Nghiên cứu hệ thống quản lý tòa nhà thông minh IBMS và ứng dụng thiết kế hệ thống cho tòa nhà vinaconex

Nghiên cứu hệ thống quản lý tòa nhà thông minh IBMS và ứng dụng thiết kế hệ thống cho tòa nhà Vinaconex Nghiên cứu hệ thống quản lý tòa nhà thông minh IBMS và ứng dụng thiết kế hệ thống cho tòa nhà Vinaconex Nghiên cứu hệ thống quản lý tòa nhà thông minh IBMS và ứng dụng thiết kế hệ thống cho tòa nhà Vinaconex Nghiên cứu hệ thống quản lý tòa nhà thông minh IBMS và ứng dụng thiết kế hệ thống cho tòa nhà Vinaconex Nghiên cứu hệ thống quản lý tòa nhà thông minh IBMS và ứng dụng thiết kế hệ thống cho tòa nhà Vinaconex

B Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -

NGHIÊN C ỨU HỆ THỐNG QUẢN LÝ TÒA NHÀ THÔNG

TÒA NHÀ VINACONEX

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 TS Phạm Ngọc Nam

Hà Nội

LỜI CAM ĐOAN

Ngoài sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của TS Phạm Ngọc Nam, cuốn luận văn này là sản phẩm của quá trình tìm tòi, nghiên cứu và trình bày của tác giả về đề tài trong luận văn Mọi số liệu quan điểm, quan niệm, phân tích, kết luận của các tài liệu và các nhà nghiên cứu khác đều được trích dẫn theo đúng qui định Vì vậy, tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng mình

Hà Nội, ngày 29 tháng 03 năm 2011

Tác giả

Nguyễn Hữu Long

TÓM T ẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ

Đề tài: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG QUẢN LÝ TÒA NHÀ THÔNG MINH IBMS VÀ

ỨNG DỤNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHO TÒA NHÀ VINACONEX

Người hướng dẫn: TS Phạm Ngọc Nam

Trong nghiên cứu của mình, tác giả trình bày quá trình thiết kế hệ thống quản lý tòa nhà Building Manage System ứng dụng trong các tòa nhà, cao ốc,văn phòng, Hệ thống được thiết kế dựa trên mức độ sử dụng, mức độ thông minh của tòa nhà Đây là hệ thống giám sát và điều khiển các thiết bị trong tòa nhà như: hệ thống chiller, hệ thống chiếu sáng, thang máy, điều khiển vào ra, thông qua các tín hiệu điều khiển từ phòng điều khiển trung tâm và các bộ điều khiển số trực tiếp DDC Nắm bắt được những xu thế trong

thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong cuốn luận văn này tác giả tập trung nghiên

cứu xây dựng hệ thống BMS của hãng Honywell cho tòa nhà Vinaconex nhằm mục đích đưa ra cái nhìn tổng quát và định hướng phát triển cho các giải pháp tòa nhà thông minh

Luận văn có bố cục gồm 4 chương

Chương 1 cho chúng ta cái nhìn tổng quan về hệ thống quản lý tòa nhà BMS Nội dung của chương xoay quanh việc tập trung mô tả các tính năng, lợi íchcác hệ thống cần tích hợp trong hệ thống quản lý tòa nhà như: acess control, hệ thống quản lý điện năng, lighting control, hệ thống điều hòa thông gió, thang máy, Từ đó tác giả đưa ra cấu trúc

mạng và phương thức truyền thông như BACnet, MODbus, LONworks, OPC, để ghép

nối các thiết bị cấp trường, cá bộ điều khiển số DDC với cấp quản lý để điều khiển và giám sát hệ thống

Để phát triển những nội dung trình bày trong chương 1, chương 2 của cuốn luận văn trình bày về cấu trúc của một hệ thống BMS cụ thể mà ở đây lựa chọn là tòa nhà Vinaconex và các phần mêm, bộ điều khiển sử dụng trong hệ thống quản lý tòa nhà ở đây Trong chương này, tác giả tập trung mô tả đặc tính của hệ thống máy chủ trong phòng điều khiển trung tâm và phần mềm quản lý giám sát hệ thống EBI, tác giả trình bày về

phần mềm và đặc tính của bộ điều khiển số EXCEL WEB và các modul vào ra

Chương 3 thể hiện chi tiết quá trình thiết kế hệ thống quản lý tòa nhà Vinaconex

của tác giả Trong chương này, tác giả lần lượt trình bày từng khâu thiết kế từ việc trình bày cấu trúc hệ thống kĩ thuật tòa nhà rồi sau đó là các quá trình lựa chọn thiết bị như lựa

chọn máy chủ, bộ điều khiển số, các thiết bị đầu cuối như cảm biến nhiệt, cảm biến độ

ẩm, cảm biến chênh áp,công tắc dòng chảy, công tắc lưu lượng gió,van điều khiển,

Việc triển khai tích hợp các hệ thống riêng lẻ thành một hệ thống quản lý tòa nhà BMS được tác giả trình bày vắn tắt trong chương cuối cùng của cuốn luận văn là chương

4 Trong đó, tác giả lần lượt đi sâu giải thích các chức năng, các tín hiệu đầu vào ra, phương thức tích hợp của từng hệ thống

Với các lợi ích của hệ thống BMS, các tòa nhà đã được vận hành điều khiển một cách tự động các thiết bị chấp hành của từng hệ thống kỹ thuật khác nhau hoạt động theo yêu cầu

của người vận hành, quản lý đảm bảo các yếu tố kỹ thuật cũng như các yếu tố an toàn, an ninh và đặc biệt quan trọng là tiết kiệm năng lượng vận hành tránh lãng phí không cần thiết, giảm được các chi phí vận hành hệ thống, nâng cao được tuổi thọ các thiết bị cơ điện

của tòa nhà giúp người vận hành quản lý theo dõi lập lịch và chủ động trong quá trình bảo dưỡng sửa chữa, nâng cấp hệ thống và phát hiện các sự cố kỹ thuật một cách nhanh chóng

kịp thời khắc phục tốt nhất

L ỜI MỞ ĐẦU

Tự động hóa, trong những năm gần đây khái niệm này đã trở nên quen thuộc

chứ không còn là khái niệm chỉ được sử dụng trong những lĩnh vực chuyên môn kỹ

thuật đặc thù Tự động hóa đã góp mặt trong mọi lĩnh vực từ sản xuất cho đến phục vụ

cuộc sống hằng ngày Mục tiêu của công nghệ tự động hóa là xây dựng một hệ thống

mà trung tâm là con người, ở đó con người thực hiện việc đặt ra các yêu cầu còn mọi thao tác thực hiện yêu cầu đó, tùy theo từng lĩnh vực, từng quá trình, được đảm nhận

bởi những hệ thống kỹ thuật đặc trưng Hệ quả là giải phóng sức lao động con người, nâng cao hiệu quả sản xuất

Trên thế giới, các hệ thống thông minh, tự động điều khiển đã được áp dụng từ rất

sớm và cho thấy những đóng góp quan trọng không thể phủ nhận Việc xây dựng công trình ngày nay gần như không thể thiếu việc triển khai, áp dụng các hệ thống tự động Với các công trình xây dựng công nghiệp và dân dụng, các hệ thống kỹ thuật tự động gọi chung là hệ thống tự động hóa tòa nhà đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì một điều kiện làm việc lý tưởng cho công trình, cho con người và các thiết bị hoạt động bên trong công trình Một hệ thống tự động hoàn chỉnh sẽ cung cấp cho công trình giải pháp điều khiển, quản lý điều kiện làm việc như nhiệt độ, độ ẩm, lưu thông không khí, chiếu sáng, các hệ thống an ninh, báo cháy, quản lý hệ thống thiết bị kỹ thuật, tiết kiệm năng lượng tiêu thụ cho công trình, thân thiện hơn với môi trường Ở Việt Nam, những năm gần đây cũng không khó để nhận ra những đóng góp của các

hệ thống tự động trong các công trình công nghiệp và dân dụng Những khái niệm

về quản lý tòa nhà, tiết kiệm năng lượng công trình, bảo vệ môi trường… không còn quá mới mẻ Tuy nhiên, mức độ áp dụng các hệ thống này nói chung vẫn có giới hạn,

chưa thực sự sâu và rộng Điều này sẽ thay đổi nhanh chóng trong những năm tới đây, khi nhịp độ xây dựng những công trình hiện đại ngày càng cao, khi những hệ thống tự động hóa tòa nhà ngày càng có năng lực và độ tin cậy lớn hơn, lợi ích của việc áp

dụng những hệ thống này ngày càng rõ nét

Cuốn luận văn có bố cục gồm 4 chương sẽ cung cấp những kiến thức cơ bản trong việc thiết kế hệ thống tự động hóa tòa nhà, từ những hệ thống điều hòa thông gió đến những hệ thống quản lý chiếu sáng, an ninh, báo cháy, quản lý năng lượng công trình

