connettività a bordo.

Oppure alla casa, in cui abbiamo assistito all’evoluzione dalla domotica cablata, per gestire i sistemi di allarme, il riscaldamento e il raffrescamento, gli elettrodomestici, ecc., a soluzioni wireless sempre più evolute e alla portata di tutti, caratterizzate da servizi in cloud e dall’uso crescente dell’Intelligenza Artificiale.

Oppure ancora ai comunissimi lampioni stradali, in grado di regolare la loro intensità luminoso sulla base delle condizioni di visibilità, al monitoraggio dello stato di conservazione di ponti e tunnel, alla sorveglianza stradale e ferroviaria, ecc.

IoT e BIM

Cos’è l’IoT nel BIM?

Il BIM (building information model) consente la realizzazione di un modello digitale che rappresenta il gemello (digital twin) dell’opera realizzata o da realizzare.

Il modello reale, ovvero l’opera realizzata, può essere gestito attraverso il suo gemello digitale con modalità estremamente avanzate che sfruttano anche l’integrazione tra BIM e IoT.

I sensori della tecnologia IoT sono dispositivi piuttosto semplici ma applicati all’edilizia generano un potenziale innovativo elevatissimo.

Collegati ad appositi strumenti, misurano temperatura, umidità, luce, movimento o qualsiasi altra informazione che si vuole quantificare. Combinando questi risultati alla tecnologie BIM, il risultato è una connessione in tempo reale tra il dato rilevato e il modello 3D (ad esempio tra un cantiere fisico e il suo gemello digitale nel cloud) che apre la strada a un numero infinito di opportunità in termini di efficienza e gestione di un progetto.

Si pensi, ad esempio, alla possibilità di aggiornare gli elaborati di progetto in base all’effettivo stato di avanzamento dei lavori, di affrontare tutte le criticità esecutive e gestionali e all’opportunità di migliorare e ottimizzare l’intero processo sulla base dei dati rilevati in cantiere e tutto in tempo reale.

Infatti, i sensori presenti in cantiere possono stabilire una connessione costante e continua fra l’ambiente fisico e il suo modello digitale, aprendo nuove possibilità nel campo della gestione del progetto.

I dati così raccolti costituiscono una base di supporto per ogni fase decisionale e gestionale del processo costruttivo: dalla cantierizzazione dell’opera fino alla sua gestione e manutenzione nel corso del tempo.

In fase di cantiere, ad esempio, la sensoristica consente di conoscere i dati relativi alla presenza del personale in cantiere, ai flussi di lavoro e ai relativi picchi ed eventuali sovrapposizioni, raccogliere informazioni in tempo reale sull’utilizzo di macchine, attrezzature e materiali, avere un quadro costantemente aggiornato sull’avanzamento dei lavori e gli approvvigionamenti, verificare la correttezza delle modalità esecutive utilizzate.

Grazie alle piattaforme Cloud questa enorme base di dati è naturalmente a disposizione di tutti i soggetti coinvolti nel progetto, secondo un approccio perfettamente coerente con la filosofia alla base del Building Information Modeling.

Se vuoi implementare la tua conoscenza sull’IoT nel BIM puoi farlo utilizzando usBIM.IoT che sfrutta le informazioni del modello BIM per effettuare un’associazione automatica tra il dispositivo IoT fisico e il suo gemello digitale all’interno del BIM.

Tutti i dati registrati dai sensori vengono inviati in tempo reale all’applicazione di usBIM che li acquisisce, li analizza e li rende visibili sul modello BIM in formato IFC.

Il modello BIM diventa vivo cambiando le caratteristiche in base ai dati che ciascun sensore trasmette.

Le modifiche visuali real-time sul gemello digitale all’interno del BIM (in base ai valori del dispositivo fisico) permettono un controllo puntuale anche su grandi ambienti con decine di migliaia di dispositivi.

L’arricchimento del modello BIM con le informazioni provenienti dai sistemi IoT ti permette di visualizzare e gestire grandi ecosistemi IoT.

