Chúng em đã có thể hoàn thiện được báo cáo môn học vềthiết kế một hệ thống IBMS trong thực tiễn.Bài tập lớn bao gồm 6 chương:Chương 1: Mô tả bài toánChương 2: Thiết kế hệ thống điều khiể
MÔ TẢ BÀI TOÁN
Tổng quan về hệ thống chiếu sáng
1.1.1 Đặt vấn đề Ánh sáng nhân tạo rất cần thiết đối với môi trường thị giác trong các không gian sống, làm việc và cho tất cả những mục đích chung bất kì ở đâu, bất cứ khi nào mà ánh sáng ban ngày không có sẵn Ở trong những không gian đặc biệt, chẳng hạn như không gian cho các hoạt động giải trí, ánh sáng là rất cần thiết để tạo ra cũng như là một môi trường năng động, ấn tượng
Hệ thống chiếu sáng là một trong những công trình tiêu thụ năng lượng chính trong các toà nhà điển hình sau hệ thống HVAC trong các toà nhà văn phòng và thương mại Hiệu quả năng lượng của hệ thống chiếu sáng và chất lượng của môi trường thị giác được xác định bằng cách lựa chọn đèn chiếu sáng (bao gồm các thiết bị liên quan), bố cục kiến trúc và điều khiển.
Hình 1.1 Biểu đồ phân bố năng lượng sử dụng trong toà nhà dân dụng (trái) và văn phòng (phải) tại Mỹ, 2006
1.1.2 Khái niệm về hệ thống điều khiển chiếu sáng
Hệ thống điều khiển chiếu sáng là việc điều khiển chiếu sáng dựa trên mạng thông minh kết hợp với sự giao tiếp giữa các đầu vào và đầu ra của hệ thống khác nhau liên quan đến điều khiển chiếu sáng, với việc sử dụng một hoặc nhiều thiết bị điện toán trung tâm Hệ thống điều khiển chiếu sáng được sử dụng rộng rãi trên cả chiếu sáng trong nhà và ngoài trời của các không gian thương mại, công nghiệp và khu dân cư.
Hệ thống điều khiển chiếu sáng đôi khi được gọi dưới thuật ngữ chiếu sáng thông minh.
Hệ thống điều khiển ánh sáng phục vụ để cung cấp lượng ánh sáng phù hợp với địa điểm và thời điểm chiếu sáng.
1.1.3 Vai trò của hệ thống điều khiển chiếu sáng
Tiết kiệm năng lượng là một trong những vấn đề quan trọng trong việc điều khiển hệ thống chiếu sáng, bởi một phần rất lớn điện năng được tiêu thụ bởi hệ thống chiếu sáng. Chỉ cung cấp ánh sáng ở những khu vực cần thiết và trong những khoảng thời gian cần chiếu sáng và cung cấp mức độ ánh sáng phù hợp sẽ có hiệu quả trong việc giảm thiểu năng lượng tiêu thụ của hệ thống chiếu sáng.
Cải thiện sự thoải mái và sức khoẻ của con người Ánh sáng là một trong những yếu tố chính góp phần tạo ra một môi trường thoải mái, kích thích tinh thần làm việc và sinh sống Nó là một trong những nhân tố về môi trường quan trọng ảnh hưởng đến sự hài lòng của cư dân trong khu dân cư, các tòa nhà
Nâng cao tuổi thọ, tiết kiệm chi phí bảo dưỡng
Một số hệ thống chiếu sáng thông minh mang lại những lợi ích trong việc bảo trì, bảo dưỡng Bằng cách đảm bảo các đèn được tắt khi không cần thiết, tuổi thọ của đèn có thể được kéo dài Một số hệ thống còn bao gồm các tính năng giám sát như ghi lại thời gian hoạt động của các đèn và kiểm soát các sự kiện của đèn
Trang trí, tạo ra sự ấn tượng hoặc điểm nhấn
Việc tạo ra các hiệu ứng thẩm mỹ trong một không gian như mong muốn, đặc biệt như trong lĩnh vực thời trang, chủ yếu là dựa vào việc điều khiển ánh sáng.
Hệ thống chiếu sáng có thể được điều khiển để cung cấp sự cân bằng của các nguồn ánh sáng khác nhau đảm bảo một môi trường thị giác dễ chịu hay mang đến một môi trường năng động và mạnh mẽ. Đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng và an toàn
Chiếu sáng đã trở thành một chủ đề của pháp luật ở nhiều quốc gia Các vấn đề quan tâm là bao gồm:
Thiết lập tiêu chuẩn nhất định cho những không gian và hoạt động để đảm bảo tính hiệu quả.
Thiết lập các tiêu chuẩn để đảm bảo an toàn cá nhân cũng như những vấn đề an ninh.
