04. THUYẾT MINH THIẾT KẾ - HỆ THỐNG BMS

THUYẾT MINH THIẾT KẾ - HỆ THỐNG BMS

PHẦN 7: HỆ THỐNG QUẢN LÝ TÒA NHÀ (BMS)

I.1 Căn cứ để lập thiết kế

 Căn cứ vào bản vẽ kiến trúc của tòa nhà

 Căn cứ vào mục đích khai thác tòa nhà của Chủ đầu tư

 Căn cứ vào vật tư, thiết bị hiện đang lưu thông trên thị trường Việt Nam và Thế giới

 Căn cứ vào nguồn gốc xuất xứ, tính năng kỹ thuật cũng như khả năng phát triển và mở rộng trong tương lai của thiết bị và nhu cầu thực tế của xã hội…

 Đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật, chất lượng của theo tiêu chuẩn chung của các hệ thống

I.2 Các tiêu chuẩn áp dụng

Hệ thống BMS của công trình được thiết kế theo các tiêu chuẩn sau:

BS 7671 : 1992 Các yêu cầu trong lắp đặt điện

ASHRAE standard

SSPC-135A/95 Hiệp hội điện lạnh Hoa kỳ

TCN 68-196:2001 Thiết bị đầu cuối viễn thông (áp dụng thiết kế trở đầu

cuối cho mạng điều khiển tầng)

TCXD 263:2002 Tiêu chuẩn lắp đặt cáp và dây cho các công trình

ISO/IEC 11801:2002 Tiêu chuẩn cáp mạng.

IEEE 802.11b Tiêu chuẩn Wireless Access

Network (BACnet –

(BTL) 135-2004)

Tiêu chuẩn truyền thông cho toà nhà Building Automation Control Network

TIA/EIA-568A

Tiêu chuẩn cáp mạng LAN – Chỉ định các yêu cầu về việc phân chia các phân đoạn trong hệ thống cáp, loại cáp, khoảng cách cho phép… Đảm bảo tính tương thích của hệ thống đối với các sản phẩm từ nhà sản xuất.

TIA/EIA-569 Chỉ định về cách đi cáp, phân bổ các ổ cắm trong tòa

nhà

I.3 Mục tiêu

Hệ thống BMS được thiết kế nhằm đạt mục đích:

 Tự động hóa vận hành các hệ thống kỹ thuật của tòa nhà nhằm mục đích tăng tính tiện nghi, giảm chi phí vận hành, tăng hiệu quả hoạt động, tối ưu

hóa việc sử dụng năng lượng và đảm bảo an ninh, an toàn tương xứng với tầm quan trọng và yêu cầu của tòa nhà

 Đơn giản hóa việc báo lỗi cho các thiết bị, máy móc và hệ thống

 Hỗ trợ truy cập đến thông tin vận hành thiết bị, hệ thống

 Tự động hóa và chuẩn hóa quản lý tiện ích

 Cung cấp khả năng giao tiếp với tất cả dịch vụ trong tòa nhà giúp cho việc vận hành toà nhà một cách đơn giản, chính xác và hiệu quả

Xét về mặt tổng thể, mục tiêu của hệ thống BMS là mang đến những tiện nghi cho cơ quan chủ quản và vận hành những đối tượng sử dụng qua việc đơn giản hóa và chuẩn hóa các công việc xử lý bằng cách sử dụng các ứng dụng điều khiển tự động và giảm thiểu các công việc vận hành bằng tay Hệ thống cũng có khả năng cảnh báo, giám sát và phát hiện hư hỏng nhằm cảnh báo sớm, tránh các

sự cố đáng tiếc cho các hệ thống kỹ thuật, tiết kiệm chi phí và tăng tuổi thọ cho các thiết bị kỹ thuật