Chương 1 cho chúng ta cái nhìn tổng quan về hệ thống quản lý tòa nhà BMS Nội dung của chương xoay quanh việc tập trung mô tả các tính năng, lợi ích các hệ thống cần tích hợp trong hệ thống quản lý tòa nhà như: acess control, hệ thống quản lý điện năng, lighting control, hệ thống điều hòa thông gió, thang máy, Từ đó tác giả đưa ra cấu trúc mạng và phương thức truyền thông như BACnet, MODbus, LONworks, OPC,

để ghép nối các thiết bị cấp trường, cá bộ điều khiển số DDC với cấp quản lý để điều khiển và giám sát hệ thống

Để phát triển những nội dung trình bày trong chương 1, chương 2 của cuốn luận văn trình bày về cấu trúc của một hệ thống BMS, các yêu cầu về thiết bị, bộ điều khiển

và các phần mềm, sử dụng trong hệ thống quản lý tòa nhà Trong chương này, tác giả tập trung mô tả đặc tính của hệ thống các máy chủ trong phòng điều khiển trung tâm và phần mềm quản lý giám sát hệ thống EBI (Enterprise Building intergrator), tác giả trình bày về phần mềm và đặc tính của bộ điều khiển số EXCEL WEB và các modul vào ra

Chương 3 thể hiện chi tiết quá trình thiết kế hệ thống quản lý tòa nhà Vinaconex của tác giả Trong chương này, tác giả lần lượt trình bày từng khâu thiết kế từ việc trình bày cấu trúc hệ thống kĩ thuật tòa nhà rồi sau đó là các quá trình lựa chọn thiết bị như lựa chọn máy chủ, bộ điều khiển số, các thiết bị đầu cuối như cảm biến nhiệt, cảm biến

độ ẩm, cảm biến chênh áp,công tắc dòng chảy, công tắc lưu lượng gió,van điều khiển, Việc triển khai tích hợp các hệ thống riêng lẻ thành một hệ thống quản lý tòa nhà BMS được tác giả trình bày vắn tắt trong chương cuối cùng của cuốn luận văn là chương 4 Trong đó, tác giả lần lượt đi sâu giải thích các chức năng, các tín hiệu đầu vào

ra, phương thức tích hợp của từng hệ thống

Qua đây, tôi xin gửi lời cám ơn tới gia đình, bạn bè và các thầy cô trong khoa Điện

tử - Viễn Thông, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã ủng hộ và giúp đỡ tôi trong quá

trình làm luận văn Đặc biệt, tôi xin chân thành cám ơn thầy giáo hướng dẫn là TS

Phạm Ngọc Nam đã nhiệt tình chỉ bảo để tôi hoàn thành cuốn luận văn này

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3-1 Bảng các modul I/O ExcelWeb 43

Bảng 3-2 Bảng các modul I/O của hệ thống điều khiển Chiller 43

Bảng 3-3 Bảng các modul I/O của hệ thống điều khiển AHU 43

Bảng 3-4 Tổng số modul dùng cho cả Chiller và AHU ở các tầng 44

Bảng 3-5 Danh mục các thiết bị trong hệ thống 46

Bảng 3-6 Thống kê đầu vào của hệ thống thông gió 48

Bảng 3-7 Thống kê số đầu vào của hệ thống thông gió 50

Bảng 3-8 Bảng thống kê số lượng I/O tính cho mỗi tầng 51

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1-1 Mô hình hệ thống quản lý và điều khiển BMS 15

Hình 2-1 Phần mềm EBI 21

Hình 2-2 Các chuẩn mở EBI 23

Hình 2-3 Giao diện người vận hành 25

Hình 2-4 Giao diện vận hành phần mềm Excel web 30

Hình 3-1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống Chiller 45

Hình 3-2 Sơ đồ nguyên lý một AHU 46

Hình 3-3 Sơ đồ mặt bằng thiết bị hệ thống thông gió 53

Hình 3-4 Sơ đồ thiết kế tủ DDC 57

Hình 3-5 Sơ đồ kết nối hệ thống BMS 59

Hình 4-12 Sơ đồ nguyên lý điều khiển đơn giản của một AHU 79

Hình 4-13 Mạng điều khiển hệ thống HVAC 80

Hình 4-14 Khai báo các bộ điều khiển Excel và thiết lập mạng C-Bus1 81

Hình 4-15 Sơ đồ nguyên lý một AHU điển hình 82

Hình 4-16 Các đầu vào đầu ra dùng điều khiển AHU 83

Hình 4-17 Các mạch vòng điều khiển AHU 83

Hình 4-18 Tạo sơ đồ nguyên lý AHU 84

Hình 4-19 AHU và các modul I/O tín hiệu 84

Hình 4-20 Mạch vòng điều khiển tốc độ quạt AHU 85

Hình 4-21 Tạo mạch vòng điều khiển quạt 85

Hình 4-22 Thiết lập mạch vòng điều khiển cho quạt AHU 86

Hình 4-23 Thay đổi các thông số bộ điều khiển PID 86

Hình 4-24 Mạch vòng điều khiển van nước lạnh 87

Hình 4-25 Mạch vòng PID cho van nước lạnh 87

Hình 4-26 Mạch vòng điều khiển damper gió hồi 88

Hình 4-27 Thiết lập bộ điều khiển PID cho Damper khí hồi 88

Hình 4-28 Tạo liên động 89

Hình 4-29 Tạo tín hiệu liên động 89

Hình 4-30 Lập lịch vận hành cho AHU 90

Hình 4-31 Sơ đồ nguyên lý của FCU 90

Hình 4-32 Các mạch vòng điều khiển FCU 91

Hình 4-33 Tạo sơ đồ nguyên lý của FCU 91

Hình 4-34 Các mạch vòng điều khiển FCU tạo tín hiệu liên động cho FCU 92 Hình 4-35 Tạo tín hiệu liên động cho FCU 92

Hình 4-36 Các mạch vòng cơ bản điều khiển Chiller 93

Hình 4-37 Khai báo Chiller với các modul I/O 93

Hình 4-38 Hai vòng điều khiển PID nối cascade điều khiển tôc độ động cơ bơm 94

Hình 4-39 Mạch vòng điều khiển PID van bypass 94

Hình 4-40 Server điểm LonWork với hệ thống EBI 95

Hình 4-41 Oect được tạo với Quick Builder 96

Hình 4-42 Định nghĩa Station 97

Hình 4-43 LAN Rotary Station 98

Hình 4-44 Tạo kênh truyền thông 99

Hình 4-45 Thiết lập các thông số cho cổng kênh truyền thông 99

Hình 4-46 Thiết lập bộ điều khiển kết nối với server 99

Hình 4-47 Tạo điểm truy nhập 100

Hình 4-48 Màn hình hiển thị 101

Hình 4-49 Một màn hình hiển thị tùy chọn 101

Hình 4-50 Màn hình tóm tắt các cảnh báo 104

Hình 4-51 Hiển thị đồ thị 105

Giao thức truyền thông dữ liệu cho mạng điều khiển tự động hóa tòa nhà

CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU CHUNG

Trong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa phát triển như vũ bão và không khí hội nhập kinh tế quốc tế của Việt nam hiện nay, chúng ta đã tiến được những bước dài

và đã đạt được những thành công và kết qủa tương đối khích lệ trong nhiều lĩnh vực đặc biệt là kinh tế Cùng với những bước tiến và thành công đó, qui mô các đô thị ngày một cao với hàng loạt các công trình kiến trúc đồ sộ mọc lên để phục vụ cho nhu cầu ngày một cao của con người Trong các công trình đó có thể kể đến trước nhất là các tòa nhà

cao tầng phục vụ cho mục đích kinh tế cũng như sinh hoạt với rất nhiều các hệ thống kỹ thuật khác nhau trong đó chúng cần được phối hợp vận hành và quản lí sao cho có hiệu quả nhất Do đó hệ thống quản lí toà nhà được ra đời nhằm đáp ứng yêu cầu cấp thiết trên

