đồ án kỹ thuật công trình xây dựng HỆ THỐNG QUẢN LÝ TOÀ NHÀ BMS

Hệ thống quản lý tòa nhà sẽ tíchhợp với các hệ thống dịch vụ sau: - Hệ thống cung cấp và phân phối điện Máy cắt, Tủ hạ thế, tủ phân phối đầu tầng và máy phát điện dự phòng, UPS… - Điều h

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG QUẢN LÝ TOÀ NHÀ BMS

1.1 Sự cần thiết của hệ thống BMS cho các tòa nhà cao tầng.

1.1.1 Thực trạng các tòa nhà ở Việt Nam

Hầu hết các tòa nhà cao tầng ở Việt nam hiện nay đều không được trang bị hệ thống quản

lý tòa nhà thông minh Khi được trang bị hệ thống này, tất cả các hệ thống điều hòa, báocháy, được điều khiển tập trung, tương tác bởi hệ BMS Các hệ thống được tích hợpđầy đủ hệ thống thông tin, truyền thông và tự động hóa văn phòng Đây là loại nhà caotầng thông minh Còn gọi là các tòa nhà hiệu năng cao, tòa nhà xanh, tòa nhà công nghệcao, tòa nhà có những chức năng đặc biệt như bệnh viện, cơ quan trung ương, nhà quốchội,

1.1.2 Sự cần thiết của hệ thống BMS cho các tòa nhà cao tầng.

Hiện nay các tòa nhà được xây dựng dần được trang bị các trang thiết bị hiện đại

có các hệ thống dịch vụ phức tạp nhưng đang hoạt động độc lập, riêng lẽ Vì vậy, đòi hỏiphải xây dựng một giải pháp tích hợp toàn diện nhằm tập trung hóa và đơn giản hóa việcgiám sát, vận hành và quản lý tòa nhà Giải pháp tích hợp cho phép nâng cao hiệu suấtcủa tòa nhà bằng cách giảm chi phí nhân công, chi phí năng lượng, cung cấp môi trườnglàm việc tiện nghi và an toàn cho cán bộ và nhân viên làm việc trong nhà, người dân sinhsống và khách đến làm việc với các đơn vị tại toà nhà Hệ thống quản lý tòa nhà sẽ tíchhợp với các hệ thống dịch vụ sau:

- Hệ thống cung cấp và phân phối điện (Máy cắt, Tủ hạ thế, tủ phân phối đầu tầng

và máy phát điện dự phòng, UPS…)

- Điều hòa trung tâm Chiller và VRV, hệ thống thông gió

- Chiếu sáng công cộng (Public Lighting)

- Hệ thống cho các tầng lắp đặt thiết bị viễn thông

- Hệ thống an ninh (Access control, Hệ thống Camera an ninh CCTV)

Giải pháp đề xuất BMS được dựa trên các công nghệ, ýtưởng, kiến trúc đã được công nhận Toàn bộ thiết kế được tậptrung xung quanh một kiến trúc tích hợp liên kết tất cả các chươngtrình ứng dụng và dịch vụ với nhau để cung cấp khả năng điềuhành tuyệt vời cho toà nhà Giải pháp BMS cung cấp một hệ thốngđiều hành tích hợp cho việc quản lý các dịch vụ của toà nhà và cácứng dụng thông minh cho các cán bộ làm việc tại tào nhà, cũng nhưcác công cụ, năng lực và khả năng mở rộng các dịch vụ và phươngtiện cho những tầng của người sử dụng

1.2 Tổng quan về BMS (Building Management System)

1.2.1 Hệ thống BMS/BAS là gì?

BMS (hay BAS) được sử dụng nhằm mục đích giám sát và điều khiển một cách tựđộng các dịch vụ trong cao ốc như: hệ thống chiếu sáng, hệ thống cung cấp nước, hệthống chữa cháy, hệ thống điều hòa-thông gió

BMS (hay BAS) đề cập đến một hệ thống sử dụng các cảm biến (sensor), các thiết

bị điều khiển (controller) và các thiết bị chấp hành (actuator) Tất cả các thiết bị này sửdụng một bộ vi xử lý để thực thi các thuật toán điều khiển và có khả năng liên lạc với cácthiết bị điều khiển khác Thuật ngữ BMS bao gồm tất cả các thành phần điều khiển baogồm cả phần cứng, bộ điều khiển và các liên kết mạng cũng như bộ điều khiển trung tâm Thông thường, một hệ thống điều khiển sẽ bao gồm 3 phần tử cơ bản:

- Cảm biến (Sensors)

- Bộ điều khiểnControllers

- Thiết bị được điều khiển (actuators) Mạng truyền thông kết nối giữa các thành phần của hệ thống điều khiển nêu trênđược mô tả bởi 2 phần chủ yếu:

- Đường truyền vật lý (Wire, optical fibre, radio…)

- Giao thức truyền thông (Protocol:BACnet, LonWork, Modbus…) BACnet la một trong những giao thức bậc cao được sử dụng nhiều nhất trong côngnghiệp BMS có thể được sử dụng để tích hợp các hệ thống tự động hóa cao ốc và các sảnphẩm điều khiển từ các nhà sản xuất khác nhau trên cùng một hệ thống liên kết

- Cấp khu vực – cấp trường

Hình 1.1 Cấu trúc hệ thống BMSCấp điều khiển khu vực – cấp trường:

Các bộ điều khiển ở cấp độ khu vực là các bộ điều khiển sử dụng bộ vi xử lý, cungcấp chức năng điều khiển số trực tiếp cho các thiết bị ở từng khu vực, bao gồm: các bộVAV, bơm nhiệt, các bộ điều hòa không khí cục bộ,

Cấp điều khiển hệ thống:

Các bộ điều khiển hệ thống có khả năng lớn hơn so với các bộ điều khiển ở cấp khuvực về số lượng các điểm vào ra, các vòng điều chỉnh và cả các chương trình điều khiển.Các bộ điều khiển hệ thống được tích hợp sẵn các chức năng quản lý, lưu trữ và thườngđược sử dụng cho các ứng dụng lớn hơn như hệ thống điều hòa trung tâm, hệ thống máylạnh trung tâm,