Thiết lập các tiêu chuẩn về việc sử dụng công nghệ và hệ thống chiếu sáng để đảm bảo hiệu quả sử dụng năng lượng
Theo các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 09:2013/BXD thì tiêu chuẩn của ánh sáng phải đáp ứng những điều kiện sau:
Bảng 1 Chỉ tiêu về độ rọi sáng ở một số khu vực
1.1.4 Các thành phần cơ bản của hệ thống chiếu sáng và điều khiển ánh sáng Đèn chiếu sáng
Việc phát minh ra đèn sợi đốt vào cuối những năm 1870 đã bắt đầu cho ứng dụng thực tế của chiếu sáng điện nhân tạo Các loại đèn điển hình được sử dụng cho các mục đích chung bao gồm đèn sợi đốt, đèn halogen, đèn huỳnh quang và đèn huỳnh quang compact
Chấn lưu là thiết bị cần thiết để điều khiển điện áp khởi động và hoạt động đèn phóng điện khí, chẳng hạn như đèn huỳnh quang, đèn neon
Chấn lưu điều chỉnh dòng điện và cung cấp đủ điện áp để đèn bắt đầu hoạt động Trong suốt quá trình khởi động đèn, chấn lưu phải cung cấp nhanh điện áp cao để thiết lập hồ quang giữa hai điện cực đèn Sau khi hồ quang được thiết lập, chấn lưu nhanh chóng giảm điện áp và điều chỉnh dòng điện để tạo ra một ánh sáng ổn định.
Bộ điều khiển độ sáng (Dimmer)
Bộ điều chỉnh độ sáng (Dimmer) là thiết bị dùng để thay đổi độ sáng của đèn Bộ điều chỉnh độ sáng thay đổi cường độ phát ra ánh sáng của đèn bằng cách giảm hoặc tăng hiệu điện thế nguồn điện
Cảm biến và thiết bị điều khiển
Cảm biến ánh sáng là yếu tố cơ bản để điều khiển tự động các hệ thống chiếu sáng hiện đại Cảm biến ánh sáng đo mức độ ánh sáng trong phòng hoặc ánh sáng xung quanh để làm mờ sáng hoặc chuyển đổi đèn
Cảm biến chuyển động hoạt động bằng cách phát hiện chuyển động và chuyển đổi nó thành tín hiệu điện Sau đó, chúng sẽ cảm nhận khi chuyển động dừng lại trong một khoảng thời gian xác định và kích hoạt tín hiệu tắt đèn Nhờ vậy, cảm biến chuyển động giúp ngăn ngừa lãng phí điện năng chiếu sáng cho những không gian không có người sử dụng.
Cơ chế hoạt động của máy dò chuyển động dựa trên ba loại cảm biến chính: cảm biến quang phổ (cảm biến hồng ngoại thụ động - PIR), cảm biến siêu âm chủ động và cảm biến vi sóng chủ động.
Các cảm biến và các thiết bị điều khiển ngoại vi được kết nối với các bộ điều khiển thông qua mạng Các bộ điều khiển gửi tín hiệu điều khiển đến các chấn lưu có thể điều chỉnh độ sáng, bộ điều chỉnh và công tắc điều chỉnh độ sáng thông qua mạng Trong hệ thống này, tín hiệu điều khiển có thể được tạo ra bởi chính các cảm biến thông minh và được gửi đến các chấn lưu hoặc bộ điều chỉnh độ sáng từ xa qua mạng.
1.1.5 Một số chiến lược điều khiển ánh sáng Điều chỉnh tác vụ - Task Tuning
Tổng quan về hệ thống phát thanh công cộng
1.2.1 Khái niệm về hệ thống phát thanh công cộng
Hệ thống âm thanh công cộng (Public Address System) là một hệ thống khuếch đại và phân phối âm thanh bao gồm micro, bộ khuếch đại (Amplifier), loa phóng thanh, và một số bộ phận liên quan khác, được sử dụng để khuếch đại lời nói hoặc âm nhạc trong một tòa nhà lớn hoặc tại một buổi tụ tập ngoài trời.
Hệ thống âm thanh công cộng có thể hiểu đơn giản sẽ bao gồm các loa được bố trí tại các khu vực cần phát thanh thông báo kết nối về một trung tâm điều khiển chính có micro thông báo Tại trung tâm điều khiển sẽ có nút chọn điều khiển khu vực cần phát thanh. Khi cần thông tin đến một khu vực nào đó trong hệ thống chỉ cần ấn nút chọn khu vực tương ứng Ngoài chức năng dùng để thông tin thông báo, hệ thống âm thanh công cộng còn có thể dùng để phát nhạc nền cho mọi người thư giãn
1.2.2 Vai trò của hệ thống phát thanh công cộng
Chức năng của hệ thống âm thanh công cộng:
• Thông báo, truyền tin đến toàn bộ hoặc từng khu vực khác nhau của toà nhà
• Phát nhạc nền tuỳ theo nhu cầu sử dụng
• Phát thanh thông báo khi xảy ra các tình huống khẩn cấp như có báo động cháy, các tính huống nguy hiểm,
1.2.3 Các thành phần của hệ thống âm thanh công cộng
Nhìn chung hệ thống âm thanh công cộng sẽ gồm 3 phần chính đó là thiết bị đầu vào, thiết bị xử lý trung tâm và thiết bị đầu ra
Thiết bị đầu vào ở đây thường là micro và là thiết bị không thể thiếu trong bất kỳ hệ thống âm thanh công cộng nào, nhiệm vụ của micro là nhận tín hiệu âm thanh rồi chuyển chúng thành tín hiệu điện Ngoài micro, âm thanh công cộng còn có thể có các thiết bị đầu vào khác như đầu đĩa, laptop, điện thoại
Trong hệ thống âm thanh công cộng, các thiết bị xử lý trung tâm cơ bản cần có bao gồm: bộ điều khiển trung tâm (Controller), bộ mở rộng (Router), bộ điều khiển âm thanh, amply, bộ sạc và lưu trữ nguồn (Backup power), đầu phát nhạc nền…
Thiết bị đầu ra trong một hệ thống âm thanh công cộng chính là loa có chức năng phát ra âm thanh, thông tin thông báo tới người nghe Tuy từng nơi lắp đặt mà người ta ưu tiên loại loa để sử dụng
Ví dụ sơ đồ một hệ thống âm thanh thông báo trong toà nhà/trung tâm thương mại.