1.1 Tính năng của hệ thống quản lý tòa nhà BMS

Hệ thống quản lý tòa nhà Buiding Management System (BMS) có chức năng tích hợp phân tích và xử lý dữ liệu nhận được từ các hệ thống liên quan từ đó đưa ra phương hướng xử lý và vận hành cho tòa nhà sao cho đạt được mức tối ưu nhất

Trong tòa nhà có nhiều hệ thống kỹ thuật khác nhau, sử dụng công nghệ khác nhau

và mức độ tự động hóa khác nhau 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 điều khiển ra vào, giám sát tòa nhà

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

- Hệ thống thông tin nội bộ

Các hệ thống này có thể phân loại thành ba nhóm chính là :

- Hệ thống giám sát và báo động

- Hệ thống quản lý năng lượng

- Hệ thống thông tin.

BMS sẽ tích hợp các hệ thống trên thành một thể thống nhất thông qua mạng truyền thông, các giao thức truyền thông quốc tế như là BACnet, MODbus, LONworks, OPC… Qua đó các hệ thống có thể trao đổi thông tin với nhau và BMS dùng các thông tin này để tối ưu hóa hoạt động của các hệ thống kỹ thuật tòa nhà

Đối với những dịch vụ mà không có hệ thống con thông minh thì những dịch vụ này

sẽ được điều khiển trực tiếp thông qua bộ mã hoá của hệ thống quản lý tòa nhà BMS hoặc trực tiếp tới bộ điều khiển

 Quản lí tất cả các điểm dữ liệu

 Cung cấp khả năng lưu trữ và hiển thị lại dữ liệu trong quá khứ trong trường hợp người dùng có yêu cầu

 Trao đổi dữ liệu với các hệ thống kết nối tới BMS

 Máy trạm của hệ thống BMS có thể đặt tại phòng điều khiển trung tâm hoặc tại hiện trường, được kết nối tới hệ thống qua mang LAN Có khả năng kết nối tới nhiều máy trạm trong cùng một thời điểm

 Cung cấp khả năng truy cập vào hệ thống từ Internet Explorer bằng user name và mật khẩu Tất cả các hoạt động truy cập đều sẽ được ghi chép lại, và tự động truy xuất khỏi hệ thống sau một thời gian đủ dài không hoạt động

1.2 Lợi ích của việc ứng dụng hệ thống BMS

Việc ứng dụng giải pháp quản lý tích hợp các hệ thống dịch vụ trong tòa nhà mang lại các lợi ích chính sau:

• Đơn giản hóa vận hành: các thủ tục, các chức năng có tính lặp đi lặp lại được chương trình hóa để vận hành tự động

• Giảm thời gian đào tạo cho nhân viên vận hành: Do có các chỉ dẫn trực tiếp trên màn hình cũng như giao diện người-máy trực quan của tòa nhà

• Phản ứng nhanh đối với các đòi hỏi của người sử dụng và các sự cố xảy ra

• Giảm chi phí năng lượng: quản lý tập trung việc điều khiển và quản lý năng lượng

• Quản lý tốt hơn các thiết bị trong công trình : nhờ vào hệ thống dữ liệu lưu trữ, chương trình bảo trì bảo dưỡng và hệ thống tự động báo cáo các cảnh báo

• Linh hoạt trong việc lập trình theo như cầu, kích thước, tổ chức và các yêu cầu

mở rộng

Cải tiến hệ thống vận hành bằng việc tích hợp hệ thống phần mềm và phần cứng của nhiều hệ thống con khác nhau như: báo cháy, an toàn, điều khiển truy nhập hay điều khiển chiếu sáng

Với vòng đời khoảng 40 năm, chi phí đầu tư ban đầu của một tòa nhà hiện đại sẽ trở nên rất nhỏ bé so với tổng chi phí vận hành tòa nhà đó: Chi phí vận hành chiếm khoảng 75% tổng chi phí, trong khi chi phí đầu tư cho thiết kế và xây dựng cơ bản chỉ chiếm 11%

Tòa nhà hiện đại được trang bị nhiều hệ thống dịch vụ đắt tiền nhằm đáp ứng như cầu ngày càng cao của người sử dụng, phải đáp ứng được các yêu cầu:

• Đảm bảo chất lượng

• Hoạt động tin cậy

• Hiệu suất

• Kéo dài tuổi thọ

Việc ứng dụng giải pháp tích hợp cho tòa nhà cho phép tập trung hóa và đơn giản hóa việc giám sát, vận hành và quản lý tòa nhà, cho phép quản lý và giám sát thiết bị trong tòa nhà tốt hơn thông qua dữ liệu lịch sử, các chương trình bảo trì bảo dưỡng, hệ thống cảnh báo, từ đó giảm xác suất lỗi xảy ra trong hệ thống

Hình 1- 1 Mô hình hệ thống quản lý và điều khiển BMS

1.3 Phân cấp hệ thống quản lý và điều khiển [6]

Hệ thống quản lý và điều khiển được phân thành ba cấp như sau (Hình 1-1):

• Cấp vận hành và quản lý

• Cấp điều khiển hệ thống

• Cấp khu vực

1.3.1 Cấp điều khiển khu vực

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 thiết

bị cảm biến như các đầu đo áp suất, các đầu cảm biến CO, CO2, các dich vụ phần điện như máy phát điện, MCCB, MCB, biến tần cho bơm, quạt…Hệ thống phần mềm quản

lý năng lượng cũng được tích hợp trong các bộ điều khiển cấp khu vực Ở cấp khu vực,

các cảm biến và cơ cấu chấp hành giao diện 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

1.3.2 Cấp điều khiển hệ thống

Các bộ điều khiển hệ thống có khả năng lớn hơn so với các bộ điều khiển ở cấp khu vực 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 thường được sử dụng cho các ứng dụng lớn hơn như hệ thống điều hòa trung tâm, hệ thống máy lạnh trung tâm, Các bộ điều khiển này trực tiếp giao tiếp với thiết bị điều khiển thông qua các cảm biến và cơ cấu chấp hành hoặc gián tiếp thông qua việc kết nối với các bộ điều khiển cấp khu vực Các bộ điều khiển hệ thống có thể hoạt động độc lập trong trường hợp bị mất truyền thông với các trạm vận hành

1.3.3 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 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 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

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

con (VRV, báo cháy, an toàn, giám sát truy nhập, ) 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 4 Cấu trúc mạng của hệ thống quản lý toà nhà BMS

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

Thiết bị tự động hoá đặt trên mạng tự động hoá

1.4.2 Mạng điều khiển

Các mạng điều khiển cung cấp cả giao thức truyền thông “Peer-to-Peer”, Chủ-

tớ, và chuyển thẻ bài, hoạt động ở tốc độ truyền thông 9600 baud

Các bộ điều khiển DDC được nối trên mạng điều khiển

Khi hiển thị, truyền thông của mạng điều khiển được cung cấp cho hệ thống phân tán peer-to-peer sử dụng công nghệ LonWorks, bộ thu phát Free Topology (FTT-10a)

Mạng LonWorks sử dụng chuẩn công nghiệp, các thiết bị dùng giao thức mở được sản xuất theo các chuẩn tương thích với LonMark Vì các thiết bị không tuân theo tiêu chuẩn về dòng của LonMark International (www.lonmark.org) để đảm bảo khả năng liên kết hoạt động nên hệ thống hệ thống BMS sẽ đưa tài liệu chi tiết về sản phẩm và/hoặc các thiết bị mẫu theo yêu cầu để chứng minh khả năng liên kết hoạt động

