Bài giảng Hệ thống quản lý toà nhà (BMS-Building Management System): Bài 2 - ĐHBK Hà Nội

Bài giảng Hệ thống quản lý toà nhà (BMS-Building Management System) - Bài 2: Phần tử, thiết bị hệ BMS. Những nội dung chính trong chương này gồm có: Thiết bị phần cứng hệ BMS; thiết bị phần mềm hệ BMS; giới thiệu phần mềm quản lý, giám sát, điều khiển của nhà SX Honeywell; giới thiệu bộ điều khiển số EXCEL WEB. Mời các bạn cùng tham khảo.

Trang 2

2.1 Thiết bị phần cứng hệ BMS

Phần cứng hệ BMS tiêu chuẩn

Trang 3

v Hệ thống thiết bị phần cứng trong tòa nhà bao gồm hệ

thống máy chủ-khách, hệ thống thiết bị tại cấp trường và cấp điều khiển hệ thống

Trang 4

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

v Các máy chủ sử dụng hệ điều hành mã nguồn mở Linux

1) Máy chủ

Trang 5

- Máy chủ quản lý hệ thống thực hiện hoạt động của quátrình quản lý toàn bộ hệ thống: hiển thị dữ liệu, xử lý

thông tin, cảnh báo sự cố, đưa tới phần mềm duyệt

Web cài đặt tại các máy tính khách

- Máy chủ có cấu hình phần cứng tối thiểu: 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 Một máy chủ có khả năng dự phòng dữ liệu trong vòng 72 giờ

-a) Máy chủ quản lý hệ thống

Trang 6

- Máy chủ lưu trữ dữ liệu lưu trữ cơ sở dữ liệu cần thiết cho hệ thống BMS Các dữ liệu lưu trữ được truyền từ

bộ điều khiển tòa nhà Máy chủ lưu trữ dữ liệu sẽ xử lý

dữ liệu để hiển thị hoặc in ấn dữ liệu khi cần thiết

- Máy chủ có cấu hình phần cứng tối thiểu: 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

b) Máy chủ lưu trữ dữ liệu

Trang 7

Máy chủ quản lý năng lượng thực hiện lưu trữ cơ sở dữ

liệu cần thiết để quản lý năng lượng tiêu thụ

v Trong chương 4 chúng ta sẽ cụ thể hoá hệ quản lý, giám sát năng lượng toà nhà

c) Máy chủ quản lý năng lượng

- Máy chủ dữ liệu an ninh lưu trữ cơ sở dữ liệu cần thiết cho mục đích an ninh

- Máy chủ có khả năng lưu trữ 1 triệu lượt vào ra

d) Máy chủ dữ liệu an ninh

Trang 8

- Trong thông tin công nghiệp, hệ thống thông tin phải

đảm bảo sự an toàn tuyệt đối để quản lý, giám sát, vận hành toàn bộ hệ thống à Các máy chủ hệ thống luôn có

hệ thống dự phòng

- Hệ thống chạy đồng thời hai máy chủ (một máy chủ

chạy chính và một máy chạy ở chế độ dự phòng) và khi xảy ra sự cố trên một máy chủ bất kỳ, máy chủ còn lại sẽthực hiện chức năng dự phòng ngay lập tức

2) Máy chủ dự phòng

Trang 9

- Giả sử 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 bị lỗi: lỗi mạng, lỗi máy chủ A à

hệ thống sẽ nhận biết tình trạng “máy chủ A bị lỗi” à

"máy chủ B" (bình thường ở chế độ chờ) sẽ hoạt động vàcác kết nối từ máy tính khách được tự động chuyển sang

“máy chủ B”

Trang 10

- Khi lỗi "máy chủ A" được khôi phục (các máy tính

khách có thể duyệt thông tin từ máy chủ A) thì "máy chủA" sẽ tự động thực hiện quá trình phục hồi: sao chép dữliệu 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

Trang 11

- Máy tính khách được cài đặt 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

- Tối đa 5 máy tính khách có thể truy cập vào máy chủ

cùng một lúc

- Cấu hình của máy tính khách đủ mạnh để lưu trữ, truy cập, phân tích và điều hành

3) Máy tính khách

Trang 12

Chức năng của máy tính khách:

- 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

3) Máy tính khách

Trang 13

a) Máy in:

