-Tự động hóa tòa nhàBuilding Automation là điều khiển,giám sát tự động các hệ thống trong tòa nhà VD như hệ thống HVAC hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí , hệ thống điện, chi
Trang 1Câu 1 Phân tích khái niệm tự động hóa tòa nhà? Cho biết đối tượng nghiên cứu trong môn học?
-Tự động hóa tòa nhà(Building Automation) là điều khiển,giám sát tự động các hệ thống trong tòa nhà VD như hệ thống HVAC (hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí) , hệ thống điện, chiếu sáng , che nắng, Kiểm soát ra vào , Hệ thống an ninh và các hệ thống liên quan khác
=> Các mục tiêu của tự động hóa tòa nhà là cải thiện sự thoải mái cho người ở, vận hành hiệu quả các hệ thống tòa nhà, giảm tiêu thụ năng lượng, giảm chi phí vận hành và bảo trì, tăng cường bảo mật, tài liệu hiệu suất lịch sử, truy cập / điều
khiển / vận hành từ xa và cải thiện vòng đời của thiết bị và các tiện ích liên quan -Đối tượng nghiên cứu trong môn học là các tòa nhà cao tầng : Các trung tâm thương mại, Khu trung cư, Trường học, bệnh viện …,
Câu 2 Phân tích khái niệm hệ thống quản lý tòa nhà (BMS)? Phân biệt so với khái niệm tự động hóa tòa nhà?
Hệ thống quản lý toà nhà (BMS) là hệ thống toàn diện thực hiện điều khiển,
quản lý mọi hệ thống kĩ thuật trong toà nhà như hệ thống điện hệ thống cấp nước sinh hoạt điều hòa thông gió cảnh báo môi trường an ninh báo cháy chữa cháy đảm bảo cho việc vận hành các thiết bị trong tòa nhà được chính xác kịp thời và hiệu quả tiết kiệm năng lượng tiết kiệm chi phí vận hành
Hệ thống BMS là hệ thống đồng bộ mang tính thời gian thực đồng bộ trực
tuyến đa phương tiện nhiều người dung
Hệ thống xử lí bao gồm các bộ vi xử lí trung tâm với tất cả các phần mềm và
phần cứng máy tính các thiết bị vào ra các bộ vi xử lí khu vực các bộ cảm biến với điều khiển qua các ma trận điểm
* Hệ thống quản lý tòa nhà– Building Management System (BMS) và hệ thống
điều khiển tòa nhà- Building Control System (BCS) là những thuật ngữ tổng quát
hơn cho các hệ thống kiểm soát cơ sở vật chất của một tòa nhà, mặc dù chúng có thể không phải là một hệ thống tự động hóa
* Hệ thống tự động hóa tòa nhà– Building Automation System (BAS) – là một tập hợp con của các hệ thống quản lý và kiểm soát trên và có thể là một phần của BMS hoặc BCS.Hệ thống quản lý tòa nhà và tự động hóa tòa nhà đã có thêm nhiều điểm
Trang 2tương đồng trong những năm gần đây, và đó là lí do tại sao nhiều người sử dụng những thuật ngữ này thay thế cho nhau
- Hệ thống tự động hóa tòa nhà (Building Automation System) viết tắt là BAS,
bao gồm cụm thiết bị phần cứng như cụm cảm biến, cụm thiết bị chấp hành, cụm thiết bị điều khiển, cụm thiết bị chuyển đổi và xử lý tín hiệu, và hệ thống phần mềm
Câu 3 Cho biết ưu- nhược điểm của hệ thống tự động hóa tòa nhà?