CH ƯƠNG 2 – HỆ THỐNG THIẾT BỊ VÀ PHẦN MỀM

ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG BMS

Hệ thống quản lý tòa nhà (BMS) được xây dựng trên cơ sở kiến trúc hệ máy chủ- khách Tất cả các thông tin cần thiết và hệ thống cơ sở dữ liệu được lưu trữ ở các máy chủ hệ thống Máy tính khách có cài trình duyệt web sẽ thực hiện chức năng của trạm giám sát hiển thị các dữ liệu lưu trữ BMS sử dụng các công nghệ mới nhất như IP/ Linus/ XML/ SVG/ JAVA làm nền tảng công nghệ

2.1 Máy chủ [2]

Các máy chủ hệ thống bao gồm một số máy chủ có kiến trúc máy chủ-khách

Số lượng các máy chủ hệ thống sẽ khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu hệ thống Máy

chủ bao gồm các máy chủ quản lý hệ thống và các máy chủ lưu trữ dữ liệu Các máy

chủ sử dụng hệ điều hành mã nguồn mở Linux

2.1.1 Máy chủ quản lý hệ thống

Máy chủ quản lý hệ thống thực hiện phân phối thông tin hiển thị, cài đặt,

hoạt động của quá trình quản lý toàn bộ hệ thống (dữ liệu điểm, chương trình, v.v ) tới phần mềm duyệt Web cài đặt tại các máy tính khách Máy chủ hỗ trợ tối đa 5 máy tính khách cùng truy cập trong một thời điểm

Máy chủ có cấu hình phần cứng phù hợp gồm CPU 32-bit, bộ nhớ SDRAM

256 MB, hệ điều hành mã nguồn mở Linux Ổ đĩa cứng 2,5 inch có dung lượng 40

GB Mạng BACnet quản lý tối đa được 30.000 đối tượng Máy chủ có khả năng dự phòng dữ liệu trong vòng 72 giờ

2.1.2 Máy chủ lưu trữ dữ liệu

Máy chủ lưu trữ dữ liệu lưu trữ cơ sở dữ liệu cần thiết cho hệ thống BMS Máy chủ này quản lý dữ liệu được truyền từ bộ điều khiển tòa nhà cấp cao dưới dạng cơ sở

dữ liệu của hệ BMS, từ đó xử lý dữ liệu để hiển thị hoặc in ấn đồ thị dữ liệu quá trình

cũng như báo cáo ngày, tháng, năm

Máy chủ có cấu hình phần cứng phù hợp với CPU 32-bit, bộ nhớ SDRAM

256 MB, hệ điều hành mã nguồn mở Linux Ổ đĩa cứng 2,5 inch có dung lượng 40

GB Mạng BACnet quản lý tối đa được 30.000 đối tượng Máy chủ có khả năng dự

phòng dữ liệu trong vòng 72 giờ

2.1.3 Máy chủ quản lý năng lượng

Máy chủ quản lý năng lượng thực hiện lưu trữ cơ sở dữ liệu cần thiết để quản lý

năng lượng tiêu thụ

2.1.4 Máy chủ dữ liệu an ninh

Máy chủ dữ liệu an ninh lưu trữ cơ sở dữ liệu cần thiết cho mục đích an ninh.Máy chủ lưu trữ có khả năng lưu trữ 1 triệu lượt vào ra Máy chủ dữ liệu an ninh cần có cấu hình như sau:

- Hệ điều hành: Windows® XP

- Trình duyệt : Internet Explorer 6 hoặc cao hơn

- Bộ vi xử lý : Pentium® IV 3 GHz hoặc cao hơn

- Bộ nhớ RAM: 512MB hoặc cao hơn

- Hỗ trợ: IPv6, Java® vm 1.4 hoặc cao hơn, XGA, Acrobat® Reader

- Dung lượng ổ cứng: 40GB hoặc lớn hơn

2.2 Máy chủ dự phòng

Các máy chủ hệ thống luôn có hệ thống dự phòng Hệ thống dự phòng này

gồm hai máy chủ, trong đó một máy chạy ở chế độ chờ ấm cho máy kia Hệ thống

chạy đồng thời hai máy chủ và khi xảy ra sự cố trên một máy chủ bất kỳ, máy chủ còn lại sẽ thực hiện chức năng dự phòng ngay lập tức

Máy chủ thực hiện sao lưu các dữ liệu quan trọng như dữ liệu giám sát và dữ

liệu quá trình Khi sự cố xảy ra, các biện pháp dưới đây sẽ được áp dụng để sao lưu

dữ liệu:

Giả có hai máy chủ là "máy chủ A" và "máy chủ B" Khi thông tin trên "máy

chủ A" không thể truy cập được từ máy tính khách do lỗi mạng, hệ thống sẽ nhận

biết tình trạng “máy chủ A bị lỗi” và khi đó "máy chủ B" (bình thường ở chế độ chờ)

sẽ hoạt động và các kết nối từ máy tính khách được tự động chuyển sang “máy chủ B”

Khi lỗi mạng được giải quyết và "máy chủ A" được khôi phục (các máy tính khách có thể duyệt thông tin từ máy chủ) thì "máy chủ A" sẽ tự động thực hiện quá trình phục hồi (sao chép dữ liệu quá trình trong thời gian "máy chủ A" bị lỗi từ bộ điều

khiển cấp cao tòa nhà và ghi nhận sự sai khác giữa cài đặt từ máy tính khách và dữ liệu sao chép đã được lập trình)

Sau khi máy chủ A khôi phục và hoạt động bình thường, các máy tính khách

vẫn duy trì kết nối đến máy chủ B Người điều hành phải tái đăng nhập để chuyển đổi các kết nối đến máy chủ A

2.3 Máy tính khách

Máy tính khách là máy tính với phần mềm trình duyệt web để truy cập cơ sở

dữ liệu lưu giữ trên các máy chủ hệ thống Máy tính khách thường được lắp đặt trong phòng giám sát để quản lý toàn bộ tòa nhà Nó giám sát các tính năng sau đây:

- Giám sát: trạng thái, báo động và đo lường tại từng vị trí

- Điều hành: điều khiển từ xa bật/tắt

- Dữ liệu đầu ra: trạng thái hoạt động, trạng thái báo động và dữ liệu đo lường

- Phân tích dữ liệu: trạng thái hoạt động, trạng thái báo động và dữ liệu đo lường Tối đa 5 máy tính khách có thể truy cập vào máy chủ cùng một lúc Máy tính khách cần có cấu hình như sau:

- Hệ điều hành: Windows® XP/Vista

- Trình duyệt : Internet Explorer 6 hoặc cao hơn

- Bộ vi xử lý: Pentium® IV 3 GHz hoặc cao hơn

- Dung lượng chính: 512MB hoặc hơn

- Hỗ trợ: IPv6, Java® vm 1.4 hoặc cao hơn, XGA, Acrobat® Reader

Sử dụng mạng BACnet IP để kết nối giữa mỗi máy chủ hệ thống và bộ điều

khiển cấp cao tòa nhà

Giao thức Internet phiên bản 4 (IPv4) hoặc phiên bản 6 (IPv6) được sử dụng tùy thuộc vào các yêu cầu kỹ thuật

Giao thức LonTalk được sử dụng để truyền thông giữa bộ điều khiển cấp cao tòa nhà và các bộ điều khiển số trực tiếp, ví dụ như các bộ điều khiển đa dụng

Giao thức Modbus được sử dụng để truyền thông giữa các đồng hồ đo điện

và các bộ điều khiển theo chuẩn RS485

Công nghệ OPC được sử dụng để tích hợp hệ thống với IBMS Với máy tính

có nền tảng máy chủ OPC, BMS có thể kết nối với các hệ thống khác như IBMS bằng cách chuyển đổi giao thức BACnet thành giao thức có thể truyền thông được với OPC

2.5 Phần mềm quản lý, giám sát điều khiển hệ thống EBI [6]

- Tích hợp với các dải hoạt động của thiết bị, hệ thống qui mô, Nguồn Internet và

Intranet cho phép khai thác thông minh hệ thống quản lí thông tin

- Sử dụng chuẩn công nghiệp phần cứng và hệ điều hành windows server 2003

- Hỗ trợ các chuẩn công nghiệp hàng đầu hiện nay: BACnet, LonMark, ODBC, OPC, AdvanceDDE and Modbus

