Nội dung thực hiện đề tài: - Tìm hiểu về hệ thống BMS, hệ thống bơm và hệ thống quạt trong tòa nhà - Thiết kế mô hình - Thiết kế chương trình điều khiển, giao diện giám sát và vận hành
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỀ KỸ THUẠT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG BƠM VÀ QUẠT ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT BẰNG BMS GVHD: TS NGUYỄN NGỌC ÂU SVTH: PHẠM XUÂN HIẾU NGÔ BÁ THẠNH SKL009904 Tp Hồ Chí Minh, tháng 12/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG BƠM VÀ QUẠT ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT BẰNG BMS Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN- ĐIỆN TỬ GVHD: TS NGUYỄN NGỌC ÂU SVTH: MSSV: PHẠM XUÂN HIẾU 18142113 NGÔ BÁ THẠNH 18142210 TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2022 CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập-Tự do-Hạnh phúc *** -Tp.Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 12 năm 2022 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phạm Xuân Hiếu MSSV: 18142113 Họ tên sinh viên: Ngô Bá Thạnh MSSV: 18142210 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử Lớp: 18142CL3B Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Ngọc Âu ĐT: 0983791929 Ngà y nhận đề tài: 26/09/2022 28/12/2022 Ngày nộp đề tài: Tên đề tài: Xây dựng mơ hình hệ thống bơm quạt điều khiển giám sát BMS Số liệu, tài liệu ban đầu: Tài liệu liên quan đến DDC-C46, điều khiển trung tâm BCU tài liệu Giáo viên hướng dẫn cung cấp ban đầu làm đồ án Nội dung thực đề tài: - Tìm hiểu hệ thống BMS, hệ thống bơm hệ thống quạt tịa nhà - Thiết kế mơ hình - Thiết kế chương trình điều khiển, giao diện giám sát vận hành hệ thống - Thi công vận hành mơ hình Sản phẩm: Tài liệu thuyết minh mơ hình đồ án TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TS NGUYỄN NGỌC ÂU i CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên Sinh viên: Phạm Xuân Hiếu .MSSV: 18142113 Họ và tên Sinh viên: Ngô Bá Thạnh MSSV: 18142210 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử Tên đề tà i: Xây dựng mô hình hệ thống bơm quạt điều khiển giám sát BMS Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Ngọc Âu Về nội dung đề tà i & khối lượng thực hiện: - Tìm hiểu hệ thống BMS, hệ thống bơm quạt tịa nhà - Thiết kế, thi cơng BMS điều khiển giám sát hệ thống bơm quạt Ưu điểm: Khuyế t điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Ý kiến khác: Tp Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 12 năm 2022 Giáo viên hướng dẫn (Ký & Ghi rõ họ tên) TS NGUYỄN NGỌC ÂU ii iii CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên Sinh viên: Phạm Xuân Hiếu MSSV: 18142113 Họ và tên Sinh viên: Ngô Bá Thạnh MSSV: 18142210 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử Tên đề tà i: Xây dựng mơ hình hệ thống bơm quạt điều khiển giám sát BMS Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Ngọc Âu NHẬN XÉT Về nội dung đề tà i & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyế t điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Câu hỏi phản biện: Điểm:…………… (Bà ng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 12 năm 2022 Giáo viên phản biện (Ký & Ghi rõ họ tên) iv LỜI CẢM ƠN Để hồn thành tồn chương trình đại học thực thành cơng đề tài tốt nghiệp, nhóm xin chân thành cảm ơn đến quý thầy cô khoa Điện – Điện Tử quý thầy cô trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh truyền đạt kiến thực quý giá suốt bốn năm học vừa qua Để định hướng hiểu biết thân thực thành công đề tài “Xây dựng mơ hình hệ thống bơm quạt điều khiển giám sát BMS”, nhóm xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Ngọc Âu tận tình hướng dẫn, góp ý để nhóm suy nghĩ ý tưởng, hướng giải gặp khó khăn hỗ trợ tận tình thiết bị, phịng nghiên cứu để nhóm hồn thành đồ án tốt nghiệp Chân thành cảm ơn! v TÓM TẮT Trong đề tài “Xây dựng mơ hình hệ thống bơm quạt điều khiển giám sát BMS” nhầm mục đích phát triển công nghệ kỹ thuật để điều khiển giám sát hệ thống bơm quạt cách tiện lợi, dễ dàng Với thiết bị bao gồm điều khiển trung tâm BCU, điều khiển kỹ thuật số DDC cảm biến giúp việc giám sát, điều chỉnh hệ thống máy bơm quạt đảm bảo nguồn nước cung cấp đủ cho sinh hoạt hàng ngày khơng khí lưu thơng tịa nhà cách hợp lí Việc thu thập liệu phân tích liệu cách sát giúp ta dễ dàng theo dõi bảo trì sửa chữa thiết bị tốt Bên cạnh nhóm thiết lập hệ thống để cảnh báo gặp cố MAIL SMS phần mềm BMS CONTROL SOFTWARE giúp cho người dùng phát cố nhanh có lỗi xảy vi MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iv LỜI CẢM ƠN .v TÓM TẮT ……………………………………………………………………… vi DANH MỤC HÌNH ẢNH x Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Ý nghĩa khoa học Ý nghĩa thực tiễn 1.6 Nội dung đề tài Chương 2: BMS VÀ CÁC HỆ THỐNG TRONG TÒA NHÀ 2.1 Giới thiệu chung BMS 2.2 Ứng dụng hệ thống BMS 2.3 Cấu trúc hệ thống BMS Cấp quản lý Cấp điều khiển giám sát Cấp điều khiển Cấp chấp hành 2.4 Lợi ích hệ thống BMS 2.5 Xu hướng phát triển hệ thống BMS 2.6 Giới thiệu hệ thống thơng gió vii Tổng quan Phân loại 10 Tiêu chuẩn thơng gió 12 2.7 Giới thiệu hệ thống bơm 13 Tổng quan 13 Phân loại 14 Tiêu chuẩn bơm nước 14 2.8 Những khó khăn xây dựng hệ thống bơm quạt 15 Chương 3: Thiết kế thi công mô hình 16 3.1 Lựa chọn thiết bị 16 3.2 Thiết bị cấp quản lý 16 3.3 Thiết bị cấp điều khiển 17 Bộ điều khiển trung tâm (Building Control Unit) 17 Bộ điều khiển kỹ thuật số (Direct Digital Control) 19 3.4 Một số thiết bị cấp trường đo lường giám sát 25 Arduino Uno R3 25 Module Cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT22 31 Cảm Biến Khí Gas (LPG/CO/CH4) MQ-2 33 Sị nóng lạnh 100W TEC1-12710 35 Cảm biến siêu âm HC-SR04 36 3.5 Yêu cầu hệ thống 37 3.6 Thiết kế phần cứng 37 3.7 Thiết kế phần mềm 38 Sơ đồ nguyên lý hệ thống BMS 38 Phần mềm sử dụng hệ thống BMS 41 Cấu hình phần cứng phần mềm cho DDC-C46 45 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát phần mềm Control BMS Software 52 viii Hình 4.5: Giao diện trang Building Bước 2: Giám sát thông số trạng thái thiết bị phần mềm Control BMS Software Hình 4.6: Trạng thái thiết bị giá trị thông số Các thông số giám sát mơ hình: - Nhiệt độ 76 - Độ ẩm - Khí gas - Mực nước bồn - Mực nước bồn Các trạng thái giám sát mô hình: - Trạng thái thiết bị làm lạnh - Trạng thái quạt cấp khí - Trạng thái quạt hút khí - Trạng thái máy bơm sinh hoạt Bước 3: Điều khiển thiết bị phần mềm Control BMS Software nhu hình 4.7 Hình 4.7: Giao diện điều khiển thiết bị Giao diện điều khiển thiết bị chia làm phần: - Điều khiển Thiết bị làm lạnh: (1) Cho phép điều khiển dàn lạnh: ON (Đồng nghĩa chế độ Override trạng thái Enable) cho phép dàn lạnh hoạt động chế độ cưỡng Mục cài đặt ON/OFF hiển thị để chọn Hình 4.8 77 Hình 4.8: Cài đặt ON/OFF (2) Điều khiển dàn lạnh: Khi ON (Đồng nghĩa Ovêrridê valuê = 1) Thiết bị làm lạnh chạy cưỡng bức, OFF Thiết bị làm lạnh dừng cưỡng (3) Set giá trị nhiệt độ: Khi Dàn lạnh OFF, lúc Thiết bị làm lạnh hoạt động dựa vào so sánh nhiệt độ giá trị Sêt point cài sẵn DDC Đồng thời phần mềm Control BMS Software tùy chỉnh giá trị Set point dựa theo ý muốn người sử dụng Nhập giá trị Set point hiển thị Hình 4.9: Hình 4.9: Nhập giá trị Set point - Điều khiển quạt cấp khí: 78 (4) Cho phép điều khiển quạt cấp khí: ON (Đồng nghĩa chế độ Override trạng thái Enable) cho phép Quạt cấp khí hoạt động chế độ cưỡng (5) Điều khiển quạt cấp khí: Khi ON (Đồng nghĩa Ovêrridê valuê = 1) quạt chạy cưỡng bức, OFF quạt dừng cưỡng (6) Set giá trị độ ẩm: Khi quạt cấp khí OFF, lúc Thiết bị làm lạnh hoạt động dựa vào so sánh độ ẩm giá trị Sêt point cài sẵn DDC Đồng thời phần mềm Control BMS Software tùy chỉnh giá trị Set point dựa theo ý muốn người sử dụng - Điều khiển quạt hút khí: (7) Cho phép điều khiển quạt hút: ON (Đồng nghĩa chế độ Override trạng thái Enable) cho phép Quạt hút hoạt động chế độ cưỡng (8) Điều khiển quạt hút khí: Khi ON (Đồng nghĩa chế độ Override trạng thái Enable) quạt chạy cưỡng bức, OFF quạt dừng cưỡng (9) Set giá trị độ ẩm: Khi quạt hút: OFF, lúc Thiết bị làm lạnh hoạt động dựa vào so sánh nồng độ khí Gas đo giá trị Sêt point cài sẵn DDC Đồng thời phần mềm Control BMS Software tùy chỉnh giá trị Set point dựa theo ý muốn người sử dụng - Điều khiển máy bơm nước: (10) Cho phép điều khiển máy bơm: ON (Đồng nghĩa chế độ Override trạng thái Enable) cho phép máy bơm hoạt động chế độ cưỡng (11) Điều khiển máy bơm: Khi ON (Đồng nghĩa chế độ Override trạng thái Enable) máy bơm chạy cưỡng bức, OFF máy bơm dừng cưỡng (12) Set giá trị mực nước: Khi Máy bơm: OFF, lúc máy bơm hoạt động dựa vào so sánh mực nước bể đo giá trị Sêt point cài sẵn DDC Đồng thời phần mềm Control BMS Software tùy chỉnh giá trị Set point dựa theo ý muốn người sử dụng 79 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết đạt Sau trình thực đề tài “Xây dựng mơ hình hệ thống bơm quạt điều khiển giám sát BMS” nhóm hồn thành nhiệm vụ đặt ra, kết đạt sau: - Giới thiệt tổng quát BMS thiết bị hệ thống BMS - Tìm hiểu cảm biến thiết kế kết hợp cảm biến siêu âm, nhiệt độ độ ẩm, khí gas vào card Arduino để xử lý tín hiệu giao tiếp với DDC, điều giúp làm giảm chi phí thực mơ hình linh kiện giá rẻ có thị trường - Thiết kế mơ hình hệ thống bơm quạt điều khiển giám sát BMS Trong mô hình nhóm giới thiệu, áp dụng thiết bị DDC-C46, điều khiển BCU cảm biến - Thiết kế giao diện giám sát điều khiển hệ thống mơ hình phần mềm Control BMS Software hãng PNTECH - Vận hành mơ hình hệ thống bơm quạt điều khiển giám sát BMS, cụ thể điều khiển bơm sinh hoạt, quạt thơng gió, phận làm mát tạo nhiệt cho mơ hình bơm tản nhiệt Mơ hình vận hành chế độ Auto/Manual, điều khiển giám sát thông qua qua phần mềm Control BMS Software hãng PNTECH 5.2 Hướng phát triển Đề tài đề xuất hướng phát triển sau: - Phát triển mơ hình kết nối với hệ thống khác tòa nhà hệ thống chiếu sáng, phòng cháy chữa cháy, giám sát điện năng, - Có thể phát triển điều khiển web mobile-app để dễ dàng giám sát điều khiển từ xa thông qua internet 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hệ thống BMS điều khiển HVAC https://air-cleantech.vn/he-thong-bmsdieu-khien-hvac/ [2] BMS- Building Managerment System-Hệ thống quản lý Tòa nhà [3] Lê Võ Hoài Phong, Lê Thị Như Quỳnh, Trần Thị Huyền Trinh, Đồ Án Tốt Nghiệp 2021, “Xây dựng mơ hình hệ thống BMS giám sát điều khiển hệ thống: chiếu sáng, nhiệt độ, độ ẩm, điện tòa nhà trung tâm” [4] https://pntechcontrols.com/ [5] https://tuanhungphat.vn/he-thong-cap-nuoc/ [6] https://psa.vn/quan-ly-toa-nha/he-thong-quan-ly-toa-nha-bms.html [7] https://phongsachcongnghiep.com/hvac-la-gi/ [8] https://www.youtube.com/channel/UCyfbVzqN0_C-f_H_gcCzELQ [9] https://www.youtube.com/c/Theengineeringmindset [10] https://www.intechopen.com/chapters/62059 81 PHỤ LỤC Bảng địa ghi BCU Địa 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 347 348 350 Tên ghi Real UI01 value Real UI02 value Real UI03 value Real UI04 value Real UI05 value Real UI06 value Real UI07 value Real UI08 value Real UI09 value Real UI10 value Real UI11 value Real UI12 value Calculate 01 value Calculate 02 value Calculate 03 value Calculate 04 value Calculate 05 value Calculate 06 value Calculate 07 value Calculate 08 value Calculate 09 value Calculate 10 value DO 01 Status DO 02 Status DO 03 Status DO 04 Status DO 05 Status DO 06 Status AO 01 value AO 02 value AO 03 value AO 04 value Override Enable DO 01 Override Value DO 01 Set point DO 01 Loại ghi Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Input Register Holding Register Holding Register Holding Register Kiểu liệu Float Float Float Float Float Float Float Float Float Float Float Float Float Float Float Float Float Float Float Float Float Float INT INT INT INT INT INT INT INT INT INT INT INT Float 359 360 362 347 348 350 371 372 383 384 395 396 407 408 Override Enable DO 02 Override Value DO 02 Set point DO 02 Override Enable DO 01 Override Value DO 01 Set point DO 01 Override Enable DO 03 Override Value DO 03 Override Enable DO 04 Override Value DO 04 Override Enable DO 05 Override Value DO 05 Override Enable DO 06 Override Value DO 06 Holding Register Holding Register Holding Register Holding Register Holding Register Holding Register Holding Register Holding Register Holding Register Holding Register Holding Register Holding Register Holding Register Holding Register INT INT Float INT INT Float INT INT INT INT INT INT INT INT Code Arduino xử lý tín hiệu cảm biến #include #include LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20,4); #include #define DHTPin A1 #define DHTType DHT22 DHT dht(DHTPin, DHTType); int cbgas = A0; int DKquat = 0; int xung, k,m,h,n; int echoPin= 4; int trigPin =7; int echoPin1= 12; int trigPin1 =2; int phantram; int duration; int phantram1; int duration1; float distance; float distance1,humi , tempC, tempF,giatrigas; void cambien_Gas_T_Humi() { delay(1000); giatrigas = analogRead(cbgas); humi = dht.readHumidity(); tempC = dht.readTemperature(); tempF = dht.readTemperature(true); int z = (tempC/50)*255; analogWrite(3,z); int y = (humi/100)*255; analogWrite(5,y); int x = (giatrigas/1000)*255; analogWrite(6,x); } void cambien_mucnuoc_dosau_dkbom1() { delay(500); digitalWrite(trigPin, LOW); delayMicroseconds(2); digitalWrite(trigPin, HIGH); delayMicroseconds(10); digitalWrite(echoPin, LOW); duration = pulseIn(echoPin, HIGH); digitalWrite(trigPin1, LOW); delayMicroseconds(2); digitalWrite(trigPin1, HIGH); delayMicroseconds(10); digitalWrite(echoPin1, LOW); distance = int(duration*0.034/2); phantram = (10-(distance))/10*100; if(phantram>=100) phantram=100; if(phantram