Ưu điểm
Giúp tập trung hóa và đơn giản hóa việc giám sát vận hành quản lí tòa nhà
Tăng hiệu quả kinh tế (có thể vốn đầu tư ban đầu lớn nhưng trong quá trính hoạt động lâu dài cùng với tính tin cậy của hệ thống cao sẽ giúp giảm chi phí thuê công nhân, tiết kiệm năng lượng)
Cung cấp môi tường làm việc thoải mái an toàn thuận tiện cho con người, cung cấp cho người sử dụng các dịch vụ về điện thoại, an ninh, bãi đỗ xe, mạng,…
Các hệ thống được chuẩn hóa trong mạng có thể dễ dàng nâng cấp, linh hoạt trong việc thiết kế lập trình chỉnh sửa theo nhu cầu, kích thước , tổ chức và yêu cầu mở rộng khác nhau cho phù hợp với hệ thống điều khiển
Hệ thống BMS có khả năng cho từng người điều khiển do đó giá trị tòa nhà
sẽ được nâng cao
Các thiết bị hợp chuẩn có khả năng tự cảnh báo tình trạng hỏng hóc do đó luôn đảm bảo thiết bị làm việc tốt dộ bền cao
Tích hợp hệ thống cho tòa nhà người sử dụng có thể an tâm về độ an toàn bảo mật mà không mất đi sự thoải mái
Nhược điểm
Vốn đầu tư ban đầu, chi phí vận hành, bảo trì cao
Lắp đặt, vận hành yêu cầu nhân lực trình độ cao do hệ thống phức tạp, nhiều công nghệ mới
Câu 4 Hãy trình bày một cách cơ bản nhất cấu trúc chung của hệ BMS?
Cấu trúc của hệ thống BMS gồm 4 phần:
Lớp hiện trường: các cảm biến ( nhiệt, quang, siêu âm,…) , các thiết bị chấp
hành ( van-khí-thuỷ lực, quạt thông gió, điều hòa không khí, bơm, thang máy,…),các bộ điều khiển cấp trường
Trang 3o Các thiết bị điều khiển có khả năng tự giao tiếp với nhau
o Các thiết bị chấp hành có thể nhận và xử lý ngay các yêu cầu của bộ điều khiển
Lớp điều khiển : các bộ đk hệ thống, tích hợp khả năng quản lý, lưu trữ Lớp
vận hành giám sát: giao tiếp với các nhân viên vận hành
Lớp vận hành giám sát: chủ yếu giao tiếp với các nhân viên vận hành , các
trạm vận hành chủ yếu là các máy tính
Lớp quản lí: cài đặt kế hoạch làm việc, kết nối vận hành từ xa qua mạng
Câu 5 Hãy đánh giá vai trò của các phương thức truyền thông trong việc tự động hóa tòa nhà? Kể tên một vài giao thức truyền thông
Các giao thức truyền thông trong việc tự động hóa tòa nhà dung để: Kết nối giữa mỗi máy chủ hệ thống và bộ điều khiển cấp cao tòa nhà
Truyền thông giữa bộ điều khiển cấp cao tòa nhà và các bộ điều khiển số trực tiếp Truyền thông giữa các đồng hồ đo điện và các bộ điều khiển
Các giao thức được sử dụng:
Giao thức Profibus
BACnet,
LONmark
Ethernet,
Modbus RTU
Modbus TCP/IP
Câu 6 Hãy nêu thực trạng hiện tại tự động hóa tòa nhà ở Việt Nam so với thế giới
- Ở Việt Nam có khoảng 85%-90% trong tổng số nhà cao tầng thông thường có hệ thống cơ sở hạ tầng tối thiểu như cấp thoát nước, điện, báo cháy và chữa cháy, điều hòa không khí
- Hầu hết các tòa nhà văn phòng và chung cư trung và cao cấp được trang bị hệ thống điều hòa (tập trung hoặc phân tán), báo/chữa cháy, kiểm soát ra vào, báo động xâm nhập và giám sát bằng camera
Trang 4=> Tuy nhiên, các hệ thống này thường được điều khiển riêng biệt, không thể trao đổi thông tin với nhau, không có quản lí giám sát chung, đặc biệt việc quản lý tiêu thụ điện năng chỉ ở mức rất thấp
Câu 7 Hệ BMS quản lí những chức năng cơ bản nào?