I.4 Phạm vi tích hợp hệ thống BMS

Hệ thống BMS sẽ tích hợp toàn bộ hệ thống hạ tầng kỹ thuật của toà nhà, có chức năng điều khiển, giám sát, quản lý hoạt động bằng máy tính, tự động chọn chế độ làm việc thích hợp và cảnh báo khi sự cố xảy ra Các hạng mục chính tích hợp trong hệ thống BMS bao gồm:

 Hệ thống điện (máy phát, máy biến áp, hệ thống tủ phân phối tổng)

 Hệ thống điều hoà thông gió và ĐHKK

 Hệ thống chiếu sáng

 Hệ thống cấp/thoát nước

Bảng thông số điều khiển và giám sát các hệ thống kỹ thuật của hệ thống BMS:

STT Hệ thống kỹ thuật

Ứng dụng trong hệ thống BMS

Yêu cầu về giao thức cho các phân hệ kỹ thuật được tích hợp với hệ thống BMS

Điều khiển

Giám sát

1 Hệ thống điện

Modbus Bồn dầu (Mức cao,

Nhiệt độ phòng ( P

Máy phát điện, P Máy

biến áp, P Bồn dầu, P

Tủ điện)

ACB, MCCB Tủ MSB,

Đồng hồ đo điện (Tủ

2 Hệ thống chiếu sáng

Đèn chiếu sáng tầng

hầm, landscape và hành

lang

3 Hệ thống thông gió và

ĐHKK

Giao thức bậc cao (VSD)

Giao thức bậc cao (VSD) Quạt gió thải ( P Máy

phát điện, P Máy biến

áp, P Bồn dầu, P Tủ

điện)

Giám sát nồng độ CO

STT Hệ thống kỹ thuật

Ứng dụng trong hệ thống BMS

Yêu cầu về giao thức cho các phân hệ kỹ thuật được tích hợp với hệ thống BMS

Điều khiển

Giám sát

Hệ thống VRV (Tháp

4 Hệ thống chữa cháy

Bể nước nước cho chữa

5 Hệ thống âm thanh

công cộng (PA)

Trạng thái lổi của trung

6 Hệ thống nước sinh

hoạt và nước thải

Mức nước tại các bể

7 Hệ thống thang máy

Trạng thái hoạt động

I.5 Tổng quan hệ thống BMS

Cấu trúc cơ bản hệ thống BMS bao gồm 3 cấp độ chính sau:

 Cấp vận hành và quản lý

 Cấp điều khiển hệ thống

 Cấp khu vực - cấp trường

1.5.1 Cấp vận hành và quản lý : Trung tâm điều khiển

- Trung tâm điều khiển của hệ thống BMS bao gồm 1 máy tính cài đặt phần mềm BMS chuyên dụng Phần mềm điều khiển có cấu trúc dữ liệu được xây dựng và hoạt động trên nền tảng của ngành công nghiệp máy tính: Windows technologies, COM (Common Object Model)/ DCOM (Distributed Component Object Model), ODBC (Open Database) Được cấp nguồn qua UPS để đảm bảo cấp nguồn liên tục phục vụ cho việc giám sát và lưu trữ thông tin trong trường hợp xảy ra sự cố mất nguồn

- Các trạm vận hành và giám sát chủ yếu giao tiếp với các nhân viên vận hành Các trạm vận hành ở cấp độ này chủ yếu là các máy tính PC Một trạm vận hành thường bao gồm các gói phần mềm ứng dụng 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 dữ

liệu 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 định

dạng có quy tắc phục vụ cho việc in ấn và hiển thị

- Tùy biến các chương trình: Người sử dụng có thể tự thiết kế, lập trình các

chương trình 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

các công 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

các cảnh báo và các sự kiện, hoạt động vận hành Đồng thời cung cấp các khả năng tóm tắt báo cáo

- Quản lý việc bảo trì bảo dưỡng: Tự động lập kế hoạch 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 hoạch theo niên lịch

- Tích hợp hệ thống: Cung cấp giao diện và điều khiển chung cho các hệ thống

con và cung cấp khả năng tổng hợp thông tin từ các hệ thống con để từ đó đưa ra các tác động có tính toàn cục trong hệ thống

