Đề cương ôn tập tổng cộng 32 câu hỏi đã được rút gọn của môn quả lý và tự động hóa tòa nhà, có đầy đủ câu trả lời và gợi ý. Tuy nhiên tài liệu chỉ mang tính chất tham khảo và chỉ phù hơp tại một khoảng thời điểm.
Trang 1QUẢN LÝ VÀ TỰ ĐỘNG HÓA TÒA NHÀ
Mục Lục
Trang 2âu 1 Phân tích khái niệm tự động hóa tòa nhà? Cho biết đối tượng nghiên cứu trong môn học?
“TĐHTN là quá trình tích hợp của các hệ thống như hệ thống điều khiển và giám sát môi trường, điều khiển cổng vào/ra, mạch đóng/ngắt các tivi, điều khiển thang máy, giám sát nhà
xe, giám sát cảnh báo cháy, và các hệ thống khác của toà nhà thành một hệ thống mạng thống nhất
Đối tượng nghiên cứu của môn học : những tòa nhà cao tầng, các sân bay, trung tâm thương mại, ngân hàng, khách sạn, chung cư, trường học hay bệnh viện
Câu 2 Phân tích khái niệm hệ thống quản lý tòa nhà (BMS)? Phân biệt so với khái niệm tự động hóa tòa nhà?
Hệ thống quản lý tòa nhà hay hệ thống BMS ( Building Management System) là hệ thống toàn diện đồng bộ cho phép điều khiển và quản lý mọi hệ thống kỹ thuật trong tòa nhà như hệ thống điện, hệ thống cung cấp nước sinh hoạt, điều hòa thông gió, cảnh báo môi trường, an ninh, báo cháy- chữa cháy, đảm báo cho việc vận hành các thiết bị trong tòa nhà được chính xác, kịp thời, hiệu quả, tiết kiệm năng lượng và tiết kiệm chi phí vận hành
Hệ thống BMS là hệ thống đồng bộ mang tính thời gian thực, trực tuyến, đa phương tiện, nhiều người dùng
*Phân biệt BAS và BMS:
-BAS ( Building Automation System ) là hệ thống 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
-BAS được xây dựng trên nền tảng của phần mềm điều khiển Control BMS Software giúp quá trình cài đặt và vận hành đơn giản nhất có thể
Câu 3 Cho biết ưu- nhược điểm của hệ thống tự động hóa tòa nhà?
Ưu điểm
-Quản lý hiệu quả, tiết kiệm nhân công Do việc tích hợp cho phép điều khiển khối lượng lớn
dữ liệu, nên việc vận hành toà nhà và các thiết bị có thể thực hiện được bởi một số ít nhân công Có thể thực hiện nhiều chức năng quản lý hơn nhờ sử dụng hiệu quả các nguồn thông tin,
- Duy trì và tối ưu hóa môi trường Duy trì điều kiện môi trường tối ưu, như nhiệt độ, độ ấm, nồng độ khí CO2, bụi cũng như cường độ sáng cho từng người sử dụng hoặc từng | thiết bị sản xuất
-Tiết kiệm năng lượng, nhiên liệu sử dụng hiệu quả năng lượng tự nhiên và hạn chế lãng phí các nguồn nguyên liệu, dùng các biện pháp như điêu khiên và duy trì nhiệt độ được đặt trước hoặc sử dụng khí trời khi cần thiết kiểm soát tải trong tòa nhà
-Đảm bảo các yêu cầu an toàn Bằng việc tập trung thông tin toàn bộ các thiết bị về đơn vị xử
lý trung tâm, ta có thể dễ dàng xác định trạng thái của thiết bị, vận hành và khắc phục các sự
cố như mất điện, hỏng, cháy Với hệ thống an ninh tích hợp, ta có thể yên tâm về sự an toàn của người sử dụng trong toà nhà, bảo mật thông tin cá nhân mà không làm mất sự thoải mái
Trang 3-Nâng cao sự thuận tiện cho người sử dụng toà nhà Việc tích hợp nhiều tính năng trong các thiết bị giúp người dùng luôn cảm nhận được sự thoải mái Ví dụ, luôn có thể thoải mái ra vào suốt 24 giờ, cài đặt nhiệt độ dễ dàng, đặt chế độ thời gian, theo dõi
Nhược điểm:
-Sự giới hạn của kĩ thuật: Những kĩ thuật hiện tại không thể tự động hóa tất cả mọi công việc Một vài công việc vẫn phải sử dụng sức người, như sáng tạo ra sản phẩm mới, hoặc một vài sản phẩm cần sự khéo léo của đôi tay.Giới hạn về kinh tế: Một vài công việc có thể tốn nhiều tiền hơn nếu bạn dùng hệ thống tự động Tự động hóa chỉ phù hợp với những chuỗi công việc lặp đi lặp lại và làm việc với công suất lớn
-Không thể đoán trước được chi phí gia tăng Chi phí bao gồm chi phí nghiên cứu và phát triển quá trình tự động hóa Chi phí này liên quan đến vấn đề có thể sinh lời với hệ thống này hay không Chi phí phát sinh khá lớn
-Cần một đội ngũ lành nghề để duy trì hệ thống tự động làm việc phù hợp
Câu 4 Hãy trình bày một cách cơ bản nhất cấu trúc chung của hệ BMS?