- Hệ thống phát triển theo các chuẩn UL864 (chống cháy), UL2017 (Tín hiệu hệ thống), UL916 (Hệ thống quản lý năng lượng), UL1017 (An ninh), UL1610 Trạm trung tâm) và UL294 (Điều khiển truy nhập)

- Thích hợp trong một môi trường thương mại điện tử CFR Part 11 sử dụng chữ ký điện tử

- Thiết kế và phát triển theo chuẩn chất lượng ISO 9001

- EBI sử dụng kiến trúc client/server (Khách/Chủ), cung cấp một hệ thống cho phép mở rộng cấu hình khác nhau với nhiều máy chủ và trạm kết nối trên LANs hoặc WANs

- EBI Server cho phép chạy ứng dụng đa người dùng, đa tác vụ, sử dụng các hệ điều hành tiêu chuẩn công nghiệp Windows XP, Windows 2000 và Windows 2003 Máy chủ chạy ứng dụng phần mềm giao tiếp với các thiết bị điều khiển và cập nhật dữ liệu thời gian thực và cơ sở dữ liệu quan hệ

- EBI Server cũng hành động như là máy phục vụ tập tin cho hiển thị hình ảnh EBI trạm cung cấp giao diện người-máy hiển thị màu độ phân giải cao Hệ thống cho phép kết nối lên đến 40 trạm đến một EBI Server đồng thời Người vận hành có thể sử dụng EBI Station hoặc một trình duyệt Web để thực hiện các tác nhiệm giám sát, quản lí như:

 Hiển thị và đáp ứng các cảnh báo

 Lập lịch vận hành các trang thiết bị

 Cấu hình các điểm thông tin trên cơ sở dữ liệu EBI cho mỗi bộ điều khiển

 Hiển thị, thao tác, và phân tích dữ liệu từ các bộ điều khiển khác nhau

- Cấu trúc mạng toàn diện của EBI, dựa trên chuẩn giao thức truyền thông công nghiệp TCP/IP, cho phép thông tin liên lạc với hệ thống EBI khác, mạng máy tính, công

ty quản lý hệ thống thông tin, thông qua hệ thống mạng cục bộ hoặc mạng diện rộng

- EBI cung cấp một giao diện mở cho phép kết hợp nhiều loại bộ điều khiển khác nhau, các thiết bị phần cứng chuẩn, và các giao diện truyền thông chuẩn thành một hệ thống tích hợp, trung tâm nhờ đó tối đa hóa hiệu năng vận hành của tòa nhà

- EBI có thể tích hợp các hệ thống sau:

 Các bộ điều khiển giám sát ra vào, và các đầu đọc thẻ

 Giám sát anh ninh

 Giám sát và điều khiển HVAC

 Giám sát và vận hành hệ thống báo cháy và chữa cháy

 Giám sát mức độ sử dụng năng lượng

 Điều khiển chiếu sáng

LonWorks: Là một chuẩn truyền thông mở kết nối các thiết bị từ nhiều nhà cung cấp khác nhau có cung cấp chuẩn LonMark Giao diện cung cấp cho phép đọc ghi các thông số cũng như thuộc tính cấu hình của thiết bị Giao diện EBI Lonworks dựa trên nền cơ sở dữ liệu LNS Echelon Kết nối giữa EBI và mạng LON có thể là trực tiếp,

thông qua các cổng truyền thông nối tiếp hoặc thông qua mạng

BACnet:

EBI cung cấp chuẩn ASHRAE giao thức BACnet, cài đặt cả chức năng BACnet Operator Workstation và BACnet Gateway EBI cung cung cấp giao thức BACnet truyền thông qua Ethernet và truyền thông IP

OPC: EBI cung cấp chuẩn truy cập dữ liệu OPC 2.0 (OLE for Process Control), điều này cho phép EBI đọc ghi dữ liệu OPC server như một OPC client Khả năng này cung cấp quyền truy cập vào một loạt máy chủ OPC, giải pháp hiệu quả khi tích hợp thiết bị của bên thứ ba Máy chủ EBI cũng có thể sử dụng như một OPC Server Máy khách và máy chủ OPC có khả năng được sử dụng như phương tiện trao đổi dữ liệu chính giữa hai hệ thống tương thích OPC cung cấp tích hợp ở mức độ hệ thống

Advance DDE: EBI cung cấp chuẩn mở AdvanceDDE trao đổi dữ liệu EBI AdvanceDDE client cung cấp kết nối hiệu năng cao đến AdvanceDDE Server bên thứ

ba Máy EBI AdvanceDDE client cung cấp khả năng truy cập vào một loạt các máy chủ AdvanceDDE bên thứ ba

MODBUS: Modbus là tiêu chuẩn giao thức truyền thông có thể được sử dụng để tích hợp bộ điều khiển khác nhau vào EBI Các giao diện EBI Modbus là một EBI

"Master" sử dụng giao thức Modbus RTU, ASCII, hoặc TCP (Ethernet)

ODBC: Là một chuẩn công nghiệp về truy cập cơ sở dữ liệu EBI cung cấp quyền truy cập chỉ đọc tới hệ cơ sở dữ liệu thời gian thực cũng như hệ cơ sở dữ liệu quan hệ về thẻ mã hóa cá nhân Chuẩn này có thể được sử dụng để xuất thông tin từ EBI đến các hệ cơ sở dữ liệu, hệ quản lí tương thích ODBC

- Giao diện người vận hành với EBI

Trong trường hợp quan trọng, điều quan trọng là phải cung cấp dữ liệu cho người dùng theo một định dạng rõ ràng và súc tích Các máy trạm, các giao diện vận hành EBI với độ phân giải cao hiển thị màu sắc đồ họa có thể được phù hợp với các yêu cầu của mỗi ứng dụng riêng Ngoài ra, Microsoft Internet Explorer có thể được sử dụng như là một giao diện vận hành với EBI Mở rộng việc sử dụng web theo các trình đơn, thanh công cụ, và các biểu tượng trực quan cho phép chuyển hướng và nhanh chóng truy cập vào thông tin quan trọng Các giao diện vận hành có thể được thiết kế theo kinh nghiệm của người vận hành

Hình 2- 3 Giao diện người vận hành

Giao diện vận hành cho phép người vận hành thực hiện các tác vụ chính sau:

 Hiển thị và điều khiển các thiết bị trường

 Nhận biết các cảnh báo theo mức ưu tiên

 Hiện thị thông tin trạng thái, thông tin lịch sử của các điểm thông tin

 Định nghĩa và sửa đổi các chương trình định thời

 Khởi tạo các tác nhiệm in ấn

 Hiển thị, sao lưu và truy lục các sự kiện đăng nhập

 Giám sát các kênh truyền thông dữ liệu

 Cấu hình các thông số hệ thống

 Chọn và điều khiển camera CCTV

 Xây dựng các điểm thông tin

 Tạo các giao diện đồ họa màu

 Hiển thị các tài liệu ActiveX

 Ghi và hiển thị các video số

 Hiển thị và truy vết các tài sản người di chuyển

HMIWeb

Tuỳ chỉnh màn hình được tạo ra bằng cách sử dụng HMIWeb Display Builder Một điển hình tùy chỉnh bao gồm một màn hình tĩnh nền, và các đối tượng động cho biết tình trạng báo động và điều kiện của các thiết bị có liên quan Các cửa sổ Popup cho phép hiển thị thêm thông tin về một thiết bị cũng có thể được sử dụng Ngoài ra, kiểm soát, chẳng hạn như các nút, có thể được thêm vào để người dùng có thể thực hiện nhiệm vụ, gọi các màn hình khác và tạo ra các báo cáo Định dạng HTML hiển thị cung cấp các tùy chỉnh dễ dàng tương tác với các công nghệ web

An ninh vận hành (Operator Security)

EBI cung cấp các phương thức phức tạp kiểm soát truy cập đến các dữ liệu nhạy cảm

Phần mềm BMS cho phép tới 250 Operator trong hệ thống được quyền truy nhập Các Operator với cc nhiệm vụ khác nhau được cấp quyền truy nhập, gim sát và điều khiển ở các mức khác nhau cho từng ứng dụng và thiết bị cụ thể

Các Operator khi thực hiện truy nhập với thao tác điều khiển trên máy tính của hệ thống BMS đều được ghi lại về thời gian cũng như các thao tác điều khiển các thiết bị theo thời gian