Hình 1.10 Ví dụ về một hệ thống phát thanh toà nhà
Lựa chọn đối tượng và bài toán thiết kế
Mô hình tòa nhà được chọn là tòa nhà P3 Imperial Plaza tại 360 Giải Phóng với tổng diện tích mặt sàn là 11806 m2 gồm có những đặc điểm như sau:
Tầng hầm B1 sảnh thương mại
Tầng 1: Khu vực lễ tân, dịch vụ.
Tầng 2: Phòng sinh hoạt cộng đồng.
Tầng 3: Khu luyện tập chăm sóc sức khoẻ.
Tầng 8 – 29: Tầng căn hộ cao cấp.
Khu vực rau củ: Sử dụng ánh sáng vàng (nhiệt độ màu 3000k) cho khu vực trái cây và sử dụng ánh sáng trắng (nhiệt độ màu 6000 – 6500K) cho khu vực rau củ tươi, độ rọi từ
400 -500 Lux, chỉ số CRI > 85 Đối với khu vực trái cây, màu sắc ánh sáng cực kỳ quan trọng bởi ảnh hưởng trực tiếp đến cảm nhận của mắt người về độ tươi mới của rau củ quả Màu sắc của hoa quả sẽ trở hấp dẫn, tươi tắn hơn dưới ánh sáng vàng và màu trắng sáng lại khiến màu xanh của rau trở nên bắt mắt hơn
Chọn đèn LED ốp trần LN09 172/12W tương tự khu vực lối vào
Ở khu vực thực phẩm tươi sống, cần sử dụng ánh sáng trung tính (nhiệt độ màu 4500K) với độ sáng trung bình trên 300 Lux Tương tự như khu vực rau củ, bố trí đèn tại các quầy đồ tươi sống như quầy thịt lợn, thịt bò, cần chú trọng đến màu sắc ánh sáng và kiểm soát nhiệt lượng tỏa ra Điều này nhằm đảm bảo sản phẩm giữ được độ tươi ngon, hạn chế tình trạng mất nước Không nên sử dụng ánh sáng trắng vì sẽ khiến màu sắc thực phẩm nhợt nhạt, kém hấp dẫn Ánh sáng vàng cũng không phù hợp vì khiến sản phẩm mất đi vẻ bắt mắt.
Chọn đèn LED ốp trần LN08 170x170/18W của Rạng Đông tương tự khu vực kệ trưng bày có nhiệt độ màu 4000K
Khu vực quầy đông lạnh: Đối với khu vực quầy đông lạnh, lựa chọn ánh sáng trắng, nhiệt độ màu cao (6500 K) Màu trắng xanh của đèn sẽ làm thực phẩm ở quầy đông lạnh trở nên tinh khiết và tươi tắn hơn
Chọn đèn LED ốp trần LN09 172/12W tương tự khu vực lối vào
Khu vực quầy thu ngân: Khu vực thu ngân nên sử dụng ánh sáng trắng nổi bật để khách hàng dễ chú ý và hoàn thiện việc mua hàng Điểm cần chú ý là đây là khu vực làm việc với cường độ liên tục và ánh sáng đồng đều, chỉ số hoàn màu cao, bảo vệ mắt hiệu để tạo cảm giác thoải mái, thư thái để nhân viên làm việc hiệu quả hơn
Chọn đèn LED ốp trần LN08 170x170/18W của Rạng Đông tương tự khu vực kệ trưng bày có nhiệt độ màu 6500K
Một số hình ảnh khảo sát thực tế tại sân chung cư
Hình 2.17 Sân chung cư Imperial 360 Giải Phóng
Yêu cầu thiết kế: Độ rọi trung bình yêu cầu : 20-50 lux
Chỉ số hoàn màu tốt (từ 60 trở lên) để tăng khả năng nhận định của người đi bộ, giúp họ nhận biết, phân biệt được các sự vật trong quá trình di chuyển. Ánh sáng không chứa tia UV, đảm bảo không gây chói mắt cho người đi dạo.
Vì dùng để chiếu sáng không gian sân và không gian ngoài trời nên đèn dùng trong chiếu sáng phải có tiêu chuẩn IP đạt ít nhất là IP66
Dựa vào cường độ ánh sáng ngoài trời để xác định thời điểm bật đèn Sử dụng cảm biến ánh sáng LDR để xác định trời tối dựa trên ngưỡng tín hiệu
Lưu đồ thuật toán điều khiển ánh sáng sân chung cư:
Hình 2.18 Lưu đồ thuật toán điều khiển chiếu sáng sân chung cư
Lựa chọn thiết bị: Đèn chiếu sáng ở xung quanh sân và khu vui chơi: Đèn trụ đứng APOLLO DCD 6076A có các thông số kĩ thuật như sau:
Chất liệu: Hợp kim sơn tĩnh điện, Mica Arcylic cao cấp tản sáng
Hình 2.19 Đèn trụ đứng APOLLO DCD 6076A Đèn chiếu sáng trong sân và khu vực ghế ngồi, bồn hoa: Đèn trụ đứng APOLLO DCD 6121A có các thông số kĩ thuật như sau:
Chất liệu Hợp kim sơn tĩnh điện, Mica Arcylic độ bền cao
Cảm biến ánh sáng: Sử dụng công tắc cảm biến dimmer HT-SRD1
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÁT THANH
3.1 Yêu cầu chức năng của hệ thống phát thanh trong toà nhà
Hệ thống phát thanh trong toà nhà được sử dụng trong những mục đích sau:
Thông báo đến một khu vực hoặc toàn thể chung cư khi xảy ra các tình huống khẩn cấp: cháy nổ, động đất, thiên tai.