3

Cấp vận hành, giám sát và quản lý:

Các trạm vận hành và giám sát chủ yếu giao tiếp với các nhân viên vận hành Các trạm vậnhành ở cấp độ này chủ yếu là các máy tính PC Quản lý việc bảo trì bảo dưỡng: Tự động lập kế hoặch và tạo ra các thứ tự công việc cho các thiết bị cần bảo trì dựa trên lịch sử thời gian làm việc hoặc kế hoặch theo niên lịch

1.3 Lợi ích và xu hướng phát triển

1.3.1 Lợi ích

Một hệ thống BMS thiết kế phù hợp sẽ tạo ra nhiều lợi ích, chúng ta thử điểm quamột số lợi ích quan trọng và thiết thực nhất:

 Tiết kiệm : Khả năng thu hồi chi phí đầu tư (ROI) rất cao do tiết kiệm chi phí quản

lý, chi phí vận hành và hiệu quả sử dụng

+ Tiết kiệm chi phí quản lý: Có thể giảm được đến 90% nhân lực, hệ thống càng lớn,càng tiết kiệm

+ Tiết kiệm chi phí vận hành:

o Chiếu sáng:

o Hệ thống điều hòa :

o Hệ thống điện:

o Tiết kiệm năng lượng nhờ phân tích các báo cáo năng lượng:

o Tạo ra cơ hội, tính năng mới

 Dễ dàng quản trị và vận hành: Sẽ là ác mộng nếu người vận hành hàng ngày phải

đi đến từng tầng để tắt, bật, kiểm tra tình trạng hư hỏng của hàng ngàn thiết bị Rõ ràngvới một giao diện thống nhất và các tiện ích được cung cấp, người vận hành có thể giámsát, điều khiển toàn bộ hệ thống, có thể theo dõi và phân tích tình trạng sử dụng của thiết

bị để lập kế hoạch bảo trì, nâng cấp và sửa chữa… khả năng tự thông báo cho người quảntrị khi có sự cố qua mail, sms… Người điều hành tòa nhà cũng có thể sử dụng hệ thống

để quản lý vật tư, hàng hóa cho quá trình bảo trì và các hoạt động sửa chữa

Cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng: Với số lượng rất lớn các thiết bị và cơ sở hạ tầngtrong tòa nhà, nhu cầu khai thác hiệu quả và hợp lý các tài nguyên này là rất cấp thiết đặcbiệt đối với các tòa nhà thương mại Hệ thống sẽ đáp ứng nhu cầu này thông qua việccung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng như đặt phòng họp, máy chiếu, đăng ký làm việcngoài giờ, gọi thang máy ưu tiên…

1.3.2 Xu hướng phát triển

4

Với xu hướng phát triển các toà nhà cao tầng như hiện nay, thị trường Hệ thống tựđộng hóa tòa nhà BMS trên toàn cầu sẽ tiếp tục phát triển với tốc độ ổn định ở cả nhữngquốc gia phát triển và đang phát triển

Tốc độ đô thị hóa rất nhanh, xuất hiện nhiều thành phố, khu phố, khu công nghiệp,nhà máy, các Building được thiết kế mới và quy hoạch cẩn thận, do vậy có nhiều thuậnlợi cho việc hiện đại hóa

Sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ, tính chuyên nghiệp ngày càng cao

Nhận thức được tính hiệu quả của giải pháp, nhất là trong bối cảnh giá nhiên liệu tăng cao từng ngày, các yếu tố về môi trường ngày càng được chính phủ các nước quan tâm

5

CHƯƠNG 2 THIẾT BỊ PHẦN CỨNG DÙNG TRONG HỆ THỐNG BMS CỦA CUNG TRIỂN LÃM QHXD HÀ NỘI

2.1 Tổng quan về dự án: Cung triển lãm quy hoạch xây dựng Hà Nội

2.1.1 Đặc điểm công trình

Tên dự án: Cung triển lãm quy hoạch xây dựng Hà Nội

 Địa điểm xây dựng: Khu triển lãm ngoài trời phía bắc Trung tâm hội nghị Quốcgia Xã Mỹ Đình, Huyện Từ Liêm, Hà Nội

 Đại diện chủ đầu tư: Ban quản lý dự án đầu tư xây dựng nhà Quốc hội & hộitrường Ba Đình (Mới)

 Đơn vị tư vấn thiết kế: Công ty cổ phần tư vấn đầu tư thiết kế và khảo sát xâydựng Bạch Đằng (CCDC)

 Mục đích sử dụng:

Cung triển lãm quy hoạch xây dựng Hà Nội là nơi thể hiện thành quả của việc quyhoạch và sự thay đổi lớn lao của bộ mặt thành phố, đồng thời thể hiện chủ đề của triểnlãm: đô thị, môi trường, con người và sự phát triển

Với diện tích mặt bằng khoảng 4700m2 và 3 tầng sử dụng, Cung triển lãm quyhoạch xây dựng Hà Nội là công trình phản ánh quá khứ, hiện tại và tương lai của kiếnthiết và quy hoạch thành phố

Tầng 1: Triển lãm chủ yếu về quá khứ-lịch sử phát triển thành phố

Tầng 2: Triển lãm chủ yếu về hiện tại-thành quả quy hoạch kiến thiết thành phố

Tầng 3: Triển lãm chủ yếu về tương lai-triển lãm quy hoạch cho tương lai

Hình 2.1 Mặt cắt phối cảnh của dự án

2.1.2 Cơ sở hạ tầng các hệ thống kỹ thuật

Cung triển lãm quy hoạch xây dựng Hà nội có diện tích mặt sàn lớn, với nhiều khuvực công cộng dành cho khách tham quan triển Do đó, yêu cầu cần phải xây dựng mộtgiải pháp tích hợp toàn diện nhằm tập trung hoá và đơn giản hoá công việc giám sát, vậnhành và quản lý toà nhà Giải pháp tích hợp cho phép nâng cao hiệu suất của toà nhàbằng cách giảm chi phí nhân công, chi phí năng lượng, linh động trong vận hành sử dụng

và trong các trường hợp sự cố, sự an toàn của con người trong toà nhà được nâng cao,cung cấp môi trường làm việc tiện nghi chuyên nghiệp cho các cán bộ và nhân viên vàcác khách hàng đến làm việc