Gồm 4 phần:
Lớp hiện trường: Gồm các cảm biến đầu vào, thiết bị chấp hành và các bộ điều khiển cấp
trường
Lớp điều khiển: Nhiệm vụ chính của cấp điều khiển là nhận thông tin từ các bộ cảm biến, xử
lý các thông tin đó theo một thuật toán nhất định và truyền đạt lại kết quả xuống các bộ chấp hành
Lớp Vận hành giám sát: Chủ yếu là giao tiếp với các nhân viên vận hành, Các trạm vận
hành này chủ yếu là các máy tính PC
Lớp Quản Lý: Thực hiện chức năng cài đặt lên kế hoạch làm việc kết nối qua mạng viễn
thông Intetnet
Câu 5 Hãy đánh giá vai trò của các phương thức truyền thông trong việc tự động hóa tòa nhà? Kể tên một vài giao thức truyền thông?
Giao thức truyền thông là một tập hợp các quy tắc điều hành việc thông tin liên lạc trong một mạng máy tính, nó định nghĩa mọi thứ từ việc kết nối các thiết bị như thế nào cho đến việc định dạng thông tin ra sao Các quy tắc này có thể được thiết lập bằng phần mềm, phần cứng hoặc cả hai
-Vai trò:
Trang 4Giúp kết nối các thiết bị 1 cách dễ dàng
Hỗ trợ quản lý và điều hành hệ thống trong tòa nhà
Giảm chi phí nhân công vận hành
Tối ưu hóa hiệu suất sử dụng
Một vài giao thức truyền thông: LONmark;ModBus;Profibus;EIB;BACnet
Câu 6 Hãy nêu thực trạng hiện tại tự động hóa tòa nhà ở Việt Nam so với thế giới?
-Hiện nay, hầu hết các tòa nhà cao tầng trên thế giới như: tổ hợp văn phòng, chung cư cao cấp, nhà băng, nhà chính phủ, tòa nhà, sân bay, … đều được trang bị hệ thống Điều khiển & Quản lý toà nhà (Building Management System – BMS) Việc này góp phần quan trọng trong việc vận hành một cách hiệu quả và kinh tế của các tòa nhà, bên cạnh đó, tăng cường một cách hữu hiệu các tính năng an toàn, an ninh
- Ở Việt Nam có khoảng 85%-90% trong tổng số nhà cao tầng thông thường có hệ thống cơ sở
hạ tầng tối thiểu như hệ thống cấp thoát nước, điện, báo cháy & chữa cháy, điều hòa không khí… Tuy nhiên, các hệ thống này thường được điều khiển riêng biệt, không thể trao đổi thông tin với nhau, không có quản lí và giám sát chung, đặc biệt việc quản lí tiêu thụ điện năng chỉ ở mức rất thấp
Trang 5Câu 7 Hệ BMS quản lí những chức năng cơ bản nào?
Hệ thống quản lý toà nhà (building management): phải có khả năng quản lý linh hoạt, giám sát và điều khiển phối hợp các hệ con của hệ thống TĐHTN nhịp nhàng và tối ưu Công nghệ quản lý toà nhà là quản lý mọi thành phần chứ không riêng gì các hệ: HVAC, hệ thống chiếu sáng, an ninh, lối ra vào, thang máy, điều khiển việc ra vào các nhà xe, quản lý thời gian, quản
lý người sử dụng, quản lí năng lượng bao gồm theo dõi việc tiêu thụ
Ngoài ra:
– Cho phép các tiện ích ( thiết bị thông minh) trong tòa nhà hoạt động một cách đồng bộ, chính xác theo từng yêu cầu của người điều hành
– Cho phép điều khiển các ứng dụng trong tòa nhà thông qua cáp điều khiển và giao thức mạng
– Kết nối các hệ thống kỹ thuật như an ninh, báo cháy,… qua cổng giao diện mở của hệ thống với các ngôn ngữ giao diện theo tiêu chuẩn quốc tế
– Giám sát được môi trường không khí, môi trường làm việc của con người
– Tổng hợp, báo cáo thông tin
– Cảnh báo sự cố, đưa ra những tín hiệu cảnh báo kịp thời trước khi có những sự cố
– Quản lý dữ liệu gồm soạn thảo chương trình, quản lý cơ sở dữ liệu, chương trình soạn thảo
đồ họa, lưu trữ và sao lưu dữ liệu
– Hệ thống BMS linh hoạt, có khả năng mở rộng với các giải pháp, sắn sàng đáp ứng mọi yêu cầu
Câu 8 Hệ thông tự động hóa tòa nhà bao gồm những hệ thống con nào?
Trạm phân phối điện
-Máy phát điện dự phòng
-Hệ thống chiếu sáng
-Hệ thống điều hoà và thông gió
-Hệ thống cấp nước sinh hoạt
-Hệ thống báo cháy
-Hệ thống chữa cháy
-Hệ thống thang máy
-Hệ thống âm thanh công cộng
-Hệ thống thể kiểm soát ra vào
-Hệ thống an ninh
Câu 9 Giao thức truyền thông là gì? Phương tiện truyền dẫn là gì?
Giao thức giao tiếp là một tập hợp các quy tắc chuẩn dành cho việc biểu diễn dữ liệu, phát tín hiệu, chứng thực và phát hiện lỗi dữ liệu - những việc cân thiết để gửi thông tin qua các kênh truyền thông, nhờ đó mà các máy tính (và các thiết bị) có thể kết nối và trao đổi thông tin với nhau
Trang 6Có nhiều giao thức được sử dụng để giao tiếp hoặc truyền đạt thông tin trên Internet, dưới đây
là một số các giao thức tiêu biểu:
- TCP (Transmission Control Protocol): thiết lập kết nối giữa các máy tính để truyền dữ liệu
Nó chia nhỏ dữ liệu ra thành những gói (packet) và đảm bảo việc truyền dữ liệu thành công
- IP (Internet Protocol): định tuyến (route) các gói dữ liệu khi chúng được truyền qua Internet, đảm bảo dữ liệu sẽ đến đúng nơi cần nhận
Phương Tiện Truyện Dẫn Khái niệm: Trên 1 mạng máy tính , dữ liệu được truyền thông qua phương tiện truyền dẫn (Transmission Media), đó là phương tiện vật lý cho phép truyền tải tín hiệu giữa các thiết bị 2 loại phương tiện truyện dân:Hữu tuyên (Bounded Media) Vô tuyến (Boundless Media)
Câu 10 Các thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành có vai trò gì trong hệ BMS?
Cảm biến là Một thiết bị quan sát một hoặc nhiều thuộc tính của một thực thể vật lý và
chuyển đổi các thuộc tính đó thành thông tin
Thiết bị chấp hành là Một thiết bị có thể thay đổi một hoặc nhiều thuộc tính của một thực thể vật lý để đáp ứng với thông tin nhận được
Vì vậy, trong trường hợp của một cảm biến, đầu dò chuyển đổi một số hiện tượng vật lý thành một xung điện mà sau đó có thể được giải thích để xác định đọc
Ví dụ : Micrô là một cảm biến lây năng lượng rung động (sóng âm thanh) và chuyển đổi nó thành năng lượng điện theo cách hữu ích để các thành phần khác trong hệ thông tương quan trở lại với âm thanh gốc
Câu 11 Các bộ điều khiển số có vai trò gì trong hệ BMS?
Phần mềm điều khiển đóng vai trò giao diện người máy HMI giữa máy tính điều khiển với các bộ điều khiển kỹ thuật số, hệ thống sẽ hoạt động ổn định tại các thiết bị điều khiển số MBC, MEC, PXC cho dù có các gián đoạn truyền thông trong mạng điều khiển hay có sự cố đối với các máy tính điều khiển của hệ thống mạng tại cấp quản lý điều khiển tại phòng điều khiển trung tâm
Các tủ điều khiển MBC cho phép người quản lý truy nhập bằng các máy tính cá nhân của các nhân viên vận hành điều khiển, thực hiện việc sửa đổi chương trình làm việc của thiết bị, việc lập trình tại chỗ
Các MBC/ MEC/ PXC thực hiện điều khiển và giám sát các thiết bị của các hệ thống: - Hệ thống điện +Máy biến áp cao thế +Máy phát điện dự phòng +Các tủ phân phối nguồn chính
và phân phối tầng - HVAC +Chiller +Bơm nước Chiller +Quạt hút khí thải Extract fan +Điều khiển các máy điều hoà dùng nước Chiller theo kiểu phân vùng FCU
Câu 12 Phân tích vai trò Hệ quản lý và thu thập dữ liệu trong hệ BMS?
Vai trò là thực hiện các thao tác điều khiển, theo dõi giám sát, quản lý tại máy tính điều khiển của hệ thống BMS
-Làm nhiệm vụ thu thập dữ liệu từ các DDC lên hệ thống BMS và chia sẻ dữ liệu với các máy trạm các hệ thống khác
Trang 7-Tạo ra giao diện đồ hoạ người dùng chức năng theo dõi, điều khiển trực tiếp các thiết bị của toà nhà thông qua giao diện đồ hoạ trực quan
Câu 13 Theo nguyên lý hoạt động và cấu tạo, các thiết bị điều khiển tự động trong hệ thống điều hòa không khí được phân thành những loại nào?
Có nhiều phương pháp vận hành thiết bị điều khiển tự động Chúng được lựa chọn theo đặc điểm đối tượng điều khiển, mức độ chính xác yêu cầu và khả năng tài chính
- Điều khiển hai vị trí (Bật/tắt)
- Điều khiển tỉ lệ (P)
- Điều khiển động
- Điều khiển tỉ lệ + tích phân (PI)
- Điều khiển tỉ lệ + vi tích phân (PID)
Câu 14 Trình bày khái niệm về bộ điều khiển số trực tiếp DDC
-DDC là từ viết tắt của cụm từ tiếng anh: Direct Digital Control, tạm dịch “bộ điều khiển kỹ thuật số trực tiếp” hay gọi là “bộ điều khiển DDC” DDC là bộ điều khiển chuyên dụng trong các hệ thống BMS, HVAC, AHU, Chiller, dùng để điều khiển các hoạt động độc lập của các
hệ thống trong tòa nhà, nhà máy,
-Bộ điều khiển DDC thực chất giống như là PLC (Programmable Logic Controller), là một bộ điều khiển trung tâm, bên trong có chip xử lý, có bộ nhớ để lưu trữ chương trình, có time clock để định thời, có các cổng vào ra I/O để nhận và xuất tín hiệu điều khiển
Câu 15 Trình bày nguyên lý của quá trình điều khiển độ ẩm khi sử dụng bộ điều khiển điện tử
Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, chênh áp gió Các cảm biến này gắn trực tiếp lên bộ điều khiển
Bộ điều khiển đã có nguồn ra 24VDC cùng tính năng ngõ vào đa chức năng giúp việc kết nối đơn giản nhất có thể Cảm biến nhiệt độ thường dạng điện trở, cảm biến độ ẩm thường có dạng ra dòng điện 4-20mA
- Biến tần, van tuyến tính được kết nối trực tiếp với bộ điều khiển nhờ vào 4 ngõ ra dòng điện 0-20mA tích hợp sẵn trên bộ điều khiển
- Các ngõ vào trạng thái báo lỗi, báo mất gió, quá nhiệt được đưa vào bộ điều khiển để bảo
vệ thiết bị và theo dõi trạng thái dễ dàng thông qua 12 ngõ vào đa tính năng
- CDU, quạt, van ON/OFF được kết nối và điều khiển trực tiếp từ DDC-C46 thông qua 6 ngõ
ra relay
- Màn hình điều khiển RS01-MB được kết nối trực tiếp với bộ điều khiển DDC-C46 nhờ vào cổng truyền thông Modbus 485
Câu 16 Trình bày nguyên lý của quá trình điều khiển nhiệt độ khi sử dụng
bộ điều khiển số trực tiếp DDC
Trang 8- Các cảm biến nhiệt độ này gắn trực tiếp lên bộ điều khiển Bộ điều khiển đã có nguồn ra 24VDC cùng tính năng ngõ vào đa chức năng giúp việc kết nối đơn giản nhất có thể Cảm biến nhiệt độ thường dạng điện trở
- Biến tần, van tuyến tính được kết nối trực tiếp với bộ điều khiển nhờ vào 4 ngõ ra dòng điện 0-20mA tích hợp sẵn trên bộ điều khiển
- Các ngõ vào trạng thái báo lỗi, báo mất gió, quá nhiệt được đưa vào bộ điều khiển để bảo
vệ thiết bị và theo dõi trạng thái dễ dàng thông qua 12 ngõ vào đa tính năng
- CDU, quạt, van ON/OFF được kết nối và điều khiển trực tiếp từ DDC-C46 thông qua 6 ngõ
ra relay
- Màn hình điều khiển RS01-MB được kết nối trực tiếp với bộ điều khiển DDC-C46 nhờ vào cổng truyền thông Modbus 485
Trang 9Câu 17 Nêu các thông số cần điều khiển, cần giám sát của một hệ thống cung cấp điện trong hệ thống tự động hóa tòa nhà?
Để quản lý tốt hệ thống điện hệ thống BMS giám sát điện năng tiêu thụ của tòa nhà, thiết bị giám sát theo dõi được các thông số kỹ thuật chính của các nguồn điện được cấp đến từ trạm Biến thế hạ áp - Máy phát điện dự phòng:
+ Công suất hữu ích của tòa nhà P
+ Công suất biểu kiến S
+ Công suất phản kháng 9
+ Công suất tiêu thụ của tòa nhà kWh
+ Hệ số Cosp
+ Điện áp dây tại tủ cấp nguồn chính (V)
+ Điện áp các pha tại tủ cấp nguồn chính (1)
+ Dòng điện của các pha tại tủ cấp nguồn chính (4)
Các thông số này được giám sát chặt vì nó sẽ ảnh hưởng rất lớn tới việc vận hành của tất cả các thiết bị sử dụng điện của tòa nhà, quản lý tốt các tham số chính này cũng đồng nghĩa với việc giảm chi phí vận hành của tòa nhà, nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị Các tham số này cần thiết được đo đếm nhờ bộ đo đếm điện năng kỹ thuật số có khả năng nổi mạng và thể hiện các thông số đo lường trên giao diện màn hình máy tính điều khiển, có khả năng lưu giữ tại máy tính của hệ thông khi người quản lý có yêu cầu
Câu 18 Nêu nguyên lý điều khiển tự động của hệ thống quạt hút gió thải ở tầng hầm của các tòa nhà
Điều khiển hút vào CO2 Dựa trên giá trị đo được bởi cảm biến khí CO2, điều khiển van điều tiết khí trời để thay đổi lượng hút vào khí trời tuỳ theo số người sử dụng Khuyến cáo sử dụng các khối VAV để điều chỉnh khí trời hoặc sử dụng cảm biến tốc độ khí để đảm bảo đủ khí trời Các quạt hút khí thải tầng hầm 1 và 2 được điều khiển dựa trên các thông số về nồng độ CO tại các khu vực này, khi nồng độ khí CO tăng cao, các quạt hút được điều khiển chạy với tốc
độ cao, và hoạt động với tốc độ thấp khi nồng độ khí CO thấp
Câu 19 Trình bày nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển giám sát cho hệ thống báo cháy?
Khi có các sự cố, tín hiệu báo động cháy được gửi từ hệ thống báo cháy tới, hệ thống BMS sẽ
ra lệnh dừng tức thì đối với các máy điều hòa và thông gió để ngăn luông không khí cấp cho các khu vực, trạng thái hoạt động của các thiết bị chữa cháy cũng được theo dõi trên các đồ họa giám sát hệ thống phòng và chữa cháy Khi có sự cố cháy: - Các bơm chữa cháy Fire Fighting pump hoạt động - Các quạt tăng áp Pressurised Fan hoạt động - AHU và quạt thông gió ngừng hoạt động
Câu 20 Kể tên các thiết bị có trong hệ thống camera an ninh, trình bày chức năng của các thiết bị đó trong hệ thống?
Trang 10Camera là thiết bị quan trọng nhất trong hệ thống camera quan sát Trên thị trường hiện có rất nhiều dòng camera đa dạng về thể loại, chủng loại, hãng sản xuất và cả chất lượng
Nguồn cho camera
Camera muốn hoạt động cần phải có nguồn điện đi vào thiết bị
Hiện nay hầu hết các camera trên thị trường đều sử dụng nguồn 12V thế nên ta cần phải có Adaptor camera để chuyển đổi nguồn từ 220V xuống 12V Ttrong một số trường hợp bạn có thể dùng nguồn tổng cho camera và kết hợp với đầu nối nguồn camera chứ không nhất thiết phải sử dụng nguồn đơn
Đầu ghi hình
Đầu ghi hình là thiết bị quyết định tính ổn định của hệ thống cũng như quyết định chất lượng của hệ thống camera
Những loại đầu ghi hình phổ biến:
• XVR: Là loại đầu ghi hình mới nhất dành cho nhiều loại camera IP, HDCVI, AHD, TVI, Analog
• DVR (Digital Video Recorder): Là loại đầu ghi hình dành riêng cho camera Analog
• NVR (Network Video Recorder): Là loại đầu ghi hình dành cho camera ip
• HVR (HyberVideo Recorder): Loại đầu ghi hình hỗn hợp dành cho cả 2 loại camera
• PC Base: Là loại đầu ghi hình sử dụng card chuyển đổi tín hiệu vào máy tính
Trên đầu ghi thông thường sẽ có 5 loại cổng:
• Cổng Video Input: Là cổng thu tín hiệu từ các camera vào
• Cổng Video Output: Là cổng chuyển hình ảnh ra các thiết bị mà bạn muốn quan sát (Máy tính, điện thoại, tivi…)
• Cổng Audio Input: Cổng thu âm thanh (nếu cần ghi lại âm thanh)
• Cổng Audio Output: Cổng ra âm thanh (nếu cần nghe lại)
• Cổng RJ45: Cổng kết nối trao đổi dữ liệu qua internet
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại đầu ghi hình với mẫu mã và chức năng khác nhau Thông thường được chia ra các loại như: đầu ghi hình 4 kênh, đầu ghi hình 8 kênh, đầu ghi hình 16 kênh, đầu ghi hình 24 kênh và đầu ghi hình 32 kênh Tùy vào mục đích sử dụng để bạn có được lựa chọn phù hợp nhất cho nhu cầu giám sát của mình
Ổ cứng ghi hình
Ổ cứng này được gắn vào trong đầu ghi hình camera Nhằm mục đích lưu trữ lại những hình ảnh (đoạn video) mà camera truyền tải về đầu ghi hình
Do đặc trưng của hệ thống Camera quan sát là hoạt động liên tục 24/24 nên khi lắp đặt chúng
ta nên cân nhắc sử dụng các loại ổ cứng chuyên dụng dành riêng cho Camera quan sát, nhằm tránh trường hợp đầu ghi bị treo, đứng, không nhận ổ cứng
