Tìm hiểu các phần mềm được sử dụng thông dụng trong hệ thống điều khiển và quản lý tòa nhà

LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại ngày việc xây dựng tồ nhà cao tầng làm cơng sở, trung tâm thương mại, khách sạn, ngày trở nên phổ biến Chúng ngày trở nên đại, tiện nghi để phục vụ yêu cầu ngày cao người Giải pháp kết hợp hệ thống thiết bị điện sử dụng tồ nhà với cơng nghệ tự động hoá nhằm đem lại khả tự hoạt động (hệ thống thơng gió, hệ thống chiếu sáng, ) khơng cịn điều mẻ Tuy nhiên vấn đề sống giải pháp lại nằm chỗ quản lý chúng hệ thống thống Các hệ thống tự động hố tồ nhà (Building Managerment System - BMS) đời để giải toán Nhiệm vụ hệ thống BMS điều khiển, giám sát, quản lý thiết bị cơ/điện tòa nhà cao tầng, giúp cho việc vận hành, bảo dưỡng quản lý tịa nhà cách thuận tiện, an tồn tiết kiệm Hệ thống BMS phát triển dựa kiến trúc hệ điều khiển phân tán với điều khiển số trực tiếp (Direct Digital Controler – DDC) kết nối với hệ thống mạng tầng (Floor Networks); điều khiển, định tuyến cấp cao liên kết DDC với hệ thống mạng ”Backbone” tòa nhà Hiện yêu cầu công nghệ nên hệ thống BMS hãng có đặc trưng riêng, từ việc tìm hiểu hệ thống BMS vấn đề cần thiết chúng em lựa chọn đề tài " Tìm hiểu phần mềm sử dụng thơng dụng hệ thống điều khiển quản lý tòa nhà " Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Duy Khang tận tình hướng dẫn chúng em hồn thành đồ án này! Chúng em chân thành cám ơn thầy cô khoa giúp đỡ chúng em q trình học tập! CƠNG NGHỆ KĨ THUẬT ĐIỆN - NHĨM 1/62 MỤC LỤC Chương I: TÌM HIỂU HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA QUẢN LÝ TỒ NHÀ BUILDING MANAGEMENT SYSTEM ( BMS) I Sự cần thiết hệ thống BMS cho tòa nhà cao tầng 1.1 Thực trạng tòa nhà Việt Nam 1.2 Sự cần thiết hệ thống BMS cho tòa nhà cao tầng II Giới thiệu Building Management System (BMS) 2.1 Giới thiệu chung .5 2.2 Một số lợi ích hệ BMS .6 2.3 Một số thuật ngữ tự động hóa tịa nhà III Kiến trúc hệ thống 3.1 Giới thiệu 3.2 Sơ đồ kiến trúc hệ thống IV.Tích hợp với hệ thống điều khiển dịch vụ nhà 13 4.1 Giới thiệu chung 13 4.2 Mạng điều khiển cấp cao, điều khiển – giám sát 13 4.3 Mạng điều khiển cấp trường Slave 14 4.4 BMS tích hợp với hệ thống sau nhà V Các hệ thống tích hợp tồ nhà 15 5.1 Tích hợp hệ thống điều hồ trung tâm 15 14 5.2 Tích hợp vào hệ thống chiếu sáng 16 5.3 Tích hợp vào hệ thống báo cháy chống cháy 5.4 Tích hợp vào hệ thống điện 17 18 5.5 Tích hợp với máy phát điện.19 5.6 Tích hợp vào hệ thống thang máy 20 5.7 Tích hợp vào hệ thống nước 21 5.8 Tích hợp vào hệ thống an ninh (Access control / CCTV) 21 Chương II NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG QUẢN LÝ TÒA NHÀ CỦA CÁC HÃNG NỔI TIẾNG TRÊN THẾ GIỚI 23 I Hãng SIEMENS 23 2.1 Giải pháp hệ thống hãng Siemens 23 2.2 Cấu trúc hệ thống.25 2.3 Tích hợp hệ thống 27 II Hãng HONEYWELL 43 2.1 Giải pháp hệ thống hãng Honeywell 43 2.2 Cấu trúc hệ thống 43 CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT ĐIỆN - NHÓM 2/62 2.3 Đặc điểm 44 2.4 Kiến trúc hệ thống 44 2.5 Sự tích hợp hệ thống 45 Chương III PHÂN TÍCH, SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HOÁ QUẢN LÝ TOÀ NHÀ ( BMS) 58 KẾT LUẬN 61 CƠNG NGHỆ KĨ THUẬT ĐIỆN - NHĨM 3/62 Chương I TÌM HIỂU HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA QUẢN LÝ TOÀ NHÀ BUILDING MANAGEMENT SYSTEM ( BMS) I Sự cần thiết hệ thống BMS cho tòa nhà cao tầng 1.1 Thực trạng tòa nhà Việt Nam Hầu hết tòa nhà cao tầng Việt Nam không trang bị hệ thống quản lý tịa nhà thơng minh Khi trang bị hệ thống này, tất hệ thống điều hịa khơng khí, báo cháy, điều khiển tập trung, tương tác hệ BMS Các hệ thống tích hợp đầy đủ hệ thống thông tin, truyền thông tự động hóa văn phịng Đây loại nhà cao tầng thơng minh, cịn gọi tịa nhà hiệu cao, tịa nhà xanh, tịa nhà cơng nghệ cao, tịa nhà có chức đặc biệt bệnh viện, quan trung ương, nhà quốc hội, 1.2 Sự cần thiết hệ thống BMS cho tòa nhà cao tầng Hiện tòa nhà cao tầng dần trang bị trang thiết bị đại có hệ thống dịch vụ phức tạp hoạt động độc lập, riêng lẻ Vì địi hỏi phải xây dựng giải pháp tích hợp tồn diện nhằm tập trung hóa tồn diện hóa việc giám sát, vận hành quản lý tòa nhà.Giải pháp tích hợp cho phép nâng cao hiệu suất tịa nhà cách giảm chi phí nhân cơng, chi phí lượng, cung cấp mơi trường làm việc tiện nghi an toàn cho cán nhân viên làm việc tòa nhà, người dân sinh sống khách đến làm việc với đơn vị tòa nhà Hệ thống quản lý tịa nhà tích hợp với hệ thống dịch vụ sau:  Hệ thống cung cấp phân phối điện(Máy cắt, tủ hạ thế, tủ phân phối đầu tầng máy phát dự phòng, UPS )  Điều hòa trung tâm Chiller VRV, hệ thống thơng gió  Chiếu sáng cơng cộng(Public Linghting) CƠNG NGHỆ KĨ THUẬT ĐIỆN - NHĨM 4/62  Hệ thống cho tầng lắp đặt thiết bị viễn thông  Hệ thống an ninh(Access control , Hệ thống Camera an ninh CCTV)  Hệ thống phòng cháy chữa cháy  Hệ thống thang máy(Lift, Elevator, Escalator)  Hệ thống cung cấp nước  Hệ thông tin công cộng(Hệ thống PA - )  Hệ thống tổng đài PABX  Hệ thống chống sét chống sét lan truyền II Giới thiệu Building Management System (BMS) 2.1 Giới thiệu chung BMS hệ thống tự động hoá điều khiển giám sát kỹ thuật Hệ thống mang tính tổng thể cao điều khiển giám sát hệ thống kỹ thuật tòa nhà BMS thực tốt nhiệm vụ điều khiển vận hành hệ thống, môi trường thu nhận, quản lý tồn thơng số kỹ thuật thiết bị hệ thống kết nối tới Thông qua trao đổi thông tin, BMS điều khiển vận hành thiết bị chấp hành hệ thống kỹ thuật khác hoạt động theo yêu cầu người quản lý, đảm bảo yếu tố kỹ thuật yếu tố an toàn, an ninh… Một hệ thống quản lý tồ nhà kết nối để điều khiển giám sát hệ thống kỹ thuật tịa nhà như: + Hệ thống thiết bị mơi trường (điều hịa, thơng khí, giám sát mơi trường…) + Hệ thống an ninh (CCTV, hệ thống kiểm soát vào ra, Phòng cháy chữa cháy…) + Hệ thống điều khiển chiếu sáng (chiếu sáng công cộng, khẩn cấp…) + Hệ thống quản lý điện (cung cấp điện, máy phát điện, đo đếm lượng…) CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT ĐIỆN - NHÓM 5/62 + Thang máy + Các hệ thống thiết bị lắp đặt phòng máy chủ Tùy theo dự án cụ thể mà hệ thống BMS quản lý nhiều hay so với hệ thống kỹ thuật 2.2 Một số lợi ích hệ BMS  Hoạt động đơn giản với chức lập trình lặp lặp lại để thiết lập chế độ vận hành tự động  Giảm thời gian huấn luyện vận hành viên nhờ hướng dẫn hỗ trợ trực quan hình đồ họa  Đáp ứng nhu cầu người sử dụng phản ứng với điều kiện rắc rối nhanh hiệu  Giảm lượng điện tiêu thụ thông qua khả điều khiển quản lý tập trung chương trình quản lý điện  Quản lý sở , tài sản hiệu nhờ báo cáo ghi lại trình động, bảo trì, chức tự động hoạt gửi cảnh báo  Lập trình linh hoạt theo nhu cầu tòa nhà, tổ chức yêu cầu mở rộng  Nâng cao hoạt động nhờ tích hợp phần mềm phần cứng nhiều hệ thống phụ điều khiển số trực tiếp (DDC – Direct Digital Control), hệ thống báo cháy, an ninh, điều khiển truy nhập điều khiển ánh sáng… CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT ĐIỆN - NHÓM 6/62 2.3 Một số thuật ngữ tự động hóa tịa nhà  Building Management System (BMS): Hệ thống quản lý tịa nhà Nó tập trung hóa giám sát, hoạt động quản lý tịa nhà nhằm tối ưu hiệu suất hoạt động  Building Control System (BCS): Hệ thống điều khiển tịa nhà Nó mang đến tiện nghi an tồn cho ngơi nhà bạn  Building Management and Control System (BMCS): Hệ thống điều khiển quản lý tịa nhà Nó kết hợp BMS BCS  Building Automation and Control Network (BACnet) Protocol: Giao thức mạng điều khiển tự động hóa tịa nhà (BACnet) Một giao thức liên lạc cho BMCS hiệp hội kỹ sư ASHRAE phát triển (ASHRAE – American Society of Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers)  Dynamic Display Data: Dữ liệu hiển thị động Là loại liệu hiển thị trạm làm việc BMCS mà cập nhật định kỳ, chẳng hạn trạng thái nhiệt độ ON/OFF CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT ĐIỆN - NHÓM 7/62  Energy Management System (EMS): Hệ thống quản lý lượng Nó tối ưu hóa hoạt động, nhiệt độ, q trình hệ thống HVAC tòa nhà Ngoại trừ số hệ thống lỗi thời, hệ BCS BMCS có tồn chức hệ EMS III Kiến trúc hệ thống 3.1 Giới thiệu Giải pháp tích hợp cho phép nâng cao hiệu suất tịa nhà cách giảm chi phí nhân cơng, chi phí lượng, cung cấp mơi trường làm việc tiện nghi an toàn cho cán nhân viên làm việc nhà khách đến làm việc với đơn vị nhà Hệ thống quản lý tịa nhà tích hợp với hệ thống dịch vụ sau: + Hệ thống cung cấp phân phối điện (Máy cắt, Tủ hạ thế, tủ phân phối đầu tầng máy phát điện dự phòng…) + Điều hịa trung tâm + Chiếu sáng cơng cộng (Public Lighting) + Hệ thống cho tầng lắp đặt thiết bị viễn thông + Điều khiển truy nhập (Access control) + Hệ thống Camera an ninh + Hệ thống PCCC + Thang máy (lift, elevator) + Hệ thống cấp, thoát nước & xử lý nước thải sinh hoạt + Hệ thống thông tin công cộng (hệ thống âm thơng báo, hệ thống hình thơng báo ) Với tính chất phức tạp, lượng người sử dụng dịch vụ đơng bất định tồ nhà, địi hỏi hệ thống quản lý giám sát phải đơn giản, rõ ràng sẵn sàng đáp ứng nhu cầu người sử dụng cách nhanh Giải pháp đề xuất BMS dựa công nghệ, ý tưởng, kiến trúc cơng nhận Tồn thiết kế tập trung xung quanh kiến trúc tích CƠNG NGHỆ KĨ THUẬT ĐIỆN - NHĨM 8/62 hợp liên kết tất chương trình ứng dụng dịch vụ với để cung cấp khả điều hành tuyệt vời cho nhà Giải pháp BMS cung cấp hệ thống điều hành tích hợp cho việc quản lý dịch vụ nhà ứng dụng thông minh cho cán làm việc tồ nhà, cơng cụ, lực khả mở rộng dịch vụ phương tiện cho tầng người sử dụng Mục tiêu việc thiết kế cho nhà: tạo tồ nhà thơng minh có ứng dụng cao qua hệ thống tích hợp Điều khơng áp dụng cho hạ tầng dịch vụ tồ nhà, mà cịn cho mơi trường điều hành vật lý, hệ thống thông tin, viễn thông, an ninh quản lý cần thiết để giúp điều hành nhà cách hiệu Giải pháp BMS hồn thiện theo thời gian, theo nhiều khía cạnh kết nối hoàn hảo với hệ thống ứng dụng khác nhau, qui trình quản lý dễ dàng,tập trung vào người sử dụng khác nhau, vv… Theo yêu cầu tương lai, nguyên tắc thiết kế BMS phải xoay quanh kết nối mở theo chuẩn ngành với hệ thống phụ, dễ kết nối với ứng dụng bên thứ ba, dễ mở rộng tới cổng web (web portals), dòng liệu theo thời gian thực ứng dụng quản lý,vv… 3.2 Sơ đồ kiến trúc hệ thống CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT ĐIỆN - NHÓM 9/62 a Cấp điều khiển khu vực – cấp trường Các điều khiển cấp độ khu vực điều khiển sử dụng vi xử lý, cung cấp chức điều khiển số trực tiếp cho thiết bị khu vực, bao gồm: FCU, VAV, bơm nhiệt, điều hịa khơng khí cục bộ, CƠNG NGHỆ KĨ THUẬT ĐIỆN - NHĨM 10/62