3i Buildings - Intelligent, Interactive, Immersive Buildings

1. Síntese

A digitalização está a transformar a vida das pessoas, bem como a forma como os negócios se processam. O novo paradigma reflete-se também no campo da construção de infraestruturas urbanas onde tem surgido uma nova geração de projetos de construção mais complexa, criativa e inteligente, que tem transformado a forma como os edifícios e as cidades são projetados, construídos e geridos, levando a uma mudança na operação dos edifícios e na sua interação com os cidadãos.  

É neste enquadramento que surge o projeto 3iBuildings que visou o desenvolvimento de um sistema inovador para a gestão de edifícios, dedicado a infraestruturas complexas, assente em três dimensões principais:

• a dimensão Imersiva, que contempla a integração dos conceitos de Internet of Things (IoT) e de Internet of People (IoP), suportada pelas metodologias BIM, criando assim uma envolvente informacional capaz de integrar as diversas funções do edifício e o utilizador;
• a dimensão Inteligente, que diz respeito à criação de um sistema capaz de otimizar os processos funcionais de um edifício e do seu desempenho, com base nos modelos algorítmicos (corpo científico de Inteligência Artificial);
• e a dimensão Interativa, que melhora os processos de interação entre os gestores, os utilizadores e os edifícios, também com o objetivo de despoletar comportamentos desejáveis, socorrendo-se para esse efeito do corpo científico de Human-Computer Interaction (HCI) e de Gamificação. 

2. Apoio do COMPETE

> Sistema de Incentivos à Investigação e Desenvolvimento Tecnológico

Apoiado pelo COMPETE no âmbito do Sistema de Incentivos à Investigação e Desenvolvimento Tecnológico, o projeto 3i Buildings - Intelligent, Interactive, Immersive Buildings envolveu um investimento elegível de cerca de 629 mil euros e um incentivo FEDER de 287 mil euros.

> Entidades

O projeto, que decorreu entre Janeiro de 2014 e Junho de 2015, foi desenvolvido pela Siemens Portugal, contou com a colaboração do Civil Engineering Research and Innovation for Sustainability (CERIS) do Instituto Superior Técnico da Universidade de Lisboa, e do Research and Development Unit for Mechanical and Industrial Engineering (UNIDEMI) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa.

3. Descrição 

Tendo em consideração a tipologia particular das infraestruturas a que se destina o 3i Buildings, o sistema desenvolvido é capaz de captar um grande volume de dados referentes à monitorização em tempo real do interior do edifício, respetivos espaços, condições de luz, temperatura e humidade, pessoas que o frequentam e sistemas que o constituem.

Esta captação de dados em larga escala é conseguida por intermédio de uma rede de sensores e dispositivos de monitorização e de pessoas, das suas opiniões, dos seus níveis percecionados de satisfação e de conforto. Estas fontes de informação são expressas pelos conceitos de IoT e de IoP e estabelecem as comunicações entre o edifício, o centro de gestão e os utilizadores.

O projeto 3i Buildings integra o estado da arte do corpo científico de HCI e Gamificação, de modo a, por um lado, melhorar e prolongar o diálogo entre Homem e Máquina (neste caso edifício) e a torná-lo bidirecional, e por outro, induzir nas pessoas comportamentos conducentes ao ótimo funcionamento e desempenho dos edifícios.

Os dados captados são recolhidos por um sistema de BIM e submetidos para dois modelos distintos de agregação e processamento de informação: modelos algorítmicos e modelos comportamentais.  Os modelos algorítmicos destinam-se a atingir condições de otimalidade (modelos de otimização), dotados de inteligência artificial, baseados em algoritmos genéticos, que permitem a adaptação automatizada do sistema a diferentes contextos e assegurar a sua capacidade de aprendizagem em termos de otimização. Por outro lado, os modelos comportamentais focam o comportamento dos utilizadores numa infraestrutura complexa, cujo papel é crucial na sua otimização operacional. Os modelos comportamentais inserem-se no corpo científico de HCI e de Gamificação, sendo aliados da tecnologia dos espaços das infraestruturas e capazes de criar as oportunidades e conteúdos para comunicar com os utilizadores e ainda de induzir neles os comportamentos desejados. 

Para suporte ao desenvolvimento da plataforma 3i Buildings, o sistema foi instalado em três tipologias diferentes, Hospital, Centro de Exposições e Edifício de Escritórios. Desta forma foi possível testar a solução sob diferentes condições, objetivos e utilizadores. Nos dois primeiros casos, os objetivos foram monitorizar a qualidade do ar, consumos de energia e ocupação do edifício e no Edifício de Escritórios os objetivos foram monitorizar os fluxos de pessoas, a temperatura e ajudar na resposta em caso de crise, de acordo com o plano de emergência adotado. 

Para o projeto foi desenvolvido um software de animação 3D com linguagem de programação C# para o interface gráfico 3D – BIM. O interface 3D - BIM pode ser executado em diferentes sistemas operativos, como Android, IOS, Windows e Mac OS, bem como web. 

A App para Android permite ao utilizador saber a sua localização dentro do edifício, saber como se pode dirigir para os diferentes locais do mesmo (WC, lojas, restaurantes, etc.), dar informações ao gestor do edifício (Alertas) e vice-versa. Quando o edifício tem um gestor de perigos, a App 3i Buildings pode receber um alarme (janela) em caso de incêndio para auxiliar a evacuação e apresentar o mapa das saídas de emergência do edifício no local onde está localizado.

O interface 3D – BIM pode ser utilizado em diferentes tipos de dispositivos, tablets, smartphones e computadores desktops, sendo que a forma de funcionamento será igual para todas as plataformas, diferindo apenas na forma de interação e visualização. Quando o utilizador inicia a aplicação, esta acede ao servidor 3i Buildings para ler os dados atuais do edifício.

4. Conclusão

O projeto 3i Buildings utilizou 3 casos de estudo e demonstrou que existe margem para otimizar o funcionamento dos edifícios, a sua adaptabilidade e interação com os utilizadores. Ficou também claro, que é fundamental pensar a inteligência dos edifícios tendo em conta as suas principais atividades, para que o seu funcionamento seja adequado e o mais eficiente possível. 

Como desenvolvimentos futuros, considera-se que haverá margem para ampliar a interação do edifício com o utilizador e aumentar o número de equipamentos inteligentes e instrumentos IoT e IoP.

5. Links 

Página do projeto: http://sie.ag/1TNnB09