Tính năng của BMS
– Cho phép các tiện ích ( thiết bị thông minh) trong tòa nhà hoạt động một cách đồng bộ, chính xác theo từng yêu cầu của người điều hành
– Cho phép điều khiển các ứng dụng trong tòa nhà thông qua cáp điều khiển
và giao thức mạng
– Kết nối các hệ thống kỹ thuật như an ninh, báo cháy,… qua cổng giao diện
mở của hệ thống với các ngôn ngữ giao diện theo tiêu chuẩn quốc tế
– Giám sát được môi trường không khí, môi trường làm việc của con người – Tổng hợp, báo cáo thông tin
– Cảnh báo sự cố, đưa ra những tín hiệu cảnh báo kịp thời trước khi có những
sự cố
– Quản lý dữ liệu gồm soạn thảo chương trình, quản lý cơ sở dữ liệu, chương trình soạn thảo đồ họa, lưu trữ và sao lưu dữ liệu
– Hệ thống BMS linh hoạt, có khả năng mở rộng với các giải pháp, sắn sàng đáp ứng mọi yêu cầu
Câu 8 Hệ thống tự động hóa tòa nhà bao gồm những hệ thống con nào?
Trạm phân phối điện năng
Hệ thống máy phát và ắc quy điện dự phòng
Hệ thống chiếu sáng tòa nhà
Hệ thống điều hòa nhiệt độ
Hệ thống thông gió
Hệ thống cấp, thoát nước và xử lý nước, rác thải sinh hoạt
Hệ thống phòng cháy chữa cháy
Hệ thống thang máy và thang thoát hiểm
Hệ thống an ninh
Trang 5 Hệ thống an ninh cửa vào ra
Hệ thống kiểm soát bãi đỗ xe
Hệ thống kiểm soát ra vào thang máy
Hệ thống camera an ninh
Hệ thống báo động, báo cháy
Hệ thống quản lý chấm công
Câu 9 Giao thức truyền thông là gì? Phương tiện truyền dẫn là gì?
Giao thức truyền thông là là một tập hợp các quy tắc chuẩn cho phép hai hoặc nhiều thực thể trong một hệ thống thông tin liên lạc để trao đổi thông tin, dữ liệu qua các kênh truyền thông
Phương tiện truyền dẫn là bao gồm các vật liệu chuyên dụng có khả năng truyền một hoặc nhiều tín hiệu liên lạc cùng một lúc Có 2 loại không dây ( sóng vô tuyến, hồng ngoại, vệ tinh) và có dây (các loại cáp tín hiệu)
Câu 10 Các thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành có vai trò gì trong hệ
BMS?
Các thiết bị cảm biến dùng để đo các đại lượng như nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió,
lưu lượng ,… và chuyển các đại lượng đó thành các tín hiệu điện để gửi về bộ xử
lý để xử lý tín hiệu
Cơ cấu chấp hành (điều hòa kk, quạt thông gió, thang máy, van , FCU,
AHU,PAU, ) thực hiện công việc dưới tác động bởi tín hiệu phát ra từ bộ điều
khiển
Câu 11 Các bộ điều khiển số có vai trò gì trong hệ BMS?
Các bộ điều khiển số tích hợp chức năng hệ điều khiển tự động và chức năng giám sát từ xa sử dụng bộ vi xử lý để xử lý dữ liệu, giúp tăng độ linh hoạt,Tăng tính hiệu quả trong vận hành,Tối ưu năng lượng sử dụng
Các bộ này có thể nằm tại nhiều phân lớp mạng khác nhau trong hệ thống:
FLN : mạng tầng tòa nhà,
BLN : mạng tổng tòa nhà
Trang 6Có thể giao tiếp qua các chuẩn TCP/IP, Bacnet/IP, Bacnet MS/TP, làm nhiệm vụ điều khiển cho các hệ thống ( các chương trình điều khiển nằm ở đây), thu thập và lưu trữ dữ liệu hoạt động
Câu 12 Phân tích vai trò Hệ quản lý và thu thập dữ liệu trong hệ BMS?
Hệ thống quản lý và thu thập dữ liệu: hệ thống máy chủ, phần mềm: làm nhiệm vụ thu thập dữ liệu từ các DDC lên hệ thống BMS Tạo ra giao diện đồ họa người sử dụng, tạo ra công cụ lập trình từ xa, tạo ra công cụ giám sát, thu thập và xử lý dữ liệu, các tính năng diều khiển nâng cao : PID số, tối ưu, bền vững, remote,
Câu 13 Theo nguyên lý hoạt động và cấu tạo, các thiết bị điều khiển tự động trong hệ thống điều hòa không khí được phân thành những loại nào?
Theo nguyên lý hoạt động và cấu tạo, các thiết bị điều khiển tự động trong hệ thống điều hòa không khí được phân thành 3 loại:
Điện tử
Điện – khí nén
DDC
Câu 14 Trình bày khái niệm về bộ điều khiển số trực tiếp DDC
DDC(Direct Digital Control) là bộ điều khiển chuyên dụng trong các hệ thống BMS, HVAC, AHU, Chiller, dùng để điều khiển các hoạt động độc lập của các hệ thống trong tòa nhà, nhà máy,
Bộ điều khiển DDC thực chất giống như là PLC (Programmable Logic Controller),
là một bộ điều khiển trung tâm, bên trong có chip xử lý, có bộ nhớ để lưu trữ chương trình, có time clock để định thời, có các cổng vào ra I/O để nhận và xuất tín hiệu điều khiển
Câu 15 Trình bày nguyên lý của quá trình điều khiển độ ẩm khi sử dụng bộ điều khiển điện tử.
Hệ thống BMS giám sát được độ ẩm của các khu vực thông qua các cảm biến Cảm biến chuyển đổi độ ẩm đo được thành tín hiệu dòng điện hoặc điện áp rồi chuyển về bộ điều khiển Dựa theo độ ẩm đã đặt trước, bộ điều khiển gửi tín hiệu
Trang 7điện áp hoặc dòng điện đến cơ cấu chấp hành để điều chỉnh độ ẩm về mức đặt trước
Câu 16 Trình bày nguyên lý của quá trình điều khiển nhiệt độ khi sử dụng bộ điều khiển số trực tiếp DDC
Phần tử cảm biến: sử dụng mạch số(vi tính)
Tín hiệu cảm biến: tín hiệu số
Phần tử điều khiển cuối: thực hiện tốt nhờ truyền thông với đơn vị giám sát trung
tâm
Hệ thống giám sát được nhiệt độ của các khu vực cần đo thông qua cảm biến Cảm biến đo nhiệt độ bằng mạch số(vi tính), gửi tín hiệu số truyền thông đến bộ điều khiển Dựa vào nhiệt dộ đã đặt trước, bộ điều khiển gửi tín hiệu đến cơ cấu chấp hành để điều chỉnh nhiệt độ sao cho phù hợp
Câu 17 Nêu các thông số cần điều khiển, cần giám sát của một hệ thống cung cấp điện trong hệ thống tự động hóa tòa nhà?