- Quản lý năng lượng và tài nguyên: thu thập, lưu trữ và xử lý dữ liệu lịch sử như

năng lượng sử dụng, chi phí vận hành và các cảnh báo và tạo ra các báo cáo để cung cấp các công cụ cho quá trình quản lý và việc sử dụng thiết bị lâu dài

1.5.2 Cấp điều khiển hệ thống : Bộ điều khiển DDC

- Bộ điều khiển kỹ thuật số DDC là một bộ điều khiển giám sát hoạt động của các

hệ thống tích hợp Bộ điều khiển cấp mạng có chức năng theo dõi mạng của các

bộ điều khiển phân tán ứng dụng cụ thể, cung cấp một sự quản lý và chỉ huy mang tính tổng thể và liên kết trên một cơ sở ngang hàng (peer to peer) với các

bộ điều khiển DDC khác

- Bộ điều khiển số trực tiếp (DDC) có chức năng nhận tín hiệu trực tiếp từ các thiết bị trường như cảm biến nhiệt độ, áp suất… từ đó điều khiển các thiết bị liên quan theo một chương trình được cài đặt sẵn

- Các bộ điều khiển mở rộng có số lượng I/O phù hợp 4 hoặc 8 điểm vào ra nhận các tín hiệu BI, BO, UI, UO Các điểm UI, UO có thể chuyển đổi thành DI hoặc DO

- Bộ điều khiển DDC mở rộng được thiết kế theo dạng Module kèm đế đơn giản cho việc tháo lắp và vận hành

1.5.3 Cấp khu vực - cấp trường

- Các bộ điều khiển ở cấp độ khu vực là các bộ điều khiển sử dụng bộ vi xử lý, cung cấp chức năng điều khiển số trực tiếp cho các thiết bị ở từng khu vực, bao gồm: các quạt cấp khí tươi, quạt hút khí thải, bơm cấp nước, bơm nước thải Ở cấp khu vực, các cảm biến và cơ cấu chấp hành giao tiếp trực tiếp với các thiết bị được điều khiển Các bộ điều khiển cấp khu vực sẽ được nối với nhau trên một đường bus, do vậy có thể chia sẻ thông tin cho nhau và với các bộ điều khiển ở cấp điều khiển hệ thống và cấp điều hành, quản lý

I.6 Giải pháp truyền thông trong hệ thống BMS:

Giao diện mức cao

- Trong trường hợp sử dụng giao diện mức cao giữa BMS và những hệ thống con của toà nhà (các máy tính hoặc các bộ điều khiển), chúng sử dụng các chuẩn như

là BACNet, MODBUS, LNS, Active X và MetaSys hỗ trợ bởi những nhà cung cấp bộ điều khiển

- BMS sẽ điều khiển những dịch vụ thông qua hệ thống con và bộ điều khiển DDC BMS sẽ không trực tiếp điều khiển tới những kiến trúc dịch vụ Điều này

có nghĩa là BMS sẽ đưa ra các yêu cầu thích hợp hoặc những chỉ thị tới những

hệ thống con thông minh hoặc khởi tạo những hành động thích hợp

Giao diện mức thấp

- Đối với những hệ thống mà không có bộ điều khiển giao tiếp mức cao thì những

hệ thống này sẽ được điều khiển trực tiếp thông qua bộ mã hoá của BMS hoặc trực tiếp từ bộ điều khiển (DDC)

- BMS có khả năng thực hiện những điều khiển và hiển thị các thông số của các

hệ thống con được yêu cầu trên cơ sở lập trình tính toán từ các thông số ngỏ vào (DI,AI) và xuất ra các thông số (AO,DO) BMS sẽ giao tiếp sử dụng kết nối vật

lý RS232/RS485 và những giao thức truyền thông thích hợp bởi những nhà cung cấp DDC/PLC Tín hiệu trạng thái, cảm biến dạng tương tự: mức điện áp 0…10VDC, dòng 0…20mA hoặc 4…10mA