Nhiều cấp mật mã bảo vệ phải đuợc cung cấp để giới hạn sự truy cập vào hệ thống của đối tuợng sử dụng

Mỗi nguời sử dụng phải có các thông tin sau: Tên ( ít nhất 12 ký tự), mật mã (ít nhất 12 ký tự) và mức độ được phép truy cập ( từ 1 đến 5) Chỉ có nguời giữ cấp mật mã cao nhất (cấp 1) mới được phép thay đổi mật mã

Khi nhập vào hoặc sửa đổi mật mã, trên màn chỉ đuợc hiển thị các dấu **** để tránh mật mã bị lộ

Ít nhất phải có 5 mức độ truy cập vào hệ thống như sau:

Mức độ 5 = Chỉ đuợc xem các thông số mà thôi

Mức độ 4 = Mức độ 5 và thay đổi các thông số hoạt động (ví dụ: setpoint, giới hạn báo động…)

Mức độ 3 = Mức độ 4 và sửa đổi co sở dữ liệu

Mức độ 2 = Mức độ 3 và khả năng tạo ra cơ sở dữ liệu, lập trình…

Mức độ 1 = Tất cả các mức độ nói trên kể cả sửa đổi, định nghĩa mật mã

Hệ thống phải hổ trợ ít nhất 100 mật mã

Những nguời vận hành chỉ có thể ra lệnh vận hành cho những thiết bị mà họ đuợc phép tùy theo mật mã của mình Những thanh công cụ cũng được giới hạn theo cấp mật

mã

Hệ thống phải tự động tạo một bảng báo cáo các truy cập vào và thoát ra khỏi hệ thống của từng nguời sử dụng Bất kỳ động tác thay đổi định dạng hay vận hành hệ thống đều phải được ghi nhận lại kể cả: thay đổi giá trị của các điểm, thay đổi lịch vận hành, thông số vận hành… Tất cả các thay đổi của báo động như những báo động b ị xóa hay được xác nhận

Khi nguời vận hành đó truy cập vào hệ thống và sau đó quên thoát ra thỡ hệ thống phải tự động thoát theo khoảng thời gian định truớc (1 đến 60 phút)

- EBI cung cấp một loạt các đặc tính và giao diện cho phép hệ thống thừa kế và phát triển ứng dụng hoặc gửi dữ liệu EBI đến các hệ thống doanh nghiệp khác Đặc tính này cho phép EBI phù hợp với hầu hết yêu cầu kỹ thuật

Các đoạn chương trình Server ( Server Scripting)

Server scripting là cách dễ nhất mở rộng các chức năng của hệ thống của bạn với

nỗ lực tối thiểu Nó cho phép bạn viết một cách đơn giản script khi thực hiện các chức năng bổ sung, ví dụ, báo động xảy ra, tạo ra các báo Script được tạo ra trong một trình soạn thảo tích hợp tập lệnh sử dụng Microsoft VBScript, một ngôn ngữ kịch bản phổ

biến scriptin

Network API

Để đơn giản, trích xuất các thông tin từ EBI để sử dụng trong một ứng dụng khác,

có thể sử dụng mạng API để đọc và ghi các điểm dữ liệu API dễ sử dụng ngay cả đối với các lập trình viên không chuyên

Trao đổi dữ liệu Microsoft Excel

Trình trao đổi dữ liệu Microsoft Excel được sử dụng để liên kết EBI và Microsoft Excel Một trình tự động trong Microsoft Excel cho phép kết nối đến máy phục vụ đến

các điểm dữ liệu Các giá trị của những điểm này sau đó có thể được sử dụng trong các bảng tính Excel của bạn và có thể được cập nhật tự động

Applications Toolkit and User Scan Task Kit

EBI cung cấp một các công cụ phù hợp cho phép bạn tạo các ứng dụng mạnh mẽ của riêng bạn Điều này có thể được sử dụng để đáp ứng các như cầu cụ thể của trang web và để tạo ra giá trị bổ sung thêm hoặc tự động hóa tích hợp với hệ thống kinh doanh khác

- Công cụ cấu hình hệ thống điều khiển giám sát EBI

Quick Builder

EBI được cấu hình bằng cách sử dụng công cụ vô cùng linh hoạt và mạnh mẽ được gọi là công cụ kỹ thuật nhanh Quick Builder Quick Builder cho phép người sử dụng chuyên và không chuyên cấu hình điểm, các bộ điều khiển, trạm, và máy in Người

sử dụng không chuyên sẽ được có lợi ích từ các giao diện trực quan và thư viện trợ giúp Người sử dụng không chuyên có thể bắt đầu bằng cách hiệu chỉnh các dữ liệu mẫu

Người sử dụng chuyên nghiệp có thể nhận được các ưu việt từ rất nhiều tính năng mạnh mẽ như sử dụng lọc, hiệu chỉnh nhiều point Quick Builder đảm bảo các hệ thống được cài đặt nhanh chóng và dễ dàng

Bộ xây dựng giao diện HMIWeb Display Builder

Công cụ xây dựng giao diện HMIWeb Builder dựa trên nền đối tượng, tích hợp đầy đủ các tùy chỉnh hiển thị cho phát triển của xây dựng các giao diện đồ họa theo định dạng HTML, Các trình đơn tự động, và các thủ tục xử lý báo động

Rất dễ dàng để tạo các giao diện chỉ cần nhấn thả đối tượng Ví dụ, để tạo một đối tượng nút nhấn gọi giao diện vận hành khác, bạn đơn giản chỉ cần nhấn vào biểu tượng nút nhấn, vẽ lại kích thước nút nhấn cho phù hợp, kích đúp vào nó, và điền địa chỉ trang đích

EBI HMIWeb Builder cung cấp một thư viện các ký hiệu và các chỉ thị chung được sử dụng trong các hệ thống quản lí tòa nhà EBI cũng cho phép bạn nhúng các điều khiển ActiveX và tài liệu ActiveX vào các giao diện vận hành Người vận hành có thể thêm các kịch bản tạo các giao diện hình ảnh động EBI HMIWeb Builder cung cấp công cụ soạn thảo VBScript và mô hình đối tượng cho phép tất cả các đối tượng hiển thị Một vài ví dụ về các ứng dụng có thể triển khai:

 Hoạt hóa các quạt cũng như các trang thiết bị khác nhằm hiển thị hoạt động thực

 Thay đổi màu sắc đối tượng theo sự thay đổi nhiệt độ của nó

 Cảnh báo người vận hành trong một số điều kiện đặc biệt bằng nhưng thông điệp

HMIWeb Builder lưu các giao diện theo định dạng HTML, trong các trường hợp cần thiết có thể được hiệu chỉnh bơi các công cụ soạn thảo HTML khác

2.6 Bộ điều khiển số EXCEL WEB và các modul vào ra [6]

2.6 1.Bộ điều khiển số trực tiếp EXCEL WEB

Bộ điều khiển Excel Web là sản phẩm trên nền Ethernet của Hơneywell, bộ điều khiển này cho phép lập trình tự do trong hệ thống tự động hóa tòa nhà Excel Web ® kết hợp cả hai tiêu chuẩn mở lớn hiện nay trong các ngành công nghiệp xây dựng: BACnet

® và LONWORKS ®

Bộ điều khiển Web Excel ® có thể lưu trữ một lương khổng lồ các ứng dụng quản lí tòa nhà như ứng dụng điều hòa thông gió HVAC, ứng dụng quản lí năng lượng, bao gồm tối ưu hóa hoạt động bật/tắt, các ứng dụng điều khiển chiếu sáng, giám sát năng lượng và nhiều ứng dụng khác

Bộ điều khiển Excel web ® không phụ thuộc vào tính khả dụng của hệ thống quản lí giám sát cũng như các bộ điều khiển ứng dụng mạng khác Excel web cho phép tích hợp liên tục với hệ thống quản lí tòa nhà Enterpise Buildings Integrator ™ (EBI) của Hơneywell

 Các đặc tính chung:

Giảm tổng chi phí lắp đặt: Cho phép thiết bị truyền thông dựa trên hệ thống

mạng hạ tầng (Ethernet/LAN), với các bộ điều khiển Excel web khác, các bộ điều khiển BACnet của bên thứ 3, cũng như việc truyền thông với hệ thống quản lí tòa nhà

