đề xuất giải pháp điều khiển và giám sát thiết bị điện trong tòa nhà cao tầng khách sạn ứng dụng công nghệ bms

Hệ thống BMS là hệ thống đồng bộ cho phép điều khiển và quản lý mọi hệ thống kỹ thuật trong tòa nhà như: hệ thống điện chiếu sáng, hệ thống cung cấp nước sinh hoạt, điều hòa thông gió, c

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGUYỄN VĂN ĐẠI

ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT THIẾT

BỊ ĐIỆN TRONG TÒA NHÀ CAO TẦNG, KHÁCH SẠN

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGUYỄN VĂN ĐẠI

ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG TÒA NHÀ CAO TẦNG, KHÁCH SẠN ỨNG DỤNG

CÔNG NGHỆ BMS

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Mã ngành: 8.52.02.01 Chuyên ngành: Kỹ thuật điện

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS Đặng Ngọc Trung

THÁI NGUYÊN - NĂM 2023

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên là Nguyễn Văn Đại , tôi xin cam đoan luận văn “Đề xuất giải pháp

điều khiển và giám sát thiết bị điện trong tòa nhà cao tầng, khách sạn ứng dụng công nghệ BMS” là do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS Đặng

Ngọc Trung và các tài liệu tham khảo đã trích dẫn Nội dung trong luận văn là hoàn toàn thực tế, khách quan, trung thực và chưa được công bố trên bất cứ một công trình nào khác

Thái Nguyên, ngày 06 tháng 03 năm 2023

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Đại

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài luận văn này, tôi xin được chân thành cảm

ơn đến Thầy TS Đặng Ngọc Trung đã hướng dẫn và giúp đỡ tận tình từ định hướng luận văn đến quá trình viết và hoàn thiện luận văn

Cũng qua đây, tôi xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc và kính trọng đến các thầy giáo trong khoa Điện – Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên

đã giúp đỡ cho tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu để hoàn thành luận văn Tôi cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các học viên lớp cao học

Kỹ thuật điện K24 và các đồng nghiệp công tác tại Công Ty Điện Lực Bắc Ninh đã luôn quan tâm, tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ về công việc và thời gian để tôi hoàn thành được luận văn này

Tuy nhiên, với nhiều khó khăn do vấn đề thời gian, kinh nghiệm và năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên nội dung luận văn không tránh khỏi những sai sót Tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến quý báu của các Thầy, Cô để luận văn này được hoàn thiện hơn

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Đại

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU viii

MỞ ĐẦU 1

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1

2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI LUẬN VĂN 2

3 PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3

4 MỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN 4

5 Những đóng góp mới về lý luận và thực tiễn của luận văn 4

6 BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BMS (BUILDING MANAGEMENT SYSTEM) 6

1.1 HỆ THỐNG QUẢN LÝ TÒA NHÀ LÀ GÌ? 6

1.1.1 Khái niệm về công nghệ BMS 6

1.1.2 Cấu trúc chung của hệ thống quản lý tòa nhà BMS 9

1.2 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ BMS CỦA CÁC HÃNG TRÊN THỊ TRƯỜNG 11

1.2.1 Công nghệ BMS của hãng Honeywell 11

1.2.2 Công nghệ BMS của hãng Johnson controls 12

1.2.3 Công nghệ BMS của hãng Siemens 14

1.2.4 Công nghệ BMS của hãng Azbil 16

1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 19

CHƯƠNG 2 ĐỀ XUẤT CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG TÒA NHÀ, KHÁCH SẠN QUA MẠNG INTERNET/ETHERNET 20

2.1 TÌM HIỂU ỨNG DỤNG THỰ TẾ CÔNG NGHỆ BMS CHO KHU FLC_HẠ LONG 20

2.1.1 Những yêu cầu kỹ thuật cho dự án BMS tại FLC Grand Hotel Hạ

Long 20

2.1.2 Một số hình ảnh minh họa giao diện tại trạm vận hành khu FLC Grand Hotel Hạ Long 24

2.1.3 Một số thiết bị chính cho dự án BMS tại FLC Grand Hotel Hạ Long 27

2.2 ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT THIẾT BỊ ĐIỆN THEO CÔNG NGHỆ BMS 31

2.2.1 Cấu trúc điều khiển ứng dụng PLC Mitsubishi Q_CPU và truyền thông CC-Link 31

2.2.2 Cấu trúc điều khiển ứng dụng PLC Mitsubishi FX_CPU kết hợp với truyền thông Modbus RS485 35

2.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 43

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN CHO TÒA NHÀ, KHÁCH SẠN ỨNG DỤNG PLC QUA MẠNG INTERNET/ETHERNET 44

3.1 ĐỀ XUẤT BÀI TOÁN MINH HỌA ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BMS 44

HÌNH 3 1 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN CHO MINH HỌA CHO BÀI TOÁN CÔNG NGHỆ 46 3.2 TRIỂN KHAI CẤU TRÚC TRUYỀN THÔNG TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN CHO MÔ HÌNH THỰC TẾ 46

3.3 MỘT SỐ THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG MÔ HÌNH 48

3.4 MỘT SỐ PHẦN MỀM CHÍNH SỬ DỤNG TRONG MÔ HÌNH 55

3.4.1 Phần mềm GX Works 2 55

3.4.2 Phần mềm giám sát Visual studio 60

3.5 CÁC BẢN VẼ VÀ ĐỊA CHỈ CÁC BIẾN TRIỂN KHAI MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM 68

3.6 HÌNH ẢNH GIAO DIỆN GIÁM SÁT VÀ MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM 74

3.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 77

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮTDanh mục các chữ viết tắt tiếng anh

BMS Building Management System

LON Local Operating Network

PLC Programmable Logic Controller

DDC Direct Digital Control

HVAC Heating, Ventilating and Conditioning

AHU Air Handing Unit

IED Integrated Electronic Devices

SCADA Supervisory Control And Data Acquisition

Danh mục các chữ viết tắt tiếng việt

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1 1 Minh họa công nghệ BMS trong thực tế 6

Hình 1 2 Cấu trúc các cấp cơ bản của hệ thống quản lý tòa nhà - BMS 9

Hình 1 3 Minh họa cấu trúc truyền thông tín hiệu cơ bản trong hệ BMS 10

Hình 1 4 Sơ đồ cấu trúc quản lý tòa nhà của Honeywell 12

Hình 1 5 Sơ đồ chức năng trong quản lý tòa nhà của Honeywell 12

Hình 1 6 Sơ đồ cấu trúc trong quản lý tòa nhà Johnson 13

Hình 1 7 Sơ đồ minh họa cấu trúc truyền thông trong quản lý tòa nhà Johnson 14

Hình 1 8 Sơ đồ minh họa cấu trúc truyền thông trong quản lý tòa nhà của Siemens 16 Hình 1 9 Sơ đồ minh họa cấu trúc truyền thông trong quản lý tòa nhà của Azbil 17

Hình 1 10 Sơ đồ minh họa phân cấp thiết bị trong quản lý tòa nhà của Azbil 18

Hình 2 1 Hình ảnh khu FLC Grand Hotel Hạ Long 20

Hình 2 2 Sơ đồ minh họa cấu trúc phân cấp điều khiển hệ thống BMS tại FLC Grand Hotel Hạ Long 24

