Connaissances distribuées dans l'architecture des Building Management Systems pour les bâtiments intelligents

Distributed Knowledge in the Building Management Systems Architecture for Smart Buildings

• Auteur / Autrice : Adrian Taboada Orozco
• Direction : Christophe Nicolle, Kokou Yétongnon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 09/12/2022
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Connaissance et Intelligence Artificielle Distribuées (CIAD) (Dijon)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de Bourgogne (1970-....)
• Jury : Président / Présidente : Gilles Gesquière
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vincent Hilaire
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Nada Matta, François Goasdoué

Mots clés

Mots clés contrôlés

Domotique

Intelligence artificielle

Internet des objets

Ontologies (informatique)

Mots clés libres

Ontologies

Building Management System

Building Operating System

Connaissance distribuée

Internet des objets

Intelligence Artificielle

Ontologies

Building Management System

Building Operating System

Distributed Knowledge

Internet of Things

Artificial Intelligence

Résumé

L'avenir des villes est en jeu. Au cours des dernières décennies, la répartition de la population s'est considérablement modifiée. Depuis 1980, les modes de cohabitation sont remis en cause par le passage de l'exode rural à l'exode urbain. Les villes abritent désormais 60 % de la population mondiale. Cette concentration massive de personnes, sans anticipation, a entraîné une mauvaise connectivité, des transports inadaptés, une concentration de la pollution, une sécurité inadéquate et un gaspillage énergétique. Par conséquent, assurer la croissance durable des villes nécessite des ruptures technologiques évolutives qui doivent apporter une meilleure qualité de vie sans appauvrir les ressources. La principale préoccupation des villes est la gestion de la question énergétique, notamment dans les bâtiments, qui représentent 40 % d'énergie dans la consommation totale des villes. Cette thèse aborde le domaine émergent du Smart Building. L'objectif principal est de travailler vers le concept de Building Operating Systems (BOS). BOS est un système piloté par les données qui facilite et permet le développement d'applications orientées Bâtiment. Nos études ont identifié que le principal obstacle au développement du BOS est l'intégration des données et le manque de contexte dans un système de gestion du bâtiment (BMS) naturellement et physiquement dispersé. Le BMS est le système sous-jacent qui prend en charge les services dans le bâtiment, et sa compréhension de ses caractéristiques est fondamentale pour atteindre l'objectif principal de cette thèse. Les résultats de cette recherche servent de base pour concevoir l'approche principale appelée WITTYM. Elle vise à créer et diffuser des connaissances sur les bâtiments en tirant parti du Building Information Modeling (BIM) et d'autres sources de données hétérogènes (IoT). L'approche WITTYM est une conjonction d'ontologies, de connaissances et de méthodes de distribution. L'approche WITTYM est évaluée à travers des hypothèses de recherche sur des cas d'utilisation métiers. Les résultats ont montré une optimisation du BMS pour l'intégration des données, les applications, la sécurité et la réponse décisionnelle. Notre travail pose les bases de recherches futures et d'applications de systèmes à plusieurs niveaux dans les bâtiments intelligents.

The future of cities is at stake. Over the previous few decades, the population distribution has shifted substantially. Since 1980, people's ways of cohabiting have been challenged by the change from rural to urban migration. Cities now hold 60 % of the world's population. This massive concentration of people has resulted in poor connectivity, ineffective transportation, pollution, inadequate security, and energy waste. As a result, ensuring the sustainable growth of cities necessitates scalable technological breakthroughs that must give quality of life while maximizing resources. The main concern in cities is dealing with energy waste, especially in buildings, which represent 40 % of energy in the total consumption of cities.Therefore, this thesis addresses the emergent Smart Building field. The main goal is to work toward the concept of Building Operating Systems (BOS). BOS is a data-driven system that facilitates and enables the development of applications. Our studies have identified that the main barrier to BOS development is the integration of data and lack of context in a naturally and physically dispersed Building Management System (BMS). BMS is the underlying system that supports services in Building, and its understanding of its features is fundamental to achieving the main goal of this thesis. Therefore, this thesis first reviews the Smart Building field and then focuses on the BMS architecture. The results of the review serve as the basis for conceiving the main approach of this thesis, which is the WITTYM Approach. It aims to create and distribute buildings' knowledge by leveraging Building Information Modeling (BIM) and other heterogeneous data sources. WITTYM Approach is a conjunction of Ontologies, Knowledge, and Distribution Methods. The WITTYM Approach is evaluated through research hypotheses over use cases. Results have shown an optimization of BMS for data integration, applications, security, and decision-making response. Our work sets the basis for further research and applications on BMS.