Vận hành đa năng: Cho phép vận hành bộ điều khiển Excel ® web từ bất kỳ

nơi, từ bất kỳ máy tính tích hợp! Hệ thống Web-server tích hợp cho phép vận hành cục

bộ hoặc từ xa bằng các trình duyệt chuẩn

Độc lập về nhà cung cấp: Việc truyền thông dựa trên chuẩn quốc tế ISO

16484-5 BACnet® và LONWORKS® Tương kết với các bộ điều khiển 3rd-party BACnet®, tương kết với các bộ điều khiển phòng, khu vực, các thiết bị trường, các mô đun vào ra trên chuẩn LONWORKS®

Bộ nhớ lịch sử có khẳ năng mở rộng: Cho phép có thể lưu đến 64,000 hướng

mục, và có thể sử mở rộng bằng việc sử dụng thẻ nhớ chuẩn Compact Flash Cards

Ứng dụng điều khiển nhanh: Cho phép chọn ưu tiên kiểm soát vòng lặp, bảng

đổi biểu cho phù hợp và kiểm soát các ứng dụng có hiệu quả cao

Điều khiển hiệu năng và tin cậy: Hệ điều hành nhúng Embedded Linux, đảm

bảo đáng tin cậy, độc lập, và đảm bảo bảo mật hoạt động, đặc biệt là đối với các hệ thống truy cập Internet

An ninh mạng: Dựa trên những thiết kế như là thiết bị IP, Excel ® Web có thể dễ

dàng được tích hợp vào bất kỳ cơ chế an ninh mạng hiện có

L ắp đặt linh hoạt: Cho phép lựa chọn lắp đặt trên DIN-rail, tường, hoặc gắn cửa

trước của bảng điều khiển

Giao diện vận hành

Hình 2- 4 Giao diện vận hành phần mềm Excel web

Các Excel ® web được điều hành thông qua một trình duyệt chuẩn Thông qua các phần mềm tiêu chuẩn, bất kỳ nền tảng máy tính có thể được sử dụng như là một nhà điều hành giao diện Ngoài các máy tính xách tay, máy tính để bàn máy tính cá nhân,

hoặc máy tính công nghiệp, các bảng điều khiển, hoặc máy tính PC màn hình cảm ứng cũng có thể được sử dụng để gắn trực tiếp vào cửa trước tủ điều khiển Ngoài việc sử dụng hệ điều hành và trình duyệt Internet Explorer hay Mozilla Firefox không cần phần mềm cần phải được cài đặt thêm

 Các đặc tính kỹ thuật của Excel ® web

Giao thức truyền thông

BACnet/IP - ISO 16484-5 – ENV 13321-1

Truyền thông với các bộ điều khiển Web Excel ® khác, các thiết bị 3rd party BACnet với hệ thống quản lí tòa nhà Hơneywell Enterprise Buildings Integrator™ và SymmetrE® dựa trên giao thức BACnet

Excel ® web hỗ trợ tối đa 600 đối tượng vật lý và 100 đối tượng lịch trình

LonTalk®

Truyền thông với các mô đun vào ra vật lý, với các bộ điều khiển phòng và khu vực và với các bộ điều khiển Excel 50/500 dựa trên giao thức LonTalk

Bộ thu phát (FTT-10A or FT-X1) cho phép truyền thông tốc độ 78 Kbaud, Tối đa

độ dài cáp truyền thông cho phép 320 m đến 2,200 m

HTTP

Excel Web® cho phép vận hành bằng việc sử dụng các trình duyệt web chuẩn Internet Explorer hoặc Netscape Độ phân giải màn hình tối thiểu 800 x 600 pixels Trình duyệt cung cấp cookies, frames, CSS, và Java Script

 Tốc độ truyền 78 Kbit/s, FTT10A, FT-X1

 2x Tiếp điểm cầu đấu

 1x RJ45

 Nút nhấn LONWORKS® Service

 1 đèn LED service

Cổng RS232C Port 1

 Chức năng giao diện phục vụ (Service interface)

 Tốc độ truyền dữ liệu: 9.6, 19.2, 76.8,or 115.2Kbaud tùy thuộc vào cấu hình

 Cổng 9 chân Sub-D

Cổng RS232C Port 2

 Chức năng giao diện trình duyệt

 Tốc độ truyền dữ liệu: 9.6, 19.2, 76.8,or 115.2Kbaud tùy thuộc vào cấu hình

 USB Spec 2.0 (12 Mbit/s)

 Sử dụng nạp tải chương trình từ phần mền lập trình DDC CARE

 1 đèn LED báo nguồn "power"

Công suất tiêu thụ: Max 8 VA

Bảo vệ quá áp: có cơ chế ngắt khi điện áp đầu vào nằm ngoài khoảng 24-40VDC

XL1000C: 32-Bit Motorola Power PC MPC 859

B ộ đinh thời, đồng hồ thời gian

 Rơ le cảnh báo bộ định thời (SPDT, thường đóng, 24VAC, tối đa 2 A)

 1 LED “Wathdog”

Hệ điều hành: LINUX

Bộ nhớ:

 128 kB RAM, Cho phép lưu dữ liệu 72h sau khi mất điện

 Nhiệt độ hoạt động: 0 50 °C; nhiệt độ lưu kho: -20 +70 °C

 Độ ẩm tương đối (Hoạt động và lưu kho): 5 đến 93%

Chứng chỉ và xác nhận:

 CE

 Meets FCC Part 15, Subpart J for Class A equipment

 BTL (BACnet® Testing Laboratories)

 LonMark® compliant – under preparation

 UL 916

 DIN EN60730-1:2005-12, DIN EN60730-2-9:2005-10

Lập trình

Excel Web® cho phép lập trình tùy ứng bằng sử dụng công cụ lập trình giao diện

đồ họa CARE Engineering Tool

Mã khóa bảo vệ

Excel Web® cho phép định nghĩa lên đến 6 mức người dùng, mỗi người dùng được gán với quyền đọc ghi khác nhau Người dùng ở một phân mức có thể sử dụng mã khóa độc lập để truy cập

2.6.2 Các modul vào ra(I/O Module)

Các modul vào ra ngoại vi bao gồm các loại sau:

- Modul với 8 đầu vào số

- Modul với 16 đầu vào số

- Modul với 8 đầu ra rơle

- Modul với 16 đầu ra rơle

- Modul với 8 đầu ra rowle và 8 đầu vào số

- Modul với 4 đầu ra rơle điều khiển số

- Modul với 4 đầu vào đếm xung

- Modul với 16 đầu vào đếm xung

- Modul với 2 đầu ra dòng/áp

- Modul với 4 đầu ra dòng/áp

- Modul với 4 đầu vào dòng/áp

- Modul với 4 đầu vào nhiệt độ

- Modul với 2 đầu vào dong/áp và 2 đầu vào nhiệt độ

- Modul với 1 đầu vào động cơ Modutrol

- Modul với 3 đầu vào động cơ Modultrol

Đặc tính chung

Mỗi mô đun vào ra cung cấp:

 1 đèn xanh LED power

Mỗi I/O Module được trang bị riêng bộ vi xử lí

Mô đun vào ra LonWorks

Các LonWorkS I/O module có thể được sử dụng với bất kỳ bộ điều khiển LonWorks, Các I/O mô đun cũng có riêng Neuron chip (3120) Mỗi LonWorks I/O Module được trang bị với một bộ truyền phát tín hiệu

Các đặc tính về môi trường

Nhiệt độ môi trường

 Nhiệt độ vận hành: 0 50 °C (32 122 °F)

 Nhiệt độ lưu kho: -20 +70 °C (-4 +158 °F)

Độ ẩm tương đối môi trường (vận hành và lưu kho)

 5 đến 93% r.h

Các đặc tính về cơ lí

Kích thước (H x W x D): 110 X 90 X 93 mm

Vật liệu vỏ bọc: nhựa, Plastic, chất dẻo chụi lửa

Phương pháp gá lắp: Lắp trên thanh DIN-rail (trong tủ điều khiển)