Thông báo khi có kẻ xâm nhập, nhắc nhở người dân đề cao cảnh giác
Phát nhạc nền cho các khu vui chơi, hành lang sinh hoạt chung
Phát ra các thông tin tuyên truyền cần thiết đến các hộ dân
Phát ra các thông tin cần thiết từ ban giám đốc đến các bộ phận, phối hợp giải quyết những sự cố phát sinh
Khảo sát thực tế tại toà nhà 360 Giải Phóng
Hình 3.1 Loa phát thanh lắp tại sân trước chung cư
Hình 3.2 Loa hộp lắp tại cầu thang bộ
Hình 3.3 Hệ thống cảnh báo cháy ở hành lang toà P3
3.2 Thiết kế hệ thống phát thanh cho toà nhà
Lưu đồ thuật toán điều khiển hệ thống phát thanh của toà nhà đáp ứng những yêu cầu thiết kế đã nêu bên trên
Hình 3.4 Lưu đồ thuật toán điều khiển hệ thống phát thanh của toà nhà
Hình 3.5 Sơ đồ tổng quát hệ thống phát thanh
Sân trước chung cư: 1 loa nén TC - 631M
Tính năng và thông số kĩ thuật:
Loa nén phản xạ vành tròn TOA TC-631M được thiết kế với các chi tiết như đinh ốc, bu lông, đai ốc bằng thép không gỉ Lớp phủ bảo vệ bên ngoài loa giúp chống chịu thời tiết khắc nghiệt và chống ăn mòn hiệu quả.
Vành loa làm bằng nhôm chống rung
Phần lựa chọn trở kháng đầu vào của loa có trở kháng cao được bố trí thuận lợi cho sử dụng
Tiêu chuẩn chông bụi, nước IP-65
Cường độ âm thanh: 110dB Đáp tuyến tần số: 200 – 6,000Hz
Cầu thang bộ: Loa hộp BS - 633A
Tính năng và thông số kĩ thuật:
Loa hộp treo tường TOA BS-633A được thiết kế dễ dàng cho việc lắp đặt
Cường độ âm thanh: 91dB Đáp tuyến tần số 120~15,000Hz
Thành phẩm Vỏ ngoài: Nhựa ABS
Hành lang và sảnh chung cư: Loa âm trần PC-648R
Hình 3.8 Loa âm trần PC-648R
Loa gắn trần loại móc treo TOA PC-648R được thiết kế móc treo dễ dàng lắp đặt loa lên trần
Nhựa PP, mặt lưới SECC
Cường độ âm thanh: 90dB Đáp tuyến tần số: 100~18,000Hz
Thành phẩm: Vành loa nhựa polypropylene, mặt lưới thép phủ sơn màu trắng nhạt Kớch thước ỉ168 ì 77 (S)mm
3.3.2 Lựa chọn các cảm biến
Cảm biến báo khói: Amos R- R6601
Hình 3.9 Cảm biến báo cháy Amos R- R6601 Đầu báo khói R- R6601 là loại đầu báo thường không có địa chỉ sử dụng công nghệ cảm biến khói cho khả năng phát hiện khói nhanh và chính xác tránh trình trạng báo giả, thích hợp sử dụng hầu hết với mọi trung tâm báo cháy thường
Tính năng và thông số kĩ thuật
Kết nối với tủ trung tâm báo trộm/báo cháy bằng 4 dây (2 dây nguồn, 2 tín hiệu) Khi phát hiện có khói, thiết bị sẽ lập tức truyền tín hiệu về trung tâm báo động.
Nguồn cấp: 12VDC (9.6VDC 14.4VDC)
Tiếp điểm NO/NC (mặc định là NC)
Nhiệt độ hoạt động: 5°C ~ 50°C, độ ẩm: 10% ~ 90%
Chất liệu: Nhựa ABS Trọng lượng 120g Thiết kế gắn nổi trần.
Khoảng cách kết nối về trung tâm ≥ 100m tùy thuộc vào chiều dài và tiết diện dây dẫn
Cảm biến khí ga: AH433
Hình 3.10 Cảm biến khí ga AH433
Tính năng và thông số kĩ thuật:
Tự động kiểm tra, phát tín hiệu báo động bằng còi và đèn tín hiệu khi có rò rỉ gas.
Tự động reset trạng thái bình thường khi hết khí gas
Phạm vi hoạt động: 300m (không gian trống).
Cảm biến dò nhiệt gia tăng: DSC-EA
Hình 3.11 Cảm biến dò nhiệt gia tăng DSC-EA
DSC-EA là đầu báo nhiệt gia tăng, bị kích hoạt và phát tín hiệu báo động khi cảm ứng hiện tượng bầu không khí chung quanh đầu báo gia tang nhiệt độ đột ngột khoảng 9ºC/ phút
Tính năng và thông số kĩ thuật: Điện áp 15-30V
Nhiệt độ hoạt động: -10°C - +50°C (14°F - 122°F) Độ ẩm tương đối: 95%RH
CHƯƠNG 4: GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG
4.1 Giới thiệu về giao thức BACnet
BACnet là giao thức truyền thông tiêu chuẩn quốc tế cho các mạng Tự động hóa và Điều khiển Tòa nhà (BAC – Building Automation and Control) sử dụng giao thức ASHRAE, ANSI và tiêu chuẩn ISO 16484-5 BACnet được thiết kế để hỗ trợ các ứng dụng hệ thống điều khiển và tự động hóa tòa nhà như điều khiển hệ thống HVAC (điều hoà không khí), ánh sáng, kiểm soát ra vào, hệ thống báo cháy, an ninh và các hệ thống liên quan khác Giao thức BACnet cung cấp cơ chế để các thiết bị tự động hóa tòa nhà được vi tính hóa trao đổi thông tin, bất kể dịch vụ tòa nhà cụ thể mà chúng thực hiện.
BACnet IP dùng giao thức UDP để truyền tải dữ liệu, lên tới 1476 bytes/frame, tốc độ truyền 10/100 Mbits full duplex, không giới hạn số node trong mạng BACnet/ IP là nền tảng được sử dụng chủ yếu trong hệ thống tự động hóa tòa nhà Đây cũng là giao thức có tốc độ nhanh nhất lên tới 100 Mbps
Hình 4.2 Minh hoạ sơ đồ kết nối giao thức BACnet
Giao thức BACnet liên lạc giữa thiết bị và đối tượng theo dịch vụ WhoIs, I-Am, Who- Has, I-Have Chia sẻ dữ liệu qua thuộc tính Read và Write ANSI / ASHRAE 135-2016 đã công bố xác định được 60 loại đối tượng Các đối tượng bao gồm: Analog Input,Analog Output, Analog Value, Binary Input, Binary Output, Binary Value, Multi-State
Input, Multi-State Output, Calendar, Event-Enrollment, File, Notification-Class, Group, Loop, Program, Schedule, Command, và Device
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG
Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho các khu vực
3.1 Yêu cầu chức năng của hệ thống phát thanh trong toà nhà
Hệ thống phát thanh trong toà nhà được sử dụng trong những mục đích sau:
Thông báo đến một khu vực hoặc toàn thể chung cư khi xảy ra các tình huống khẩn cấp: cháy nổ, động đất, thiên tai.
Thông báo khi có kẻ xâm nhập, nhắc nhở người dân đề cao cảnh giác
Phát nhạc nền cho các khu vui chơi, hành lang sinh hoạt chung
Phát ra các thông tin tuyên truyền cần thiết đến các hộ dân
Phát ra các thông tin cần thiết từ ban giám đốc đến các bộ phận, phối hợp giải quyết những sự cố phát sinh
Khảo sát thực tế tại toà nhà 360 Giải Phóng
Hình 3.1 Loa phát thanh lắp tại sân trước chung cư
Hình 3.2 Loa hộp lắp tại cầu thang bộ
THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÁT THANH
Yêu cầu chức năng của hệ thống phát thanh trong toà nhà
Hệ thống phát thanh trong toà nhà được sử dụng trong những mục đích sau:
Thông báo đến một khu vực hoặc toàn thể chung cư khi xảy ra các tình huống khẩn cấp: cháy nổ, động đất, thiên tai.
Thông báo khi có kẻ xâm nhập, nhắc nhở người dân đề cao cảnh giác
Phát nhạc nền cho các khu vui chơi, hành lang sinh hoạt chung
Phát ra các thông tin tuyên truyền cần thiết đến các hộ dân
Phát ra các thông tin cần thiết từ ban giám đốc đến các bộ phận, phối hợp giải quyết những sự cố phát sinh
Khảo sát thực tế tại toà nhà 360 Giải Phóng
Hình 3.1 Loa phát thanh lắp tại sân trước chung cư
Hình 3.2 Loa hộp lắp tại cầu thang bộ
Hình 3.3 Hệ thống cảnh báo cháy ở hành lang toà P3
Thiết kế hệ thống phát thanh cho toà nhà
Lưu đồ thuật toán điều khiển hệ thống phát thanh của toà nhà đáp ứng những yêu cầu thiết kế đã nêu bên trên
Hình 3.4 Lưu đồ thuật toán điều khiển hệ thống phát thanh của toà nhà
Lựa chọn thiết bị
Hình 3.5 Sơ đồ tổng quát hệ thống phát thanh
Sân trước chung cư: 1 loa nén TC - 631M
Tính năng và thông số kĩ thuật:
Loa nén phản xạ vành tròn TOA TC-631M với các bộ phận đinh ốc, bu lông, đai ốc… được làm bằng thép không gỉ và bên ngoài loa đươc sơn phủ một lớp bảo vệ để chống lại các tác động của thời tiết và chống ăn mòn
Vành loa làm bằng nhôm chống rung
Phần lựa chọn trở kháng đầu vào của loa có trở kháng cao được bố trí thuận lợi cho sử dụng
Tiêu chuẩn chông bụi, nước IP-65
Cường độ âm thanh: 110dB Đáp tuyến tần số: 200 – 6,000Hz
Cầu thang bộ: Loa hộp BS - 633A
Tính năng và thông số kĩ thuật:
Loa hộp treo tường TOA BS-633A được thiết kế dễ dàng cho việc lắp đặt
Cường độ âm thanh: 91dB Đáp tuyến tần số 120~15,000Hz
Thành phẩm Vỏ ngoài: Nhựa ABS
Hành lang và sảnh chung cư: Loa âm trần PC-648R
Hình 3.8 Loa âm trần PC-648R
Loa gắn trần loại móc treo TOA PC-648R được thiết kế móc treo dễ dàng lắp đặt loa lên trần
Nhựa PP, mặt lưới SECC
Cường độ âm thanh: 90dB Đáp tuyến tần số: 100~18,000Hz
Thành phẩm: Vành loa nhựa polypropylene, mặt lưới thép phủ sơn màu trắng nhạt Kớch thước ỉ168 ì 77 (S)mm
3.3.2 Lựa chọn các cảm biến
Cảm biến báo khói: Amos R- R6601
Hình 3.9 Cảm biến báo cháy Amos R- R6601 Đầu báo khói R- R6601 là loại đầu báo thường không có địa chỉ sử dụng công nghệ cảm biến khói cho khả năng phát hiện khói nhanh và chính xác tránh trình trạng báo giả, thích hợp sử dụng hầu hết với mọi trung tâm báo cháy thường
Tính năng và thông số kĩ thuật
Kết nối với tủ trung tâm báo trộm/báo cháy bằng 4 dây (2 dây nguồn, 2 tín hiệu) Phát hiện có khói lập tức truyền tín hiệu về trung tâm báo động.
Nguồn cấp: 12VDC (9.6VDC 14.4VDC)
Tiếp điểm NO/NC (mặc định là NC)
Nhiệt độ hoạt động: 5°C ~ 50°C, độ ẩm: 10% ~ 90%
Chất liệu: Nhựa ABS Trọng lượng 120g Thiết kế gắn nổi trần.
Khoảng cách kết nối về trung tâm ≥ 100m tùy thuộc vào chiều dài và tiết diện dây dẫn
Cảm biến khí ga: AH433
Hình 3.10 Cảm biến khí ga AH433
Tính năng và thông số kĩ thuật:
Tự động kiểm tra, phát tín hiệu báo động bằng còi và đèn tín hiệu khi có rò rỉ gas.
Tự động reset trạng thái bình thường khi hết khí gas
Phạm vi hoạt động: 300m (không gian trống).
Cảm biến dò nhiệt gia tăng: DSC-EA
Hình 3.11 Cảm biến dò nhiệt gia tăng DSC-EA
DSC-EA là đầu báo nhiệt gia tăng, bị kích hoạt và phát tín hiệu báo động khi cảm ứng hiện tượng bầu không khí chung quanh đầu báo gia tang nhiệt độ đột ngột khoảng 9ºC/ phút
Tính năng và thông số kĩ thuật: Điện áp 15-30V
Nhiệt độ hoạt động: -10°C - +50°C (14°F - 122°F) Độ ẩm tương đối: 95%RH
GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG
Giới thiệu về giao thức BACnet
BACnet là một giao thức truyền thông cho các mạng Tự động hóa và Điều khiển Tòa nhà (BAC – Building Automation and Control) sử dụng giao thức ASHRAE, ANSI và tiêu chuẩn ISO 16484-5 BACnet được thiết kế để cho các ứng dụng hệ thống điều khiển và tự động hóa tòa nhà như: điều khiển hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí (HVAC), ánh sáng, điều khiển ra vào, hệ thống báo cháy, an ninh và các hệ thống liên quan khác Giao thức BACnet cung cấp cơ chế cho các thiết bị tự động hóa tòa nhà được vi tính hóa trao đổi thông tin, bất kể dịch vụ tòa nhà cụ thể mà chúng thực hiện
BACnet IP sử dụng giao thức UDP với tốc độ truyền 10/100 Mbits full duplex, cho phép truyền tải dữ liệu lên đến 1476 bytes/frame Mạng BACnet/IP không giới hạn số nút được kết nối, biến nó trở thành nền tảng lý tưởng cho các hệ thống tự động hóa tòa nhà Nổi bật với tốc độ cao nhất lên tới 100 Mbps, BACnet/IP đảm bảo truyền tải dữ liệu nhanh chóng và hiệu quả.
