BÁO CÁO THỰC TẬP TÌM HIỂU HỆ THỐNG GIÁM SÁT TÒA NHÀ THÔNG MINH

BÁO CÁO THỰC TẬP, TÌM HIỂU HỆ THỐNG, GIÁM SÁT TÒA NHÀ, THÔNG MINH

LỜI MỞ ĐẦU

Trong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa và không khí hội nhập kinh tế diễn ratrên phạm vi toàn cầu, Việt Nam đã tiến được những bước dài và đã đạt được nhữngthành công và kết quả tốt trong nhiều lĩnh vực kinh tế khác nhau Đi cùng với sự pháttriển về kinh tế thì quy mô đô thị hóa với hàng loạt các công trình kiến trúc quy mô lớntrong đó có các nhà cao tầng đã được xây dựng để phục vụ các mục đích kinh tế khácnhau Các tòa nhà này có thể được sử dụng với rất nhiều mục đích như văn phòng làmviệc, trung tâm thương mại, nhà ở và trong tương lai có thể được áp dụng cho trườnghọc, bệnh viện…Cùng với sự phát triển của các nhà cao tầng, vấn đề trang bị các hệthống kỹ thuật và quản lý chúng cũng được đặt ra và yêu cầu ngày một cao hơn

Một tòa nhà thông thường phải có các hệ thống kỹ thuật tối thiểu như:

 Hệ thống cung cấp điện, chiếu sáng

 Hệ thống cung cấp nước

 Hệ thống thông gió

Và khi nhu cầu ngày một tăng thì các tòa nhà còn có thêm các hệ thống khác như:

 Hệ thống điều hòa không khí (kết hợp thông gió)

 Hệ thống kiểm soát vào ra kết hợp camera giám sát (An ninh)

 Hệ thống báo động, báo cháy, báo khói……

 Hệ thống thông tin nội bộ

 Hệ thống thang máy

 Hệ thống giám sát, quản lý, tự động hóa tòa nhà

Và với một tòa nhà thông minh thì được trang bị hệ thống giám sát BMS (BuildingManagement System) thì các hệ thống được thống kê trên, ngoài việc được điều khiểntại chỗ còn được điều khiển và giám sát tập trung, tương tác bởi hệ BMS, để từ đó tòanhà được vận hành và quản lý một cách có hiệu quả và tiết kiệm nhất

LỜI CẢM ƠN

Với một khoảng thời gian thực tập ngắn và do kiến thức còn hạn chế của em, bảnbáo cáo này không thể tránh khỏi những thiếu sót Rất mong được các thầy giáo cô giáonhận xét và góp ý để em hoàn thiện tốt hơn báo cáo thực tập

Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đặc biệt hai anh: Vũ Hoài Nam và Nguyễn Văn Thảo

đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong quá trình thực tập tại công trình tòa nhà

EVN-11 Cửa Bắc, Ba Đình, Hà Nội Em đã hiểu biết và đúc rút ra được rất nhiều điều thứ bổích và quan trọng cho bản đồ án tốt nghiệp sắp tới và có những kinh nghiệm, kiến thứcnhất định Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của ban tổ chức, lãnh đạo Quý công tyTNHH Niềm Tin – tòa nhà số 142 Đội Cấn, Ba Đình, Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điềukiện để em hoàn thành tốt nội dung thực tập

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2013 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Thông

NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA ĐƠN VỊ THỰC TẬP VÀ BỘ MÔN

1 Đánh giá mức hài lòng của Quý công ty TNHH Niềm Tin với sinh viên.

