Revolutionierung der Gebäudewartung:Integration realer Sensoren mit VR für schnellere Reparaturen

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Eine Beispiel-VR-Szene für ein Büro mit Gebäudehardware, die als Mixed-Reality-Objekte abgebildet ist, mit denen interagiert werden kann. (Bild:Die Forscher)

Ein neues System, das reale Sensorik und virtuelle Realität vereint, würde es dem Gebäudewartungspersonal erleichtern, Probleme in Gewerbegebäuden zu erkennen und zu beheben. Das System wurde von Informatikern der University of California San Diego und der Carnegie Mellon University entwickelt.

Das System mit dem Namen BRICK besteht aus einem Handgerät, das mit einer Reihe von Sensoren zur Überwachung von Temperatur, CO2 und Luftstrom ausgestattet ist. Es ist außerdem mit einer Virtual-Reality-Umgebung ausgestattet, die Zugriff auf die Sensordaten und Metadaten in einem bestimmten Gebäude hat und gleichzeitig mit dem elektronischen Steuerungssystem des Gebäudes verbunden ist.

Wenn an einem bestimmten Ort ein Problem gemeldet wird, kann ein Gebäudeverwalter mit dem Gerät vor Ort gehen und den Raum schnell mit einem Lidar-Tool auf seinem Smartphone scannen und so eine Virtual-Reality-Version des Raums erstellen. Das Scannen kann auch vorab erfolgen. Sobald sie diese Mixed-Reality-Nachbildung des Raums auf einem Smartphone oder Laptop öffnen, können Gebäudemanager Sensoren sowie die vom Handheld-Gerät gesammelten Daten lokalisieren und diese Mixed-Reality-Umgebung überlagern.

Ziel ist es, Gebäudemanagern die Möglichkeit zu geben, Probleme schnell zu erkennen, indem sie die Hardware überprüfen und relevante Daten sammeln und protokollieren.

„Moderne Gebäude sind komplexe Anordnungen mehrerer Systeme von Klimakontrolle, Beleuchtung und Sicherheit bis hin zum Bewohnermanagement. BRICK ermöglicht ihren effizienten Betrieb, ähnlich wie ein modernes Computersystem“, sagte Rajesh K. Gupta, einer der leitenden Autoren des Papiers, Direktor des UC San Diego Halicioglu Data Science Institute und Professor am Department of Computer Science and Engineering der UC San Diego.

Wenn Gebäudemanager derzeit Meldungen über ein Problem erhalten, müssen sie zunächst die Gebäudeverwaltungsdatenbank für den jeweiligen Standort konsultieren. Das System teilt ihnen jedoch nicht mit, wo sich die Sensoren und die Hardware genau in diesem Raum befinden. Manager müssen also zum Standort gehen, mit umständlichen Sensoren weitere Daten sammeln, diese Daten dann mit den Informationen im Gebäudemanagementsystem vergleichen und versuchen, das Problem zu ermitteln. Außerdem ist es schwierig, die an verschiedenen räumlichen Standorten gesammelten Daten präzise zu protokollieren.

Im Gegensatz dazu kann der Gebäudeverwalter mit BRICK mit einem Handheld-Gerät und einem Laptop oder Smartphone direkt zum Standort gehen. Sie haben vor Ort sofort Zugriff auf alle Daten des Gebäudemanagementsystems, den Standort der Sensoren und die Daten des Handheld-Geräts, alles überlappend in einer Mixed-Reality-Umgebung. Mit diesem System können die Betreiber auch Fehler in der Gebäudeausrüstung erkennen, von festsitzenden Luftregelventilen bis hin zu schlecht funktionierenden Handhabungssystemen.

In Zukunft hoffen Forscher, CO2-, Temperatur- und Luftstromsensoren zu finden, die sich direkt mit einem Smartphone verbinden lassen, um den Bewohnern die Möglichkeit zu geben, sich an der Verwaltung der lokalen Umgebung zu beteiligen und den Gebäudebetrieb zu vereinfachen.

Ein Team von Carnegie Mellon hat das Handheld-Gerät gebaut. Xiaohan Fu, ein Informatik-Ph.D. Student in der Forschungsgruppe von Rajesh Gupta, Direktor des Halicioglu Data Science Institute, baute die Backend- und VR-Komponenten auf, die auf ihrer früheren Arbeit am BRICK-Metadatenschema aufbauen, das von vielen kommerziellen Anbietern übernommen wurde.

Es war eine große Herausforderung sicherzustellen, dass der in der VR-Umgebung verwendete Standort korrekt war. GPS ist nur auf einen Radius von etwa einem Meter genau. In diesem Fall muss das System auf wenige Zentimeter genau sein. Die Lösung der Forscher bestand darin, in jedem Raum ein paar AprilTags – ähnlich wie QR-Codes – anzubringen, die von der Kamera des Handgeräts gelesen werden und das System auf den richtigen Standort neu kalibrieren würden.

„Es ist ein kompliziertes System“, sagte Fu. „Die Mixed Reality selbst ist nicht einfach zu erstellen. Aus softwaretechnischer Sicht ist die Verbindung des Gebäudemanagementsystems, in dem Hardware, Sensoren und Aktoren gesteuert werden, eine komplexe Aufgabe, die Sicherheitsgarantien erfordert. Unsere Systemarchitektur ermöglicht es uns, dies auf interaktive und programmierbare Weise zu tun.“

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