Grazie al modello tridimensionale e al sistema di visualizzazioni federate offerto dal BIM ottieni una scomposizione in sottosistemi e la navigazione top-down dell’ecosistema IoT.

Caso studio: BIM, IoT e dashboard di BI per ottimizzare l’efficienza energetica

Il caso studio sviluppato nell’ambito del progetto di ricerca e sviluppo BBI ha riguardato la Chiesa di San Giacomo dall’Orio, una delle chiese più antiche di Venezia, scelta come contesto sperimentale per l’applicazione integrata di metodologie BIM, reti IoT e strumenti di Business Intelligence (BI) per il monitoraggio ambientale e la gestione conservativa del patrimonio storico.

Il progetto si inserisce nel delicato ecosistema veneziano, caratterizzato da condizioni ambientali particolarmente complesse e da un’elevata vulnerabilità del costruito storico, e nasce dall’esigenza di sviluppare sistemi innovativi in grado di supportare i processi decisionali all’interno delle strutture organizzative deputate alla tutela e alla conservazione dei beni culturali. L’attività di ricerca ha avuto come obiettivo principale la definizione di un modello integrato capace di acquisire, organizzare, analizzare e visualizzare grandi quantità di dati ambientali provenienti dall’edificio, rendendoli facilmente interpretabili attraverso strumenti digitali avanzati e interfacce grafiche personalizzabili.

La ricerca ha preso avvio dalla consapevolezza che i recenti progressi nel campo della digitalizzazione e della sensoristica consentono oggi di raccogliere enormi quantità di dati relativi al comportamento ambientale degli edifici storici, derivanti sia da simulazioni digitali sia da sistemi di monitoraggio in tempo reale. Tuttavia, tali informazioni risultano spesso difficili da interpretare e da trasformare in strumenti realmente utili per la gestione operativa degli edifici. Per questo motivo, il progetto ha approfondito l’utilizzo di piattaforme BIM e digital twin integrate con sistemi IoT e strumenti BI, al fine di sviluppare modalità innovative di rappresentazione e lettura dei dati, orientate non soltanto agli specialisti BIM e IoT, ma anche ai responsabili della gestione dei siti culturali e agli operatori coinvolti nelle attività di manutenzione e conservazione.

Nel caso specifico della Chiesa di San Giacomo dall’Orio, l’indagine si è concentrata sul monitoraggio del microclima indoor, considerato un fattore determinante per la conservazione preventiva e programmata dei beni culturali. L’edificio, caratterizzato dalla presenza di materiali costruttivi appartenenti a epoche differenti e da un’elevata complessità spaziale e impiantistica, ha rappresentato un contesto ideale per sperimentare metodologie avanzate di acquisizione e gestione dei dati ambientali. In particolare, sono stati monitorati i principali parametri che definiscono il microclima interno, tra cui temperatura dell’aria, umidità relativa, qualità dell’aria e condizioni di comfort, elementi fondamentali per individuare potenziali fenomeni di degrado sia sulle opere d’arte sia sulle strutture architettoniche storiche. Lo studio ha inoltre considerato le influenze esercitate dal clima esterno, dall’inquinamento atmosferico, dalle caratteristiche geometriche e costruttive dell’edificio, dalle modalità d’uso degli spazi e dalla presenza di sistemi meccanici e impiantistici.

Per la campagna di monitoraggio sono stati installati dieci sensori IoT per la rilevazione della temperatura e dell’umidità relativa, distribuiti in diversi ambienti della chiesa e a differenti altezze, così da ottenere una caratterizzazione completa e tridimensionale del comportamento microclimatico interno. I sensori, costituiti da termoresistenze e dispositivi capacitivi, hanno consentito di acquisire dati continui relativi alle condizioni ambientali dell’edificio. Tali informazioni sono state successivamente integrate all’interno di un modello BIM sviluppato nella piattaforma usBIM, creando una correlazione diretta tra il dato rilevato e il modello digitale dell’edificio. Attraverso questo sistema è stato possibile visualizzare in tempo reale i valori registrati dai sensori, analizzare l’andamento dei parametri ambientali e individuare eventuali condizioni critiche mediante sistemi di alert basati sul superamento di soglie preimpostate.