Hệ thống BMS có chức năng tích hợp phân tích và sử lý dữ liệu nhận được từ các

hệ thống liên quan từ đó đưa ra phương hướng sử lý và vận hành cho toà nhà sao cho đạtđược mức tối ưu nhất Các hệ thống tích hợp, kết nối với hệ thống quản lý toà nhà :

 Hệ thống cung cấp và phân phối điện (Các tủ điện trung thế, tủ điện hạ thế và máyphát điện dự phòng…)

 Điều hòa không khí (Chiller)

 Hệ thống an ninh Camera

 Hệ thống PCCC

 Hệ thống thang máy

 Hệ thống âm thanh công cộng PA

 Hệ thống điều khiển chiếu sáng công cộng

Với tính chất phức tạp, lượng người sử dụng dịch vụ đông và bất định trong toànhà, đòi hỏi hệ thống quản lý và giám sát phải đơn giản, rõ ràng và luôn sẵn sàng đáp ứngcác nhu cầu của người sử dụng một cách nhanh nhất

2.2 Hệ thống quản lý toà nhà BMS cho dự án

2.2.1 Tổng quan chung bms cho dự án.

Hệ thống quản lý tòa nhà (Building Management System: BMS) là hệ thống trungtâm máy tính hóa phục vụ quản lý giám sát và vận hành các hệ thống trong một tòa nhà.Một hệ thống BMS thường kết hợp điều kiểm kiểm soát các hệ thống: Hệ thống điều hòa,giám sát điện năng, quản lý bảo trì, an ninh, và hệ thống PCCC

Trang bị một hệ thống BMS:

Mỗi tòa nhà khác nhau sẽ có hệ thống BMS khác nhau, phụ thuộc vào rất nhiềuthông số, do vậy trước khi xây dựng một hệ thống BMS nên tìm những lời khuyên từ cácnhà cung cấp hoặc nhà tư vấn hệ thống BMS Nhà tư vấn về vấn đề năng lượng sẽ giúpquyết định những ứng dụng nào bạn cần điều khiển và kiểm soát, chẳng hạn như hệ thốngđiều hòa, thang máy, chiếu sáng công cộng.

Những người vận hành cần phải được đào tạo để sử dụng hệ thống mới sao cho tối

đa lợi ích thu được từ hệ thống

Khi xem xét xây dựng hệ thống BMS mới, một điều hết sức quan trọng là phải hiểuđược 3 chức năng chính của một hệ thống BMS

2.2.2 Yêu cầu chung hệ thống BMS

Hệ thống quản lý toà nhà BMS phải là một hệ thống hoàn chỉnh được thiết kế để sửdụng với các hệ thống công nghệ thông tin của toà nhà Nhà thầu sẽ phải có trách nhiệmphối kết hợp để đảm bảo hệ thống BMS có thể chạy trong môi trường chung mà khônglàm ảnh hưởng tới hoạt động khác bất kỳ đang thực hiện trên mạng LAN

 Tất cả các điểm giao diện với người sử dụng được cài đặt trên PC chuẩn là trìnhduyệt Web chuẩn

 Thực hiện việc lắp đặt một cách thành thục, ngăn nắp, gọn gàng và hoàn chỉnh.Chỉ chấp nhận những người lao động có tay nghề cao, nhiều kinh nghiêm, đã quađào tạo và làm quen với các thiết bị, phần mềm, các chuẩn và cấu hình cụ thể đượccung cấp cho dự án này

 Quản lý và điều phối công việc của hệ thống BMS theo đúng tiến độ thực hiện dự

án đã lập Khi thực hiện những công việc kết hợp với các nhà thầu khác, khôngđược làm cản trở hoặc trì hoãn công việc của các nhà thầu đó

 Hệ thống BMS được cung cấp phải hợp nhất các đặc tính, chức năng và dịch vụđược tích hợp, tối thiểu như sau:

 Các chức năng về thông tin của người vận hành, điều khiển và quản lý báođộng

 Quản lý thông tin bao gồm các chức năng giám sát, truyền, nhận, phục hồi

và làm báo cáo

 Giám sát chuẩn đoán và báo cáo các chức năng của BMS

 Quản lý năng lượng

 Các ứng dụng chuẩn cho các hệ thống HVAC đầu cuối

 Điều khiển và giám sát chất lượng không khí trong phòng

2.2.3 Cấu trúc của hệ thống quản lý toà nhà BMS

a Mạng tự động

 Mạng tự động dựa trên chuẩn công nghiệp Ethernet TCP/IP Mạng này dung cáccard điều khiển mạng LAN theo tiêu chuẩn hiện đại nhất và phổ biến, nó có thể dễdàng tìm ở bất kỳ cửa hàng máy tính nào

 Hệ thống BMS phải nối mạng nhiều trạm vận hành, thiết bị tự động, các bộ điềukhiển hệ thống và các bộ điều khiển ứng dụng đặc biệt Hoạt động của hệ thốngyêu cầu cung cấp máy chủ cho các ứng dụng và máy chủ cho dữ liệu

 Mạng tự động có thể hoạt động ở tốc độ truyền thông 10Mb/s, với chế độ truyềnthông 2 chiều, điểm tới điểm

 Thiết bị tự động hoá đặt trên mạng tự động hoá

 Mạng tự động hoá sẽ tương thích với các mạng doanh nghiệp khác Khi hiển thị,mạng tự động hoá được kết nối với mạng doanh nghiệp và chia sẻ tài nguyên với

nó nhờ có các thiết bị thiết bị và giao thức mạng chuẩn

b Các giao thức điều khiển

Giao tiếp kiểu thông thường (Hardwired)