Hình 4.2 Minh hoạ sơ đồ kết nối giao thức BACnet
Giao thức BACnet liên lạc giữa thiết bị và đối tượng theo dịch vụ WhoIs, I-Am, Who- Has, I-Have Chia sẻ dữ liệu qua thuộc tính Read và Write ANSI / ASHRAE 135-2016 đã công bố xác định được 60 loại đối tượng Các đối tượng bao gồm: Analog Input,Analog Output, Analog Value, Binary Input, Binary Output, Binary Value, Multi-State
Input, Multi-State Output, Calendar, Event-Enrollment, File, Notification-Class, Group, Loop, Program, Schedule, Command, và Device
Giao thức BACnet định nghĩa một số liên kết dữ liệu / lớp vật lý, bao gồm ARCNET, Ethernet, BACnet / IP, BACnet / IPv6, BACnet / MSTP, Point-To-Point qua RS-232, Master-Slave / Token-Passing qua RS-485, ZigBee và LonTalk
Với BACnet, objects là một tập hợp các thuộc tính (properties), mỗi thuộc tính đại diện cho một số bit thông tin Không chỉ là các thuộc tính mang tiêu chuẩn, objects có thể bao gồm các thuộc tính của nhà sản xuất miễn là chúng thi hành chức năng tuân theo tiêu chuẩn BACnet cũng định nghĩa các trạng thái có thể xảy ra cho mỗi thuộc tính của một object Điều làm cho giải pháp hướng đối tượng hoạt động đó là mọi object và thuộc tính được định nghĩa bởi hệ thống thì có thể truy cập được một cách chính xác theo cùng một cách thức
Hình 4.3 Các object của BACnet
Quá trình đọc và ghi một thuộc tính BACnet gọi là service Services là những phương thức được sử dụng bởi bất kỳ thiết bị BACnet nào khi nó giao tiếp với một thiết bịBACnet khác, bao gồm việc nhận, truyền tải thông tin hoặc xử lý một hành độngMỗi giao thức lại có những ưu điểm riêng của mình nên việc lựa chọn các giao thức phù hợp dựa trên những nhu cầu về trang thiết bị và khả năng hỗ trợ giao thức của chúng
4.1.4 Kiến trúc mạng của BACnet
Kiến trúc mạng trong BACnet được chia thành 4 tầng thay vì 7 tầng như trong OSI gồm: Lớp Ứng dụng
Chìa khóa để hiểu Lớp ứng dụng BACnet là nghĩ về nó như hai phần riêng biệt nhưng có liên quan chặt chẽ với nhau: một mô hình thông tin có trong một thiết bị tự động hóa của tòa nhà; và một nhóm các chức năng hoặc “dịch vụ” được sử dụng để trao đổi thông tin đó
Thiết kế và cấu hình bên trong của thiết bị BACnet có bản chất độc quyền và khác nhau đối với từng nhà cung cấp BACnet khắc phục trở ngại này bằng cách xác định một tập hợp các cấu trúc dữ liệu trừu tượng được gọi là “đối tượng”, các thuộc tính của chúng đại diện cho các khía cạnh khác nhau của phần cứng, phần mềm và hoạt động của thiết bị
Các đối tượng BACnet cung cấp phương tiện xác định và truy cập thông tin mà không yêu cầu kiến thức về các chi tiết của thiết kế bên trong của thiết bị Phần mềm giao tiếp trong thiết bị có thể diễn giải các yêu cầu thông tin về các đối tượng trừu tượng này và dịch các yêu cầu đó để lấy thông tin từ các cấu trúc dữ liệu thực bên trong thiết bị Nói chung, các đối tượng này cung cấp một đại diện “có thể nhìn thấy mạng” của thiết bị BACnet Ví dụ kiểu đối tượng của BACnet như Analog Input, Analog Output, Analog Value, Binary Input, Binary Output, Binary Value, Calendar, Command, và Device… Mục đích của hầu hết các đối tượng BACnet nêu rõ ràng từ tên của đối tượng:
Calendar: đại diện cho một danh sách các ngày có ý nghĩa đặc biệt khi thiết bị bắt đầu hoạt động.
Command: đại diện cho một trình tự các lệnh hành động, chẳng hạn như quy trình khởi động theo trình tự của một số thiết bị.
Device: chứa thông tin chung về một thiết bị cụ thể như tên nhà cung cấp, tên kiểu máy, vị trí, phiên bản giao thức được hỗ trợ, loại đối tượng được hỗ trợ,… Event Enrollment: cung cấp một cách để xác định cảnh báo hoặc các loại sự kiện khác và cho biết ai sẽ được nhận thông báo khi chúng xảy ra Một số đối tượng (Analog Input, Analog Output, Analog Value, Binary Input, Binary Output, Binary Value và Loop) chứa các thuộc tính tùy chọn để hỗ trợ khả năng báo cáo sự kiện nội tại và không cần sử dụng các đối tượng Event Enrollment
Group: cung cấp một cách viết tắt để đọc một số nhóm giá trị trong một yêu cầu. Loop: có thể được sử dụng để biểu diễn bất kỳ vòng điều khiển phản hồi nào – là một vài sự kết hợp của điều khiển tỷ lệ, tích phân hoặc đạo hàm.
Notification Class: cung cấp cách quản lý việc điều phối các thông báo báo động hoặc sự kiện sẽ được gửi đến nhiều thiết bị khác nhau
BACnet cung cấp cho bạn các lựa chọn về công nghệ mạng, cho phép khả năng thiết kế linh hoạt theo nhu cầu về chi phí và hiệu suất Có thể sử dụng một công nghệ mạng riêng lẻ trong một hệ thống hoặc kết hợp nhiều lựa chọn để tạo mạng BACnet Mục đích của giao thức lớp mạng là cung cấp phương tiện để định tuyến tin nhắn từ mạng BACnet này sang mạng BACnet khác, bất kể công nghệ liên kết dữ liệu BACnet nào đang được sử dụng trên mạng đó.