Un aspetto centrale della ricerca ha riguardato l’elaborazione e la visualizzazione dei dati mediante strumenti di Business Intelligence, con l’obiettivo di migliorare la comprensione delle informazioni e supportare processi decisionali più efficaci. I dati acquisiti dalla rete IoT sono stati organizzati e rappresentati attraverso differenti tipologie di visualizzazione grafica, tra cui grafici lineari, grafici a dispersione, mappe di calore, widget dinamici e dashboard interattive. Le rappresentazioni grafiche sono state progettate in funzione delle esigenze dei diversi utenti: da un lato, grafici semplici e immediati per il monitoraggio in tempo reale e il supporto alle decisioni operative; dall’altro, visualizzazioni più complesse e analitiche rivolte a utenti esperti e finalizzate all’interpretazione avanzata dei fenomeni ambientali. Particolare attenzione è stata dedicata alla personalizzazione delle visualizzazioni, mediante l’utilizzo di codici colore, benchmark normativi, etichette dinamiche e sistemi interattivi capaci di facilitare l’individuazione di anomalie, correlazioni e tendenze temporali.

L’analisi dei dati è stata inoltre confrontata con le principali normative e linee guida nazionali e internazionali relative alla conservazione preventiva dei beni culturali, tra cui la normativa italiana UNI 10829, la norma europea EN 15757 e le linee guida ASHRAE. Questo confronto ha consentito di verificare la conformità dei parametri ambientali monitorati rispetto alle soglie raccomandate per la conservazione delle opere e delle superfici storiche, individuando eventuali situazioni di rischio legate a valori eccessivi di umidità relativa o a significative oscillazioni termoigrometriche. Attraverso l’integrazione tra monitoraggio IoT, modellazione BIM e analisi BI, il progetto ha dimostrato come sia possibile trasformare il dato ambientale in uno strumento operativo per la gestione intelligente degli edifici storici, migliorando le attività di manutenzione programmata, conservazione preventiva e controllo del comfort ambientale.

Il caso studio della Chiesa di San Giacomo dall’Orio evidenzia quindi le potenzialità offerte dall’integrazione tra tecnologie digitali, sensoristica avanzata e sistemi di visualizzazione dati nel campo della conservazione del patrimonio culturale. L’approccio sperimentato permette non solo di acquisire una conoscenza approfondita del comportamento ambientale dell’edificio nel tempo, ma anche di sviluppare strumenti dinamici e personalizzabili per il supporto alle decisioni, favorendo una gestione più consapevole, tempestiva ed efficace del patrimonio storico-architettonico.

Caso studio: BIM, IoT e monitoraggio strutturale di un viadotto

Un ulteriore ambito in cui l’integrazione tra BIM e IoT mostra un elevato potenziale applicativo è il monitoraggio strutturale delle infrastrutture. Ponti, viadotti, gallerie e opere strategiche possono essere dotati di sistemi di sensoristica avanzata capaci di acquisire dati continui sul comportamento dell’opera e di restituirli all’interno del modello digitale, trasformando il BIM in un vero ambiente di controllo e gestione.

Un esempio significativo riguarda il viadotto Canalone, infrastruttura autostradale situata lungo la Napoli-Salerno, analizzata nell’ambito del progetto di ricerca INSIST, finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca all’interno del programma PON Ricerca e coordinato dall’Università degli Studi di Napoli Federico II, con il coinvolgimento di diversi atenei italiani e aziende del settore.

Il viadotto è un’opera in cemento armato ad arco a via superiore, caratterizzata da una configurazione strutturale complessa. Per questa infrastruttura è stato realizzato un modello digitale BIM utilizzato come base informativa per integrare, organizzare e visualizzare i dati provenienti dal sistema di monitoraggio installato in sito.