- Tín hiệu điều khiển dạng tương tự: 0…10VDC, Umax = 11VDC, Imax = +1mA, -1mA.Đối với tín hiệu trạng thái dạng số, các hệ thống có liên quan chịu trách nhiệm cung cấp và lắp đặt các tiếp điểm phụ, tiếp điểm khô.Đối với tín hiệu điều

khiển dạng số, các hệ thống liên quan có trách nhiệm cung cấp và lắp đặt các tiếp điểm điều khiển điện áp U = 110…230VAC, Imax = 2A

I.7 Giải pháp thiết kế

- Phòng điều khiển trung tâm hệ thống BMS đặt tại phòng quản lý tầng hầm 1, tháp C của của tòa nhà Star City Tại đây được đặt các máy tính thu nhận và xử

lý thông tin từ các hệ thống và thực hiện điều khiển, giám sát các hệ thống hiển thị trên giao diện đồ hoạ Các máy tính hoạt động trên nền tảng giao diện như: Windows technologies, COM (Common Object Model)/ DCOM (Distributed Component Object Model), SQL (Structured Query Language)/ ODBC (Open Database Connectivity) and XML (Extensible Markup Language) Thông tin trao đổi trên hệ thống mạng ứng dụng: Ethernet, Internet, SMS Hệ thống được cài đặt hệ điều hành Microsoft Window

- Tại mỗi tháp của tòa nhà, các hệ thống con có yêu cầu điều khiển và giám sát sẽ kết nối vào các bộ điều khiển DDC Các tủ điều khiển DDC này được đặt tại các

vị trí hợp lí để tận dụng tối đa khả năng của các DDC cũng như thuận tiện trong lắp đặt đấu nối Các tủ DDC của mổi tháp sẽ kết nối với nhau và kết nối về trung tâm hệ thống BMS đặt tại phòng điện nhẹ tháp C bằng Cáp quang

- Để thực hiện việc kết nối tích hợp các hệ thống kỹ thuật, các thiết bị điều khiển

có ngôn ngữ giao diện khác, các DDC được lắp thêm các module có ngôn ngữ giao diện tương ứng (Bacnet, Lonmark, Modbus…) Các thông tin này được gửi tới phòng điều khiển trung tâm và thể hiện trên màn hình của máy chủ

I.7.1 Hệ thống Điện

I.7.1.1 Hệ thống tủ phân phối và máy biến áp

I.7.1.1.1 Thuyết minh nguyên lý điều khiển giám sát:

- Hệ thống tủ phân phối và máy biến áp là một trong những hệ thống quan trọng nhất trong tòa nhà, đảm bảo việc cung cấp điện cho các khu vực trong tòa nhà

Hệ thống BMS sẽ điều khiển và giám sát các thông số sau:

 Giám sát trạng thái hoạt động, cảnh báo sự cố của các ACB, MCCB tại tủ

hạ thế tổng

 Nhiệt độ phòng máy biến áp

 Giám sát trạng thái hoạt động, cảnh báo sự cố của các MCCB tổng tại các Tap-off tầng

- Hệ thống BMS sẽ lập trình hiển thị đồ họa của tất cả hệ thống điện, hiển thị hạ tầng kết nối và các mạch điện Màn hình đồ hoạ sẽ hiển thị bề mặt của các bảng chuyển mạch và chỉ ra tên và số của các mạch, các thiết bị đóng cắt cùng với năng lượng điện tiêu thụ, các giá trị đọc được của điện áp và dòng điện

I.7.1.1.2 Yêu cầu kỹ thuật:

- Để đảm bảo việc kết nối với hệ thống BMS, hệ thống tủ hạ thế tổng và MBA phải đảm bảo các yêu cầu sau :

để phục vụ việc lấy tín hiệu trạng thái đóng cắt và trạng thái cắt bảo vệ của các ACB, MCCB)

các thông số Điện áp, dòng điện, tần số nguồn điện, công suất, điện năng tiêu, hệ số công suất cho các khu vực cần quản lý năng lượng điện tiêu thụ Các đồng hồ đa chức năng này cố hỗ trợ chuẩn kết nối Bacnet MS/TP, Bacnet IP