 Các giá trị của tín hiệu số và tương tự sẽ truyền từ hệ thống này đến hệ thống khácbằng dây dẫn điện

 Dây dẫn phải được kéo cho mỗi điểm riêng biệt

Giao thức mạng trực tiếp (Direct protocol)

 Hệ thống BMS phải bao gồm phần cứng và phần mềm thích hợp cho phép sựtruyền thông hai chiều giữa BMS và thiết bị của nhà sản xuất khác BMS sẽ nhận,phản ứng và phản hồi thông tin lại từ những hệ thống toà nhà khác

 Tất cả các dữ liệu cần cho các ứng dụng phải được gán vào cơ sở dữ liệu của thiết

bị tự động hoá và phải dễ hiểu cho người sử dụng

Các đầu vào và đầu ra từ những bộ điều khiển của nhà sản xuất khác phải có khả năngliên kết hoạt động theo thời gian thực với đầy đủ các đặc tính phần mềm của hệ thốngBMS như là phần mềm điều khiển, quản lý năng lượng, lập

 trình xử lý theo yêu cầu của người sử dụng, quản lý các báo động, dữ liệu quá khứ

và phân tích, lấy tổng, và truyền thông mạng nội bộ

Sự tích hợp giao thức

Bacnet chuẩn giao thức ANSI/ASHRAE Standard 135-2001

Giao thức mạng chung được dùng giữa các hệ thống sẽ là BACnet trên đường truyềnEthernet và tuân theo tiêu chuẩn ASHRAE BACnet 135-2003

 Báo cáo về việc bổ xung giao thức hoàn chinh (PICS) được cung cấp cho tất cảcác thiết bị của hệ thống BACnet

 Có khả năng ra lệnh, chia sẻ dữ liệu đối tượng, thay đổi trạng thái (COS), lập lịchgiữa máy chủ và các hệ thống

Chuẩn giao thức truy cập dữ liệu OPC Data Access Standard version 1.0 hoặc 2.0

2.3 Một số thiết bị phần cứng được sử dụng trong tòa nhà

2.3.1 Bộ điều khiển kỹ thuật số DDC chuẩn kết nối IP

Hình 2.2 Bộ điều khiển kỹ thuật số DDC chuẩn IP Các bộ điều khiển DDC được sử dụng điều khiển các hệ thống: Chiller, AHU, CácDDC sẽ giám sát và có thể điều khiển các cảm biến, bơm nước, van nước điện từ 2 ngả,cảm biển dòng chảy, cảm biến chênh áp suất, cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm CácDDC cho phép tích hợp các hệ thống khác khi sử dụng phương pháp tích hợp mức thấp

Để đáp ứng khả năng mở rộng, và ổn định hệ thống các bộ điều khiển DDC sẽ đápứng tối thiểu các chức năng sau:

Mỗi bộ điều khiển kỹ thuật số trực tiếp là một bo mạch vi xử lý đơn, sử dụng côngnghệ Ethernet cho phép vận hành bằng các trình duyệt Web thông dụng, với khả năng lậptrình điều khiển tự động toà nhà Cung cấp ít nhất hai chuẩn giao thức mở hiện này làBACnet và LonWorks

- Bộ điều khiển cho phép quản lý, lập trình một lượng lớn các ứng dụng quản lý:Quản lý hệ thống nhiệt, điều hoà VRV, các chức năng quản lý năng lượng bao gồm:Tối ưu hoạt động Bật/Tắt, Tối đa công suất tải yêu cầu; Các chức năng quản lý giámsát: Chiếu sáng, rèm cửa, đo đạc nhiệt và năng lượng và các ứng dụng khác

- Cung cấp cổng chuẩn Ethernet/LAN sử dụng để truyển thông giữa các bộ điều khiểnDDC, Các bộ điều khiển BACnet thế hệ thứ 3 Cho phép từ bất kỳ một máy PC tíchhợp nào có thể vận hành cục bộ hoặc từ xa nhờ một trình duyệt Web chuẩn Bộ nhớchương trình ứng dụng có thể được nạp tải thông qua chuẩn giao thức FTP - Cungcấp các cổng truyển thông: cổng RS232 9 pin; hoặc các cổng USB trong các ứngdụng nạp chương trình hoặc điều khiển cục bộ

- Khả năng quản lý và giám sát 50 điểm dữ liệu vật lý và (Các tín hiệu số hoặc tương

tự vào ra) đến 600 điểm giám sát dữ liệu vật lý

Trong các tình huống mất nguồn điện cung cấp, gián đoạn đường truyền thông của hệthống mạng BMS, các DDC sẽ tự động lưu giữ các tham số của quá trình hoạt động điềukhiển, các tham số biến đổi theo thời gian như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất… sẽ được lưutrong bộ nhớ của DDC trong khoảng thời gian do người vận hành đặt trước (tối thiểu là 3ngày) Khả năng này của DDC phải được đáp ứng, để đảm bảo rằng các tham số nêu trênkhông bị mất trong thời gian khắc phục các tình huống/ sự cố của hệ thống BMS

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý bộ điều khiển DDC

2.3.2 Mô đun điều khiển các khối FCU(Fan coil unit)

Hình 2.4 Mô đun điều khiển các khối FCU Đối với tủ DDC có chức năng điều khiển các FCU, do số lượng các FCU là rất lớnnên thiết kế lắp các DDC này gần với các FCU để tiện cho việc thi công lắp đặt cácDDC, các thiết bị điều khiển nhiệt độ, độ ẩm (Digital wall module – DWM hayThermostat) Các DDC này đảm bảo chức năng nhận lệnh điều khiển bật/tắt và thay đổiquạt ba tốc độ của các FCU do người sử dụng thực hiện tại các Thermostat, cácThermostat này đều có chức năng hiện thị nhiệt độ Ngoài ra các FCU này có chức năngđóng/mở cho các van cấp nước lạnh vào các FCU Các DDC kết nối với nhau theo mạngLONWork và được kết nối về phòng điều khiển trung tâm