Il sistema è composto da sensori di pressione, accelerometri triassiali e termocoppie, collegati a nodi di acquisizione e trasmissione dati. I sensori di pressione sono stati installati sulle pilastrate e sull’arco per rilevare le variazioni legate ai carichi agenti sull’impalcato e allo stato tensionale degli elementi strutturali. Gli accelerometri, posizionati sulle travi di bordo, consentono invece di analizzare il comportamento dinamico dell’opera, monitorando l’evoluzione nel tempo di frequenze, periodi e forme modali. Le termocoppie permettono infine di acquisire dati di temperatura, utili per distinguere le variazioni dovute agli effetti ambientali da eventuali anomalie strutturali.

I dati raccolti dai sensori vengono elaborati attraverso modelli matematici, modelli numerici e algoritmi di intelligenza artificiale. In questo modo è possibile definire intervalli di comportamento ordinario dell’infrastruttura e individuare eventuali scostamenti rispetto alle condizioni attese. Le tecniche di anomaly detection consentono, ad esempio, di riconoscere situazioni anomale, superamenti di soglia o variazioni significative che possono richiedere ulteriori verifiche o ispezioni in campo.

La gestione del dato in ambiente BIM consente di rendere queste informazioni più leggibili e operative. Attraverso piattaforme interoperabili come usBIM.IoT, i dati provenienti dai dispositivi installati sull’opera possono essere associati agli elementi del modello IFC e visualizzati in tempo reale mediante scale cromatiche, etichette informative e regole di controllo. In presenza di determinati valori o superamenti di soglia, il modello digitale può cambiare colore, evidenziando immediatamente le aree dell’infrastruttura interessate da condizioni da monitorare.

Questo approccio permette di passare da una lettura puramente numerica del dato a una visualizzazione integrata nel modello tridimensionale dell’opera. Il tecnico o il gestore dell’infrastruttura può così individuare rapidamente il sensore interessato, l’elemento strutturale collegato, il parametro monitorato e l’eventuale condizione critica rilevata.

L’integrazione tra BIM, IoT e algoritmi di analisi avanzata supporta quindi una gestione più consapevole e tempestiva delle infrastrutture. Il monitoraggio continuo consente di migliorare la conoscenza dell’opera, programmare le ispezioni in modo più mirato, ottimizzare gli interventi manutentivi e aumentare il livello di sicurezza complessivo.

Nel caso delle infrastrutture esistenti, spesso caratterizzate da età avanzata, traffico intenso e condizioni ambientali variabili, questo modello operativo rappresenta un’evoluzione importante verso la manutenzione predittiva. Il BIM non è più solo il contenitore informativo dell’opera, ma diventa il punto di accesso a dati dinamici, aggiornati e interpretabili, utili per supportare le decisioni lungo l’intero ciclo di vita dell’infrastruttura.

usBIM.IoT in due minuti

Per concludere ti mostro un breve video sulle potenzialità di usBIM.IoT.

FAQ su IoT e BIM

Che cos’è l’IoT nel BIM?

L’Internet of Things (IoT) nel BIM rappresenta l’integrazione tra dispositivi intelligenti connessi a Internet e il Building Information Modeling. Il BIM consente la realizzazione di un modello digitale che rappresenta il gemello digitale dell’opera realizzata o da realizzare. Attraverso l’integrazione tra BIM e IoT, i sensori applicati agli edifici e ai cantieri raccolgono dati come temperatura, umidità, luce, movimento e altre informazioni utili, creando una connessione in tempo reale tra il dato rilevato e il modello 3D.

A cosa serve l’IoT nel BIM?

L’IoT nel BIM serve a monitorare, controllare e trasferire informazioni utili alla gestione e all’ottimizzazione di un’opera. Grazie alla connessione costante tra ambiente fisico e modello digitale, è possibile aggiornare gli elaborati di progetto in base allo stato reale di avanzamento dei lavori, affrontare criticità esecutive e gestionali, migliorare i processi decisionali e ottimizzare l’intero processo costruttivo.