Các thông số cần điều khiển và giám sát của 1 hệ thống cung cấp điện: dòng điện, điện áp, góc lệch pha, công suất tiêu thụ, điện năng tiêu thụ, độ sụt áp, sự cố ( lệch pha, mất pha, ngắn mạch)
Câu 18 Nêu nguyên lý điều khiển tự động của hệ thống quạt hút gió thải ở tầng hầm của các tòa nhà
Tất cả các quạt thông gió bãi đỗ xe tầng hầm cần được điều khiển và giám sát bởi
hệ thống tự dộng hóa quản lí tòa nhà BMS
Các quạt thông gió sẽ được hoạt động tự động dựa trên nồng độ khí thải CO trong bãi đỗ xe Tùy thuộc vào nồng độ khí CO hệ thông BMS sẽ điều chỉnh tốc độ quạt thông gió qua biến tần để đảm bảo chất lượng không khí cũng như tiết kiệm năng lượng tiêu thụ của tòa nhà Các sự cố lỗi quạt cũng như đến giới hạn bảo trì sẽ được cảnh báo trên hệ thông BMS bởi chức năng cảnh báo và quản lí bảo trì
Câu 19 Trình bày nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển giám sát cho hệ thống báo cháy?
Hệ thống BMS có thể kết nối trực tiếp với hệ thống báo cháy thông qua giao thức BACnet nhằm đảm bảo nắm bắt được tình trạng hoạt động của toàn bộ thiết bị và
Trang 8cảnh báo của hệ thống báo cháy địa chỉ chính xác và đưa ra các cảnh báo chính xác các vị trí có cháy phục vụ cho chữa cháy, ngăn cháy sơ tán người
Phương thức hoạt động:
Cảnh báo vùng của hệ thống báo cháy được hiển thị lên màn hình máy tính điều khiển Người vận hành sẽ ra thông báo khẩn cấp khi có sự cố xảy ra
Hệ thống BMS chỉ giám sát và nhận các thông tin, dữ liệu từ hệ thống báo cháy, nhằm làm dữ liệu đầu vào để phối hợp với các hệ thống khác khi có
sự cố hỏa hoạn, BMS không can thiệp vào bất cứ thao tác nào của hệ thống báo cháy
Tất cả các lệnh từ hệ thống báo cháy đều đặt ở mức ưu tiên cao nhất
Câu 20 Kể tên các thiết bị có trong hệ thống camera an ninh, trình bày chức năng của các thiết bị đó trong hệ thống?
Camera: ghi (thu) lại hình ảnh và truyền tín hiệu về nơi nhận dữ liệu hình ảnh Adaptor cho camera(nguồn nuôi): cung cấp điện cho camera hoạt động
Đầu ghi hình camera : là nơi tập trung tín hiệu hình ảnh thu được từ camera, và xử
lý tín hiệu đó để truyền tải đến các thiết bị ngoại vi
Ổ cứng ghi hình: lưu trữ lại những hình ảnh (đoạn video) mà camera truyền tải về đầu ghi hình
Dây điện cấp nguồn: để dần từ nguồn điện chính dẫn về Adaptor của camera Dây tín hiệu: Để truyển tải tín hiệu từ camera về đầu ghi hình
Jack kết nối: Để kết nối giữa camera – đầu ghi – Tivi
Dây mạng Internet: để quan sát từ xa qua mạng Internet bằng máy vi tính, hay điện thoại smart phone
Hệ thống mạng Internet: bao gồm: Modem, Sub/Swich, mạng internet Đây là những thiết bị cần thêm để chúng ta quan sát camera qua điện thoại, máy vi tính hay ở ngoài nơi mà chúng ta lắp hệ thống camera
Thiết bị nhận hình ảnh cuối cùng: Đây là nơi mà người quản lý hệ thống sử dụng
để quan sát hệ thống camera quan sát qua điện thoại di động, máy vi tính, tivi hoặc cũng có thể là máy chiếu Trong và ngoài nơi mà chúng ta lắp đặt hệ thống camera quan sát
Trang 9Câu 21 Trình bày nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển bơm chữa cháy trong hệ thống tự động hóa tòa nhà?