Do yêu cầu công suất của các DDC là rất nhỏ 30VA cho một DDC, vì vậy các DDCđiều khiển cho FCU được cấp nguồn 220VAC/50Hz từ các FCU tương ứng

Các khối FCU được được điều khiển bằng các modun điều khiển FCU độc lập chuyêndụng Thông thường các FCU này sẽ cung cấp các chức năng sau:

 Hiệu chỉnh điểm đặt nhiệt độ

 Chuyển mạch cho các quạt 2, 3 cấp

 Cho phép kết nối với các modun gắn tường (Sử dụng để điều khiển nhiệt độ) trong cácphòng tương ứng

 Các modun này được thiết kế trên hệ thống mạng LonWorks, là một trong những kiếntrúc mạng phát triển cho hệ thống điều hoà và tự động hoá toà nhà mạnh nhất hiện nay

Và được hầu hết đáp ứng các nhà cung cấp trong hàng đầu trong lĩnh vực này

2.3.3 Mô đun I/O phân bố

Hình 2.5 Mô đun I/O phân bố

Hệ thống cung cấp các I/O modun tín hiệu tương tự và số, các modun này được cấuhình và điều khiển giám sát từ các bộ điều khiển DDC Các modun này chuyển đổi cáctín hiệu đọc được từ các bộ cảm biến thành các gói thông tin truyền thông mức cao theochuẩn giao thức LonWorks

Các yêu cầu kỹ thuật của các modun I/O phân bố:

 Tương thích với chuẩn Lonword Cho phép lập trình và liên kết rằng buộc cácđiểm giám sát vật lý (hay các tín hiệu I/O) với các bộ điều khiển DDC khi sử dụng cáccông cụ lập trình chuyên dụng cho DDC

2.3.4 Các bộ cảm biến nhiệt độ

Hình 2.6 Bộ cảm biến nhiệt độCác bộ cảm biến nhiệt độ thuộc loại cảm biến tích cực yêu cầu một nguồn điện Có cácnguồn điện từ trạm/bộ điều khiển BMS Chúng là các bộ cảm biến nhiệt độ trở kháng

platin Pt 100 hoặc Pt 1000 theo B S 1904 - 1984 Loại B (hoặc Tiêu chuẩn Việt Namtương đương) sử dụng một nguồn cấp 24 V và một dòng tín hiệu 4-20mA Mỗi thànhphần được bảo vệ trong một hộp, nhưng có đủ lỗ thông gió để có nhiệt độ không khí tạichỗ Các bộ cảm biến không được lắp trực tiếp với các bề mặt nóng/lạnh có ảnh hưởngtổng hợp lên số chỉ nhiệt độ không khí tại chỗ Nhà chuyên gia Điều khiển đảm bảo rằngcác tín hiệu ra từ các bộ cảm biến phù hợp để liên kết với trạm/bộ điều khiển.

 Đối với các bộ cảm biến nhiệt độ được lắp trên ống, thân được làm bằng nhôm xử

lý anốt đồng với độ dài nhỏ nhất là 300 mm, trừ vị trí sử dụng các thành phần trung bình.Mỗi bộ cảm biến nhiệt độ của thiết bị làm nóng trước được đặt trên cao trong ống dẫnphù hợp với nhiệt độ không khí lạnh nhất

 Đối với các bộ cảm biến nhiệt độ bên ngoài, Hộp bảo vệ là loại chịu thời tiết theoTiêu chuẩn IP65

 Đối với các bộ cảm biến nhiệt độ được nhúng chìm, được làm bằng thép chống rỉ,ống lằm bằng nhôm anốt hóa và có độ dài nhỏ nhất là 100mm

 Đối với các bộ cảm biến nhiệt độ khoảng không, cho mức IP 40 trong vỏ ABShoặc vỏ tương tự

2.3.5 Các cảm biến chênh áp

Hình 2.7 Bộ cảm biến chênh ápCung cấp và lắp các bộ cảm biến áp suất chênh lệch qua các bộ lọc sao cho khi áp suấtchênh lệch qua các bộ lọc quá giá trị định trước, một tín hiệu kỹ thuật số được gửi tớitrạm ở xa Áp suất chênh lệch, được đo bằng các ống cảm biến được áp dụng cho haicạnh của một màng ngăn và khi quá một giá trị, màng ngăn được tải bằng lò xo chuyểnđộng để khởi động cảm biến Nhà chuyên gia điều khiển tính toán tất cả các thiết bị phụcần thiết để lắp đặt

 Cung cấp và lắp các bộ cảm biến áp suất chênh lệch thích hợp để gắn trên ống liền

kề với các quạt để phát hiện áp suất dương trên áp suất khí quyển Ống cảm biến chocạnh áp suất cao được sắp xếp để biểu thị đầu mở đối diện và song song với dòng khí.Khi áp suất chênh lệch giảm xuống dưới giá trị định trước sau khi thiết lập dòng ban đầu(hoãn bởi đồng hồ phần mềm), một tín hiệu kỹ thuật số được gửi tới trạm ở xa/bộ điềukhiển Nhà chuyên gia Điều khiển xem xét các phụ tùng cần thiết để lắp đặt

2.3.6 Các cảm biến báo mức.

Hình 2.8 Bộ cảm biến báo mức

 Các cảm biến mức độ từ tính lắp theo chiều ngang được lắp vào các bể chứa

 Các bộ được lắp với bích và theo hướng dẫn , có công tắc điện để thay đổi chứcnăng

2.3.7 Các cảm biến khói đường ống gió

Hình 2.9 Bộ cảm biến báo khói đường ống gió

Cảm biến cảnh báo có khói trong đường ống gió của hệ thống quạt thông gió, nhằm pháthiện các sự cố có khói để có các cảnh báo và điều khiển kịp thời.

2.3.8 Cảm biến đo lưu lượng nước

Các cảm biến đo lưu lượng nước được thiết kế lắp đặt cho đường ống nước của hệthống điều hoà Chiller Các bộ cảm biến được lắp đặt theo hướng dẫn lắp đặt

Hình 2.10 Bộ cảm biến đo lưu lượng nước

2.3.9 Cảm biến đo áp suất tĩnh đường ống nước

Các ảm biến đo áp suất tĩnh trên đường ống nước nước được thiết kế lắp đặt chođường ống cấp nước chính chữa cháy cho tòa nhà, hệ thống ống nước của bơm nước lạnhChiller Các bộ cảm biến được lắp đặt theo hướng dẫn lắp đặt

Hình 2.11 Bộ cảm biến đo áp suất tĩnh đường ống nước

2.4 Các hệ thống thiết bị tích hợp với BMS

2.4.1 Hệ thống điều khiển điều hoà không khí Chiller

Hệ thống điều hòa không khí kiểu làm lạnh bằng nước là hệ thống trong đó cụmmáy lạnh không trực tiếp xử lý không khí mà làm lạnh nước đến khoảng 7oC Sau đónước được dẫn theo đường ống có bọc cách nhiệt đến các dàn trao đổi nhiệt gọi là cácFCU và AHU để xử lý nhiệt ẩm không khí Vậy trong hệ thống này nước sử dụng làmchất tải lạnh, Hệ thống điều hoà Chiller bao gồm phần chính như:

- Cụm máy lạnh Chiller

- Tháp giải nhiệt (đối với máy chiller giải nhiệt bằng nước) hoặc dàn nóng (đối với chillergiải nhiệt bằng gió)

- Bơm nước giải nhiệt

- Bơm nước lạnh tuần hoàn

- Bình giãn nở và cấp nước bổ sung

- Hệ thống xử lý nước

- Các dàn lạnh FCU và AHU

Hệ thống điều hoà được điều khiển tại phòng điều khiển trung tâm do hệ thốngBMS thực hiện, hệ thống điều hoà được kết nối với hệ thống BMS qua các tủ điều khiểnDDC

Hình 2.12.Sơ đồ tích hợp Hệ thống điều hoà Chille

a Điều điều khiển máy lạnh giải nhiệt gió - Chiller

 Hệ thống BMS đưa ra các tín hiệu điều khiển đến tủ điều khiển Chiller để điều khiểnbật/tắt tại phòng trung tâm BMS, qua đó BMS giám sát trạng thái hoạt động, trạng tháibáo lỗi của các Chiller

 Ngoài ra Chiller sẽ được điều khiển, giám sát thông qua bộ điều khiển trung tâm của hệthống BMS bằng các cảm biến, các bộ điều khiển đóng mở van

b Điều khiển hệ thống bơm nước lạnh

 Bơm sẽ họat động thông qua các tín hiệu nhanh/trễ/dự phòng với trạng thái bơm đãchọn bởi một công tắc chọn lọc hay ma trận chọn lọc trên bề mặt của tủ khởi động/điềukhiển

 Bơm khởi động nhanh sẽ kéo theo họat động Chiller khởi động nhanh và tiếp theo bơmkhởi động chậm kéo theo họat động Chiller khởi động chậm được khóa liên động bảo vệbơm và Chiller do họat động kéo theo

 Khi nhận tín hiệu khởi động Bơm khởi động nhanh sẽ tác động động cơ khởi độngnhanh, Một công tắc dòng chảy trên đường đẩy của bơm sẽ hướng dòng nước chảy bên trong đường ống, mặt khác nếu công tắc dòng chảy hỏng thì dòng chảy hay động cơcủa bơm sẽ hỏng khi khởi động, điều này tác động lên bộ khởi động sẽ được ngắt trongvòng 15 giây và một bơm khởi động chậm được tác động và khởi động tự động

 Nếu công tắc dòng bị hỏng trong khi họat động ảnh hưởng đến dòng chảy sau đó thìbơm cũng sẽ dừng và bơm khởi động chậm và bơm dự phòng sẽ được tác động để hoạtđộng

 Nếu trong khi hoạt động có một bơm bị ngắt sau đó bơm khởi động chậm và bơm dựphòng sẽ được khởi động

 Thứ tự khởi động cho bơm sẽ là khởi động nhanh - chậm 1 - dự phòng 1 - dự phòng 2

và thứ tự dừng sẽ là dự phòng 2 - chậm 1 – nhanh

c Điều khiển và giám sát – AHU

AHU được viết tắt từ chữ tiếng Anh là Air Handling Unit AHU thực chất là dàn traođổi nhiệt Nước lạnh chuyển động bên trong cụm ống trao đổi nhiệt, không khí chuyểnđộng ngang qua bên ngoài, làm lạnh và được quạt thổi theo hệ thống kênh gió tới cácphòng

 Phin lọc trên đường ống gió của AHU sẽ được thiết kế lắp đặt một cảm biến công tắcchênh lệch áp suất cho mỗi phin lọc sẽ được hiển thị tại tủ điều khiển khi đã được điềuchỉnh và đồng thời truyền tín hiệu đến BMS Điểm cài đặt sẽ được điều chỉnh

 Nhiệt độ gió cung cấp sẽ được điều khiển thông qua bộ điều khiển trung tâm của hệthống BMS bằng cảm biến nhiệt độ gắn ở ống gió và van điều khiển Nhiệt độ gió cấpphải được duy trì và van điều khiển sẽ đóng khi quạt tắt Hệ thống điều khiển sẽ phải kếthợp với bộ cài đặt điều khiển về đêm có điểm cài đặt điều chỉnh thông qua bộ điều khiểntrung tâm hệ thống BMS.

 Trong trường hợp các AHU có chức năng điều chỉnh độ ẩm cho các phòng đặc biệt hệhống BMS sẽ thực hiện nhiệm vụ này

Hình 2.13 Sơ đồ điều khiển AHU điển hình

d Điều khiển và giám sát dàn trao đổi nhiệt – FCU

FCU ( Fan coil Unit) là dàn trao đổi nhiệt ống đồng cánh nhôm và quạt gió Nướcchuyển động trong ống, không khí chuyển động ngang qua cụm ống trao đổi nhiệt, ở đókhông khí được trao đổi nhiệt ẩm, sau đó thổi trực tiếp hoặc qua một hệ thống kênh gióvào phòng

 Mỗi FCU sẽ được thiết kế lắp đặt một van điều khiển điện 2 ngã để mở/ngắt nước lạnhvào dàn lạnh dưới tác động của thiết bị điều khiển đã được lắp đặt

AI DI DO I/O point

®iÒu khiÓn cöa giã

cöa giã nhËn khÝ t¦¬i

 Tốc độ quạt bao gồm ba tốc độ /cao/trung bình/chậm được điều khiển theo thứ tự saocho quạt có thể bật từ vị trí tắt sang vị trí tốc độ cao và quạt có thể được tắt ở bất kỳ điềukiện hoạt động.