Hình 2 3 Hình ảnh giao diện vận hành hệ thống quạt bếp 24

Hình 2 4 Hình ảnh giao diện vận hành hệ thống van nước nóng 25

Hình 2 5 Hình ảnh giao diện vận hành hệ thống bơm nước cho khách sạn 25

Hình 2 6 Hình ảnh giao diện vận hành Chiller 26

Hình 2 7 Hình ảnh giao diện vận hành AHU 26

Hình 2 8 Hình ảnh giao diện chiếu sáng 27

Hình 2 9 Máy chủ PowerEdge T440 cho hệ thống BMS tại FLC Grand Hotel Hạ Long 28

Hình 2 10 Bộ điều khiển HVAC của hệ thống BMS tại FLC Grand Hotel Hạ Long 29 Hình 2 11 Bộ điều khiển trung tâm WEB-8025-U của hệ thống BMS tại FLC Grand Hotel Hạ Long 30

Hình 2 12 Minh họa module mở rộng Sylk™ I/O của hệ thống BMS tại FLC Grand Hotel Hạ Long 30

Hình 2 13 Phân cấp trong truyền thông CC-Link 32

Hình 2 14 Cách đấu nối giữa các trạm trong truyền thông CC-Link 33

Hình 2 15 Minh họa cấu hình các trạm trong truyền thông CC-Link trên GX-Works2 34

Hình 2 16 Cấu trúc điều khiển giám sát thiết bị điện theo công nghệ BMS ứng

dụng PLC Mitsubishi dòng Q và truyền thông CC-Link 35

Hình 2 17 Minh họa giao thức truyền thông Modbus 36

Hình 2 18 Minh họa truyền thông Modbus RS485 giữa các PLC Mitsubishi FX 38

Hình 2 19 Địa chỉ truyền thông Modbus RS485 giữa các trạm 39

Hình 2 20 Hình ảnh thực của Module FX3G-485-BD 40

Hình 2 21 Đấu nối tín hiệu kiểu 2 dây trong truyền thông Modbus RS485 41

Hình 2 22 Đấu nối tín hiệu kiểu 4 dây trong truyền thông Modbus RS485 41

Hình 2 23 Cấu trúc điều khiển giám sát các thiết bị điện theo công nghệ BMS ứng dụng PLC Mitsubishi dòng FX và truyền thông Modbus RS485 42

Hình 3 1 Lưu đồ thuật toán cho minh họa cho bài toán công nghệ 46

Hình 3 2 Sơ đồ triển khai truyền thông tín hiệu điều khiển các thiết bị điện cho bài toán công nghệ đề xuất trên mô hình thực 48

Hình 3 3 Sơ đồ bố trí các thiết bị trên mô hình thực cho bài toán công nghệ đề xuất 68

Hình 3 4 Sơ đồ nguyên lý của mô hình thực cho bài toán công nghệ đề xuất 69

Hình 3 5 Giao diện màn hình giới thiệu của mô hình thực thiết kế trên Visual studio 2017 74

Hình 3 6 Giao diện đăng nhập tài khoản của giao diện giám sát 74

Hình 3 7 Giao diện giám sát hiển thị trạng thái cấp điện các tầng, phòng khách sạn và thời gian khách ra/vào phòng 75

Hình 3 8 Giao diện giám sát hiển thị cảnh báo sự cố cháy nổ 75

Hình 3 9 Giao diện xuất báo cáo dữ liệu theo thời gian thực 76

Hình 3 10 Hình ảnh mô hình thực nghiệm hoàn thiện 76

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1: Thông số kỹ thuật máy chủ PowerEdge T440 28

Bảng 2: Thông số kỹ thuật module Sylk™ I/O 31

Bảng 3: Thông số tốc độ và khoảng cách truyền thông CC-Link 33

Bảng 4: Thông số kỹ thuật truyền thông Modbus RS485 giữa các PLC dòng FX 38

Bảng 5: Thông số cấu hình truyền thông Modbus RS485 giữa các PLC dòng FX 39

Bảng 6: Thiết bị vật tƣ sử dụng trong mô hình 49

Bảng 7: Bảng gán địa chỉ vào ra các thiết bị trên mô hình 70

xã hội của Việt Nam

Trước sự phát triển nhanh chóng đó, vấn đề đặt ra là kiểm định chất lượng các tòa nhà, khách sạn… đó như thế nào và dựa vào các tiêu chí nào để đánh giá chất lượng cho các tòa nhà cao tầng, khách sạn đó Tùy theo quan điểm kiến trúc, kết cấu xây dựng, tiện nghi, khả năng sử dụng hiệu quả và linh hoạt, thân thiện với môi trường, tiết kiệm năng lượng mà chúng ta có các tiêu chí đánh giá và kiểm định khác nhau Một trong những tiêu chí để đánh giá và kiểm định là hệ thống quản lý tòa nhà - BMS (Building Management System) Các tòa nhà cao tầng, khách sạn hiện nay đều được trang bị các thiết bị hiện đại có hệ thống dịch vụ phức tạp nhưng vẫn đang hoạt động độc lập Vì vậy cần phải xây dựng một giải pháp tích hợp toàn diện nhằm tập trung hóa và toàn diện hóa về việc giám sát, vận hành và quản lý tòa nhà

Hệ thống BMS là hệ thống đồng bộ cho phép điều khiển và quản lý mọi hệ thống kỹ thuật trong tòa nhà như: hệ thống điện chiếu sáng, hệ thống cung cấp nước sinh hoạt, điều hòa thông gió, cảnh báo môi trường, an ninh, báo cháy – chữa cháy,… đảm bảo 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 qua mạng nội bộ hoặc Internet/Ethernet [1], [2], [3], [4-11], [14] Hệ thống BMS là hệ thống đồng bộ mang tính thời gian thực, trực tuyến, đa phương tiện, nhiều người dùng, hệ thống vi

xử lý bao gồm các bộ vi xử lý trung tâm với tất cả các phần mềm và phần cứng máy tính, các thiết bị vào/ra, các bộ vi xử lý khu vực, các bộ cảm biến và điều khiển qua các ma trận điểm

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều hãng đã và đang đưa ra các phiên bản

về hệ thống BMS khác nhau như: Trên thế giới có các hãng: Siemens, Honeywell,

Johnson controls, Delta control,… Trong nước có thể kể đến: Công ty TNHH CBRE Việt Nam, Công ty CP quản lý và khai thác tài sản PSA, Công ty TNHH Savills Việt Nam, Công ty CP Quản lý và Khai thác Tòa nhà PMC, Công ty CP VISAHO…Hầu hết các gói sản phẩm có chi phí khá cao thường phù hợp với các khách sạn, tòa nhà hiện đại với chi phí lớn Ngoài ra, việc can thiệp để mở rộng các chức năng quản lý đối với các kỹ sư vận hành tại các tòa nhà khách sạn là hạn chế,

do các hệ thống được tích hợp bởi các mạch vi điều khiển đóng gói kín, do vậy rất khó cho việc nghiên cứu và tìm hiểu