Lớp liên kết dữ liệu và lớp vật lí
Giao thức BACnet cũng định nghĩa một số liên kết dữ liệu/ lớp vật lý, bao gồm cả ARCNET, Ethernet (BACnet/ IP), Point-To-Point qua RS- 232, Master-Slave / Token- Passing (BACnet MS/TP) qua RS- 485, và LonTalk
Tính linh hoạt này cho phép các nhà thiết kế hệ thống chọn một tùy chọn hoặc các tùy chọn thích hợp nhất cho một ứng dụng cụ thể Các hệ thống tự động hóa tòa nhà lớn thường có nhiều mạng được sắp xếp theo cấu trúc phân cấp Các bộ điều khiển dành riêng cho ứng dụng nằm trên một mạng LAN tốc độ thấp, chi phí thấp và được giám sát bởi các bộ điều khiển phức tạp hơn được kết nối với nhau bằng một mạng LAN tốc độ cao BACnet cho phép loại cấu trúc phân cấp này nhưng không yêu cầu Tính linh hoạt được cung cấp bởi kiến trúc phân lớp BACnet cũng sẽ cho phép giao thức thích ứng với những thay đổi trong tương lai về công nghệ
Hình 4.5 Mô hình kiến trúc của BACnet
BỘ ĐIỀU KHIỂN
Cấp giám sát
Cấp giám sát của hệ thống tòa nhà thông minh cũng sẽ đồng thời là cấp giám sát của hệ thống chiếu sáng Cấp này gồm các máy tính giám sát, các chương trình phần mềm quản lý hệ thống
WEBs-N4 Supervisor (chạy trên WEBStation-N4)
Trong đó WEBStation-N4 là phần mềm cũng là nền tảng chung để giám sát và điều khiển hệ thống Hệ thống giám sát cũng có thể được lập trình để hiển thị và điều khiển online trên web mà không thông qua phần mềm
Cấp điều khiển
Lựa chọn bộ điều khiển CIPer Model 30 - WEB-C3036EPUBNH Đây là bộ điều khiển mới vô cùng mạnh mẽ của Honeywell, rất phù hợp trong việc điều khiển các hệ thống của tòa nhà thông minh Một vài thông số kĩ thuật đáng chú ý của bộ điều khiển này
12 đầu vào ra onboard, có thể mở rộng tới 312 thông qua các modul.
4 cổng IP, tốc độ 1 Gbps
Tối đa ghép nối với 255 bộ điều khiển
Công cụ lập trình được nhúng Niagara N4
Tự động cảnh báo qua email
Hình 5.2 Bộ điều khiển Model 30 - WEB-C3036EPUBNH
Cấp trường
Các bộ điều khiển cấp trường sẽ trực tiếp điều khiển các thiết bị chiếu sáng Chúng được lập trình theo các thuật toán phù hợp với yêu cầu của người sử dụng Các bộ điều khiển này cũng có khả năng mở rộng thông qua các modul
Chọn bộ điều khiển DDC PUB6438SR/U có 6UI, 4DI, 3AO, 8DO có tích hợp đồng hồ thời gian thực và có thể sử dụng module mở rộng thuộc dòng SIO6042
Hình 5.3 Bộ điều khiển DDC PUB6438SR/U
Truyền thông BACnet MS/TP
8 Digital Output Đặc biệt, Honeywell cung cấp bộ điều khiển chuyên biệt dành cho các hệ thống chiếu sáng Lightning Stryker
Hình 5.4 Bộ điều khiển chuyên biệt dành cho các hệ thống chiếu sáng Lightning Stryker
Một vài ưu điểm của bộ điều khiển ánh sáng này có thể kể đến như sau:
Lập kế hoạch thông minh để phù hợp với các chiến lược kiểm soát ánh sáng với thời gian trong ngày hoặc ngày trong tuần.
Thiết kế linh hoạt có thể thích ứng với việc sử dụng khu vực Khi bố cục hoặc sử dụng khu vực thay đổi, hệ thống chỉ đơn giản được cấu hình lại để đáp ứng các yêu cầu mới.
Tiết kiệm năng lượng cho phép ánh sáng điều chỉnh tự động theo mức độ chiếu sáng xung quanh hoặc tắt khi các khu vực không có người.
Tích hợp với các Zio để lựa chọn các chiến lược điều khiển được cài đặt từ trước,thuận tiện hơn cho người dùng khi không có máy tính
BẢO TRÌ VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG
Để hệ thống hoạt động một cách trơn tru và ổn định, cần tiến hành kiểm tra, bảo trì, bảo dưỡng định kì:
Thường xuyên kiểm tra, lau chùi hệ thống đèn không để bám bụi quá nhiều làm giảm khả năng chiếu sáng
Thực hiện bảo trì vệ sinh đầu dò cảm biến đúng cách giúp duy trì độ nhạy, chủ động sửa chữa thay thế khi gặp trục trặc Đảm bảo đèn khẩn cấp và hệ thống đèn còi báo động hoạt động bình thường và tổ chức diễn tập thường xuyên để nâng cao khả năng ứng phó với tình huống khẩn cấp.
Tham khảo ý kiến cư dân và tùy theo tình hình thực tế để có thể có chiếu sáng theo lịch trình 1 cách hợp lí hơn nếu có thể
Theo dõi giám sát sự cố đèn chiếu sáng liên tục để có thể khắc phục sớm các sự cố khi xảy ra
Tập huấn cho người dân về hệ thống đèn khẩn cấp và báo động để nâng cao an toàn trong các hoạt động trong tòa nhà