 Việc điều khiển bật/tắt và điều chỉnh nhiệt độ và tốc độ quạt sẽ được thực hiện bởi thiết

bị lắp trên tường ( Digital wall module hoặc Thermostats)

Hình 2.14: Sơ đồ điều khiển FCU điển hình

2.4.2 Hệ thống điều khiển chiếu sáng tự động EIB

Hệ thống chiếu sáng sử dụng hệ thống điều khiển EIB, được tích hợp vào hệ thốngBMS, tích hợp bậc cao qua mạng LAN dùng chuẩn ngôn ngữ OPC (Ole for ProcessControl) protocol

Hệ thống sẽ hỗ trợ việc tích hợp tất cà các tín hiệu trạng thái và cảnh báo lỗi từ hệthống điều khiển đèn EIB vào BMS và sẽ được thể hiện trên cùng 1 hình đồ họa chungbao gồm các bộ điều hòa, chiếu sáng và hệ thống an ninh

Các hành động được lập trình của hệ thống điều khển đèn có thể được dùng để kíchhoạt các giá trị của các điểm trong hệ thống BMS ví dụ nhiệt độ cài đặt cho phòng có thểđược thay đổi khi đèn bật sáng Lịch hoạt động chính của các thiết bị trong phòng nhưchiếu sáng, điều hòa có thể được lập trình dựa trên lịch cho phép ra vào của phòng đóhoặc người mang thẻ.(nếu có nhu cầu)

12 11 10 9

temp sensor

setpoint fan/bp temp agnd sensor

fcu controller wall module

Cùng 1 hệ thống điều hành nền dịch vụ phải được cài đặt lên các PC dùng cho hệBMS và hệ điều khiển đèn EIB.

Phần mềm OPC Client/Server được cài đặt trên máy chủ hệ điều khiển đèn (cungcấp bởi hệ thống EIB)

Phần mềm OPC Client/Server được cài đặt trên máy chủ hệ BMS (cung cấp bởi hệthống BMS)

Toàn bộ các thông số cần thiết cho các chức năng kể trên được thu thập và lập trìnhtrên hệ BMS

Yêu cầu về phối hợp nghiệm thu chung việc tích hợp từ hệ thống BMS và hệ thốngđiều khiển đèn EIB

Hình 2.15 Sơ đồ tích hợp điều khiển chiếu sáng EIB

2.4.3 Giám sát hệ thống điện

Các dịch vụ về điện sẽ có các bộ điều khiển của riêng nó và có giao diện đến hệthống BMS Nhà cung cấp hệ thống điện sẽ cung cấp bộ điều khiển với thủ tục giao diệnhoặc cổng giao diện cần thiết theo yêu cầu của hệ thống BMS để giao tiếp với hệ thốngBMS Trong dự án này, hệ thống điện được giám sát, quản lý từ một máy tính điều khiểnriêng, thống qua các thiết bị giám sát, đo đếm của hệ thống điện, được gọi là hệ thốngquản lý, giám sát điện năng PMS (Power Management System) Hệ thống BMS sẽ giaotiếp với hệ thống PMS qua giao thức bặc cao OPC Hệ thống điện cung cấp các tín hiệusau cho hệ thống BMS

a Yêu cầu đối với hệ thống tủ điện trung thế MV ( medium voltage )

- Cung cấp các điểm đấu nối và các tín hiệu sau đây:

- Giám sát trạng thái On/Off của máy cắt trung thế

- Giám sát tín hiệu báo lỗi của máy cắt trung thế

- Hệ thống máy phát điện dự phòng có các thiết bị phải đảm bảo đáp ứng cung cấp đầy đủcác tín hiệu kết nối với hệ thống PMS

b Yêu cầu đối với hệ thống máy phát điện dự phòng

- Cung cấp các điểm đấu nối và các tín hiệu sau đây:

- Giám sát trạng thái On/Off máy phát điện

- Giám sát tín hiệu báo lỗi hệ thống máy phát điện

- Giám sát mức dầu cao, trung bình , thấp trong bể chứa dầu

- Giám sát trạng thái tất cả các bơm dầu

- Giám sát tín hiệu báo lỗi quá tải tất cả các máy bơm dầu

- Hệ thống máy phát điện dự phòng có các thiết bị phải đảm bảo đáp ứng cung cấp đầy đủcác tín hiệu kết nối với hệ thống PMS

c Yêu cầu đối với hệ thống tủ điện hạ thế LV ( low voltage )

- Cung cấp các điểm đấu nối và các tín hiệu sau đây:

- Tín hiệu chất lượng điện năng (U, I, P, Q, KW, KWh, f, Cos, thiết bị đo kỹ thuật số kếtnối theo chuẩn truyền thông Modbus do hệ thống BMS cung cấp)

- Giám sát trạng thái Open/Close ACB ( máy cắt ) , MCCB

- Giám sát tín hiệu báo lỗi ACB, MCCB

- Hệ thống tủ điện hạ thế có các thiết bị phải đảm bảo đáp ứng cung cấp đầy đủ các tínhiệu kết nối với hệ thống PMS

Hình 2.16 Sơ đồ tích hợp hệ thốngquản lý điện PMS

2.4.4 Giám sát hệ thống thang máy

Hệ thống cho phép tích hợp mức thấp với hệ thống thang máy theo điểm giám sátsau:

 Giám sát cảnh báo quá tải thang

 Giám sát trạng thái hoạt động của thang máy

 Báo lỗi thang máy (trip alarm)

Phạm vi thực hiện: Hệ thống BMS sẽ cung cấp các thiết bị I/O để thực hiện giámsát theo các chức năng trên Hai hệ thống có trách nhiệm phối hợp trong việc triển khailắp đặt (cung cấp cũng như chỉ rõ vị trí đấu nối) các thiết bị trên

- Cho phép điều khiển, hiện thị hình ảnh và cấu hình hệ thống quản lí camera từ trạm vậnhành thuộc hệ thống BMS

- Cho phép đặt các camera vào cung giao diện đồ họa thuộc cùng khu vực với các điểm(Điều khiển, trạng thái) của hệ thống BMS

lift control panel

1 1

- Các cảnh báo từ hệ thống BMS có thể được cấu hình để khởi ghi hình đến hệ thốngquản lí camera.