Trong điều kiện bình thường:
Tín hiệu nguồn cấp luôn sẵn sàng đáp ứng để các bơm điện chữa cháy hoạt động
Áp lực tĩnh của hệ thống ở mức duy trì sẵn sàng cho việc vận hành (áp suất làm việc)
Mức nước ở các bể chứa nước cung cấp đảm bảo mức yêu cầu sẵn sàng đáp ứng cho hệ thống vận hành chữa cháy
Trong điều kiện sự cố:
Kiểm soát chế độ vận hành của các bơm nước
Khi có sự cố cháy thật, để kiểm soát cháy, nhân viên vận hành sẽ nhận biết các tín hiệu cảnh báo về màu sắc trên màn hình đồ họa và tiếng kêu được cài đặt riêng cho tín hiệu báo cháy sẽ nhắc nhở nhân viên vận hành về cảnh báo này
Câu 22 Hãy trình bày khái niệm HVAC.
HVAC là viết tắt của cụm từ Heating, Ventilating, and Air Conditioning (Hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hoà không khí) gọi chung là Hệ thống điều hòa không khí
Hệ thống điều khiển HVAC là một hệ thống kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm và chất lượng không khí trong không gian trong nhà hoặc xe cộ Cung cấp một mức độ chấp nhận được về chất lượng không khí trong nhà và sự thoải mái nhiệt là yêu cầu đối với một hệ thống HVAC Các thiết kế của hệ thống được dựa trên các nguyên tắc truyền nhiệt, nhiệt động lực học và cơ học chất lỏng Mục đích của hệ thống HVAC chính là tạo ra một không gian với nhiệt độ, chất lương và độ ẩm đạt tới mức cao nhất
Đóng một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo khí hậu trong cấu trúc thoải mái
và không khí cũ được thay thế bằng không khí trong lành từ bên ngoài Hệ thống HVAC được sử dụng trong cả cơ sở thương mại và dân cư
Câu 23 Hãy nêu các thành phần cơ bản của Chiller.
Trang 10Chillers là máy để sản xuất nước lạnh cung cấp tới tải của các công trình Chillers thường được lắp đặt tại các siêu thị hoặc nhà máy.
Hệ thống Chiller gồm 4 máy chính: máy nén, thiết bị ngưng tụ, van tiết lưu, thiết bị bay hơi Ngoài ra là một số thiết bị phụ khác.
Hệ thống Chiller bao gồm 5 phần cơ bản:
1. Cụm trung tâm nước Water Chiller
2. Hệ thống đường ống nước lạnh và bơm nước lạnh
3. Hệ thống tải sử dụng trực tiếp: AHU, FCU, PAU, PHE,
4. Hệ thống tải sử dụng gián tiếp: Hệ thống đường ống gió thôi qua phòng cần điều hòa, Các van điều chỉnh ống gió, miệng gió: VAV, Damper
5. Hệ thống bơm và tuần hoàn nước qua Cooling Tower( nếu có) đối với
Chiller giải nhiệt nước
Câu 24 Hệ thống AHU gồm những thành phần cơ bản nào?
Hệ thống AHU thường được cấu tạo, lắp ghép từ nhiều module kết hợp như sau: Buồng hòa trộn, Bộ lọc bụi, hệ thống dàn trao đổi nhiệt và hộp quạt
♦ Trên buồng hòa trộn có 2 cánh cửa gắn với phần van điều chỉnh
♦ Một cửa để lấy gió tươi và một cửa còn lại nối với đường hồi gió
♦ Hệ thống điều khiển chính gồm các biến nhiệt, van ba ngã actuator, Bộ phận giảm âm và giảm rung, ống cấp khí,…
♦ Bộ lọc bụi của hệ thống điều hòa AHU thường sử dụng nhiều kiểu lọc khác nhau Như sợi tổng hợp có thể là kiểu gấp nếp hoặc dùng thiết kế kiểu túi vải (lọc túi) AHU gồm có 5 cấu thành chính đó là:
Quạt gió
Dầu gia nhiệt (Heater)
Dàn lạnh
Bộ lọc khí