Như vậy, có thể thấy rằng việc nghiên cứu hướng cải tạo cũng như đề xuất các giải pháp mới để xây dựng phương thức điều khiển, giám sát quản lý tòa nhà, khách sạn… là hướng đi tất yếu, nhằm đưa ra các ứng dụng trong vận hành quản lý tòa nhà, khách sạn theo hướng mở tăng hiệu quả trong quá trình vận hành các trạm Sau khi tìm hiểu và nghiên cứu các kiến thức cơ bản và chuyên sâu về các tính năng cũng như phương pháp điều khiển tự động hóa cho hệ thống quản lý tòa nhà, khách sạn… tôi đã nhận thấy tầm quan trọng cũng như ý nghĩa thực tiễn của hệ thống này

và khả năng phát triển trong tương lai Do đó đã quyết định lựa chọn đề tài “Đề

xuất giải pháp điều khiển và giám sát thiết bị điện trong tòa nhà cao tầng, khách sạn ứng dụng công nghệ BMS” làm đề tài nghiên cứu luận văn thạc sĩ kỹ thuật

2 Tính cấp thiết của đề tài luận văn

Ngày nay khái niệm về hệ thống quản lý tòa nhà BMS không còn xa lạ Đã

có rất nhiều công trình nghiên cứu và ứng dụng về hệ BMS như: Trong nước, trong [1] tác giả đã tìm hiểu về hệ BMS và mô phỏng hệ thống BMS trên phần mềm Aposee Insight của Siemens cho tòa nhà, khách sạn Novotel Đà Nẵng để thấy được các tính năng tự động và thông minh trong vận hành quản lý tòa nhà Trong [2] tác giả đã tìm hiểu các giao thức truyền thông trong hệ BMS và ứng dụng vi điều khiển AVR Atmega 128 để lập trình điều khiển và giám sát cho một bài toán công nghệ cho tòa nhà cao tầng Tác giả của nghiên cứu [3], lại tập trung nghiên cứu sâu về giải pháp điều khiển hệ HVAC ứng dụng công nghệ BMS…Trên thế giới, trong [12] các tác giả ứng dụng vi điều khiển AT89C52 thiết kế hệ thống điều khiển hệ BMS trên mô hình tại đại học IQRA và tập trung vào điều khiển và tính bảo mật của hệ HVAC Các tác giả trong [13], [15] lại nghiên cứu tổng quan về cấu trúc

điều khiển và phương thức truyền thông trong hệ BMS có ứng dụng công nghệ IoT, đảm bảo tính bảo mật và thông tin dữ liệu được cập nhật chính xác theo thời gian thực Trong [14] các tác giả ứng dụng PLC kết hợp với giao diện giám sát SCADA

để điều khiển các hệ thống dưới khu tàu điện ngầm, hệ thống HVAC, chẩn đoán dữ liệu liên quan đến tiết kiệm năng lượng ứng dụng công nghệ BMS…Tuy nhiên việc xây dựng cấu trúc điều khiển và giám sát, cũng như giải pháp truyền thông dữ liệu trong hầu hết các bài toán công nghệ của công trình chung cư cao tầng, khách sạn, khu thương mại dịch vụ…luôn là các bài toán có hướng mở và có thể có nhiều giải pháp khác nhau để thực hiện công nghệ BMS Bằng sự kết hợp giữa giải pháp truyền thông, bộ điều khiển trung tâm với các cảm biến như: cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm, cảm biến khói, cảm biến mức… sẽ đem lại những công nghệ tự động và thông minh trong việc vận hành các chức năng khác nhau của một tòa nhà hay khách sạn đó Bên cạnh đó việc xây dựng các cấu trúc điều khiển và truyền thông được xem là khâu then chốt cho mỗi công trình Hiện nay có rất nhiều giải pháp sử dụng các mạch vi điều khiển dạng hộp đen cho bộ điều khiển trung tâm, khiến các

kỹ sư vận hành các tòa nhà khách sạn đó khó có thể can thiệp và mở rộng khả năng ứng dụng cho các thiết bị ngoại vi Vì vậy, với mong muốn ứng dụng PLC là một thiết bị lập trình và vận hành tương đối đơn giản và có độ chính xác cao vào công nghệ BMS này, không chỉ điều khiển và giám sát hệ BMS trong mạng nội bộ mà còn có thể giảm sát ở bất cứ đâu qua mạng Internet vì vậy dưới sự định hướng của

thầy hướng dẫn, em xin lựa chọn đề tài với nội dung nghiên cứu như sau: Đề xuất

giải pháp điều khiển và giám sát thiết bị điện trong tòa nhà cao tầng, khách sạn ứng dụng công nghệ BMS làm đề tài nghiên cứu luận văn thạc sĩ kỹ thuật là hoàn

toàn phù hợp với xu thế nghiên cứu hiện nay

3 Phạm vi, đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Về phạm vi nghiên cứu: Tập trung đề xuất giải pháp điều khiển, giám sát và

truyền thông tín hiệu điều khiển, vận hành các thiết bị điện trong các tòa nhà cao tầng, khách sạn…theo công nghệ BMS sử dụng phối hợp một số giao thức truyền thông như: Internet/Ethernet, Modbus RS485 qua phần mềm Visual Studio, Itag Builder…

Đối tượng nghiên cứu là: Nghiên cứu về công nghệ quản lý tòa nhà - BMS

(Building Management System) đã và đang được ứng dụng trong nước và trên thế giới hiện nay

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết

hợp với mô hình thực nghiệm: Tìm hiểu công nghệ về hệ thống quản lý tòa nhà – BMS thông qua sách, báo khoa học và hệ thống thực tế, từ đó đề xuất giải pháp điều khiển thiết bị điện, xây dựng giao diện giám sát trên phần mềm Visual studio để truyền thông tín hiệu qua mạng Ethernet/ Internet Đồng thời kiểm chứng kết quả qua mô hình thực nghiệm

4 Mục tiêu của luận văn

Xây dựng giải pháp điều khiển và giám sát từ xa qua mạng Ethernet/Internet

từ trung tâm điều khiển (Phòng trực kỹ thuật, Quầy lễ tân… của các tòa nhà, khách sạn) đến các thiết bị đầu cuối thông qua máy tính hoặc điện thoại để vận hành và quản lý các thiết bị một cách linh hoạt và thông minh

5 Những đóng góp mới về lý luận và thực tiễn của luận văn

Luận văn đã thực hiện được các nội dung sau:

1 Đã đề xuất được cấu trúc điều khiển và truyền thông tín hiệu để điều khiển khiển và giám sát các thiết bị điện trong các tòa nhà, khách sạn qua mạng Internet/ Ethernet ứng dụng bộ xử lý trung tâm là PLC

2 Đã xây dựng được giao diện giám sát trực quan theo thời gian thực mô hình quản lý tòa nhà qua phần mềm Visual studio, Itag Builder, AT Driver server… Những đóng góp trên đây có ý nghĩa khoa học, có giá trị thực tiễn và có

thể áp dụng để vận hành và quản lý các tòa nhà, khách sạn thực tế hiện nay

6 Bố cục của luận văn

Luận văn gồm phần mở đầu, 3 chương chính, phần kết luận và tài liệu tham khảo Bố cục được trình bày như sau:

Phần mở đầu: Nêu lý do chọn đề tài, tính cấp thiết và hướng nghiên cứu

chính

Chương 1 Tổng quan về công nghệ BMS (Building Management System)

Chương này nghiên cứu tổng quan về công nghệ quản lý tòa nhà – BMS trong và ngoài nước hiện nay, từ đó giới hạn bài toán nghiên cứu và đề xuất hướng điều khiển, giám sát thiết bị điện từ trung tâm điều khiển tới thiết bị đầu cuối trong tòa nhà và khách sạn

Chương 2 Đề xuất cấu trúc điều khiển giám sát thiết bị điện trong các tòa nhà, khách sạn qua mạng Internet/Ethernet

Chương này tập trung nghiên cứu về cấu trúc điều khiển và giao thức truyền thông để điều khiển các thiết bị điện được sử dụng phổ biến hiện nay trong

hệ thống quản lý tòa nhà BMS thông qua một số ứng dụng thực tế tại các khách sạn tại Việt Nam Từ đó đề xuất cấu trúc điều khiển và truyền thông để điều khiển một bài toán công nghệ cụ thể trong hệ BMS ứng dụng PLC Mitsubishi FX và các phần mềm thiết kế giao diện giám sát như: Visual Studio, AT Driver Server…

Chương 3 Xây dựng mô hình điều khiển và giám sát thiết bị điện cho tòa nhà, khách sạn ứng dụng PLC qua mạng Internet/Ethernet

Chương này xây dựng mô hình thực nghiệm nhằm kiểm chứng tính đúng đắn về cấu trúc điều khiển và truyền thông đã đề xuất ở chương 2 theo công nghệ quản lý tòa nhà BMS, với một số bài toán điều khiển và giám sát thông qua máy tính cụ thể như: cấp nguồn điện cho từng tầng, phòng, hệ thông chiếu sáng, hệ thống bơm nước, quạt thông gió hành lang…trong tòa nhà cao tầng/ khách sạn qua mạng Ethernet/Ineternet quản lý theo thời gian thực, có các chức năng cảnh báo, xuất dữ liệu theo thời gian thực

Phần kết luận và kiến nghị: Tóm tắt các kết quả đạt được, tồn tại và

hướng phát triển tiếp theo của đề tài

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BMS (BUILDING MANAGEMENT

SYSTEM) 1.1 Hệ thống quản lý tòa nhà là gì?

1.1.1 Khái niệm về công nghệ BMS

BMS là viết tắt của cụm từ Building Management System – Hệ thống quản

lý tòa nhà Thuật ngữ BMS ra đời vào đầu những năm 1950 và cho đến nay nó có nhiều thay đổi trên cả phương diện phạm vi và cấu hình của hệ thống Hệ thống BMS bao gồm hệ thống phần cứng và phần mềm để điều khiển và giám sát toàn bộ

hệ thống kỹ thuật trong các tòa nhà cao tầng hiện đại như: hệ thống điện, nước sinh hoạt, điều hòa, thông gió, an ninh, báo cháy, chữa cháy, cảnh báo môi trường….[6], [8], [9] Thông qua việc can thiệp vào các hệ thống trên, công nghệ BMS có thể hỗ trợ đắc lực và hiệu quả cho việc vận hành/quản lý, tạo ra môi trường thuận lợi nhất cho các sinh hoạt của con người trong tòa nhà

Hình 1 1 Minh họa công nghệ BMS trong thực tế

 Các lĩnh vực ứng dụng hệ BMS:

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, các tòa nhà cao tầng xuất hiện ngày càng nhiều, nhất là tại các đô thị lớn không chỉ trên thế giới mà ngay tại Việt Nam Tuy nhiên việc quản lý vận hành tòa nhà này chưa bao giờ là điều dễ dàng Hệ thống quản lý tòa nhà BMS ra đời để giúp chúng ta thực hiện quá trình này một

cách nhanh chóng, hiệu quả và tối ưu hơn Hệ thống BMS đang ngày một hoàn thiện và có thể ứng dụng trong việc vận hành hầu hết các lĩnh vực như:

- Các cao ốc văn phòng, trung tâm thương mại, ngân hàng

 Chức năng của hệ thống quản lý tòa nhà BMS

Hệ thống quản lý tòa nhà BMS có các chức năng sau:

 Hệ thống điều hòa không khí: BMS giám sát chế độ hoạt động của hệ thống điều hòa, điều chỉnh nhiệt độ điều hòa theo từng khu vực dựa theo cài đặt hoặc tự động điều chỉnh theo điều kiện thực tế của môi trường

 Hệ thống thông gió: Điều khiển việc bật/tắt, tốc độ hoạt động của hệ thống thông gió theo các chế độ tự động dựa trên tín hiệu các cảm biến, tự động theo lịch, bật/tắt thủ công

 Hệ thống camera an ninh: Phần mềm quản lý tòa nhà của BMS tiếp nhận tín hiệu, lưu trữ và quản lý các hình ảnh/video được hệ thống camera an ninh ghi lại Bên cạnh đó, hệ thống còn đưa ra các cảnh báo về chế độ hoạt động của camera

 Hệ thống điều khiển chiếu sáng: Hệ thống BMS hỗ trợ việc bật/tắt hệ thống đèn tại các khu vực công cộng tự động theo lịch hoặc bật/tắt thủ công thông qua màn hình giám sát mà không cần phải đến tận nơi

 Hệ thống đo đếm năng lượng: Theo dõi, giám sát và ghi nhận các thông tin

về hoạt động tiêu thụ năng lượng của tòa nhà được truyền về Hệ thống BMS sẽ lưu trữ, xử lý và thiết lập các cảnh báo, báo cáo về tình trạng tiêu thụ năng lượng

 Thang máy: Bằng cách kiểm soát, theo dõi trạng thái vận hành của thang máy, BMS kịp thời phát hiện và thông báo các vấn đề, sự cố của thang và điều khiển hoạt động của thang mà không cần nhân viên kỹ thuật đến tận nơi

 Hệ thống điện: Theo dõi, giám sát và ghi nhận các thông tin về hoạt động tiêu thụ năng lượng của tòa nhà được truyền về Hệ thống BMS sẽ lưu trữ, xử lý và thiết lập các cảnh báo, báo cáo về tình trạng tiêu thụ năng lượng

 Hệ thống báo cháy: Hệ thống BMS có thể kết nối trực tiếp với hệ thống báo cháy, nắm bắt được tình trạng hoạt động của toàn bộ các thiết bị và cảnh báo của hệ thống báo cháy Từ đó cung cấp chính xác địa chỉ xảy ra cháy nổ trong tòa nhà

 Hệ thống cấp nước sinh hoạt: Hệ thống thực hiện việc điều khiển, giám sát chặt chẽ lượng nước trong bể, hệ thống bơm, hệ thống van cấp nước trong tòa nhà, bật tắt máy bơm tổng theo cài đặt tự động hoặc chỉnh tay bởi nhân viên kỹ thuật Các chức năng của hệ thống này chính là những công cụ hỗ trợ đắc lực nhất giúp giải phóng sức lao động của con người, nâng cao hiệu quả hoạt động trong việc vận hành quản lý tòa nhà

 Tính năng của hệ thống quản lý tòa nhà BMS

Các tính năng của hệ thống quản lý tòa nhà gồm:

 Đồng bộ các lệnh điều khiển thiết bị trong tòa nhà, khách sạn… trực tuyến theo thời gian thực Giúp các nhân viên kỹ thuật có thể vận hành các hệ thống này một cách an toàn, chính xác và hiệu quả

 Thực hiện thao tác vận hành, giám sát trực quan các bài toán công nghệ trong tòa nhà, khách sạn như: hệ thống chiếu sáng, hệ thống bơm nước, quạt thông gió…thông qua một giao diện mở có khả năng điều khiển qua sự phối hợp nhiều giao thức truyền thông khác nhau Đồng thời đảm bảo các hệ thống này luôn hoạt động và vận hành một cách tối ưu, hiệu quả Qua đó, đáp ứng tốt nhất nhu cầu sử dụng, giúp những người sinh sống hoặc làm việc trong tòa nhà luôn cảm thấy thoải mái và tiện nghi

 Tự động phát hiện và cảnh báo các sự cố chính xác, kịp thời như: khói thuốc, hỏa hoạn,… đến đội ngũ vận hành, làm giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản khi xảy ra sự cố

 Xuất báo cáo dữ liệu theo thời gian thực cho cấp quản lý và nhân viên vận hành khi cần kiểm soát và thống kê thông tin hệ thống dưới nhiều hình thức như: bảng số liệu, đồ thị tần suất,… giúp nắm bắt được thông tin lưu trữ một cách chính xác

 Kiểm soát chất lượng cung cấp điện năng, tiết kiệm năng lượng điện, đảm bảo đường truyền tín hiệu mạng, chất lượng không khí, môi trường… giúp tạo ra môi trường làm việc liên tục, không bị gián đoạn, thân thiện và thoải mái nhất

 Hệ thống có khả năng mở rộng các module chức năng điều khiển, giám sát

và linh động trong việc phối hợp sử dụng thiết bị của các hãng thiết bị khác nhau Qua đó mang lại các giải pháp hoàn hảo, giúp nâng cao hiệu quả vận hành của tòa nhà

1.1.2 Cấu trúc chung của hệ thống quản lý tòa nhà BMS

Trong nội dung đề tài nhìn nhận hệ BMS dưới hai góc độ về cấu trúc quản lý vận hành và cấu trúc truyền thông tín hiệu, cụ thể như sau:

 Xây hệ thống BMS có cấu trúc quản lý và vận hành của một hệ thống điều khiển

phân tán Hệ thống được phân thành 4 cấp cơ bản như Hình 1.2 [3], [5], [8]:

 Cấp chấp hành: Gồm các hệ thống đầu vào như: hệ thống cảm biến, camera, công tắc thẻ từ,… các hệ thống đầu ra gồm các cơ cấu chấp hành như: quạt thông gió, điều hòa, đèn, còi, máy bơm,… Cấp này có chức năng đo lường, dẫn động, chuyển đổi tín hiệu

 Cấp điều khiển: Bao gồm các bộ điều khiển DDC, PLC, PAC,… Cấp điều khiển có nhiệm vụ tiếp nhận thông tin từ các bộ cảm biến và xử lý thông tin theo thuật toán nhất định sau đó gửi tín hiệu điều khiển đến cơ cấu chấp hành

Hình 1 2 Cấu trúc các cấp cơ bản của hệ thống quản lý tòa nhà - BMS

 Cấp điều khiển, giám sát: có chức năng giám sát và vận hành quá trình kỹ thuật, hỗ trợ người dùng trong việc cài đặt ứng dụng, giám sát quá trình vận hành để

xử lý những sự cố bất ngờ Việc điều khiển giám sát không đòi hỏi quá nhiều phương tiện, dễ dàng thao tác qua máy tính thông thường

 Cấp quản lý: là cấp cao nhất trong các cấp, là bộ phận theo dõi, giám sát, điều hành và đưa ra quyết định chiến lược cho hệ thống Chức năng chính của cấp quản lý là thu thập, lưu trữ và xử lý các dữ liệu như: thống kê dữ liệu sử dụng năng lượng, chi phí vận hành, lịch sử các cảnh bảo và sự cố phát sinh… Sau đó, hệ thống tạo ra các báo cáo phục vụ cho quá trình quản lý và khai thác hệ thống cơ sở vật chất kỹ thuật một cách hiệu quả, bền vững

 Cấu trúc về truyền thông tín hiệu trong hệ thống quản lý tòa nhà – BMS:

Hình 1 3 Minh họa cấu trúc truyền thông tín hiệu cơ bản trong hệ BMS

Hình 1.3 trình bày minh họa một cấu trúc truyền thông cơ bản và phổ biến của

hệ thống BMS thực tế Hiện nay, không có một bộ quy định tiêu chuẩn thành phần hoặc chức năng nào về sử dụng giải pháp truyền thông tín hiệu trong BMS, có nghĩa

là mỗi tòa nhà đều có giải pháp độc đáo của riêng mình Hầu hết các hệ thống BMS

sẽ tự thay đổi trong suốt vòng đời của tòa nhà, thêm hoặc xóa các đơn vị đầu vào/ra

ở các cấp khi cần thiết Có thể làm được điều này mà không thay đổi cơ sở hạ tầng chính của BMS là điều kiện tiên quyết để có một BMS hoạt động bền vững Sử

dụng các giao thức truyền thông và thiết bị truyền thông có khả năng thích ứng và

mở rộng có lẽ là quan trọng nhất để thực hiện trong vấn đề này Bằng việc phối hợp các giao thức truyền thông theo các chuẩn quốc tế cho các tòa nhà nói chung và trong hệ thống BMS nói riêng sẽ đem lại những ưu điểm và tính năng độc đáo cho một giải pháp truyền thông [4], [5], [14], [15] Ngoài ra giúp cho các hệ thống BMS

có thể phối hợp linh hoạt các thiết bị điều khiển, thiết bị đo lường, thiết bị chấp hành của các hãng khác nhau cùng giao thức vận hành trên cùng một hệ thống Do vậy, đây sẽ là một hướng cho các nghiên cứu triển khai các giải pháp truyền thông của mình cho hệ thống BMS này

1.2 Một số công nghệ BMS của các hãng trên thị trường

1.2.1 Công nghệ BMS của hãng Honeywell

Enterprise Buldings Intergrator (EBI) là giải pháp quản lý, tự động hóa tòa

nhà toàn diện của hãng Honeywell Giải pháp này bao gồm đầy đủ các hệ thống từ

BMS đến hệ thống điều khiển HAVC, điện năng, an ninh, âm thanh, ánh sáng, quản

lý tài sản, quản lý bảo trì,… Cộng thêm vào đó Honeywell còn cung cấp các thiết bị

phần cứng (các bộ điều khiển DDC, các cơ cấu chấp hành – actuator, cảm biến,…) với chất lượng công nghiệp cho phép đáp ứng mọi yêu cầu về đo lường và điều khiển

EBI được hãng xây dựng trên cơ sở kế thừa thành tựu của công nghệ tự động hóa SCADA trong công nghiệp: truyền thông TCP/IP, kết nối hệ thống thông qua mạng LAN, WAN sử dụng kiến trúc mở khách/chủ và chạy trên hệ điều hành Microsoft Windows EBI sử dụng giao diện dựa trên công nghệ Web quen thuộc, rất tiện lợi cho người quản lý và vận hành

Hệ thống quản lý tòa nhà của Honeywell sử dụng giao thức truyền thông BAcnet/IP, giao thức phổ biến nhất hiện nay trong quản lý các tòa nhà Giao thức Bacnet là giao thức chuẩn được phát triển bởi Hiệp hội kỹ sư nhiệt lạnh và điều hòa không khí Hoa Kỳ (ASHRAE) từ tháng 6 năm 1987 Bacnet là một chuẩn truyền thông giao tiếp không độc quyền, có tính mở Nó có thể được áp dụng trong thực tế cho bất kỳ tòa nhà nào hiện nay, bao gồm: hệ thống HVAC, chiếu sáng, hệ thống an ninh an toàn…

Hình 1 4 Sơ đồ cấu trúc quản lý tòa nhà của Honeywell

Giả sử một hệ thống BMS phải kết nối đến 4 hệ thống con là: hệ thống điều

khiển quá trình PCS, hệ thống quản lý điện năng PMS, hệ thống quản lý nguy hiểm DMS và hệ thống thông tin và truyền thông (ICS) Khi đó hệ thống quản lý tòa nhà

sẽ có sơ đồ chức năng nhƣ sau:

Hình 1 5 Sơ đồ chức năng trong quản lý tòa nhà của Honeywell

1.2.2 Công nghệ BMS của hãng Johnson controls

Johnson controls là hãng cung cấp giải pháp có truyền thống và nhiều năm

kinh nghiệm trong lĩnh vực công nghệ BMS, các công trình của Johnson đã có mặt

ở rất nhiều nơi trên thế giới và đặc biệt đã được ứng dụng và kiểm chứng qua nhiều công trình ở Việt Nam

Cấu trúc hệ thống:

Năm 2003, Johnson controls đưa ra kiến trúc Metasys Extended và liên tục được cải tiến nhằm thích hợp với sự phát triển của thông tin điện tử và thiết bị mạng hiện nay

Hình 1 6 Sơ đồ cấu trúc trong quản lý tòa nhà Johnson

Hệ thống Metasys cho phép tích hợp các hệ thống cơ điện trong tòa nhà sử dụng giao thức chuẩn công nghiệp BACnet, N2, LONtalk, Modbus Cấu trúc hệ thống của Metasys cũng có 4 cấp tương tự các cấu trúc hệ thống BMS khác: cấp vận hành/ giám sát, cấp điều khiển hệ thống, cấp điều khiển trường, cấp trường

 Cấp vận hành/giám sát: Bao gồm hệ thống máy chủ, máy trạm, máy in kết nối mạng LAN và kết nối với máy tính chủ các hệ thống khác Giao thức hỗ trợ của

hệ thống: Bacnet IP, Ethernet TCP/IP

 Cấp điều khiển hệ thống: Bao gồm các bộ điều khiển phân tán nối mạng peer-to-peer theo kiểu Daisy-chain Giao thức hỗ trợ Bacnet MS/TP, Lonwork,

N2, Modbus Có thể kết nối tới 200 thiết bị điều khiển trên một thiết bị điều khiển mạng

 Cấp điều khiển trường: Bao gồm các bộ điều khiển trường nối mạng tới bộ điều khiển hệ thống sử dụng giao thức Bacnet MS/TP, Lonwork, N2, Modbus

 Cấp trường: Bao gồm các thiết bị trường: cảm biến, van điều khiển để giám sát/điều khiển các hệ thống cơ điện

Hình 1 7 Sơ đồ minh họa cấu trúc truyền thông trong quản lý tòa nhà Johnson 1.2.3 Công nghệ BMS của hãng Siemens

Siemens là công ty hàng đầu của thế giới trong việc cung cấp các thiết bị

điều khiển và các giải pháp tự động hóa Siemens cung cấp giải pháp tự động hóa tòa nhà APOGEE

Hệ thống điều khiển tự động hóa tòa nhà của Siemens là hệ thống điều khiển phân tán bao gồm cấp điều hành và quản lý mạng LAN với máy tính chủ APOGEE, cấp điều khiển giám sát điều khiển điều hòa trung tâm, hệ thống điện, hệ thống chiếu sáng… Trong đó, cấp điều khiển cấp trường có nhiệm vụ điều khiển các thiết

bị như các van, điều khiển quạt, điều khiển các thiết bị chiếu sáng Bộ điều khiển

cấp hệ thống được tích hợp những chức năng quản lý, lưu trữ và sử dụng vào các hệ thống điều hòa trung tâm, máy lạnh trung tâm Ở cấp vận hành, giám sát bộ điều khiển trạm vận hành và giám sát sẽ hầu như giao tiếp với người vận hành

Hệ thống quản lý tòa nhà APOGEE của Siemens có thể thực hiện các chức năng sau:

Quản lý hệ thống HVAC

Quản lý hệ thống camera giám sát an ninh

Quản lý hệ thống kiểm soát ra vào

Quản lý hệ thống chống trộm

Tích hợp hệ thống báo cháy và chữa cháy tự động

Quản lý hệ thống truyền thanh nội bộ PA

Quản lý hệ thống thang máy

Quản lý năng lượng

Hình 1.4 Cấu trúc hệ thống APOGEE của Siemens

Hình 1 8 Sơ đồ minh họa cấu trúc truyền thông trong quản lý tòa nhà của Siemens 1.2.4 Công nghệ BMS của hãng Azbil

Được thành lập vào tháng 6 năm 2008, công ty trách nhiệm hữu hạn Azbil Việt Nam là một công ty thành viên của Tập đoàn azbil (tập đoàn Yamatake trước đây) với lịch sử 100 năm hình thành và phát triển Có trụ sở chính đặt tại Hà Nội và chi nhánh tại Thành phố Hồ Chí Minh, Azbil Việt Nam cung cấp đa dạng dịch vụ kĩ

thuật và các giải pháp Tự động hoá tòa nhà (Hệ thống điều khiển tự động HVAC;

Hệ thống quản lý tòa nhà (BMS); Tiết kiệm năng lượng) và Tự động hóa Công nghiệp (Hệ thống điều khiển nhà máy, Van điều khiển, Thiết bị trường, các dịch vụ Bảo trì, Kiểm tra thiết bị của nhà máy và các Giải pháp cải tiến khác)

Hệ thống quản lý toà nhà thế hệ Savic-netTMFX của Azbil là một hệ thống

có độ linh hoạt cao, hỗ trợ giao thức truyền thông mạng mở, cho phép phối hợp các thành phần thiết bị cơ sở khác nhau của hệ thống để có thể đáp ứng các nhu cầu cụ

thể của nhiều loại công trình Hệ thống quản lý tòa nhà Savic-netTMFX mini là hệ

thống thu gọn đơn giản mà vẫn đủ đáp ứng những nhu cầu quản lý toà nhà

Hệ thống cấu thành bởi máy chủ quản lý tích hợp (MIS), máy chủ quản lý hệ thống (SMS), máy chủ lưu trữ dữ liệu (DSS), máy chủ lõi hệ thống (SCS), cho phép

sử dụng máy tính cá nhân để điều khiển và giám sát hệ thống BMS như một thiết bị đầu cuối

Số lượng điểm theo dõi lên tới 30,000

Kết quả là nâng cao tính năng quản lý theo dõi và giảm chi phí vận hành

Hình 1 9 Sơ đồ minh họa cấu trúc truyền thông trong quản lý tòa nhà của Azbil

Hình 1 10 Sơ đồ minh họa phân cấp thiết bị trong quản lý tòa nhà của Azbil

Kết luận: Qua việc tìm hiểu sản phẩm của các hãng trên thị trường về công nghệ

BMS, nhận thấy mỗi hãng đều có sự phối hợp các kiểu giao thức truyền thông dữ liệu riêng trong việc quản lý tòa nhà, khách sạn Với thiết bị điều khiển trung tâm cho đến các thiết bị cấp trường đều có các đặc tính riêng của mỗi hãng Tuy nhiên tất cả đều cùng mục đích là xây dựng được một giải pháp vận hành và quản lý tòa nhà linh hoạt, giao diện rõ ràng thân thiện, cập nhật dữ liệu theo thời gian thực Hiện nay, có rất nhiều giải pháp thiết kế bộ điều khiển trung tâm dưới dạng hộp đen, do vậy các kỹ sư vận hành các tòa nhà, khách sạn khó có thể can thiệp và mở rộng khả năng ứng dụng cho các thiết bị ngoại vi Vì vậy, với đề xuất ứng dụng PLC là một thiết bị lập trình và vận hành tương đối đơn giản và có độ chính xác cao vào công nghệ BMS này, không chỉ điều khiển và giám sát hệ BMS trong mạng

nội bộ mà còn có thể giảm sát ở bất cứ đâu qua mạng Internet, đồng thời kết hợp với việc xây dựng giao diện quản lý vận hành tòa nhà qua các phần mềm mã nguồn

mở sẽ đem lại những giải pháp mới có tính mở cho công nghệ quản lý tòa nhà, khách sạn hiện nay Đây là hướng chính cho nội dung của luận văn này

1.3 Kết luận Chương 1

Chương 1 đã trình bày tổng quan về công nghệ quản lý tòa nhà – BMS, trong đó giới thiệu chức năng, cấu trúc truyền thông tín hiệu, cấu trúc phân cấp điều khiển Đồng thời giới thiệu một số kiến trúc hệ thống BMS của các hãng trên thị trường thế giới, đã và đang được sử dụng trong thực tế hiện nay tại Việt Nam

Từ đó, trong giới hạn nghiên cứu của đề tài chỉ tập trung đề xuất giải pháp điều khiển và xây dựng giao diện giám sát các thiết bị điện từ trung tâm điều khiển (có thể tại quầy lễ tân, hoặc khu vực trực trạm tòa nhà…) tới thiết bị đầu cuối (thiết bị chiếu sáng, quạt thông gió hành lang, thiết bị báo cháy…) trong tòa nhà, khách sạn nói chung

CHƯƠNG 2

ĐỀ XUẤT CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT CÁC THIẾT BỊ

ĐIỆN TRONG TÒA NHÀ, KHÁCH SẠN QUA MẠNG

INTERNET/ETHERNET 2.1 Tìm hiểu ứng dụng thự tế công nghệ BMS cho khu FLC_Hạ Long

FLC Grand Hotel Hạ Long có diện tích 224 ha với tổng mức đầu tư 3.400 tỷ đồng, là quần thể nghỉ dưỡng 5 sao trên đồi duy nhất tại trung tâm Hạ Long Khai trương và đi vào vận hành từ ngày 15/12/2018, FLC Hạ Long được xem là một trong những khu nghỉ dưỡng quy mô lớn, hiện đại và đẳng cấp bậc nhất của tỉnh Quảng Ninh

Hình 2 1 Hình ảnh khu FLC Grand Hotel Hạ Long

Việc vận hành và quản lý khách sạn được giám sát theo công nghệ BMS của hãng Honeywell sản xuất do nhà thi công IBS engineering triển khai

2.1.1 Những yêu cầu kỹ thuật cho dự án BMS tại FLC Grand Hotel Hạ Long

Giải pháp BMS tại FLC Grand Hotel Hạ Long tích hợp tất cả các hệ thống

trên một nền tảng hợp nhất và duy nhất, bao gồm:

Hệ thống BMS: Điều khiển các hệ thống cấp lạnh, hệ thống cấp nóng, các khối xử lý không khí AHU, hệ thống thông gió

Hệ thống điện (tủ điện hạ thế, tủ điện tầng, máy phát, máy biến áp, …)

Hệ thống cung cấp nước

 Các tính năng:

Hỗ trợ phát triển các ứng dụng Mobile web Web server tự động phát hiện trình duyệt di dộng và cung cấp giao diện người dùng phù hợp với kích thước màn hình hiển thị nhỏ của thiết bị di động

Giao diện người dùng hỗ trợ Java cũng như giao diện không cần Java cho các trình duyệt

Hỗ trợ không giới hạn số người truy cập thông qua Internet/ intranet với trình duyệt web tiêu chuẩn phụ thuộc vào tài nguyên máy chủ

Lựa chon thêm cho việc thu thập dữ liệu thông qua cơ sở dữ liệu DB2, Oracle hoặc SQL và các định dạng văn bản HTTP/HTML/XML

Biên bản ghi cho sự thay đổi cơ sở dữ liệu, việc lưu trữ cơ sở dữ liệu, và dự phòng, các hàm thời gian, lịch, kế hoạch, điều khiển và chương trình quản lý năng lượng

Quy trình và quá trình xử lý cảnh báo tinh vi bao gồm email và nhắn tin cảnh báo

Cho phép người dùng định nghĩa các thuộc tính về màu sắc, font chữ, biểu tượng để đáp ứng các yêu cầu tùy biến

Cung cấp khả năng truy cập đến các dữ liệu cảnh báo, bản ghi, đồ họa, kế hoạch và cấu hình thông qua trình duyệt web tiêu chuẩn

Cung cấp các chức năng quản lý sự kiện, lập báo cáo với tính tùy biến cao bên cạnh các biểu mẫu chuẩn

Quản lý bảo mật hệ thống Vấn đề bảo mật và bảo vệ mật khẩu sử dụng các

kỹ thuật mã hóa và xác thực trên nền Java tiêu chuẩn với lựa chọn thêm về bảo mật được hỗ trợ thông qua SSL và kết nối LDAP bên ngoài

Thư viện đồ họa được cập nhật với các hình ảnh thực tế và dạn 3-D cho các thiết bị HVAC và các đồ họa chung

Phần trợ giúp xây dựng trên cơ sở HTML bao gồm các tài liệu online đầy đủ

Hỗ trợ nhiều bộ điều khiển mạng kết nối đến một mạng Internet hay mạng Ethernet nội bộ

Cung cấp khả năng sử dụng online và offline các công cụ cấu hình đồ họa và thư viện đối tượng Java

Có các lựa chọn thêm cho các driver dành cho giao thức Bacnet IP, OPC(client), Modbus TCP, LonIP và SNMP; việc mở rộng các điểm cho driver có thể được thực hiện một cách linh hoạt và phù hợp với mọi yêu cầu bằng cách mua thêm các gói 500 điểm cho mỗi giao thức tương ứng Hỗ trợ cả 32 bit và 64 bit

 Yêu cầu về thiết bị điều khiển BMS:

Thiết bị điều khiển của hệ thống BMS bao gồm:

Bộ nhớ RAM: 4GB (1 x 4GB) PC3-12800E DDR3 UDIMM

Bộ nhớ mở rộng: 4 LFF SAS/SATA HDD cage; gồm 4 ngăn ổ cứng trống

Nguồn cấp: 350W Multi-Output Power Supply

Quản lý: Management Engine (standard on shared system)

+ Bộ vi xử lý: Bộ xử lý 400 MHz

+ Bộ nhớ: tối thiểu 64MB SDRAM, có thể mở rộng lên tới 128 MB, 128MB Flash + Tích hợp pin dự phòng