- Cho phép hiển thị hình ảnh trực tiếp hoặc hình ảnh được ghi của hệ thống quản lícamera từ máy trạm hệ thống BMS

- Cho phép tất cả các cảnh báo từ hệ thống camera trên giao diện đồ họa của hệ thốngBMS

- Hệ thống BMS thực hiện giao diện đồ họa theo các nội dung trên

Hệ thống BMS sẽ kế nối tích hợp với hệ thống báo cháy qua các điểm giám sát sau

 Giám sát cảnh báo báo cháy của các tủ tầng

 Trạng thái của bơm nước chữa cháy

 Trạng thái quá tải của các bơm

 Áp suất tĩnh đường ống nước chữa cháy

Phạm vi thực hiện

Hệ thống BMS sẽ cung cấp các thiết bị I/O, Bộ điều khiển thực hiện giám sát theo cácchức năng trên

2.4.7 Tích hợp hệ thống thông tin công cộng

Nhà cung cấp hệ thống thông tin công cộng sẽ cung cấp cho hệ thống quản lý tòanhà BMS các cổng giao tiếp dạng free contact (tiếp điểm không điện áp), khi các cổngnày tác động, hệ thống PA sẽ phát các nội dung thông báo đã được ghi sẵn Hệ thốngquản lý tòa nhà BMS sẽ tác động vào các cổng này để điều khiển hệ thống PA, phát cácnội dung thông báo khi có trường hợp khẩn cấp xảy ra

AI AO DI DO

AI AO DI DO

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG QUẢN LÝ TOÀ NHÀ BMS

Hình 2.21 Sơ đồ nguyên lý hệ thống quản lý tòa nhà

SƠ ĐỒ TÍCH HỢP HỆ THỐNG QUẢN LÝ TOÀ NHÀ BMS TẠI PHÒNG ĐIỀU

KHIỂN TRUNG TÂM

CP

ET ET

P/I

ET ET

CP

ET ET

CP

ET ET

CP

ET ET

CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM LẬP TRÌNH VÀ PHẦN MỀM THIẾT KẾ GIAO DIỆN GIÁM SÁT CHO HỆ THỐNG BMS 3.1 Giới thiệu phần mềm lập trình CARE (Excel Computer Aided

Regulation Engineering)

Hình 3.1 Biểu tượng phần mềm CARE

Care là phần mềm chuyên dụng để lập trình tích hợp vào các bộ điều khiển số trựctiếp (DDC)

3.1.1 Chức năng của Care

Care cung cấp bốn chức năng chính để lập ra các chương trình rồi tải xuống các bộđiều khiển: Biểu đồ thiết bị, Sách lược điều khiển, Chuyển đổi logic, và Chương trìnhthời gian

Sau khi tìm thấy những thông tin cần thiết, có thể tự tạo ra các giá tri mặc định,chuyển đổi các file thành các chương trình tiện ích cho các bộ điều khiển, và tải các file

đó xuống bộ điều khiển

a Biểu đồ thiết bị

Cho mỗi thiết bị, ta có thể tạo ra một biểu đồ.Biểu đồ thiết bị là sự kết hợp của cácthành phần trong thiết bị đã được sắp xếp.Các thành phần trong hệ thống điều khiển như :van, bơm, lò hơi, ống nối , điểm trạng thái, …

b Sách lược điều khiển

Sau khi tạo ra biểu đồ, chúng ta có thể tạo ra một sách lược điều khiển để tạo ra bộđiều khiển với khả năng thông minh để điều khiển hệ thống

c Chiển đổi logic

Ngoài việc thêm vào sách lược điều khiển, ta có thể thêm vào các chuyển đổi logictới biểu đồ cho các dữ liệu số và tương tự

d Chương trình thời gian

Chúng ta có thể thiết lập các chương trình thời gian để điều khiển thời gian đóng

mở các điểm dữ liệu Có thể lập lịch những ngày quan trọng, ví dụ như: các ngày trongtuần, ngày cuối tuần, hoặc những ngày nghỉ

e Thiết lập đường dẫn tới bộ điều khiển

Sau khi xây dựng xong thiết bị, chúng ta sẽ gán thiết bị tới bộ điều khiển, và thiết

kế những kỹ thuật đường dẫn tới cơ sở dữ liệu, địa chỉ và các điểm tham chiếu.Sau đóchuyển đổi chương trình và tải xuống bộ điều khiển.Cuối cùng ta có thể khởi động vàchạy thử chương trình

3.1.2 Các bước lập trình Care

Các bước chính để lập trình Care như sau:

Bước 1: Trước hết ta khởi động Care

Hình 3.2 Khởi động CARE

Bước 2: Tạo dự án triển khai

Hình 3.3 Tạo dự ánBước 3: Tạo bộ điều khiển

Hình 3.4 Tạo bộ điều khiển

Bước 4: Tạo thiết bị

Hình 3.5 Tạo thiết bịBước 5: Tạo biểu đồ

Hình 3.6: Tạo biểu đồ

Bước 6: Hiệu chỉnh các điểm thông tin

Hình 3.7 Hiệu chỉnh thông tinBước 7: Gán điểm đầu cuối

Hình 3.8 Gán điểm đầu cuốiBước 8: Tạo các sách lược điều khiển