Building occupant comfort monitoring through Digital Twins using plug-and-play IoT sensors

Sharafdin, Pezhman (2024). Building occupant comfort monitoring through Digital Twins using plug-and-play IoT sensors. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Buildings globally consume approximately 40% of total energy, primarily directed towards heating and cooling systems for thermal comfort maintenance. However, real-time assessment of thermal comfort is often impractical due to the complexities of models requiring measurement or estimation of various environmental and personal variables.

There are several studies focusing on conceptual models and implementation of Digital twin (DT) in Architecture, Engineering, Construction, and Facility Management (AEC-FM). DTs, despite their potential for real-time visualization and analysis of building data, have not been adequately employed for real-time comfort monitoring.

This research aims to address this gap and proposes a solution to implement a DT system for real-time comfort monitoring of the built environment. The solution enhances occupants' comfort by enabling facility managers to monitor comfort levels. In the case study, a DT system is implemented to assess the applicability of the proposed solution.

The implemented system integrates a plug-and-play Internet of Things (IoT) sensor network with Building Information Modeling (BIM) to create a DT, which functions as a tool for realtime comfort monitoring of occupants. The plug-and-play network of IoT sensors collects data on environmental variables. The collected data is automatically mapped into corresponding rooms in the DT system. Moreover, a real-time comfort monitoring dashboard is designed and integrated into DT’s user interface, providing real-time insight into the comfort levels of each room, enabling facility managers to take action in response to the building's conditions.

Titre traduit

Surveillance du confort des occupants du bâtiment via des jumeaux numériques utilisant des capteurs IoT plug-and-play

Résumé traduit

Les bâtiments consomment globalement environ 40 % de l’énergie totale, principalement destinée aux systèmes de chauffage et de refroidissement pour le maintien du confort thermique. Cependant, l’évaluation en temps réel du confort thermique est souvent peu pratique en raison de la complexité des modèles nécessitant la mesure ou l’estimation de diverses variables environnementales et personnelles.

Il existe plusieurs études axées sur les modèles conceptuels et la mise en oeuvre du jumeau numérique (DT) en architecture, ingénierie, construction et gestion des installations (AECFM). Les DT, malgré leur potentiel de visualisation et d'analyse en temps réel des données du bâtiment, n'ont pas été utilisés de manière adéquate pour la surveillance du confort en temps réel.

Cette recherche vise à combler cette lacune et propose une solution pour mettre en oeuvre un système DT pour la surveillance du confort en temps réel de l'environnement bâti. La solution améliore le confort des occupants en permettant aux gestionnaires des installations de surveiller les niveaux de confort. Dans l'étude de cas, un système DT est mis en oeuvre pour évaluer l'applicabilité de la solution proposée.

Le système mis en oeuvre intègre un réseau de capteurs Internet des objets (IoT) plug-and-play avec la modélisation des informations du bâtiment (BIM) pour créer un DT, qui fonctionne comme un outil de surveillance du confort en temps réel des occupants. Le réseau plug-andplay de capteurs IoT collecte des données sur les variables environnementales. Les données collectées sont automatiquement mappées dans les pièces correspondantes dans le système DT. De plus, un tableau de bord de surveillance du confort en temps réel est conçu et intégré à l'interface utilisateur de DT, fournissant un aperçu en temps réel des niveaux de confort de chaque pièce, permettant aux gestionnaires des installations de prendre des mesures en réponse aux conditions du bâtiment.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment of a master’s degree with thesis in construction engineering". Comprend des références bibliographiques (pages 87-98).
Mots-clés libres:	IoT, jumeau numérique, BIM, capteurs plug-and-play, capteurs environnementaux, suivi du confort, phase d'exploitation et de maintenance
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Motamedi, Ali
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie de la construction
Date de dépôt:	01 août 2024 16:16
Dernière modification:	01 août 2024 16:16
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3483

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