Đầu tiên bộ môn Kỹ thuật điện, khoa Năng Lương, trường đại học Thủy Lợi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của Quý công ty Niềm Tin đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho sinh viên Nguyễn Văn Thông hoàn thành đợt thực tập tốt nghiệp trong thời gian qua Để đánh giá được sinh viên, bộ môn kính đề nghị Quý công ty Niềm Tin dành thời gian nhận xét sinh viên của trường đang thực tập – làm việc tại Quý công ty bằng cách đánh giá độ hài lòng ở các vấn đề sau đây:

Tên sinh viên : Nguyễn Văn Thông

MSSV : 09511201535 Lớp : 51KTD

Thời gian thực tập từ ngày 27/7 – 10/10/2013

Tại phòng ban : công trình EVN – Số 11 Cửa Bắc, Ba Đình, Hà Nội

- Đánh giá tính kỷ luật, chuyên cần, tác phong công việc và trình độ chuyên môn

………

………

………

………

………

………

2 Nhận xét và đánh giá của bộ môn Kỹ Thuật Điện ………

………

………

………

………

Phụ trách bộ phận thực tập Xác nhận quý công ty Niềm Tin Xác nhận bộ môn (ký, ghi rõ họ tên) (ký, đóng dấu) (ký,đóng dấu) MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1

LỜI CẢM ƠN 2

NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA ĐƠN VỊ THỰC TẬP VÀ BỘ MÔN 3

1 Đánh giá mức hài lòng của Quý công ty TNHH Niềm Tin với sinh viên 3

2 Nhận xét và đánh giá của bộ môn Kỹ Thuật Điện 3

B NỘI DUNG THỰC TẬP 5

I Giới thiệu chung về tòa nhà EVN 5

II Giới thiệu về hệ thông giám sát BMS 5

1 Hệ thống BMS là gì? 5

2 Chức năng của BMS 6

3 Các lợi ích mà việc áp dụng BMS mang lại: 7

III Cấu trúc hệ thống BMS 7

1 Phần cứng BMS 7

2 Phần mềm BMS 10

3 Truyền thông trong BMS 10

4 Nguyên lí hoạt động bằng sơ đồ 12

5 Sơ đồ cấu trúc hệ thống quản lí 13

1 Tích hợp hệ thống điều hòa thông gió HVAC vào BMS 14

2 Tích hợp hệ thống chiếu sáng vào BMS 15

3 Tích hợp hệ thống quản lý điện năng (PMS) vào BMS 16

4 Tích hợp hệ thống báo cháy vào BMS 17

5 Tích hợp hệ thống an ninh (Sercurity) và BMS 18

6 Tích hợp hệ thống thang máy vào BMS 19

7 Tích hợp một số hệ thống khác vào BMS 20

B NỘI DUNG THỰC TẬP

I Giới thiệu chung về tòa nhà EVN.

Tòa nhà Trung tâm điều hành và thông tin viễn thông ngành Điện lực Việt Nam (Tòa nhà EVN) Với vị trí nằm ở khu vực trung tâm, tòa nhà EVN gồm 3 tầng hầm, khối

đế 5 tầng, 2 tòa tháp một tháp 33 tầng (Tháp A), Tháp B 29 tầng tọa lạc tại số 11 Cửa Bắc, Quận Ba Đình, Hà Nội

Tòa nhà được trang bị 16 thang máy Mitsubishi tốc độ cao 4m/s trong đó có 12 thang máy chở khách từ tầng hầm thứ 3 lên tới tầng 33 và tầng 29 của 2 tòa tháp, 2 thang máy chở khách hoạt động cho khu vực khối đế từ tầng 1 lên tới tầng 4, 2 thang vận chuyên chở thiết bị máy nặng lên các tầng trên của tòa nhà

Hệ thống hạ tầng kỹ thuật như:

 Hệ thống điều hoà không khí, thông gió

 Hệ thống phòng chữa cháy tự động

 Hệ thống điện sử dụng và chiếu sáng

 Hệ thống mạng LAN có thể kết nối chung hoặc độc lập cho các văn phòng, hệthống điện thoại qua tổng đài nội bộ, điện thoại công nghệ IP và kết nối độc lập cho điệnthoại riêng của các văn phòng

 Hệ thống camera quan sát tại khu vực công cộng và ghi hình kỹ thuật số

 Hệ thống thẻ từ (card reader) giúp bảo mật và anh ninh tối đa cho các văn phònglàm việc

 Hệ thống quản lí bãi đỗ xe

 Hệ thống phát thanh công cộng

Tất cả đều là các hệ thống tự động kết nối với hệ thống quản lý toà nhà (BMS)

II Giới thiệu về hệ thông giám sát BMS.