I.7.1.2 Hệ thống máy phát

I.7.1.2.1 Thuyết minh nguyên lý điều khiển giám sát:

- Hệ thống BMS sẽ kết nối tích hợp với hệ thống máy phát thông qua 02 phương thức

Phương thức tích hợp cấp cao:

- Hệ thống BMS sẽ tích hợp với bộ điều khiển máy phát sử dụng chuẩn giao thức Modbus to BACnet(RS485/RJ45) và giám sát các thông số từ máy phát Các thông số (tham khảo) bao gồm:

 Trạng thái máy phát có tải / Generator on load status

 Cảnh báo lỗi khởi động / Fail to start alarm

 Nhiệt độ dầu cao của động cơ / Engine high oil temperature

 Dòng điện đầu ra / Output line currents

 Tín hiệu tần số đầu ra / Output frequence

Phương thức kết nối điểm điểm:

- Nhiệt độ phòng máy máy phát, bồn dầu

- Đối với các thiết bị phụ trợ như : bơm dầu, bể dầu hệ thống BMS sẽ kết nối với các thiết bị này thông qua các tiếp điểm phụ (loại không điện) dry-contact tại tủ điện điều khiển bơm dầu Các thông số giám sát bao gồm:

alarm

I.7.1.2.2 Yêu cầu kỹ thuật:

- Để đảm bảo tính năng kết nối với Hệ thống BMS yêu cầu bộ điều khiển máy phát hỗ trợ các chuẩn truyền thông Modbus RTU hoặc BACnet (RS485/RJ45)

- Đối với các tín hiệu giám sát thông qua kết nối cấp cao này yêu cầu nhà cung cấp máy phát cung cấp cụ thể danh sách điểm địa chỉ biến, bảng điểm để có thể đảm bảo chắc chắn khả năng tích hợp Hệ thống BMS

I.7.1.3 Hệ thống chiếu sáng

I.7.1.3.1 Thuyết minh nguyên lý điều khiển giám sát:

- Hệ thống chiếu sáng sử dụng hệ thống BMS điều khiển hệ thống chiếu sáng hành lang công cộng, khu vực công cộng, landscape …

- Tín hiệu kết nối với hệ thống BMS theo các chức năng nhiệm vụ sau:

 Trạng thái hoạt động Auto/Man của tủ chiếu sáng

 Trạng thái bật/tắt của đèn (Status Start/Stop)

 Điều khiển bật/tắt của đèn (Start/Stop)

và lập trình trên hệ BMS

I.7.1.3.2 Yêu cầu kỹ thuật:

- Để đảm bảo tính năng kết nối với Hệ thống BMS yêu cầu hệ thống chiếu sáng cung cấp các tiếp điểm điều khiển và giám sát các lộ đèn tại cầu đấu trong các tủ lực chiếu sáng

- Đối với các tín hiệu giám sát thông qua kết nối này yêu cầu nhà cung cấp hệ thống chiếu sáng cung cấp cụ thể danh sách điểm trong tủ để có thể đảm bảo chắc chắn khả năng tích hợp và dự trù thiết bị liên quan của hệ thống BMS

I.7.2 Hệ thống điều hòa thông gió

- Hệ thống điều hòa không khí sử dụng hỗn hợp 2 hệ thống điều hòa :

lý hoạt động hiệu quả hệ thống BMS sẽ tích hợp cấp cao với hệ thống này thông qua chuẩn BACnet Getway để điều khiển và giám sát đến từng dàn lạnh

điều khiển và giám sát các điều hòa này

- Hệ thống thông gió bao gồm :

 Hệ thống hút khí thải phòng kỹ thuật

I.7.2.1 Hệ thống VRV

I.7.2.1.1 Thuyết minh nguyên lý điều khiển giám sát: