Projet McBIM

Le projet McBIM (pour Matière Communicante au service du BIM - Building Information Modelling) est un projet PRCE financé par l'ANR (Agence Nationale de la Recherche). Le projet a débuté le 1/10/2017 pour une durée de 42 mois.

The McBIM Project (standing for Material communicating with the BIM - Building Information Modelling) is a PRCE project funded par the ANR (french National Research Agency). The project started the 1st of October, 2017 and will last 42 months.

Résumé du projet en français :

En 2009, Le CRAN a débuté l’étude du concept de “matières communicantes”, qui sont des matériaux capable de communiquer avec leur environnement, capable de traiter, d’échanger de l’information et de stocker des données dans leur structure interne. De plus, ils ont aussi la capacité de capter des paramètres physiques de leur environnement ou de mesurer leurs propriétés internes. Ce concept a été appliqué au domaine de la construction et a conduit à un prototype basé sur un ensemble de tags RFID enfouis dans la structure du produit béton.Cependant, les tags RFID sont limités en mémoire et doivent être lus à courte distance.

Parallèlement, les données et modèles issus du BIM (Building Information Modelling) sont très souvent cloisonnées dans les phases de conception du bâtiment, ne sont ni réutilisées ni accessibles pour les acteurs en aval de la conception. La proposition du projet McBIM (pour Matière Communicante au service du BIM) consiste en 1) concevoir un « béton communicant », fait de béton équipé avec un réseau de micro-nœuds de capteur enfoui, capable de générer et échanger des données avec des plateformes BIM et 2) de tester leur utilité sur deux phases du cycle de vie du bâtiment, qui sont la construction et l’exploitation (surtout pour faire de la surveillance de structures).

Construire ce béton impose de pouvoir lever les obstacles scientifiques sous-jacents qui sont a) la conception de communications sans-fil robustes, peu impactées par l’environnement béton, b) la définition de techniques innovantes de récupération d’énergie radiofréquence pour étendre la durée de vie des capteurs enfouis, c) la définition de nouvelles stratégies de gestion de données, permettant de contrôler comment les données (soit générée par les nœuds de capteurs, soit envoyées par les utilisateurs) sont disséminées dans le réseau de micro-nœuds de capteur, pour un enregistrement et une recherche des données rapides et fiables, d) la définition pour le béton communicant d’une interopérabilité BIM naturelle, basée sur le standard IFC, pour assurer une communication adéquate avec les plateformes BIM.

Le consortium McBIM est composé de 4 partenaires (CRAN, LE2I, LAAS, 360SC), qui regroupent à eux seuls toutes les compétences requises pour le succès du projet. McBIM se déroule sur 42 mois et est décomposé en 6 lots de travail, 2 dédiés à la gestion et aux spécifications du projet, 3 s’intéressant aux problématiques scientifiques énoncées précédemment, et un dernier concernant la fabrication de prototypes et les expérimentations sur sites.

Du fait de sa forte nature pluridisciplinaire, le projet McBIM espère avoir un large impact scientifique, en combinant les connaissances et techniques de ces disciplines pour trouver de nouvelles approches et créer des solutions innovantes pour des transmissions sans-fil robustes, des micro-nœuds adaptés aux environnements difficiles comme le béton, des nouvelles approches de gestion de données et une interopérabilité BIM dans un monde de bétons communicants. En accord avec le consortium, notre partenaire 360SC enrichira son offre de solutions avec les résultats exploitables du projet McBIM, afin d’offrir à ces clients de nouveaux services.

Summary of the project in english :

 In 2009, the CRAN laboratory begun to study the concept of “communicating materials” where materials are able to communicate with their environment, process, exchange information, and store data in their own structure. Besides, they also have the capability to sense their environment and measure their own internal physical states. This concept has been applied to the construction industry and led a physical prototype based on RFID tags embedded into the product structure. However, RFID are limited in memory, and must be read at short distance. In another hand, BIM (Building Information Modelling) data and models are often limited to design phases and neither reused nor accessible for downstream actors. To solve both problems, the McBIM objectives are 1) to design a “communicating concrete”, made of concrete equipped with embedded low-energy wireless micro-sensor network, able to manage and exchange data with BIM platforms, and 2) to demonstrate the usefulness of this approach across two building lifecycle phases, namely the construction and exploitation phases (for structural health monitoring).

To build this communicating concrete, several scientific obstacles should be solved: a) the design of robust wireless communications, not impacted by the concrete environment, b) the definition of innovative RF harvesting techniques to maximize the lifetime of embedded sensor nodes, c) the definition of new data management strategies controlling how data (either generated by sensor nodes, or sent by users) are spread into the WSN for a fast and reliable data storage and retrieval, d) the definition of a native BIM interoperability of the concrete material, based on IFC standard, to ensure a correct communication with BIM platforms.

The McBIM consortium is composed of 4 partners (CRAN, LE2I, LAAS, 360SC), all gathering the needed competences for the project success. McBiM is running over 42 months and decomposed into 6 WPs, 2 dedicated to project management and specfications, 3 dedicated to previous enounced scientific obstacles, and 1 to prototype manufacturing and experimentation on sites.

Due to its multi-disciplinary nature, the McBIM project is expected to have a large impact on multi-disciplinary science, combining the knowledge and techniques of the various disciplines to find new insights and new approaches, and create highly innovative solutions for robust wireless transmission, low-energy micro-nodes adapted to reinforced concrete conditions, data management algorithms for WSN, interoperability with BIM platforms in the IoT. In agreement with the consortium, our partner 360SC, specialized in “connected concrete” could extend their offers to propose innovative data management and monitoring services to their clients, based on the project results.