- Máy in được kết nối với hệ thống qua kết nối USB có

thể kết nối vào bất kỳ chỗ nào trên mạng nội bộ LAN

- Hệ thống máy in sẽ được kết nối với hệ thống mạng

Ethernet sử dụng giao thức TCP/IP

- Hệ thống máy in được dùng để in ra các bản báo cáo,

các bản tóm tắt, tổng hợp, các thông báo lỗi, các tin cảnh báo: lỗi phần cứng, lỗi truyền thông, lỗi điều khiển xử lýlệnh

4) Thiết bị ngoại vi

Trang 14

b) Bộ lưu điện UPS (Uninterruptible Power Supply):

Thông thường sử dụng bộ UPS on-line:

Trang 15

hiện này là BACnet IP

5) Bộ điều khiển số trực tiếp DDC

+ K t n i v i thi t b c a h th ng c p, thoát n c + K t n i v i thi t b h th ng PCCC

+ K t n i v i thi t b h th ng âm thanh công c ng + K t n i v i thi t b h th ng cung c p i n

2.5.2 c tính k thu t c a B i u khi n s tr c ti p DDC

- Là b i u khi n s tr c ti p có kh n ng l p trình d a trên n n BACnet

- Tích h p s n các i m vào/ra, ngoài ra có kh n ng m r ng b ng các module vào ra m r ng i kèm

Trang 16

- Khả năng phân cấp mức an ninh người dùng, mỗi người dùng được phân quyền đọc/ghi độc lập nhằm đảm bảo

tính bảo mật của hệ thống

- Tự động lưu giữ các tham số của quá trình hoạt động điều khiển, các tham số biến đổi theo thời gian trong bộ nhớ

của DDC trong khoảng thời gian ít nhất là 3 ngày, thời

gian khắc phục sự cố cho phép của hệ thống BMS

Trang 17

- Trong trường hợp bị gián đoạn truyền thông mạng BMS Ethernet LAN, các máy tính cá nhân sẽ thực hiện được

việc điều khiển tại chỗ bởi người quản lý hệ thống thông qua kết nối trực tiếp với tủ điều khiển DDC

- DDC là các thiết bị có tính độc lập cao: khi hệ thống

mạng có sự cố thì các chương trình điều khiển đã được cài đặt vẫn tồn tại, tiếp tục điều khiển các thiết bị hoạt động

Trang 18

b) Chức năng:

- Có khả năng lập trình dựa trên nền BACnet

- Tích hợp sẵn các điểm vào/ra, ngoài ra có khả năng mởrộng bằng các module vào/ra mở rộng đi kèm

- Đóng vai trò là một bộ điều khiển mạng, quản lí các bộđiều khiển cấp trường chuyên dụng

Trang 19

c) Đặc tính kỹ thuật:

- Bộ vi xử lí: Coldfire; 548x; 32Bit High Performance free scale proccessor @166Hz

- Vào/ra: 4DO; 6DI; 6AO; 8UI

- Cổng truyền thông RS485; RS232; Ethernet

Trang 20

Trang 21

a) Chức năng:

- NAE là một bộ điều khiển

giao tiếp mạng theo dõi khả

trình đầy đủ

- NAE theo dõi mạng của các

bộ điều khiển phân tán ứng

dụng cụ thể, cung cấp hệ

thống quản lí, điều khiển ở

cấp độ toàn bộ hệ thống, và

liên kết nối ngang nhau (peer

to peer) với NAE khác

6) Bộ điều khiển giao tiếp mạng NAE (Network Automation)Ch ng 2 - H th ng thi t b và ph n m m i u khi n h th ng BMS

M ng t ng hoá: M i NAE s h tr m t ho c nhi u h n các m ng con,

m i m ng con s qu n lí t i thi u 100 b i u khi n

Giao di n ng i dùng: M i NAE có th c m t trang WEB d a trên giao

di n ng i dùng nh ã trình bày trên T t c các máy tính ã k t n i v i m ng

t ng hoá tòa nhà u có kh n ng truy c p trang WEB d a trên giao di n ng i dùng Vi c truy c p vào các NAE thông qua ph n m m thông d ng Microsoft Internet Explorer phiên b n 6.0 ho c m i h n

B x lý – b i u khi n s ho t ng thông qua b vi x lý 32 bit 400MHz Geode GX533 B vi x lý này th c hi n c nhi u nhi m v , nhi u ng i s

d ng cùng lúc và là b vi x lý s ho t ng theo th i gian th c

B nh – B i u khi n: 256MB SDRAM cho các d li u v n hành ng,

256 MB nonvolatile Flash cho ho t ng c a h th ng, c u hình d li u, l u d li u

Trang 22

- Giao diện người dùng: Mỗi NAE có thể đọc một trang WEB dựa trên giao diện người dùng Tất cả các máy tính

đã kết nối với mạng tự động hoá tòa nhà đều có khả

năng truy cập trang WEB dựa trên giao diện người dùng

6) Bộ điều khiển giao tiếp mạng NAE (Network Automation)

Trang 23

a) Chức năng:

- Chẩn đoán: Bộ điều khiển có chức năng liên tục thực

hiện việc tự chẩn đoán, chẩn đoán đường truyền, và chẩn đoán các đơn vị cấu thành khác

- Khả năng làm việc độc lập cao, tự động quản lý các bộđiều khiển DDC, tự động lưu các thông tin dữ liệu, các chương trình điều khiển đến DDC

- Khi mất nguồn, bộ điều khiển điều khiển trình tự tiến

hành tắt hệ thống Khi nguồn điện được phục hồi và sau khoảng thời gian trễ tối thiểu, bộ điều khiển sẽ tự động gọi lại đầy đủ mọi hoạt động khi khởi động tuần tự

Trang 24

b) Cấu hình:

Bộ vi xử lý: 300MHz Renesas SH4 7760 RISC processor

Bộ nhớ: 256 MB Flash nonvolatile memory for operating

system, configuration data, and operations data storage and backup.

256 MB Synchronous Dynamic Random Access Memory (DRAM) for operations data dynamic memory

Hệ điều hành: Microsoft Windows ® CE embedded

Cổng kết nối: 1 Ethernet port; 10/100 Mb; 2 optically isolated

RS-485 ports; 1 N2 port; 2 RS-232-C serial ports; 1 USB serial ports; 1 telephone port for internal

modem

Trang 25

b) Cấu hình:

Giao thức truyền thông: Hỗ trợ các giao thức BACnet IP, BACnet MS/TP, N2

Bus, LONwork

Giao diện WEB: Xây dựng sẵn 1 trang Web với địa chỉ IP mặc định từ

nhà máy Truy cập từ PC qua phần mềm thông dụng Internet Explorer ( IE6.0 ) Khả năng làm việc độc lập, việc truy cập WEB không phụ thuộc vào máy chủ Server Giao thức mạng IT: Hỗ trợ các giao thức mạng IT : Simple network

managerment protocol (SNMP), Simple mail transport protocol (SMTP), Simple network time protocol (SNTP), Directory name services (DNS), Dynamic host

configuration protocol (DHCP), XML / JAVA

Nguồn Pin:

Đạt tiêu chuẩn chứng

nhận

10 năm cho lưu trữ dữ liệu ở 21 o C

Mỹ, Châu Âu, Canada, Úc…

Trang 26

Low Level and High Level (HLI) Connections

Voltages Currents Water Flows

Pressures

Air Flows Pressures

Variable Speed Drives (VSD)

Pumps Fans Motors

Damper

Actuators

Valve Actuators Chillers / Boilers

Cooling Towers

Trang 27

b) Công tắc đo chênh áp khí:

Là thiết bị cho biết độ chênh lệch áp suất đường ống gió, là

loại gắn trên đường ống, điều khiển quạt thông gió toà nhà,

Pressures

Air Flows Pressures

Pumps Fans Motors

Damper

Actuators

Cooling Towers

Trang 28

c) Cảm biến đo áp suất tĩnh đường ống nước:

Dùng để đo áp suất trong đường ống nước chữa cháy, điều khiển máy bơm chữa cháy, cần đảm bảo các yêu cầu kĩ

Trang 29

d) Cảm biến đo áp suất tĩnh đường ống khí:

Dùng để đo áp suất trong đường ống gió, điều khiển bơm thông gió, có các thông số kĩ thuật sau:

Pressures

Air Flows Pressures

Pumps Fans Motors

Damper

Actuators

Cooling Towers

Trang 30

e) Cảm biến đo mức nước:

Dùng để cung cấp các công tắc điện để thay đổi chức năng, điều khiển máy bơm nước sạch tiêu dùng, có các thông số

kĩ thuật sau:

- Nguồn cấp: 100, 110, 120, 200, 220 VAC; 50/60 Hz

- Điện trở cực khi hoạt động: 0 - 4 kΩ

- Điện trở của cực khi giải phóng: 15 kΩ - ∞

- Nhiệt độ hoạt động: -10 đến +700C

- Độ ẩm: 45% đến 85% RH

- Cấp bảo vệ: IP54

7) Thiết bị cấp trường

Trang 31

f) Đồng hồ đo lưu lượng nước:

Đồng hồ đo lưu lượng nước phù hợp đo đạc với hầu hết

các chất lỏng có tính dẫn điện Dòng chảy phải có tốc độ

tối thiểu 5m/s Các yếu tố như nhiệt độ, áp suất, tỷ trọng chất lỏng không ảnh hưởng tới kết quả đo đạc Đồng hồ đo nước được lắp đặt cho đường ống cấp nước từ thành phố

vào tòa nhà Đặc tính kỹ thuật chính:

- Nguồn cấp: 18-90 VAC 50Hz hoặc 115-230 VAC 50Hz

- Tín hiệu ra qua kết nối Modbus RTU/RS 485

Trang 32

g) Đồng hồ đo đếm điện năng:

Là thiết bị đo các tín hiệu điện năng (điện áp, dòng điện,

góc pha, công suất tác dụng, công suất phản kháng, tần số, ), nhằm mục đích giám sát chất lượng điện năng được

cung cấp Các thông số kĩ thuật tối thiểu:

- Cổng giao tiếp Modbus RS 485

- Nguồn cấp: 100 415 ±10 % VAC, 5 VA hoặc 125 250

±20 % VDC, 3 W

- Sai số: dòng điện 0,4% (1 6A), điện áp 0,3%

(50 277V), công suất 0,5%, tần số 0,02% (45 65Hz)

Typical System Components – Field Devices

Temperature Relative Humidity CO2

Pressures

Air Flows Pressures

Pumps Fans Motors

Damper

Actuators

Cooling Towers

Trang 33

- BMS có khả năng tích hợp toàn bộ hệ thống gồm mạng BACnet IP, LonTalk, Modbus hay OPC

- Truyền thông giữa các máy tính khách và các máy chủ sửdụng giao thức chuyển văn bản cấp cao HTTP

- Sử dụng mạng BACnet IP để kết nối giữa mỗi máy chủ

hệ thống và bộ điều khiển cấp cao tòa nhà

- Tùy theo yêu cầu kỹ thuật giao thức Internet phiên bản 4 (IPv4) hoặc phiên bản 6 (IPv6) được sử dụng

8) Giao thức truyền thông

Trang 34

- Giao thức LonTalk được sử dụng để truyền thông giữa bộđiều 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 (kiến trúc liên kết các đối tượng phân tán trong ĐK hệ thống) được sử dụng để tích hợp hệ thống với IBMS (thêm chức năng thông minh – Intelligent) 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

8) Giao thức truyền thông

Trang 35

2.2 Thiết bị phần mềm hệ BMS

Ø Hệ BMS gồm các ứng dụng phần mềm cho phép quản lý, giám sát và điều khiển Có nhiều phần mềm của các hãng nổi tiếng hệ BMS: Siemens, Schneider, Honeywell…

Trang 36

1) Quản lý người sử dụng:

- Có thể đăng ký tối đa 200 ID người sử dụng Thông

thường, quá trình xác thực người dùng được căn cứ thông qua ID người sử dụng và mật khẩu Người sử dụng cũng

có thể được xác thực bằng cách đăng ký địa chỉ IP của

máy tính khách Có thể thiết lập tối đa 4 máy tính khách cho 1 ID người sử dụng Mật khẩu có độ dài 36 ký tự

Thành viên sẽ có thể thay đổi mật khẩu bất cứ lúc nào

- Quyền truy cập màn hình để hiển thị và vận hành được xác lập theo người dùng Có thể phân cấp mức độ hoạt

động, cảnh báo và báo động

Trang 37

2) Lưu bản ghi:

Lưu và hiển thị bản ghi hoạt động được ra lệnh từ người

dùng Các mục được ghi lại và hiển thị:

- Ngày (năm, tháng, ngày) tại thời điểm hoạt động

- Thời gian (giờ, phút, giây) tại thời điểm hoạt động

- Địa chỉ IP của máy tính khách

- ID thành viên

Mức lưu trữ tối đa các bản ghi lên đến 1.000.000 bản ghi Bản ghi hoạt động có thể lưu lại dưới dạng CSV và lưu trữ ởmáy tính khách

Định dạng
Số trang	75
Dung lượng	49,05 MB