1 Hệ thống BMS là gì?

BMS_Building Management System là hệ thống quản lý tòa nhà BMS là hệthống tích hợp quản lý và điều khiển các hệ thống kỹ thuật trong tòa nhà nhằm phối hợpvận hành các hệ thống con một cách thống nhất và linh hoạt Hệ thống BMS ra đời trợgiúp cho việc quản lý các tòa nhà một cách hiệu quả và kinh tế Tuy vốn ban đầu đầu tưcho thiết bị và các phần mềm quản lý là không nhỏ, nhưng so với chi phí khai thác lâudài thì rất hiệu quả và kinh tế Theo thống kê thì với một tòa nhà sử dụng trong 50 nămthì chi phí đầu tư xây dựng chỉ chiếm 10% ; 90% lượng chi phí còn lại là chi phí vậnhành tòa nhà bao gồm chi phí điện năng, chi phí nhân công vận hành, chi phí bảo trì bảodưỡng định kỳ các hệ thống…Việc sử dụng BMS ngay từ đầu có thể giảm được 25% cácchi phí sau này trong quá trình vận hành tòa nhà Vì thế đối với các nước phát triển trênthế giới việc sử dụng BMS được coi như là một tiêu chuẩn khi xây dựng các tòa nhà caotầng

Đối với các hệ thống con, BMS có thực hiện hai nhiệm vụ là điều khiển và giámsát Tùy từng hệ thống mà BMS có thể thực hiện một hoặc cả hai nhiệm vụ này Vớichức năng điều khiển, BMS có thể thực hiện được các công việc sau:

 Điều khiển bật tắt ON/OFF các đối tượng trong tòa nhà như bơm, van, đèn chiếusáng…

 Điều khiển hoạt động theo chu kỳ : các hoạt động lặp đi lặp lại sẽ được lập lịchtrình vận hành để làm việc tự động theo chu kỳ

 Điều khiển theo sự kiện : người vận hành có thể lập dự đoán trước các sự kiệnbất thường có thể xảy ra và lập trình trước cho BMS để có thể phản ứng một cách nhanhnhất khi sự kiện đó xảy ra

 Điều khiển liên động hoạt động của các hệ thống con ví dụ như liên động giữa hệthống báo cháy với hệ thống điều hòa thông gió, với hệ thống âm thanh, hệ thống điềukhiển truy nhập…

 Phân quyền trong điều khiển : phần mềm BMS sẽ phân ra các cấp khác nhauphù hợp với từng đối tượng trong tòa nhà Việc phân quyền trong điều khiển có vai tròhết sức quan trong trong việc đảm bảo vấn đề an ninh an toàn của tòa nhà

Với chức năng giám sát, BMS thực hiện các công việc sau:

 Giám sát các thông số về môi trường của tòa nhà như nhiệt độ, độ ẩm, khói, khí

CO để phục vụ việc điều khiển hoặc đưa ra cảnh báo khi cần

 Giám sát trạng thái các thiết bị như bơm ,van, quạt gió, điều hòa, thang máy đểđưa ra cảnh báo và lên lịch trình bảo dưỡng cho thiết bị

