Planification automatique de chemins à l'intérieur de bâtiments basée sur un modèle BIM

Automatic indoor path planning based on BIM model

• Auteur / Autrice : Ahmed Hamieh
• Direction : Dominique Deneux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique. Automatique, génie informatique
• Date : Soutenance le 06/11/2018
• Etablissement(s) : Valenciennes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'automatique, de mécanique et d'informatique industrielles et humaines (Valenciennes, Nord ; 1994-...)
• Partenaire(s) de recherche : Communauté d'Universités et Etablissements (ComUE) : Communauté d'universités et d'établissements Lille Nord de France (2009-2013)
• Jury : Président / Présidente : Lionel Roucoules
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dominique Deneux, Hind El Haouzi, Benoît Eynard, Samir Lamouri, Patrizia Laudati
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hind El Haouzi, Benoît Eynard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modélisation tridimensionnelle

Automatisation

Modélisation des données du bâtiment

Mots clés libres

Bâtiments

Planification de chemin

Navigant

Bim

Ifc

Building

Path planning

Navigant

Bim

Ifc

Résumé

Plus de la moitié de la population mondiale vit aujourd’hui en zone urbaine et passe plus de 90 % de son temps à l’intérieur de bâtiments. Cette thèse propose un système, nommé BiMov, de planification automatique de chemin à l’intérieur de bâtiments, basé sur leur maquette numérique (un BIM au format IFC). Le processus consiste à exploiter les caractéristiques sémantiques, géométriques et topologiques des constituants du BIM afin de générer des graphes de navigation possible, en fonction du profil du navigant et de l’état conjoncturel d’accessibilité des espaces et transitions, dans lesquels le plus court chemin d’un point à un autre puisse être déterminé. BiMov s’appuie sur quatre modèles de données (1) un modèle de bâtiment déduit du BIM, qui représente et structure les caractéristiques essentielles du bâtiment en vue de la mobilité intérieure (2) un modèle de navigant à même de représenter ses caractéristiques d’encombrement, ses aptitudes aux déplacements horizontaux et verticaux ainsi que ses habilitations (3) un modèle de calendrier permettant de connaître l’état d’accessibilité des espaces et des transitions (4) un modèle de graphe sur trois niveaux de détails. Le niveau Macro représente un simple graphe de connectivité entre les espaces intérieurs voisins ; il permet aux architectes de vérifier leur conception architecturale en termes d’accessibilité. Le niveau Externe permet de connecter les espaces accessibles via leurs transitions horizontales ou verticales. Il est destiné aux navigants qui n’exigent pas un chemin détaillé pour se déplacer. Le niveau Interne intègre un maillage des espaces, en 2D pour la navigation au sol, en 3D pour la navigation de drones. Il est conçu pour considérer les obstacles intérieurs comme les meubles, les machines ou les équipements. Ce niveau est destiné aux navigants devant fiabiliser leur déplacement à l’intérieur des espaces, comme les manutentionnaires d’objets encombrants ou les robots mobiles. L’approche proposée a fait l’objet d’un développement informatique qui permet d’illustrer quelques scénarios de planification de chemin dans des modèles BIM d’origine externe à la thèse.

More than 50% of humans today live in urban areas and spend more than 90 % of their time indoor. This thesis suggests a system, called BiMov, dedicated to automatic path planning in complex building based on their digital mockup (a BIM in IFC format). The process consists in exploiting the semantic, geometric and topologic features of the constituents of a BIM, so as to generate navigation graphs, taking into account the profile of Navigants as well as the operational state of accessibility of spaces and transitions, for finally determining a shortest path. BiMov is based on 4 data models: (1) a building model deduced from the BIM that represents and structures the building features that are relevant for indoor mobility (2) a Navigant model capable to represent its bulk size, abilities for horizontal and vertical displacements and social habilitations (3) a calendar model representing the conjectural state of accessibility of spaces and transitions (4) a navigation graph model with three levels of detail: the Macro level represents a simple graph of connectivity between neighboring interior spaces. It is intended to help architects verify their architectural design in terms of accessibility. The Extern level is used to connect accessible spaces via their horizontal or vertical transitions. This level is intended for Navigants who do not require a detailed path. The Intern level integrates a meshing of each space: a 2D mesh for planar mobility or a 3D mesh for drones. This level is intended for Navigants like bulky objects handlers of mobile robots, needing to validate a reliable path within spaces containing furniture, machinery or equipment. The proposed approach was implemented in a prototype software that allows to illustrate different path planning scenarios in BIM models that were generated externally.