Quali strumenti occorrono per gestire l’IoT nel BIM?

Per gestire l’IoT nel BIM sono necessari sensori IoT, piattaforme cloud e applicazioni BIM integrate. I sensori rilevano dati come temperatura, umidità, luce, movimento e altre informazioni. Le piattaforme cloud consentono la raccolta, l’analisi e la condivisione dei dati tra tutti i soggetti coinvolti nel progetto.

Che cosa significa Internet of Things?

Internet of Things (IoT), o Internet delle Cose, è il processo con cui ogni oggetto d’uso quotidiano può acquisire una propria identità digitale attraverso la connessione alla rete Internet. L’IoT si basa sull’idea di oggetti intelligenti interconnessi in grado di scambiare informazioni raccolte, elaborate o monitorate per eseguire azioni conseguenti e automatizzare processi.

Quali sono i principali campi di applicazione dell’IoT?

I principali campi di applicazione dell’IoT comprendono il settore delle costruzioni, la gestione delle smart home, la building automation, le smart city, le infrastrutture, l’agricoltura di precisione, la zootecnia, l’industria, l’industria automobilistica, la sorveglianza e la sicurezza.

Quali sono alcuni esempi pratici di IoT?

Tra gli esempi pratici di IoT ci sono i semafori intelligenti che regolano il traffico in base alla presenza dei veicoli, le automobili connesse tramite GPS e connettività integrata, le abitazioni smart con sistemi wireless e servizi cloud, i lampioni stradali intelligenti che regolano automaticamente l’intensità luminosa e i sistemi di monitoraggio di ponti e tunnel.

Come funziona l’integrazione tra IoT e BIM?

L’integrazione tra IoT e BIM funziona attraverso sensori collegati a dispositivi e piattaforme cloud che inviano dati in tempo reale al modello BIM. I dati raccolti vengono acquisiti, analizzati e visualizzati direttamente nel modello tridimensionale IFC, consentendo una connessione continua tra il cantiere fisico e il suo gemello digitale.

Quali vantaggi offre l’IoT nel settore delle costruzioni?

Nel settore delle costruzioni l’IoT offre numerosi vantaggi, tra cui il monitoraggio in tempo reale dello stato di avanzamento dei lavori, il controllo della presenza del personale in cantiere, l’analisi dei flussi di lavoro, il monitoraggio dell’utilizzo di macchine e materiali e la gestione degli approvvigionamenti.

Che cos’è usBIM.IoT?

usBIM.IoT è un’applicazione del sistema integrato usBIM che consente di implementare la supervisione e il telecontrollo di dispositivi IoT direttamente dal modello BIM. Lo strumento sfrutta le informazioni del modello BIM per associare automaticamente il dispositivo IoT fisico al suo gemello digitale all’interno del BIM.

Come vengono visualizzati i dati IoT nel modello BIM?

I dati IoT vengono visualizzati nel modello BIM attraverso modifiche visuali in tempo reale sul gemello digitale. Il modello BIM cambia le proprie caratteristiche in base ai dati trasmessi dai sensori, consentendo un controllo preciso anche su ambienti molto grandi con migliaia di dispositivi.

Come si applica l’IoT nel BIM al monitoraggio delle infrastrutture?

Nel monitoraggio delle infrastrutture, l’IoT nel BIM consente di collegare sensori installati su ponti, viadotti, gallerie e altre opere strategiche al relativo modello digitale. I dispositivi possono rilevare parametri come pressioni, accelerazioni, vibrazioni, temperature e deformazioni. I dati vengono acquisiti, elaborati e visualizzati nel modello BIM, permettendo di individuare anomalie, superamenti di soglia e variazioni del comportamento strutturale. In questo modo il modello diventa uno strumento operativo per la manutenzione predittiva e per il supporto alle decisioni.

Indirizzo articolo: https://biblus.acca.it/iot-nel-bim/