 Giám sát an ninh cho tòa nhà

 Giám sát năng lượng tiêu tốn trong tòa nhà, đưa ra báo cáo và cảnh báo khi cầnTrên phương diện tích hợp hệ thống, BMS làm nhiệm vụ tích hợp hệ thống,thống kê thu thập, phân tích dữ liệu và in báo cáo.Các dữ liệu về thông số của tòa nhà từtất cả các hệ thống con được lưu trữ trên máy chủ BMS Các số liệu được thống kê vàphân tích theo các tiêu chí cụ thể khác nhau (giá trị max, giá trị min, trung bình, xácxuất,…) và từ đó đưa ra được các thông số tối ưu hóa hệ thống, mặt khác hỗ trợ ngườivận hành trong công việc bảo trì chuẩn đoán sự cố Kiểm tra lên bảng thời gian làm việccác thiết bị để biết được thời gian cần thay thế khi hết tuổi thọ của từng thiết bị

3 Các lợi ích mà việc áp dụng BMS mang lại:

 Giảm chi phí lắp đặt ban đầu từ việc phối hợp lắp đặt các thành phần có liên quanđến nhau thay vì lắp đặt các hệ thống riêng lẻ

 Đơn gián hóa vận hành và giám sát nhờ hệ thống các bộ điều khiển và hệ thống

đo lường tự động được kết nối thống nhất, có khả năng thay đổi việc vận hành tòa nhàmột cách linh hoạt mà chỉ cần tác động rất ít hoặc không cần tác động đến phần cứng

 Giảm thời gian đào tạo cho nhân viên vận hành nhờ các chỉ dẫn trực tiếp trênmàn hình cũng như giao diện trực quan của tòa nhà

 Giảm chi phí năng lượng thông qua việc phối hợp linh hoạt các hệ thống trongtòa nhà, việc theo dõi mức tiêu thụ điện năng và khả năng phát hiện cũng như cảnh báocác hiện tượng thất thoát điện năng

Quản lý cơ sở và tài sản hiệu quả hơn nhờ các báo cáo ghi lại quá trình hoạt động, bảotrì, và chức năng tự động gửi cảnh báo

III Cấu trúc hệ thống BMS.

1 Phần cứng BMS

Hệ thống BMS có cấu trúc một hệ thống điều khiển phân tán DCS Hệ thống được phâncấp thành 3 cấp :

 Cấp quản lý ( Management Level)

 Cấp điều khiển ( Control Level)

 Cấp trường (Field Level)

1.1 Cấp quản lý

Cấp quản lý hệ thống là cấp giao tiếp trực tiếp với người vận hành Thành phần củacấp quản lý là các máy tính làm nhiệm vụ vận hành và giám sát các hệ thống của tòanhà Trên các máy tính này cài các phần mềm ứng dụng cho việc quản lý, vận hành,giám sát và các công cụ hỗ trợ giao tiếp người máy HMI Cấp quản lý phải thực hiện cácchức năng như sau:

 An toàn hệ thống: Giới hạn quyền truy cập và vận hành đối với từng cá nhân

 Xâm nhập hệ thống: Cho phép những người có quyền được truy cập và lấy dữliệu hệ thống thông qua máy tính các nhân hoặc các thiết bị lưu trữ khác.

 Định dạng dữ liệu: Lắp ghép các điểm dữ liệu rời rạc vào trong các nhóm địnhdạng có quy tắc phục vụ cho việc in ấn và hiện thị

 Tùy biến các chương trình: người sử dụng có thể tự thiết kế, lập trình các chươngtrình riêng tùy theo yêu cầu sử dụng của mình

 Giao diện: Xây dựng giao diện dựa trên ứng dụng của khách hàng, có sử dụng cáccông cụ vẽ đồ thị và bảng biểu

 Lập báo cáo: Có khả năng lập báo cáo tự động, định kỳ hoặc theo yêu cầu về cáccảnh báo và các sự kiện, hoạt động vận hành Đồng thời cung cấp các khả năng tóm tắtbáo cáo

 Quản lý việc bảo trì bảo dưỡng: Tự động lập kế hoặch và tạo ra các thứ tự côngviệc cho các thiết bị cần bảo trì dựa trên lịch sử thời gian làm việc hoặc kế hoặch theoniên lịch