CHƯƠNG 3 – THIẾT KẾ HỆ THỐNG BMS CHO

TÒA NHÀ VINACONEX

Sau khi đã đưa ra cấu hình tổng quát chung, những hệ thống, thiết bị và phần mềm dùng trong một hệ thống BMS ở chương 1 và chương 2 tác giả thiết kế hệ thống cho tòa nhà Vinaconex

3.1 Yêu cầu BMS của toà nhà

3.1.1 Giới thiệu về toà nhà Vinaconex 9

Toà nhà Vinaconex 9 được đặt tại đường Phạm Hùng - Từ Liêm, là một toà nhà văn phòng của tập đoàn VinaconexViệt Nam Tòa nhà do chính tập đoàn thiết kế, với sự tham gia thiết kế của Công ty PTW Australia Phong cách kiến trúc hiện đại, nhiều không gian văn phòng mở với hệ thống thang máy thông minh tốc độ cao, điều hòa trung tâm

Công trình toà nhà gồm 17 tầng chính, 1 tầng hầm kĩ thuật (tầng trệt) và 1 tầng hầm để xe trên diện tích đất 4.000 m2, diện tích sử dụng hơn 20.000 m2, là nơi làm việc của khoảng 2.000 nhân viên Tổng quan các tầng của toà nhà như sau:

Tầng 1 và 2 là khu đại sảnh, tiếp đón khách hàng

Tầng 3 đến tầng 5 là các tầng kĩ thuật, nơi lắp đặt và vận hành các hệ thống kĩ thuật chính của toà nhà như: hệ thống điều hoà thông gió, hệ thống điện năng, hệ thống chiếu sáng, …

Tầng 6 đến tầng 16 là các tầng văn phòng, bao gồm tổ hợp các văn phòng cao cấp dành cho tập đoàn Vinaconex và cho thuê

Tầng 17 (tầng tum) làm khu ăn uống, quán bar, …

Toà nhà sử dụng các vật liệu bên ngoài cao cấp như hệ thống kính chống nhiệt khổ lớn, tấm ốp alucobond với tông màu chủ đạo đen-trắng nhằm tạo sự khác biệt và làm nổi bật công trình Các hệ thống kỹ thuật trong toà nhà cũng là các hệ thống hiện đại nhất hiện nay ở Việt Nam như hệ thống theo dõi và quản lý toà nhà – BMS Hệ thống quản lý toà nhà này được thiết kế để phối hợp toàn bộ sự hoạt động các hệ thống

cơ điện (M&E) trong toà nhà nhằm mục đích tiết kiệm năng lượng tiêu thụ của hệ thống

và quản lý, giám sát các hệ thống một cách hiệu quả Tất cả các thông tin về sự hoạt động của hệ thống điều hoà không khí, hệ thống điện, chiếu sáng, hệ thống camera giám sát…đều sẽ được truyền về phòng điều khiển BMS Tại đây, các thông tin sẽ được xử lý

và gửi tín hiệu điều khiển đến các hệ thống Với sự hỗ trợ của BMS, bảo vệ sẽ không cần phải đến từng phòng làm việc để tắt, bật đèn và điều hoà bởi các tác vụ đã được lập trình sẵn, hoặc đơn giản chỉ cần thực hiện các thao tác đấy ở phòng điều khiển của toà nhà

3.1.2 Y êu cầu lắp đặt BMS cho toà nhà Vinaconex 9

Cũng như các tòa nhà thông thường các hệ thống kỹ thuật tối thiểu phải có trong tòa nhà như hệ thống cung cấp điện, chiếu sáng, cung cấp nước, hệ thống điều hòa, phòng cháy chữa cháy…

Các hệ thống này sẽ được điều khiển và giám sát tập trung và phân tán nhờ BMS để

có sự vận hành tối ưu, tiết kiệm và tiện nghi

Tùy mức độ, yêu cầu của các hệ thống mà có sự tích hợp điều khiển giám sát khác nhau Trong đó các hệ thống chính có mức độ giám sát và điều khiển lớn là hệ thống điều hòa, hệ thống chiếu sáng, hệ thống thông gió

Toà nhà được yêu cầu thiết kế một hệ thống BMS để quản lý toàn nhà Như vậy bên thiết kế phải đưa ra giải pháp đáp ứng được các yêu cầu tối thiểu của một hệ thống BMS Các chức năng tối thiểu của hệ thống BMS trong toà nhà cũng phải đạt được:

• Điều khiển và giám sát cho các hệ thống cơ/điện trong tòa nhà nhằm đảm bảo quá trình vận hành của các hệ thống này một cách tối ưu và hiệu quả

• Phối hợp hoạt động của các hệ thống cơ/điện trong tòa nhà để đáp ứng tốt nhất các yêu cầu về mức độ sử dụng, đảm bảo an ninh, an toàn và tiện nghi, thoải mái cho con người trong tòa nhà

• Tạo ra một công cụ giao tiếp Người/Máy cho các nhân viên vận hành tòa nhà để

họ có thể vận hành các hệ thống cơ/điện trong tòa nhà một cách an toàn, chính xác và hiệu quả

• Thống kê các số liệu về tình trạng hoạt động, thông số kỹ thuật của các hệ thống cơ/điện trong tòa nhà dưới dạng các báo cáo, cơ sở dữ liệu giúp cho việc vận hành tòa nhà của các kỹ sư vận hành tối ưu nhất

• Tự động phát hiện sớm các sự cố, đưa ra các cảnh báo nhanh chóng, chính xác nhất đến người vận hành để nhanh chóng sửa chữa, khắc phục, tránh các tai nạn đáng tiếc ảnh hưởng trực tiếp đến con người trong tòa nhà

• Tạo ra một môi trường làm việc thân thiện, thoải mái nhất cho con người tham gia hoạt động trong tòa nhà, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất, làm việc

3.2 Các hệ thống kĩ thuật chính trong toà nhà

Hệ thống điều hoà

Hệ thống điều hoà của toà nhà Vinaconex 9 sử dụng bao gồm các thiết bị chính:

 2 Chiller cùng với 3 bơm, tháp trao đổi nhiệt

 15 AHU cho 3 tầng nơi có các phòng lớn (phòng trưng bày, hội thảo,…)

 17x13 FCU cả 15 tầng còn lại cho các phòng, khu vực nhỏ ở các tầng

Hệ thống HVAC tích hợp với BMS cần phải thõa mãn các yêu cầu sau:

• Thực hiện tối ưu hóa hoạt động của chiller và các thiết bị khác

• Giám sát trạng thái thiết bị, trạng thái môi trường

• Điều khiển thiết bị, tải chương trình đến các bộ điều khiển(tạo khả năng điều khiển tại chỗ-alone) lập lịch thời gian hoạt động cho hệ thống điều hòa

• Báo cáo khi có sự cố, vận hành không bình thường, khi đến thời gian bảo dưỡng

Hệ thống chiếu sáng

Hệ thống quản lý điện năng PMS

Hệ thống thông gió

Hệ thống thông gió bao gồm: Các quạt cấp khí tươi, quạt hút khí thải và quạt tăng

áp cầu thang, quạt hút khói

Hệ thống an ninh tin cậy

Hệ thống an ninh tin cậy ở toà nhà Vinaconex 9 gồm 2 hệ thống con là hệ thống CCTV và Card Access

3.3 Xây dựng cấu hình hệ thống phần cứng [6]

3.3.1 Cấu hình hệ thống điều hoà [8]

Các thiết bị hệ thống HVAC và yêu cầu tích hợp đã được giới thiệu ở trên Trong

hệ thống đó các thiết bị chính cần điều khiển là Chiller, AHU và FCU

Để điều khiển, giám sát các thiết bị cần có các đầu vào để thu thập dữ liệu, trạng thái để từ đó tính toán tín hiệu điều khiển thõa mãn yêu cầu

Toàn bộ hệ thống chiller và AHU sẽ được điều khiển bằng bộ điều khiển Excel

800 với các modul I/O mở rộng Còn các FCU sẽ được điều khiển bằng các bộ điều khiển Excel 10 chuyên dụng

Các đầu vào ra của Chiller

Hệ thống sử dụng 3 Chiller làm lạnh nước, sử dụng van bypass, 4 bơm và két nước mở rộng, sơ đồ nguyên lý như sau:

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống Chiller

Các đầu vào ra cần cho điều khiển hệ thống chiller như sau:

Các đầu vào số: