Nghiên cứu, thiết kế hệ thống bms trong tòa nhà vtc online

Lợi ích của hệ thống BMS

1.2.1 Giảm chi phí tiền điện tiêu thụ điện năng trong 1 tòa nhà office:

Tự động điều khiển liên tục công suất tải Đặt các thiết bị chấp hành hoạt động theo tiến trình định trước hoặc theo các tiêu chuẩn đặt ra ban đầu theo các thông tin nhận được từ hệ cảm biến chuyên dụng Điều khiển đóng ngắt hệ thống điện khi gặp

SVTH: Lê Ánh Nguyệt – D07KTDT1 2 Đồ án tốt nghiệp đại học sự cố, khởi động hệ thống chiếu sáng khi có đột nhập trái phép Giám sát việc sử dụng năng lượng hàng ngày Tự động ngắt những thiết bị không sử dụng nên không gây ra lãng phí

Giám sát mức độ tiêu thụ năng lượng, in hoá đơn tiền điện cho từng khu vực chức năng, có thể xác định chính xác công suất điều hòa không khí tới từng phòng, từng khu vực Thuận lợi cho các cao ốc văn phòng cho thuê, khi trong một tầng có nhiều văn phòng được thuê bởi nhiều công ty khác nhau, tuy sử dụng một hệ thống điều hòa tập trung.

Theo thống kê của ASRHAE điện năng tiêu thụ trong một toà nhà văn phòng khu vực ASEAN thường là: 264KWh/m2/năm Nếu trang bị hệ thống BMS, khả năng tiết kiệm năng lượng từ: 12%->30%

Một số ví dụ về lợi ích tiêt kiệm năng lượng của BMS:

- Toà nhà Sacombank sử dụng giải pháp của Johnson Control

Chi phí đầu tư ban đầu: 1.6 tỉ đồng

Tiêu thụ điện năng (Chưa trang bị BMS):3.696.000 KWh/năm.

Tiết kiệm năng lượng tương ứng 12%: 443.520KWh/năm.

Tiền điện tiết kiệm: 887.040.000 đồng/năm so với trước khi có hệ thống BMS.

=> Thời gian thu hồi vốn: 2 năm (Từ phí thuê văn phòng của các doanh nghiệp).

- Toà nhà Vietcombank, giải pháp Johnson Control: Đầu tư: 2.8 tỉ đồng (năm 2000).

Thời gian hoàn vốn: 2 năm

- Toà nhà HSBC Headquarter Hồng Kông Đầu tư: 10 triệu đô la Hồng Kông.

Thời gian hoàn vốn: 3 năm

1.2.2.Giảm chi phí nhân công

Không phải quản lí theo phương pháp thủ công Một nhân viên và một hệ thống BMS có thể thay thế được khoảng vài chục nhân viên.

Tiết kiệm được tiền thuê nhân viên cho công tác vận hành toà nhà Khi có BMS, người vận hành chỉ cần ngồi tại phòng điều khiển có thể điều khiển bật/tắt các thiết bị chấp hành, lập biểu vận hành tự động cho các thiết bị.

Tất cả các thiết bị chấp hành được vận hành tự động và chính xác bằng hệ BMS.

Có khả năng vận hành, cấu hình hệ điều khiển toà nhà qua mạng Internet Có thể kết nối nhiều toà nhà, nhiều xí nghiệp với nhau trong một hệ thống mạng Người vận hành có thể giám sát và điều khiển toàn hệ thống từ trung tâm điều hành.

SVTH: Lê Ánh Nguyệt – D07KTDT1 3 Đồ án tốt nghiệp đại học

Vd: Khi yêu cầu một phòng họp cho 20 người Người điều khiển hệ thống BMS sẽ tìm phòng họp đang trống trong số các phòng họp của tòa nhà, thời gian và địa điểm cụ thể để cung cấp thông tin đặt chỗ người yêu cầu Sau khi được đặt lịch trước thời gian họp 30 phút (thời gian đặt có thể thay đổi), BMS sẽ tự động điều khiển bật điều hoà phòng họp, hệ thống thông gió, chiếu sáng, an ninh.

Bằng giao diện trực quan tại trung tâm điều khiển, kỹ sư vận hành có thể cài đặt lại tham số cho các thiết bị chấp hành, các thiết bị điều khiển, cảm biến.Vị trí các thiết bị và trạng thái hoạt động của nó được thể hiện trực quan trên màn hình vận hành và giám sát, người vận hành có thể giám sát các sự kiện đã xảy ra đối với các thiết bị và cả hệ thống Các sự kiện này được biểu diễn dưới dạng đồ thị hoặc lưu trữ máy tính.

1.2.3.Đảm bảo tăng khả năng bảo vệ các thiết bị hoạt động trong tòa nhà

BMS sẽ giám sát tình trạng hoạt động của tất cả hoặc các thiết bị có kết nối đến trong toà nhà Đưa ra các cảnh báo, đặt lịch bảo trì, bảo dưỡng cho các thiết bị đó Hạn chế được tối đa thời gian kiểm tra thiết bị Ghi lại dữ liệu cũ để hỗ trợ phân tích lỗi đã xảy ra và tránh những lỗi lặp lại Cho những cảnh báo hữu hiệu tới người vận hành Tự động cảnh báo, đưa ra các yêu cầu khi cần bảo trì, bảo dưỡng.

1.2.4 An toàn cháy nổ, chống trộm cắp

Kết nối được hệ thống PCCC với hệ thống âm thanh công cộng, khi xảy ra sự cố gì thì hệ thống âm thanh sẽ phát ra thông báo và hướng dẫn mọi người thoát hiểm

Ví dụ: Khi xảy ra cháy tại tầng 3 của toà nhà, các thiết bị bổ trợ cho chữa cháy và cứu nạn được kích hoạt, cụ thể như: Đầu dò khói gửi tín hiệu quy định báo cháy về thiết bị quản lý các đầu dò tại tủ tầng 3 Tủ tầng gửi tín hiệu về bộ điểu khiển trung tâm của hệ thống báo cháy thông tin về khu vực đang được cảnh báo Bộ điều khiển báo cháy trung tâm gửi thông tin sang hệ thống BMS Hệ thống báo cháy của BMS tự động kích hoạt, hệ thống thông gió ngừng cấp khí tươi và hút khí trong tầng ra khỏi tầng 3 Những thiết bị điện không cần thiết được ngắt khỏi hệ thống điện Hệ thống truy nhập vào ra được ngắt để các cửa ở chế độ mở, bài hướng dẫn thông báo thoát hiểm được bật trên hệ thống loa tầng 3, bơm áp lực cầu thang được khởi động, tất cả để hỗ trợ di chuyển người ra khỏi tầng 3.

Tối ưu hoá công tác an ninh và bảo mật : Hệ thống camera giám sát, điều khiển truy nhập khi được kết hợp với BMS sẽ có mối quan hệ chặt chẽ hơn với các thành phần khác của toà nhà, được hỗ trợ và bổ sung chức năng cho công tác an ninh bảo mật.

Ví dụ: Khi hệ điều khiển truy nhập phát hiện có đột nhập trái phép tại tầng 3 Hệ thống BMS sẽ thực hiện cách ly khu vực thông qua điều khiển hệ thống cửa ra vào Hệ thống chiếu sáng tầng 3 tự động được khởi động Hệ thống Camera giám sát hoạt động, thông tin đột nhập trái phép được thông báo trên hệ audio và nhân viên an ninh sẽ hoạt động đồng thời.

SVTH: Lê Ánh Nguyệt – D07KTDT1 4 Đồ án tốt nghiệp đại học

Cấu hình của hệ thống

1.3 Thành phần hệ thống BMS

- Hệ thống cung cấp và phân phối điện

- Hệ thống điều hòa trung tâm ( chiller/VRV)

- Hệ thống chiếu sáng công cộng (Public Lighting).

- Hệ thống phòng cháy chữa cháy ( PCCC).

- Hệ thống cấp/thoát nước.

- Tích hợp với những hệ thống con : Hệ thống điều hòa thông gió (HVAC )

Các hệ thống này có thể chia làm 3 nhóm chính :

- Hệ thống gián sát và báo động : Hệ thống camera, hệ thống access control, hệ thống PCCC.

- Hệ thống quản lí năng lượng : Hệ thống cung cấp và phân phối điện, hệ thống điều hòa trung tâm, hệ thống chiếu sáng, hệ thống cấp thoát nước.

- Hệ thống thông tin : Mạng văn phòng, mạng di động, hệ thống loa phát thanh trong tòa nhà.

Ba nhóm này đặc trưng cho hệ thống BMS cho các tòa nhà cao tầng, tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà 3 nhóm này có được trang bị hay không

1.4 Cấu hình của hệ thống.

Hình 1.2 Cấu hình hệ thống BMS

1.4.1.Phân cấp và quản lí điều khiển

Hệ thống BMS tự động hóa tòa nhà cơ bản gồm 3 cấp:

- Cấp vận hành và quản lý

SVTH: Lê Ánh Nguyệt – D07KTDT1 5 Đồ án tốt nghiệp đại học

- Cấp điều khiển hệ thống

- Cấp khu vực – cấp trường

Cấp điều khiển khu vực - cấp trường - FIELD

Các bộ điều khiển ở cấp độ khu vực là các bộ điều khiển sử dụng bộ vi xử lý, cung cấp các 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 nhiệt độ, độ ẩm…

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 các cơ cấu chấp hành giao tiếp trực tiếp với thiết bị được điều khiển Các bộ điều khiển cấp khu vực sẽ được kết nối với nhau trên một đường bus, vì 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.

Cấp điều khiển hệ thống - OPERATOR

Các bộ điều khiển hệ thống có khả năng lớn hơn so với các bộ điều khiển cấp trường về số lượng điểm vào ra, các vòng điều chỉnh và các chương trình điều khiển. Ngoài ra, 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 hệ thống có thể hoạt động độc lập trong trường hợp bị mất truyền thông với các trạm vận hành.

Cấp vận hành, giám sát và quản lý - MASTER

Cấp vận hành, giám sát và quản lý là cấp cao nhất Người sử dụng có thể theo dõi và đưa lệnh điều khiển đến từng cấp con thông qua cấp này Các trạm vận hành ở cấp độ này chủ yếu là các máy tính PC Các máy tính điều khiển thu nhận và xử lý thông tin từ các hệ thống và thực hiện vận hành điều khiển các hệ thống được đặt tại phòng điều khiển trung tâm hệ thống BMS (đặt tại phòng điều khiển trung tâm của toà nhà)

Phần mềm điều khiển BMS là phần mềm chuyên dụng trong việc điều khiển, quản lý các toà nhà cao tầng Phần mềm này có khả năng thu nhận thông tin, giám sát trạng thái làm việc của thiết bị, thực hiện quản lý hệ thống và điều khiển hoạt động của thiết bị Phần mềm tương thích với các hệ thống tham gia tích hợp Tại các máy tính điều khiển, trạm vận hành trung tâm người vận hành được phân quyền có thể điều khiển từ xa, giám sát các đối tượng trong hệ thống, lập lịch vận hành cho thiết bị, theo dõi cảnh báo – báo động và hướng dẫn xử lý sự cố Giao diện giữa người vận hành và hệ thống là giao diện đồ họa động thân thiện, tiện ích và thông minh.

Tại trạm vận hành nhánh, người vận hành hoàn toàn có thể thực hiện được những chức năng đầy đủ như trạm vận hành trung tâm nếu người vận hành đó được phân quyền.

Phần mềm có chức năng hỗ trợ truy cập qua web và có các chức năng chống tin tặc qua truy cập web.

SVTH: Lê Ánh Nguyệt – D07KTDT1 6 Đồ án tốt nghiệp đại học

Hình 1.3 Sơ đồ quản lí cấp mạng trong BMS.

Giao thức kết nối truyền tín hiệu là một yếu tố quan trọng trong cấu hình của BMS vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến dữ liệu được truyền từ điểm này đến điểm khác và bởi vì các bộ điều khiển phân tán có thể phải lấy dữ liệu của nhau.

Giao thức truyền thông ngang hàng (Peer Communication Protocol)

So với giao thức hỏi vòng, giao thức ngang hàng có các lợi ích sau:

Việc truyền thông không phụ thuộc vào một th iết bị đơn lẻ nào – trạm chủ. Việc truyền thông được thực hiện trực tiếp giữa các thiết bị trong mạng mà không cần phải thông qua một trạm trung gian nào.

Các thông điệp hệ thống được truyền trực tiếp đến tất cả các trạm trên mạng

Có 5 loại giao thức được sử dụng trong BMS là:

- Giao thức BACnet (Automation and Control Network ): Là mạng điều khiển và tự động tòa nhà

BACnet là một chuẩn kết nối không độc quyền, có tính mở Nó có thể được áp dụng trong thực tế vào bất kỳ hệ thống nào của tòa nhà ngày nay, bao gồm HVAC, chiếu sáng (lighting), an toàn tính mạng (life safety), kiểm soát truy cập (access control), vận chuyển (transportation) và bảo trì (maintenance) Theo thiết kế, chuẩn này có thể sử dụng trong phạm vi rộng các công nghệ mạng và truyền thông Nó được viết ra bao gồm mọi thứ từ việc phải chọn kiểu cáp nào cho đến việc khởi gán lệnh hoặc yêu cầu thông tin đặc thù ra sao

- Giao thức Modbus : Được phát triển bởi Modicon trong những năm 1970 cho việc sử dụng các hệ thống tự động hóa công nghiệp với các bộ điều khiển lập trình (Programable Controllers) Ngày nay nó là một trong những phương tiện được sử dụng rộng rãi nhất trong việc kết nối các thiết bị điện tử trong các ứng dụng công nghiệp

SVTH: Lê Ánh Nguyệt – D07KTDT1 7 Đồ án tốt nghiệp đại học

(industrial) Tính đơn giản cũng khiến Modbus trở thành một công cụ hữu dụng để đem đến tính đổi lẫn trong các ứng dụng tự động hóa tòa nhà.

Modbus bao gồm một cấu trúc thông điệp được thiết kế để thiết lập giao tiếp chính-phụ (master-slave), chủ-khách (client-master) giữa một phạm vi rộng các thiết bị Nó hỗ trợ các giao thức tuần tự và mạng Ethernet Nó thực sự là một tiêu chuẩn mở và là một trong những giao thức được sử dụng rộng rãi nhất trong môi trường sản xuất công nghiệp Sử dụng giao thức cũng như cấp chứng nhận (licensing) là hoàn toàn miễn phí Các công cụ và tài nguyên hỗ trợ cho việc triển khai lắp đặt và vận hành được cung cấp trực tuyến (online).

Phiên bản nguyên thủy của Modbus bao gồm hai chế độ truyền tin : ASCII và RTU Gần đây, Modbus/TCP được phát triển, cho phép giao thức Modbus có thể truyền dẫn qua các hệ thống mạng nền TCP/IP Điểm mạnh của Modbus là tính mở, đơn giản và yêu cầu phần cứng ít nhất Một lợi ích đáng kể khác đó là việc Modbus có sử dụng giao thức truyền tin TCP/IP, giống giao thức sử dụng bởi Internet

- Giao thưc TCP/IP : Giao thức TCP/IP được phát triển từ mạng ARPANET và

Internet và được dùng như giao thức mạng và vận chuyển trên mạng Internet TCP (Transmission Control Protocol) là giao thức thuộc tầng vận chuyển và IP (Internet Protocol) là giao thức thuộc tầng mạng của mô hình OSI Họ giao thức TCP/IP hiện nay là giao thức được sử dụng rộng rãi nhất để liên kết các máy tính và các mạng. Hiện nay các máy tính của hầu hết các mạng có thể sử dụng giao thức TCP/IP để liên kết với nhau thông qua nhiều hệ thống mạng với kỹ thuật khác nhau Giao thức TCP/IP thực chất là một họ giao thức cho phép các hệ thống mạng cùng làm việc với nhau thông qua việc cung cấp phương tiện truyền thông liên mạng

- Giao thức N2 : Là chuẩn truyền thông, chuẩn riêng của Johnson Controls DCC của Johnson Control hỗ trợ chuẩn này.

- Giao thức LonWorks : là một giao thức điều khiển phân bổ vận hành trên nền tảng ngang hàng (peer-to-peer), nghĩa là mọi thiết bị có thể giao tiếp với mọi thiết bị khác trên mạng hoặc là sử dụng cấu hình chính-phụ (master-slave) để trao đổi thông tin giữa các thiết bị thông minh Nền tảng LonWorks hỗ trợ một phạm vi rộng các phương tiện trao đổi thông tin.

Hiện trạng tòa nhà VTC online

2.2 Hiện trạng tòa nhà VTC online.

2.2.1 Hệ thống điều khiển chiếu sáng

Theo kiến trúc của tòa nhà thì hệ thống điện chiếu sáng cũng được chia thành 3 khu A,B,C Ngoài ra còn có điện chiếu sáng cầu thang ( Bao gồm cầu thang bộ và 2 cầu thang thoát hiểm) và điện chiếu sáng ngoài nhà Trong đó khu A và khu B được sử dụng làm văn phòng, khu C bao gồm điện chiếu sáng sảnh thang máy và khu vệ sinh. Theo thiết kế điện của tòa nhà thì điện chiếu sáng được chia thành các lộ Sau đây là bảng thống kê các lộ điện (Theo thiết kế).

Hệ thống chiếu sáng cho tòa nhà VTCOL được chia thành các lộ như sau:

Tầng Số lộ điện Chủng loại thiết bị

Khu C: 2 lộ Đèn 1x18W và đèn downlight 13W

Khu C: 4 lộ Đèn 3x18W và đèn downlight 13W

Tầng lửng Gồm 4 lộ Đèn 3x18W.

Khu C:4 lộ. Đèn 3x18W và đèn downlight 13W

Khu C: 4 lộ. Đèn 3x18W và đèn downlight 13W

Khu C: 4 lộ. Đèn 3x18W và đèn dowlight 13W

Khu C: 4 lộ Đèn 3x18W và đèn dowlight 13W

Tầng kỹ thuật Gồm 5 lộ Đèn 1x18W

Khu cầu thang Gồm 3 lộ Đèn 1x18W

Ngoài nhà Gồm 8 lộ Đèn 800W

Bảng 2.1: Bảng các lộ hệ thống chiếu sáng

Nhận xét : Hiện tại chưa có hệ thống điều khiển chiếu sáng Việc bật tắt được trực tiếp tại hiện trường thông qua công tắc gắn trên tường Đây là sự bất cập thứ nhất của tòa nhà. Đồ án tốt nghiệp đại học Chương II: Khảo sát thực tế tòa nhà

2.2.2 Hệ thống giảm sát điện năng.

Hệ thống Thiết bị chính Giao thức hỗ trợ

Tủ điện tổng trạm: ACB 2500A(2 cái) của hãng Siemens và PM850 (2 cái) của hãng Schneider.

Tủ điện hạ thế liên lạc

ACB 2000A (1cái). Đồng hồ PM 850 (2 cái), PM750 ( 2 cái).

Bộ chuyển đổi nguồn ATS.

Hệ thống máy phát điện

Máy phát điện Wilson(1chiếc) Bơm bù dầu.(1)

Tủ điện chuyển nguồn: ACB2500(1cái) của hãng Siemens và PM 850 của hãng Schneider.

Tại mỗi tầng bao gồm:

Một tủ tổng: Có các MCCB125A (17cái), MCCB80A (4cái), MCCB630A (1cai), MCCB30A (1cái) củahãng Siemens và PM 750 của hãng Schneider.

Hai tủ điện của các khu A, B: PM 710 của hãng Schneider.

Bảng 2.2: Bảng các thiết bị chính của hệ thống điện

Nhận xét: Không có hệ thống điều khiển chung cho các tủ điện từng tầng đây là bất cập thứ 2 của tòa nhà Tuy nhiên các thiết bị điện chính ở đây đều hỗ trợ chuẩn giao thức Modbus nên thuận tiện cho việc kết nối với BMS sau này

2.2.3 Hệ thống điều hòa thông gió HVAC

Hệ thống điều hòa không khí của tòa nhà VTC Online là hệ thống điều hòa trung tâm làm lạnh nước (Chiller)

2.2.3.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều hòa (chi tiết phụ lục 01 đính kèm)

Hệ thống máy lạnh trung tâm bao gồm các phần chính :

- Máy lạnh trung tâm (CHILLER): Là thiết bị sản xuất ra nước lạnh, sau đó được các máy cung cấp cho các dàn trao đổi nhiệt (FCU)để làm lạnh không khí. Đồ án tốt nghiệp đại học Chương II: Khảo sát thực tế tòa nhà

- Các dàn trao đổi nhiệt (FAN COIL UNIT) : Là các thiết bị đặt tại các khu vực cần điều hoà tại đây nước lạnh từ máy bơm đi qua dàn lạnh để trao đổi nhiệt với không khí trong phòng và thực hiện chức năng làm lạnh.

- Tháp giải nhiệt và bơm nước : thực hiện chức năng giải phóng năng lượng nhiệt của bình ngưng (máy lạnh) sau khi máy lạnh thực hiện công việc làm lạnh nước trong bình bay hơi Tháp giải nhiệt bao gồm 3 tổ được đặt trên tầng kỹ thuật, bơm nước lạnh và bơm nước giải nhiệt được đặt ở phòng máy tầng hầm.

- Hệ thống đường ống và bơm nước cấp lạnh : Là hệ thống phân phối nước lạnh từ máy lạnh trung tâm đến các dàn trao đổi nhiệt FCU

- Hệ thống đường ống phân phối không khí lạnh : Là hệ thống phân phối không khí lạnh từ các FCU qua hộp tiêu âm, tại hộp tiêu âm độ ồn của FCU do quạt gió tạo ra sẽ được trượt tiêu một phần nhằm đảm bảo độ ồn trong các phòng làm việc. Hộp tiêu âm ngoài chức năng làm trượt tiêu âm thanh cho FCU còn có chức năng khác là hộp góp gió, từ hộp góp gió không khí lạnh được đưa vào phòng thông qua nối mềm có bảo ôn D 300 và các miệng thổi tới các khu vực cần điều hoà Để đảm bảo lưu lượng không khí lạnh ra các miệng thổi đồng đều nhau tại đầu ra của hộp tiêu âm có lắp đặt van điều chỉnh lưu lượng gió.

- Hệ thống cấp gió tươi : Là hệ thống phân phối không khí qua bộ thu hồi nhiệt

- Hệ thống điện điều khiển : Là hệ thống điều khiển khống chế liên động các thiết bị trong hệ thống (máy lạnh, FCU, Bơm nước và tháp giải nhiệt).

- Hệ thống thoát nước ngưng : Là hệ thống thoát nước thải cho các dàn lạnh

2.2.3.2 Sơ đồ nguyên lí điều khiển điều hòa không khí (chi tiết phụ lục 02 đính kèm)

Nguyên lí điều khiển hệ thống điều hòa

Các FCU này được thiết kế nhằm mục đích duy trì nhiệt độ cho khu vực văn phòng trong một khoảng thời gian cố định trong ngày Vì vậy, sẽ rất cần thiết cho việc kết nối các FCU này về máy tính trung tâm của hệ thống BMS, từ đó tiện cho việc giám sát và điều khiển nhiệt độ theo như mong muốn của người sử dụng Máy tính sẽ ấn định một thời gian biểu hoạt động phù hợp cho các FCU này nhằm tiết kiệm năng lượng

Giá trị đặt thời gian vận hành có thể thay đổi được từ máy tính trung tâm, tùy theo thời gian biểu của các FCU.

Một cảm biến nhiệt độ được lắp đặt trong đường ống gió hồi để so sánh với giá trị đặt trong bộ điều khiển lập trình DDC, và nó sẽ điều khiển van nước lạnh thông qua khâu điều khiển PI, Đồ án tốt nghiệp đại học Chương II: Khảo sát thực tế tòa nhà Điều khiển nhiệt độ van nước lạnh đóng hoặc mở để giảm độ chênh lệch giữa giá trị nhiệt độ trong ống gió và giá trị đặt

Cũng bộ điều khiển này nó sẽ tự động điều khiển tốc độ quạt FCU ở mức nhanh, vừa hay chậm tùy theo giá trị chênh lệch giữa nhiệt độ đặt và nhiệt độ của gió hồi.

Giá trị đặt của nhiệt độ có thể thay đổi được từ máy tính trung tâm.

Khóa liên động Độ mở của van nước được khoá liên động với trạng thái của quạt FCU Van nước sẽ đóng khi quạt FCU không hoạt động và chỉ được điều khiển khi quạt FCU hoạt động Điều này làm giảm sự ngưng đọng và hao phí năng lượng

Máy tính trung tâm sẽ kết nối với hệ thống báo cháy Khi có tín hiệu cháy, các FCU sẽ ngừng hoạt động nhằm hạn chế sự phát tán của đám cháy.

Các báo động được giám sát từ trung tâm điều khiển

Báo động sự cố quá tải của mô tơ quạt FCU.

Báo động nhiệt độ gió hồi giới hạn cao/thấp.

Báo động khi có báo cháy (nếu kết nối với hệ thống báo cháy)

- Điều khiển hệ Thống Máy Lạnh Chiller

Hệ thống chiller tạo ra và duy trì nước lạnh để cung cấp cho các hệ thống HVAC của tòa nhà văn phòng Hệ thống chiller bao gồm những thiết bị sau:

Máy bơm nước cung cấp cho chiller (CHWP) - 4 Cái

Hệ thống bơm nước giải nhiệt (CDWP) - 4 Cái

Tháp giải nhiệt nước - 3 Bộ

Số Lượng quạt tháp - 9 Cái

Hệ thống chiller được thiết kế hoạt động trong một hệ thống nối tiếp gồm:

Valve – CHWP1 - CDWP1 – Chiller1 - Cooling Tower 1 Valve – CHWP2 – CDWP2 – Chiller2 - Cooling Tower 2 Valve – CHWP3 – CDWP3 – Chiller3 - Cooling Tower 3 Bất kỳ một sự cố nào xảy ra trong quá trình hoạt động của thiết bị này sẽ dẫn đến việc các thiết bị liên quan với nó cũng không hoạt động, và đó cũng là tín hiệu khởi động cho thiết bị tiếp theo trong hệ thống chiller.

Số lượng chiller hoạt động trong một thời điểm tùy thuộc vào tải cần làm lạnh trong toà nhà Nó được giám sát bởi hệ thống tính toán tải lạnh BTU. Đồ án tốt nghiệp đại học Chương II: Khảo sát thực tế tòa nhà

Kết luận về hiện trạng

Tòa nhà VTC Online hiện tại có các bất cập nêu trên Chỉ có hệ thống điều hòa hiện tại đã có hệ thống điều khiển trung tâm Với quy mô của tòa nhà và yêu cần quản lí của chủ đầu từ thì việc đầu tư xây dựng hệ thống BMS cho tòa nhà VTC Online là cần thiết Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III: Thiết kế, nâng cấp hệ thống BMS

Yêu cầu thiết kế

Hệ thống điện : Để đảm bảo cho quá trình vận hành, giám sát và quản lý điện năng,

BMS sẽ thực hiện các nhiệm vụ sau:

 Lắp đặt các máy đo đếm điện năng (Power meter) theo dõi dòng điện, công suất, công suất phản kháng, công suất toàn phần, công suất tiêu thụ, tần số, hệ số công suất cho tủ cung cấp điện chính.

 Theo dõi trạng thái của trạm biến áp, máy phát điện.

 Theo dõi trạng thái hoạt động, sự cố của các tủ bơm.

Các thiết bị đo đếm này được quản lý bởi các bộ điều khiển cấp mạng Các thông số đo đếm được cập nhật trên màn hình máy tính điều khiển trung tâm và lưu trữ trong máy tính điều khiển BMS xử lý, tính toán các giá trị thu thập, đưa ra các cảnh báo nếu cần thiết.

Hệ thống chiếu sáng : Hệ thống điện chiếu sáng hiện tại không cho phép giám sát, quản lý và tích hợp điều khiển Việc bật/tắt điện được thực hiện trực tiếp tại hiện trường thông qua công tắc gắn tường, do đó sẽ gây lãng phí năng lượng sau giờ làm việc nếu các đèn không được kiểm soát và bật tắt hợp lý Với BMS, hệ thống chiếu sáng thực hiện các nhiệm vụ sau:

 Các lộ đèn chiếu sáng được điều khiển theo yêu cầu của người quản lý tòa nhà theo các lịch trình hoạt động đặt trước Điều khiển tại chỗ và thực hiện được việc điều khiển từ xa tại máy tính điều khiển trung tâm.

 Hệ thống chiếu sáng khu vực công cộng được điều khiển thông minh dựa trên các cảm biến phát hiện chuyển động

Nhà thầu BMS phải cung cấp các thiết bị điều khiển đèn chiếu sáng, lắp đặt các thiết bị điều khiển đèn, cung cấp bản vẽ đấu nối chi tiết của các tủ điều khiển đèn theo yêu cầu chiếu sáng của tòa nhà cho nhà thầu điện và phối hợp chặt chẽ với nhà thầu điện trong quá trình đấu nối.

Hệ thống điều hòa thông gió: Do thiết kế nội thất, phát sinh một số phòng nhỏ

(phòng họp, phòng giám đốc…) nên thiết kế điều hòa như hiện tại là không hợp lý.Hơn nữa,việc điều khiển điều hòa hiện nay rất thô sơ, chỉ là đóng cắt điện cho cả khu.Với cách điều khiển này sẽ không đảm bảo được việc tối ưu hóa điện năng, vì không thể điều khiển được đến từng FCU Trong những trường hợp nhu cầu sử dụng điều hòa Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III: Thiết kế, nâng cấp hệ thống BMS thấp như ít nhân viên, chỉ có giám đốc ở lại làm việc thì điều hòa vẫn phải bật hết công suất gây lãng phí Hơn nữa, với cách điều khiển này ta không quản lý được giá trị nhiệt độ đặt nên có thể nhiều người đặt nhiệt độ quá thấp sẽ gây lãng phí Hệ thống điều hòa thông gió của tòa nhà cần như sau:

 Tối ưu hóa việc sử dụng, chạy luân phiên các Chiller.

 Lắp thêm các cảm biến nhiệt độ, rơle, bộ điều khiển (DDC), để chia thành nhiều nhóm FCU, BMS sẽ thực hiện việc đóng cắt các FCU theo nhóm nhỏ, theo từng thời điểm phù hợp với mục đích và công năng sử dụng của tòa nhà Giải pháp này sẽ tiết kiệm được một lượng lớn điện năng tiêu thụ.

 Liên động với hệ thống cấp khí tươi, ngừng cấp khí tươi khi xảy ra cháy.

 Chạy quạt tăng áp cầu thang vào đầu tuần và khi xảy ra cháy.

 Chạy quạt thông gió tầng hầm khi nồng độ khí CO và CO2 trong hầm cao. Với hệ thống điều khiển này sẽ tối ưu hóa được số lượng FCU hoạt động, tối ưu hóa giá trị nhiệt độ đặt cho khối văn phòng, tối ưu hóa các chế độ vận hành của hệ thống quạt thông gió, từ đó giúp giảm chi phí điện năng tiêu thụ.

Hệ thống kiểm soát vào/ra : Thực trạng hệ thống Access Control do nhóm

Smart card hiện đang lắp đặt tại tòa nhà 310 Minh Khai:

 Hệ thống này hoạt động độc lập, thực hiện ghi log các lần quẹt thẻ rồi ghi vào database SQL server.

 Không có khả năng kết nối liên động với hệ thống báo cháy, hông có tín hiệu điều khiển mở cửa khẩn cấp trong trường hợp xảy ra sự cố.

 Phần mềm điều khiển hệ thống đầu đọc thẻ do đội Smart Card tự viết không có khả năng đưa tín hiệu điều khiển cho BMS.

Như vậy hệ thống access control hiện tại chưa đáp ứng được yêu cầu tích hợp điều khiển, liên kết thông tin điều khiển với hệ thống quan trọng khác như báo cháy, nổ để ra các lệnh điều khiển tự động khi xảy ra các sự cố ngoài mong muốn Các yêu cầu chính của một hệ thống access control mới:

 Sử dụng thẻ nhân viên đang dùng.

 Hệ thống BMS sẽ nhận các thông tin về tình ra/vào hoặc bị sự cố từ hệ thống kiểm soát lối vào.

 Hệ thống BMS sẽ đưa tín hiệu tới hệ thống kiểm soát lối vào để mở toàn bộ các cửa đang bị khóa tại khu vực xảy ra trường hợp khẩn cấp.

Nhà thầu BMS cung cấp thiết bị điều khiển và kết nối, thực hiện việc kết nối BMS với hệ thống Access Control Sau khi kết nối, thông qua màn hình của máy tính điều khiển trung tâm, hệ thống BMS thực hiện thu nhận toàn bộ các thông tin được gửi về từ hệ thống kiểm soát vào/ra này Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III: Thiết kế, nâng cấp hệ thống BMS

Hệ thống camera : Hệ thống camera tích hợp với hệ thống an ninh kiểm soát vào/ra, cho phép người vận hành giám sát, tìm kiếm trực quan các hình ảnh theo khu vực, theo thời gian, ghi hình và giám sát mọi hoạt động ra vào, nhanh chóng giám sát mọi hoạt động Trong tình huống có sự đột nhập trái phép, hệ thống camera sẽ ghi hình liên tục mọi hoạt động của người đột nhập trong tầm kiểm soát của nó

Chế độ tự động : điều khiển theo chương trình được lập trình sẵn trong phần

Program Editor Chương trình này chạy ở cấp độ ưu tiên tự động (None Piority) khi không có sự can thiệp của người vận hành Thao tác lệnh của người vận hành chỉ là lệnh chạy/dừng cho cả một cụm thiết bị Chế độ tự động có khả năng nhận biết, các sự cố và khởi động các thiết bị dự phòng.

Chế độ điều khiển từ xa : Các thiết bị vận hành tự động đồng thời cũng có thể vận hành ở chế điều khiển từ xa (Remote Control) khi làm việc ở chế độ bất thường hoặc theo ý muốn của người thao tác Chức năng này cũng hỗ trợ cho quá trình vận hành thử nghiệm, kiểm tra và bảo trì hệ thống

Sử dụng BMS của hãng Johnson Controls cho tòa nhà VTC online

Hình 3.3 Cấu trúc hệ thống BMS

Một phần mềm trọn gói được sử dụng cho việc giao tiếp giữa người và máy tính. Tất cả các ngõ vào, ngõ ra, điểm đặt và các thông số khác …, như trình bày trong các bản vẽ thiết kế, bảng điểm hoặc được yêu cầu trong phần mềm hệ thống phải hiển thị cho người vận hành xem và sửa đổi

Phần mềm giao diện với người sử dụng phải có phần hướng dẫn trợ giúp cho từng thao tác và ứng dụng.

Tất cả các thông số hoạt động của hệ thống phải được hiển thị cho người vận hành xem và thay đổi từ trạm vận hành Các thông số bao gồm: giá trị đặt, giá trị giới hạn của báo động, thời gian trễ, hằng số điều chỉnh cho vòng lặp điều khiển PID, thời gian hoạt động, thời gian biểu …

Hoạt động của hệ thống điều khiển phải độc lập với trạm vận hành , trạm vận hành chỉ dùng để truyền đạt thông tin giữa người vận hành và hệ thống Hệ thống chỉ dựa vào trạm vận hành để cung cấp các tín hiệu giám sát điều khiển

Mỗi trạm vận hành phải nhận và xử lý các báo động được gửi đến từ hệ thống điều khiển Việc quản lý báo động của phần mềm vận hành tối thiểu phải đáp ứng các chức năng sau:

Liệt kê danh sách các báo động theo ngày giờ xuất hiện.

Tạo ra cửa sổ trên màn hình để người vận hành dễ dàng nhận ra báo động

Cho phép người vận hành, với mức độ truy cập cho phép của mình, có thể xác nhận, xóa hoặc khóa báo động.

Cung cấp danh sách thống kê những người vận hành đã truy cập vào màn hình báo động để xác nhận, xóa hoặc khóa các báo động Danh sách này phải bao gồm tên của người vận hành, tên báo động, hành động đã thực hiện và ngày giờ thực hiện.Lưu giữ tất cả các báo động đã nhận được trong ổ đĩa cứng của trạm vận hành.Cho phép người vận hành xem và thao tác với các dữ liệu báo động trên ổ đĩa cứng Sự chọn lọc theo từng báo động riêng và dùng thanh cuộn, cho phép người vận hành xác nhận, khóa, xóa hoặc in các báo động đã lựa chọn. Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III: Thiết kế, nâng cấp hệ thống BMS

Trong trường hợp các bộ điều khiển bị mất điện hoặc không đưa tín hiệu về hệ thống với bất kỳ lý do nào, báo động phải được tạo ra tại trạm vận hành.

Những thay đổi điểm đặt cho báo động từ trạm vận hành phải trực tiếp sửa đổi cơ sở dữ liệu quản lý báo động.

Các báo động có thể cài đặt để in ra một cách tự động hay ở thời điểm thích hợp khác

Hình 3.4 Của sổ trạng thái báo động ( hiển thị các trạng thái lỗi của hệ thống )

Các báo cáo phải được tạo ra và gởi đến một trong các thiết bị sau: màn hình của trạm vận hành, máy in, đĩa cứng Tối thiểu hệ thống phải cung cấp được các báo cáo sau:

- Tất cả các điểm trong hệ thống

- Tất cả các điểm trong bộ điều khiển

- Danh sách nhóm điểm cho người sử dụng trên hệ thống Nhóm điểm này không bị giới hạn

- Tất cả các điểm đang trong tình trạng báo động

- Tất cả các điểm đang bị điều khiển cưỡng bức

- Tất cả các điểm đang bị khóa

- Tất cả lịch vận hành trong tuần

- Tất cả hoặc một trong các thuộc tính bao gồm: Giá tri, Điểm đặt, Giới hạn, báo động, Số liệu thống kê,Thời gian vận hành

Tất cả các thời gian biểu vận hành, tất cả các báo động đã bị khóa, tất cả các báo động đang hiện hữu, các báo động đã được xác nhận và chưa được xác nhận Bất kỳ thông số hoạt động của các bộ điều khiển, báo cáo phải được cung cấp cho mổi loại Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III: Thiết kế, nâng cấp hệ thống BMS điểm, mỗi nhóm điểm, mổi nhóm người sử dụng hoặc toàn bộ hệ thống mà không bị hạn chế bởi cấu hình phần cứng của hệ thống điều khiển hoặc mạng truyền thông.

Hệ thống phải cho phép tạo ra những báo cáo theo từng yêu cầu riêng biệt (custom report) mà có thể bao gồm những điểm từ những bộ điều khiển khác nhau.

Một dạng nhập vào lịch vận hành theo kiểu bảng tính phải được cung cấp Tối thiểu, những dạng lịch vận hành sau đây phải có:

- Lịch vận hành hàng tuần, theo hệ thống.

- Lịch vận hành cưỡng bức tạm thời, theo hệ thống.

- Lịch vận hành đặc biệt “Chỉ vận hành nếu hôm nay là ngày nghĩ lễ”, theo hệ thống.

Lịch vận hành hàng tuần phải được cung cấp cho mỗi thiết bị và định rõ thời gian sử dụng lịch Mỗi lịch vận hành phải bao gồm từng cột cho mỗi ngày của tuần, cũng như những cột cho ngày lễ hay ngày đặc biệt trong lịch vận hành xen kẽ mà được định nghĩa bởi người sử dụng Lịch vận hành phải được thực hiện một cách đơn giản bằng cách chèn các thời gian sử dụng và không sử dụng vào các ô thích hợp.

Lịch vận hành hàng tuần sẽ không có tác dụng trong ngày lễ Hệ thống phải cho phép người sử dụng định nghĩa một lịch trong nhóm lịch vận hành mà chỉ có tác dụng nếu ngày hôm nay là ngày lễ.

Ngoài ra, một lịch vận hành tạm thời có thể chèn vào để thay đổi việc vận hành tạm thời Sau khi lệnh vận hành từ lịch tạm thời được thực hiện, hệ thống tự động trả về lịch vận hành ban đầu.

Lịch vận hành phải được cung cấp cho mỗi hệ thống hay hệ thống phụ trong tòa nhà Mỗi lịch vận hành phải bao gồm tất cả các điểm có khả năng khởi động/dừng trong hệ thống Sự khởi động trình tự của các thiết bị trong cùng một nhóm phải được thiết lập để tránh các thiết bị khởi động cùng lúc.

Lịch hàng tháng cho giai đoạn 12 tháng phải được cung cấp để cho phép đơn giản hóa việc lập lịch vận hành Ngày nghĩ và ngày đặc biệt phải được chọn bởi người sử dụng bằng cách nhấp chuột hay sử dụng bàn phím.

Một sự thay đổi lịch vận hành từ trạm vận hành phải làm thay đổi trực tiếp lên cơ sở dữ liệu Hệ thống mà đòi hỏi việc lập lịch vận hành bằng một chương trình đặc biệt khác sẽ không được chấp nhận.

Điều khiển chiếu sáng

Hệ thống chiếu sáng văn phòng thực hiện được chưc năng sau :

- Bật tắt điện tại chỗ và bật tắt tại BMS.

- Cho phép đặt lịch : từ 7h30 – 19h30 từ thứ 2 đến thứ 7, BMS sẽ bật toàn bộ đèn của hệ thống chiếu sáng khu làm việc Trong khoảng thời gian này , nhân viên vẫn có thể bật tắt đèn (nghỉ trưa) tại công tắc trên tường Hết giờ làm việc BMS ra lệnh tắt từng lộ đèn theo lập trình.

- Những đơn vị muốn làm thêm giờ , phải đăng ký thời gian làm việc với ban quản lí toàn nhà , BMS sẽ bật điện tại bộ phận đăng ký làm thêm giờ.

- DCC controller : thực hiện việc lập trình các kịch bản điều khiển chiếu sáng, các DCC này được kết nối qua các bộ điều khiển cấp mạng, hiện tại thì giao diện vận hành trên BMS workstation Đầu ra của các DCC controller này sẽ điều khiển trực tiếp các rowle , đóng, cắt các lộ điện.

- Các role điều khiển được : được lắp trong các tủ LPC (Lighting control panel). Tùy từng số lộ đèn tại mỗi tầng sẽ tính toán cụ thể số lượng và loại role ( loại 4 tiếp điểm hoặc loại 6 tiếp điểm

3.3.2 Sơ đồ nguyên lý điều khiển chiếu sáng

Sơ đồ nguyên lý điều khiển chiếu sáng ( chi tiết theo phụ lục 03 đính kèm) Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III: Thiết kế, nâng cấp hệ thống BMS

Hệ thống chiếu sáng gồm rất nhiều tủ cấp cho các khu văn phòng, khu hành lang từ tầng 1 lên tầng mái, khu tầng hầm và khu vườn hoa.

Hệ thống chiếu sáng phải được thiết kế linh hoạt đáp ứng yêu cầu của một toà nhà văn phòng hiện đại Tức là ngoài chức năng bật tắt bằng công tắc bố trí tại từng tầng cho từng tuyến đèn (line đèn), hệ thống chiếu sáng phải có chức năng bật tắt từ xa các tuyến đèn ở các khu vực cộng cộng tại từng tầng: ví dụ khu vực sảnh, hành lang, khu vực thang bộ thông qua hệ thống BMS Tức là tại phòng điều khiển trung tâm, người vận hành có thể điều khiển On/Off bất kỳ một tuyến đèn nào thuộc khu vực công cộng chỉ bằng một kích chuột. Để thực hiện tự động hoá hệ thống chiếu sáng, yêu cầu bên lắp đặt hệ thống chiếu sáng cung cấp các tiếp điểm cho việc điều khiển và giám sát hệ thống này Như vậy tự động hoá hệ thống chiếu sáng đã giúp cho việc giám sát và điều khiển các line đèn trong toà nhà trở nên dễ dàng hơn rất nhiều Thông qua màn hình giám sát người vận hành có thể theo dõi tình trạng hoạt động On/Off cũng như lỗi của từng line đèn, đồng thời người vận hành cũng có thể điều khiển bật / tắt các line đèn thuộc khu vực công cộng bằng việc nhấp chuột vào biểu tượng của line đèn trên màn hình.

Nhận xét: Johonson Controls sử dụng giải pháp điều khiển phân tán cho việc điều khiển hệ thống chiếu sáng Việc điều khiển sẽ do các DCC controller tại mỗi tầng thực hiện Đây là giải pháp hiện đại , được sử dụng phổ biến và mang lại tính tin cậy và độ an toàn cao Việc lập trình điều khiển sẽ có thể được thực hiện tại BMS workstation, NAE(bộ điều khiển cấp mạng, DCC Khi DCC tại mỗi tầng nào đó có lỗi sẽ không ảnh hướng tới hệ thống của tòa nhà Khi BMS workstation hoặt NAE lỗi thì các DDC vẫn có thể chạy độc lập với chương trình được cài đặt sẵn.

Hệ thống quản lí giảm sát điện năng

Nắm bắt được tầm quan trọng của hệ thống điện: có nguồn cung cấp tới thì hệ thống thiết bị toà nhà tồn tại và hoạt động, ngừng cung cấp điện hệ thống kỹ thuật sẽ ngừng hoạt động nên việc giám sát hệ thống điện trong toà nhà là một ứng dụng không tách rời hệ BMS

3.4.1 Chức năng của hệ thống giám sát điện năng.

Hệ thống BMS quản lý các thiết bị bảo vệ nguồn điện tại các trạm biến áp, trạm máy phát và hệ thống cung cấp điện cho các tầng bằng việc thu nhận thông tin về trạng thái làm việc cũng như trạng thái quá tải Tại các máy tính điều khiển trung tâm, nhân viên vận hành thực hiện việc giám sát các thiết bị bảo vệ của các tủ điện phân phối nguồn chính trên màn hình đồ hoạ của các máy tính điều Mỗi thay đổi trạng thái của các I/O sẽ được phản ánh thông qua việc thay đổi màu sắc của điểm điều khiển trên màn hình đồ hoạ cũng như có các báo cáo lỗi tại thời điểm xảy ra sự cố

Hệ thống BMS thực hiện việc giám sát hệ thống điện như sau:

- Điện áp, dòng điện các pha. Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III: Thiết kế, nâng cấp hệ thống BMS

- Giám sát chế độ hoạt động của các máy phát.

- Quản lý chặt chẽ các yếu tố sẵn sàng đáp ứng chế độ hoạt động thay thế khi mất lưới điện:

* Mức nhiên liệu dầu daily tank (ví dụ mức dầu máy biến áp, )

* Chế độ vận hành đáp ứng các thông số kỹ thuật yêu cầu

* Trạng thái hoạt động ngừng

* Trạng thái báo lỗi, báo quá tải máy phát

- Khi có tín hiệu chuyển đổi nguồn cung cấp từ lưới điện sang máy phát, máy tính sẽ ra điều chỉnh thời gian hoạt động của các thiết bị hoạt động với công suất lớn trễ thích hợp với quá trình xác lập để đáp ứng tải của máy phát dự phòng

- Tại phòng điều khiển trung tâm, người vận hành thực hiện giám sát các thông số, trạng thái hoạt động của thiết bị, tình trạng đóng cắt sự cố, thông tin về nguồn cung cấp cho hệ thống điện “điện lưới – máy phát” thông qua giao diện đồ họa.

- Để thực hiện việc kết nối này, máy phát điện dự phòng cần có module giao diện đầu ra thưc hiện kết nối vào tủ điều khiển của hệ BMS.

- Giám sát trạng thái tủ phân phối chính và phân phối tầng:

+ Quản lý các trạng thái hoạt động của các thiết bị Đóng - Cắt nguồn điện tại các tủ phân phối

+ Quản lý các sự cố quá tải của các thiết bị đóng cắt chính tại các tủ phân phối (Aptomat tổng, aptomat các nhánh chính) Để thực hiện việc quản lý tốt các thiết bị Đóng - Cắt, các thiết bị điện nằm trong diện cần quản lý giám sát cần đáp ứng các yêu cầu về phần cứng:

- Có khả năng cung cấp các điểm tín hiệu báo trạng thái của chính bản thân chúng, tín hiệu đầu ra trạng thái là tín hiệu On/Off của công tắc báo trạng thái.

- Nếu không có sẵn các điểm tín hiệu báo trạng thái này, các thiết bị đóng cắt phải được lắp thêm các công tắc phụ trợ để thực hiện nối về hệ BMS.

Bảng tổng hợp hệ thống điện và yêu cầu kết nối với BMS:

Hệ thống Thiết bị chính Chuẩn giao thức

Yêu cầu về kết nối với BMS

Tủ điện tổng trạm: ACB 2500A(2 cái) của hãng Siemens và PM850 (2 cái) của hãng Schneider

Máy biến thế(2 cái) Mobus

Giám sát trạng thái và báo độngcủa các ACB: Điện áp, dòng điện các pha

Kết nối hệ thống BMS với đồng hồ

PM 850 để đo đếm điện năng Lắp đặt sensor để giám sát nhiệt độ của các máy biến thế Giám sát tình trạng dầu của máy Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III: Thiết kế, nâng cấp hệ thống BMS

Tủ điện hạ thế liên lạc

Gồm các ACB 2500A( 4 cái) ACB 2000A (1cái) Đồng hồ PM 850 (2 cái), PM750 ( 2 cái).

Bộ chuyển đổi nguồn ATS.

Giám sát trạng thái và báo độngcủa các ACB: Điện áp, dòng điện các pha.

Kết nối hệ thống BMS với đồng hồ

PM 850 để đo đếm điện năng Giám sát trạng thái hoạt động của ATS.

Hệ thống máy phát điện

Máy phát điện Wilson (1chiếc) Bơm bù dầu.(1)

ACB2500(1cái) của hãng Siemens và PM 850 của hãng Schneider.

Giám sát trạng thái hoạt động của máy phát điện: Trạng thái On/Of, trạng thái hoạt động quá tải, báo lỗi. Giám sát trạng thái On/Of của bơm dầu.

Giám sát trạng thái của ACB và kết nối với PM 850.

Giám sát lượng dầu trong bể dầu. Lắp đặt sensor giám nhiệt độ phòng máy phát

Tại mỗi tầng bao gồm:

Một tủ tổng: Có các MCCB125A (17cái), MCCB80A (4cái), MCCB630A (1cai), MCCB30A (1cái) của hãng Siemens và PM

Hai tủ điện của các khu

Giám sát trạng thái on/off/trip của các MCCB tổng tầng (MCCB 125A)

Kết nối hệ thống BMS với đồng hồ

PM 710, PM750 để đo đếm điện năng.

Bảng 3.1 Bảng tổng hợp hệ thống điện và yêu cầu kết nối với BMS

3.4.2 Sơ đồ nguyên lý điều khiển

Sơ đồ nguyên lí điều khiển ( chi tiết phụ lục 04 đính kèm)

Nhận xét : Nếu sử dụnggiải pháp BMS của Johnson controls thì việc tích hợp

BMS hoàn toàn dễ dàng, không tốn thêm về mặt thiết bị Việc giám sát máy phát được thực hiện thông qua Modbus interface vì máy phát đã có chuẩn modbus, việc giám sát trạng thái bể dầu chỉ lắp đặt thêm các cảm biens đo mức, kết nối tớ DCC và hiển thị trên màn hình của trạm vận hành

3.5 Hệ thống điều hòa không khí.

Phương án điều khiển hệ thống điều hòa tương tự như hệ thống cũ, chỉ khác là thay vì mỗi tầng chia làm 2 nhóm như hiện tại thì ta chia làm 10 nhóm 1 tầng

Hệ Thống Kỹ Thuật Ứng dụng BMS Giải pháp tích hợp và điều khiển các thiết bị Điều khiển

Giám sát Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III: Thiết kế, nâng cấp hệ thống BMS

Hệ thống Chiller X X Giám sát điều khiển, đóng cắt, gọi chiller theo tải sử dụng

Bơm CDWP, CHWP X X Điều khiển Start/Stop, giám sát trạng thái và báo quá tải,

Valve Actuator X X Điều khiển đóng mở theo 3 vị trí

Cooling Tower X X Điều khiển Start / Stop, Giám sát tình trạng và báo quá tải.

FCU khu vực văn phòng làm việc

X X Điều khiển Start / Stop theo từng nhóm, Giám sát tình trạng ON /

Hệ thống Quạt Thông Gió

Quạt Thông gió Toilet X X Điều khiển Start / Stop theo lập trình

Quạt Thông gió tầng hầm X X Điều khiển Start / Stop theo lập trình Quạt tăng áp cầu thang bộ X Giám sát tình trạng của quạt,

Quạt cấp gió tươi HRV X X Điều khiển Start / Stop theo lập trình , giám sát trạng thái ON / OFF

Bảng 3.2 Bảng giám sát điều khiển hệ thống điều hòa không khí Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III: Thiết kế, nâng cấp hệ thống BMS

Hình 3.13 Sơ đồ nguyên lí điều khiển FCU khu vực công cộng

Hệ thống kiểm soát lối vào sẽ được thiết kế là một hệ thống quản lý và kiểm soát hữu hiệu cho tòan bộ tòa cao ốc Thiết kế trên nguyên tắc kiểm soát phân bố lưu thông của các nhóm người ra/vào tòa nhà bao gồm:

Hệ thống hoạt động có hiệu quả, tin cậy, dễ dàng sử dụng và mở rộng.

Hệ thống phải kết hợp với hệ thống quản lý nhân sự, nhằm đạt hiệu quả cao nhất trong việc quản lý giờ làm việc của nhân viên trong cao ốc.

Hệ thống được thiết kế có thể sử dụng trên nền Windows, lưu được dưới nhiều dạng dữ liệu để chuyển cho các phần mềm khác có liên quan cần sử dụng Việc vận Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III: Thiết kế, nâng cấp hệ thống BMS hành của hệ thống phải có mức bảo mật cao nhất, phòng tránh được sự xâm nhập vào hệ thống từ bên ngoài bởi hacker.

Hệ thống Access Controls

Hệ thống kiểm soát lối vào sẽ được thiết kế là một hệ thống quản lý và kiểm soát hữu hiệu cho tòan bộ tòa cao ốc Thiết kế trên nguyên tắc kiểm soát phân bố lưu thông của các nhóm người ra/vào tòa nhà bao gồm:

Hệ thống hoạt động có hiệu quả, tin cậy, dễ dàng sử dụng và mở rộng.

Hệ thống phải kết hợp với hệ thống quản lý nhân sự, nhằm đạt hiệu quả cao nhất trong việc quản lý giờ làm việc của nhân viên trong cao ốc.

Hệ thống được thiết kế có thể sử dụng trên nền Windows, lưu được dưới nhiều dạng dữ liệu để chuyển cho các phần mềm khác có liên quan cần sử dụng Việc vận Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III: Thiết kế, nâng cấp hệ thống BMS hành của hệ thống phải có mức bảo mật cao nhất, phòng tránh được sự xâm nhập vào hệ thống từ bên ngoài bởi hacker.

Hệ thống phải lựa chọn và thiết kế với những kỹ thuật mới nhất vận hành với độ tin cậy cao và dễ dàng cho việc nâng cấp, mở rộng khi tăng thêm số cửa cần quản lý và điều khiển.

Hệ thống gồm các phần chính

-Trung tâm điều khiển: Máy tính và phần mềm.

-Các bộ phận điều khiển cửa.

-Các đầu đọc thẻ loại không tiếp xúc (loại proximity)

-Hệ thống in thẻ (máy tính, máy chụp hình kỹ thuật số và các thiết bị in…)

Vị trí lắp đặt hệ thống kiểm soát lối vào

Lối vào từ sảnh thang máy đến một số văn phòng tầng và phòng an ninh :

- Nút nhấn mở khẩn cấp

Hệ thống phù hợp cho việc chia vùng, và cho phép mở rộng bằng cách gắn thêm các tủ mở rộng, các đầu đọc thẻ và các cảm biến.

Hệ thống liên kết với những phần cứng cần thiết, phần mềm, để thu thập, truyền và sử lý các báo động, báo lại các sự kiện bị phá hoại hay sự cố kỹ thuật, ghi lại các sự kiện người vaò ra của toàn bộ tòa nhà.

Hệ thống kiểm soát được sự di chuyển của các nhân viên làm việc trong Tòa nhà.

Sự giao tiếp với người vận hành ở máy chủ hay ở máy con phải thông qua chuột và bàn phím, và phải cho phép mở nhiều màn hình vận hành cùng một lúc.

3.6.2 Sơ đồ nguyên lý thiết kế

Sơ đồ thiết kế (chi tiết phụ lục 05 đính kèm) Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III: Thiết kế, nâng cấp hệ thống BMS

Hình 3.14 Sơ đồ nguyên lí access controls

Hệ thống kiểm soát lối vào có cấu trúc client server Phầm mềm được kiểm tra chứng nhận đạt các yêu cầu về an ninh và quản lí chuẩn.

- Kiểm soát vào ra tại các điểm ra vào chính của tòa nhà sao cho mọi thời điều vào ra của nhân viên đài và khách đều được ghi lại.

- Quản lí vào ra các phòng chức năng bằng đầu đọc thẻ Chỉ có thẻ hợp lệ mới được phép ra vào: phân quyền những khu vực được phép ra vào theo trách nhiệm và quyền hạn Trong trường hợp khẩn cấp người có trách nhiệm có quyền đóng hoặc mở từng cổng hoặc toàn bộ hệ thống của kiểm soát.

- Các trạng thái hoạt động của các đầu đọc được cài đặt theo thời gian , yêu cầu của từng khu vực chức năng vùng thời gian cho phép thời gian có hiệu lực của truy cập Trong 1 số trường hợp đột xuất người có thẩm quyền có thể bật tắt trạng thái làm việc cac đầu đọc từ màn hình đồ họa, phục vụ làm thêm giờ, tăng ca, chủ nhật, thứ bảy cũng như xử lí các tình huống khẩn cấp.

- Khối nối liên động với hệ thống báo cháy: trong trường hợp tín hiệu báo cháy,tủ báo cháy phải tự kiểm tra tín hiện và khẳng định là có cháy, khi đó tín hiện chính thức sẽ được gủi sang hệ thống an ninh và mở tát cả các cửa ở các phòng Để tránh trường hợp kẻ gian lợi dụng tín hiệu báo cháy để mở cửa , hệ thốn báo cháy có thể cấp các tín hiệu báo cháy theo vùng và hệ thống kiểm soát an ninh sẽ chỉ mở các cửa ở vùng đó Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III: Thiết kế, nâng cấp hệ thống BMS

- Thích hợp BMS thông qua giao thức BACnet TCP/IP/

- S321- IP : bộ điều khiển cho hệ access control , hộ trợ Ethernet TCP-IP

- Các thiết bị đầu đọc thẻ

- Card access P2000 server: phần mềm, quản lí vào ra, chấm công…và kết nới với BMS.

Mạch giám sát IN / OUT và điều khiển cửa.

Hình 3.15 Mạch giảm sát vào/ra

Hình 3.16 Mạch điều khiển cửa

Bộ điều khiển IN / OUT hổ trợ cho các loại sau:

- 16 ngõ vào loại 2-trạng thái.

- 8 ngõ vào loại 4-trạng thái.

- 8 ngõ vào loại 2-trạng thái và 8 ngõ ra loại rơ le.

- 8 ngõ vào loại 4-trạng thái và 8 ngõ ra loại rơ le. Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III: Thiết kế, nâng cấp hệ thống BMS

- 3 mầu Chức năng đèn LED thể hiện các trạng thái tương ứng 8 đèn Led thể hiện trạng thái vào, 8 đèn Led thể hiện trạng thái ra

- 1 Cổng RS485 vào, 1 Cổng RS485 ra

- Công tắc cài đặt địa chỉ

- Tín hiệu đèn LED thể hiện chuyển giao dữ liệu Điện áp hoạt động 12VDC

Bộ điều khiển cho 2 cửa:

- Điều khiển 2 cửa bao gồm đầu đọc thẻ, khoá điện, Công tắc từ, hộp đập thoát hiểm

- 2 Cổng kết nối đầu đọc thẻ.

- 2 Cổng kết nối phím bấm.

- Hệ thống đèn LED báo quá trình nhận dữ liệu và chuyển giao dữ liệu

- Điện áp hoạt động 12VDC.

Hệ thống camera

Camera IP: IP là camera được kết nối trức tiếp vào mạng, tín hiệu hình ảnh và điểu khiển được qua mạng Với camera IP người dùng có thể điều khiển và giám sát ở bất cứ đâu thông qua mạng internet.

Giải pháp về hệ thống camera tương tự.

Tất cả những thiết bị sử dụng trong hệ thống là những thiết bị sử dụng tín hiệu tương tự. Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III: Thiết kế, nâng cấp hệ thống BMS

Hình 3.17 Sơ đồ hệ thống camera tương tự Giải pháp số hóa toàn bộ : số hóa hệ thống lưu trữ hình ảnh ghi nhận được

Hình 3.18 Sơ đồ camera số

Bảng so sánh 2 giải pháp tương tự và số. Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III: Thiết kế, nâng cấp hệ thống BMS

Tiêu chí Hệ thống Camera Analog Hệ thống Camera IP

Hệ thống kết nối vật lý.

Xây dựng hệ thống mạng cáp đồng trục đắt tiền riêng để kết nối tất cả các Camera từ vị trí lắp đặt về phòng điều khiển trung tâm.

Tận dụng hạ tầng truyển thống chung của tòa nhà (sử dụng mạng IP) Không phải thi công một hệ thống mạng trục mới của tòa nhà chỉ dành cho giám sát Tiết kiệm chi phí đầu tư, vận hành, bảo trì, bảo dưỡng.

Lưu trữ trên băng từ (analog tape) hoặc trên những đầu ghi hình kỹ thuật số (DVR) Khi sử dụng DVR để lưu trữ, việc chuyển đổi phải được thực hiện bởi các DVR cho nên khi số lượng Camera tăng lên, số lượng DVR cũng phải được tăng lên thì mới đáp ứng được yêu cầu mở rộng. Được lưu trữ trên hệ thống kỹ thuật số như server, máy tính cá nhân (hệ thống nhỏ) Hình ảnh được lưu trữ dưới dạng kỹ thuật số.

Chất lượng hình ảnh của công nghệ Analog không thể vượt quá chất lượng của tín hiệu truyền hình tương tự (đạt tối đa 0.4 Megapixel)

Giải pháp sử dụng Camera IP kỹ thuật số có thể dễ dàng đạt đến Megapixel, cao hơn hẳn công nghệ Analog.

Các Camera Analog cần có hệ thống nguồn điện để đảm bảo hoạt động Vì thế bên cạnh việc phải xây dựng một hệ thống cáp trục chính (cáp đồng trục) để truyền dẫn tín hiệu hình ảnh, ta còn phải xây dựng một hệ thống cáp nguồn điện cung cấp cho các Camera hoạt động.

Các Camera IP có khả năng được cấp nguồn trên cùng cáp tín hiệu (sử dụng công nghệ Power over Ethernet - PoE). Không cần phải xây dựng thêm một hệ thống cấp nguồn riêng cho các Camera.

Thay đổi vị trí lắp đặt

Do hệ thống Camera Analog phụ thuộc vào hệ thống cáp trục chính riêng cũng như hệ thống nguồn điện nên khi có nhu cầu thay đổi thiết kế, thay đổi vị trí lắp đặt thì sẽ gặp rất nhiều khó khăn và đôi khi không khả thi khi phải lắp ở những vị trí

Camera IP có thể thay đổi vị trí linh hoạt do hệ thống cáp tín hiệu và cáp nguồn chung và có khả năng tích hợp vào trục chính cho nên khi thay đổi vị trí, không cần phải đi lại toàn bộ hệ thống dây dẫn tín hiệu Ở những vị trí khó Đồ án tốt nghiệp đại học Chương III: Thiết kế, nâng cấp hệ thống BMS không thể đi dây đến khăn, có thể lựa chọn giải pháp không dây nên việc chọn vị trí lắp đặt và thay đổi đơn giản hơn so với sử dụng Camera Analog

Không cung cấp được nhiều tiện ích trong quá trình khai thác sử dụng Đây là hệ thống chạy độc lập, không thể tích hợp vào những hệ thống quản lỹ tập trung của cả tòa nhà.

Công nghệ IP càng ngày càng phát triển và các giải pháp sử dụng IP camera ngày càng cung cấp nhiều dịch vụ tiện ích cho người sử dụng (giám sát qua Web, tự động gửi cảnh báo quá email…) và có khả năng tích hợp vào hệ thống quản lý tòa nhà BMS

Bàng 3.3 Bảng so sánh giài pháp tương tự và số 3.7.3 sơ đồ thiết kế camera.

Sơ đồ thiết kế camera(chi tiết phụ lục 06 đính kèm)

Sơ đồ nguyên lí tổng quát

Sơ đồ thiết kế (chi tiết phụ lục 07 đính kèm) Đồ án tốt nghiệp đại học

Sau quá trình nghiên cứu, khảo sát, học tập thì em đã có được những kiến thức sau : Để xây dựng được 1 tòa nhà thông minh thì cần phải: Khảo sát, lấy thông tin ban đầu, tự đưa ra yêu cầu những gì cần được điều khiển nhằm khắc phục những yếu điểm chưa được tự động hóa

Trong BMS thì các thiết bị tham gia vào hệ thống được chia làm 3 cấp:

- Cấp dưới cùng là cấp các tầng của tòa nhà bao gồm: Các thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành đặt tại các thiết bị trường AHU, FCU, Chillers, làm nhiệm vụ thu thập các thông số trạng thái hoạt động, nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, công suất, dòng, áp, Và thực thi các lệnh điều khiển đóng/cắt rơle, điều khiển các biến tần, …

- Cấp thứ 2 là cấp điều khiển bao gồm: Các bộ điều khiển số DDC- các bộ này có thể nằm tại nhiều phân lớp mạng khác nhau trong hệ thống Giao tiếp qua các chuẩn TCP/IP, Bacnet/IP, Bacnet làm nhiệm vụ điều khiển cho các hệ thống (các chương trình điều khiển nằm ở đây), thu thập và lưu trữ dữ liệu hoạt động.

- Cấp thứ 3 là cấp quản lí tòa nhà(quản lý và thu thập dữ liệu )gồm : Hệ thống máy chủ, phần mềm , làm nhiệm vụ thu thập dữ liệu từ các DDC lên hệ thống BMS. Tạo ra giao diện đồ họa người sử dụng, tạo ra công cụ lập trình từ xa, tạo ra công cụ giám sát, thu thập và xử lý dữ liệu, ….

Tất cả các thiết bị trong hệ thống được tích hợp lại với nhau và truyền dữ liệu theo giao thức mạng LAN ở tốc độ 10 MB trên giây (10 MBPS).

Toàn bộ các thiết bị mà BMS quản lý sẽ được điều khiển, cài đặt hoạt động theo thời gian làm việc hoặc các điều kiện do người vận hành cài đặt, điều khiển nhờ vào giao diện máy tính và phần mềm thông qua máy tính, hệ thống BMS sẽ thông báo đến người vận hành tình trạng hoạt động của các hệ thống, các thiết bị mà BMS quản lý cũng như thông báo các sự cố ra màn hình của trạm vận hành và gửi tín hiệu ra máy in Một tòa nhà được trang bị hệ thống trên được gọi là tòa nhà thông minh, nó được tự động hóa tổng thể theo những chỉ tiêu về tiện nghi, về an ninh, về năng lượng, về thông tin

Như vậy, ta đã thấy rõ sự cần thiết của hệ thống BMS đối với các tòa nhà cao tầng Các tòa nhà cao tầng nên được trang bị hệ thống BMS để giúp cho việc quản lý,giám sát hiệu quả hơn và khai thác tiện lợi hơn, đảm bảo cho môi trường sống xanh,sạch, đẹp và mang lại nhiều lợi ích kinh tế. Đồ án tốt nghiệp đại học

01 : Sơ đồ nguyên lí hệ thống điều khiển điều hòa. Đồ án tốt nghiệp đại học Đồ án tốt nghiệp đại học Phụ lục

02 : Sơ đồ nguyên lí hệ thống điều hòa không khí. Đồ án tốt nghiệp đại học Phụ lục

03: Sơ đồ điều khiển chiếu sáng. Đồ án tốt nghiệp đại học Phụ lục Đồ án tốt nghiệp đại học Phụ lục

04: Sơ đồ điều khiển giám sát điện năng. Đồ án tốt nghiệp đại học Phụ lục Đồ án tốt nghiệp đại học Phụ lục

05: Sơ đồ thiết kế access controls. Đồ án tốt nghiệp đại học Phụ lục Đồ án tốt nghiệp đại học Phụ lục

06: sơ đồ kết nối hệ thống camera Đồ án tốt nghiệp đại học Phụ lục Đồ án tốt nghiệp đại học Phụ lục

07: sơ đồ nguyên lí hệ thống BMS. Đồ án tốt nghiệp đại học Phụ lục