Building information models in building automation systems

Abstract

Moderne Automationsnetzwerke für Gebäude erlauben eine flexible Infrastruktur zur Kommunikation zwischen intelligenten Sensoren, Aktuatoren und Controllern. Sie ermöglichen die Interaktion für Mess-, Steuerungs-, Regelungs- und Managementaufgaben, und sind ein wichtiger Bestandteil der technischen Prozessabläufe eines Gebäudes. Eine hohe Interoperabilität verschiedener Geräte und Netzwerke soll die Abhängigkeiten zu Herstellern und einzelnen Netzwerktechnologien überwinden, sowie eine Systemlaufzeit über Jahrzehnte gewährleisten.<br />Eine Möglichkeit ist die Erfassung und Abbildung von Information durch computerverarbeitbare Gebäudemodelle, welche den Datenbestand über einzelne Technologien abstrahieren. Building information modeling (BIM) ist ein fortschrittlicher Ansatz zur Modellierung von Gebäudeinformation. Das Modell umfasst den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes, von der Planung, Errichtung, hin zum Betrieb und zur Instandhaltung. Diese Diplomarbeit gibt einen Überblick über BIM, einer Auswahl an Formaten und im Besonderen der Industry Foundation Classes (IFC), und zeigt die Anwendbarkeit für Gebäudeautomationssysteme auf. Der praktische Teil der Diplomarbeit befasst sich mit der Erweiterung eines bestehenden Gebäude-Systemmodells, welches in der Praxis als Plattform zur Operation von Gebäuden eingesetzt wird und die Interaktion mit verschiedenen Gebäudeautomationssystemen ermöglicht. Die Plattform wurde in Zusammenarbeit mit einem Industriepartner um eine Schnittstelle für das Local Operating Network (LON) erweitert, eine Anbindung über LonWorks Network Services HMI erarbeitet, und als proof-of-concept implementiert. Ein Ausblick zeigt mögliche zukünftige Erweiterungen für diese Schnittstelle.<br />

Modern building automation networks enable the setup of flexible infrastructures for communication between intelligent sensors, actuators, and controllers. They allow interaction for building automation control and management tasks, constituting an important part to the technical processes of a building. A high interoperability of different devices and networks lessens and overcomes the dependencies of vendors-specific technologies and different automation systems. Besides, it will ensure a building's operation over decades. One possibility is to map and include information in machine-readable and machine-interpretable building models, abstracting the data sets from specific technologies. Building information modeling (BIM) is a new way to describe a building using a modeling approach. The model cultivates an information base for building related tasks during the architectural design, construction, operation, and maintenance. This thesis gives an overview of BIM, a selection of data formats with focus on the Industry Foundation Classes (IFC), and shows the applicability for building automation systems.<br />The practical part of this thesis deals with extending an existing building system model, deployed in the practice as platform for operating and visualizing a building, allowing the interaction with different building automation systems. In cooperation with an industry partner, the system model was extended to provide an interface for the Local Operating Network (LON). A specification for the information mapping was created and implemented as proof-of-concept. The migration strategy lists potential future enhancements for this interface.<br />