+ Cổng truyềng thông: Hỗ trợ tối thiểu 01 cổng mạng Ethernet 10/100mbps RJ45,

01 cổng RS485, 01 cổng RS232

Bộ điều khiển trường:

Bộ điều khiển Lonwork hoặc BACnet MSTP 6UI, 4DI, 3AO, 8DO, đặc tính kỹ thuật:

- Chip lõi kép đa nhiệm, tối thiểu gồm 02 chip 16 hoặc 32 bit

- Một chip phụ trách truyền thông

- Một chip phụ trách thu thập vào/ra và chương trình điều khiển

- Bộ nhớ RAM tối thiểu 72Kb, Flash tối thiểu 372Kb

- Tốc độ truyền thông hỗ trợ tới 115.2Kbits/s

-Cảm biến nhiệt độ đường ống nước: dải đo -25…130°C, NTC 20kΩ, IP 52

Cảm biến nhiệt độ độ ẩm trong nhà: Cảm biến nhiệt độ độ ẩm ngoài trời, kết hợp cảm biến nhiệt độ 20k Ω NTC và cảm biến độ ẩm loại điện dung có độ chính xác 3%, hoạt động ở điều kiện 0 50°C

Công tắc dòng chảy: Công tắc dòng chảy, áp suất hoạt động 1MPa, áp suất chịu đựng 1.75MPa, nhiệt độ chất lỏng tối đa 100°C

Cảm biến nhiệt độ đường ống gió: dải đo 40…80°C, NTC 20kΩ, IP30

Cảm biến nồng độ khí CO2 gắn ống gió: Cảm biến CO2, dải đo 0 2000ppm, hoạt động ở điều kiện 0 50°C

Cảm biến CO: dải đo 0 250ppm, hoạt động ở điều kiện -10 50°C…

Hình 2 2 Sơ đồ minh họa cấu trúc phân cấp điều khiển hệ thống BMS tại FLC Grand

Hình 2 4 Hình ảnh giao diện vận hành hệ thống van nước nóng

Hình 2 5 Hình ảnh giao diện vận hành hệ thống bơm nước cho khách sạn

Hình 2 6 Hình ảnh giao diện vận hành Chiller

Hình 2 7 Hình ảnh giao diện vận hành AHU

Hình 2 8 Hình ảnh giao diện chiếu sáng

2.1.3 Một số thiết bị chính cho dự án BMS tại FLC Grand Hotel Hạ Long

Mọi máy chủ PowerEdge đều được tạo ra với kiến trúc có khả năng phục hồi không gian mạng, bảo mật tòa nhàvào tất cả các phần của vòng đời của máy chủ T440 sử dụng các tính năng bảo mật mới này để bạn có thể cung cấp đúng dữ liệu một cách đáng tin cậy và an toàn cho khách hàng của mình, dù bất cứ ở đâu Dell EMC xem xét từng phần của bảo mật hệ thống, từ thiết kế đến hết tuổi thọ, để đảm bảo sự tin cậy và cung cấp các hệ thống an toàn, không cần lo lắng Máy chủ PowerEdge T440 là dòng máy chủ phù hợp cho quản lý các doanh nghiệp và hệ thống có quy mô vừa và nhỏ

• Dựa vào chuỗi cung ứng an toàn bảo vệ máy chủ từ nhà máy đến dữ liệu trung tâm

• Duy trì an toàn dữ liệu với các gói chương trình cơ sở được ký bằng mật mã

và khởi động an toàn

• Ngăn chặn thay đổi trái phép hoặc độc hại với Server Lockdown

• Xóa tất cả dữ liệu khỏi phương tiện lưu trữ bao gồm ổ cứng, SSD và hệ thống bộ nhớ một cách nhanh chóng và an toàn với System Erase

Hình 2 9 Máy chủ PowerEdge T440 cho hệ thống BMS tại FLC Grand Hotel Hạ Long

Bảng 1: Thông số kỹ thuật máy chủ PowerEdge T440

Bộ điều khiển PUB và PVB là một phần của hệ thống điều khiển Spyder do hãng Honeywell sản xuất, đƣợc tích hợp 9 bộ điều khiển là các thiết bị mạng

BACnet MS/TP, được thiết kế để điều khiển thiết bị HVAC Những bộ điều khiển này cung cấp nhiều tùy chọn và tính năng hệ thống nâng cao cho phép kiểm soát tòa nhà thương mại hiện đại Mỗi bộ điều khiển có thể lập trình và cấu hình bằng cách

sử dụng phần mềm NIAGARA FRAMEWORK®

Đặc điểm chính của “DDC_PUB6438SR”:

Sử dụng giao tiếp mạng BACnet MS/TP

• Mạng truyền thông EIA-485 có tốc độ truyền trong khoảng 9,6 đến 115,2 kbits/s

• Có khả năng hoạt động độc lập, nhưng cũng có thể sử dụng truyền thông mạng BACnet MS/TP

• Hỗ trợ tối đa 30 bộ điều khiển trên mỗi BACnet MS/TP bộ phận

• Trường có thể định cấu hình và lập trình để điều khiển, các chức năng đầu vào và đầu ra bằng cách sử dụng phần mềm NIAGARA FRAMEWORK®

• Công cụ khối chức năng, cho phép ứng dụng nhà thiết kế để lập trình bộ điều khiển để thực hiện một loạt nhiều ứng dụng HVAC

• Các chức năng kiểm soát vùng tích hợp bao gồm tường từ xa, giao diện mô-đun và một lịch trình hoạt động sẵn

Hình 2 10 Bộ điều khiển HVAC của hệ thống BMS tại FLC Grand Hotel Hạ Long

Thiết bị WEB-8000 do hãng Honeywell sản xuất bản chất là một hệ IoT (Internet of Things) nền tảng máy chủ - điều khiển để kết nối nhiều thiết bị và hệ thống con đa dạng và phong phú Với khả năng kết nối Internet và Webserving, cho

phép bộ điều khiển WEB-8000 cung cấp khả năng điều khiển tích hợp, giám sát, ghi

dữ liệu, báo động, lập kế hoạch Nó truyền dữ liệu và hiển thị đồ họa phong phú đến một trình duyệt Web tiêu chuẩn thông qua Ethernet hoặc không dây LAN, hoặc từ

xa qua Internet Thiết bị WEB-8000 cho phép kết nối với 4 module mở rộng, gồm các chuẩn RS232, RS485, LON

Hình 2 11 Bộ điều khiển trung tâm WEB-8025-U của hệ thống BMS tại FLC Grand

Hotel Hạ Long

Các thiết bị Sylk I/O là một phần của hệ thống Spyder Bộ ba các thiết bị Sylk I/O (gồm: SI06042; SI04022; SI01200) đƣợc thiết kế để tích hợp liền mạch với Spyder và với bộ điều khiển rơle Các thiết bị này mở rộng phạm vi của một Spyder, tăng khả năng ứng dụng của bộ điều khiển trong các ứng dụng đòi hỏi số lƣợng lớn I/O vật lớn, các thiết bị có thể lập trình đƣợc bằng cách sử dụng các dây cáp Spyder hiện có thông qua phần mềm Niagara Framework® Các thiết bị Sylk I/O đƣợc thiết kế để sử dụng trong các ứng dụng HVAC

Hình 2 12 Minh họa module mở rộng Sylk™ I/O của hệ thống BMS tại FLC Grand

Hotel Hạ Long