 Tích hợp hệ thống: Cung cấp giao diện và điều khiển chung cho các hệ thống con(HVAC, báo cháy, an toàn, giám sát truy nhập, ) và cung cấp khả năng tổng hợp thôngtin từ các hệ thống con để từ đó đưa ra các tác động có tính toàn cục trong hệ thống.1.2 Cấp điều khiển

Thành phần của cấp điều khiển là các bộ điều khiển số trực tiếp DDC ( DirectDigital Controller) và các bộ giám sát mạng NC ( Network Controller) làm nhiệm vụđiều khiển các thiết bị của các hệ thống trong tòa nhà Các bộ NC sẽ giám sát hoạt độngcủa các bộ DDC nối vào nó và chia sẻ dữ liệu giữa các DDC này Các NC trong mạng

sẽ được kết nối theo kiểu điểm_điểm và hoạt động trên cơ sở ngang hàng Các bộ DDC

là các thiết bị giữ vai trò điều khiển chính Các DDC sẽ gửi tín hiệu điều khiển trực tiếpđến các thiết bị chấp hành thuộc các hệ thống con ( điều hòa, chiếu sáng, truy nhập…).Các DDC này phải cung cấp được các thuật toán điều khiển khác nhau ( điều khiển ON/OFF , điều khiển tỷ lệ PID, điều khiển tối ưu ) để thích ứng với các đối tượng khácnhau

1.3 Cấp trường

Các thiết bị chính của cấp trường gồm:

 Bộ điều khiển thiết bị cấp trường (Terminal Equiment Controller) riêng cho mỗi

hệ thống cơ khí như, AHU, FCU, VAV…

 Van điều khiển điều khiển lưu lượng gió, nước

 Bộ đóng cắt động cơ: động cơ cho các van được điều khiển nhịp nhàng nhờ cógiao tiếp với các bộ điều khiển số

 Thiết bị cảm biến: cảm biến chênh áp, cảm biến nhiệt độ (gió, trong phòng, ngoàitrời), cảm biến báo cháy, cảm biến độ ẩm

 Các rơle đóng cắt, các bộ chuyển đổi đo đếm điện năng

 Các thiết bị chấp hành

Các thiết bị cấp trường cung cấp khả năng điều khiển trực tiếp tới các thiết nằm trongphạm vi cấp vùng, như bơm nhiệt, hộp điều lượng gió (VAV – Variable Air Volume),thiết bị cấp gió đơn vùng Bộ điều khiển cấp này cũng có thể sử dụng phần mềm quản lýnăng lượng Tại cấp xử lý vùng, cảm biến và thiết bị chấp hành liên lạc trực tiếp với thiết

bị được điều khiển Một bus liên lạc làm phương tiện kết nối các bộ điều khiển, do vậycác điểm thông tin giữa các bộ điều khiển có thể chia sẽ cho nhau và chia sẽ với các bộ

xử lý tại hệ thống và ở cấp xử lý hoạt động Các bộ điều khiển cấp vùng tiêu biểu có mộtcổng hoặc kênh giao tiếp để hỗ trợ sử dụng thiết bị đầu cuối di động trong quá trình thiếtlập ban đầu và cả những lần điều chỉnh sau đó

Phần mềm BMS bao gồm 3 loại :

 Phần mềm lập trình cho các bộ điều khiển số : đây là phần mềm các nhà sản xuấtcung cấp cùng các bộ điều khiển số DDC Phần mềm này sẽ lập trình cho các DDC đểthực hiện các chức năng điều khiển cụ thể

 Phần mềm vận hành và giám sát các hệ thống con : phần mềm này sẽ cài trên cácmáy tính vận hành giám sát các hệ thống con ( máy tính HVAC, máy tính AccessControl …) giúp quản lý các hệ thống con

 Phần mềm quản lý BMS cài trên máy chủ BMS: phần mềm này giúp thu thập,quản lý, phân tích dữ liệu,in các báo cáo và đưa ra các cảnh báo phù hợp

3 Truyền thông trong BMS

Một hệ thống BMS đầy đủ thường có 3 lớp mạng tương ứng với 3 cấp trong hệ thốngphân cấp:

 Lớp mạng mức trường (Field level Network)

 Lớp mạng mức điều khiển (Control Level Network)

 Lớp mạng mức quản lý (Management Level Network)

Tùy theo mức độ ứng dụng, độ lớn tích hợp mà có thể sử dụng cả 3 lớp mạng riêng hoặcchung 2 trong 3 lớp mạng với nhau

3.1 Lớp mạng mức quản lý

Mạng này kết nối các thiết bị ở cấp quản lý, mạng thường dùng là mạng Ethenet LAN

sử dụng giao thức TCP/IP, sử dụng chuẩn này không những tạo được tốc độ truyền cao

mà còn đáp ứng được nhu cầu về khoảng cách truyền mà không cần bộ lặp, hoàn toànđáp ứng được yêu cầu thời gian thực của hệ thống BMS Tốc độ truyền trên mạng đạt100Mbps

Tại các máy tính điều khiển, việc quản lý và cấp quyền sử dụng cho người vận hành

hệ thống trên các trạm điều khiển sử dụng User Account Tùy theo quyền sử dụng đượccấp, chức vụ của người vận hành mà có các mức độ can thiệp khác nhau vào hệ thống.Ngoài ra cũng có thể sử dụng mạng BAC Net/IP hoặc LON Talk/IP

3.2 Lớp mạng mức điều khiển

Đây là lớp mạng sơ cấp (Primary Network) dùng để kết nối các bộ điều khiển DDC sơcấp (Primary Control Unit) với nhau, thường sử dụng mạng Ethernet IP hoặc BACNet/IP sử dụng đường truyền RS485 và giao thức ngang hàng “peer to peer”

Lớp mạng này có thể có thêm các bộ Gateway để kết nối với các hệ thống phụ khác ,các hệ thống phụ thường sử dụng giao thức BACnet hoặc LONwork

Trong nhiều ứng dụng cụ thể lớp mạng này có thể nối chung với mạng Lớp mạng mứcquản lý tạo thành mạng chính tòa nhà, khi đó các bộ DDC được nối với nhau và nối vớivới máy tính điều khiển (server) của hệ thống BMS.

3.3 Lớp mạng mức trường

Đây là mạng thứ cấp (Secondary Network) dùng để kết nối tất cả các bộ điều khiểnứng dụng (secondary control unit), các thiết bị đo lường có khả năng nối mạng Mạngnày sử thường sử dụng các giao thức như BACnet MS/TP, LONwork

Mạng này sử dụng đường truyền RS485 dạng Master/Slaver, các bộ DDC đóng vai trò làcác Master điều khiển các bộ điều khiển thứ cấp (Secondary Control Unit)

4 Nguyên lí hoạt động bằng sơ đồ.

CLK : a n DCT: m t a

Bộ ghi mạng

Switch

Tủ Loa

Điều hòa thông gió Phát thanh Chiếu sáng Camera Kiểm soát vào ra

DCU: điều khiển a

Bộ giám sát mạng

Bộ điều khiển số

Bộ giám sát mạng

Bộ điều khiển số

Tủ báo cháy

Cảm biến khói

Nút ấn báo động

Bộ điều khiển

Máy phát

Đồng hồ đo

Báo cháy Quản lý điện năng

Bộ điều khiển

Máy trạm vận hành

Máy chủ CCTV

Máy chủ

an ninh Máy chủ PA sáng và quản lý điện Máy chủ chiếu Máy chủ quản lý bãi đỗ xe

Bộ điều khiển