nghiên cứu hệ thống tự động hoá toà nhà

Đồ án tốt nghiệp Svth:Ngơ Chí Cường LỜI NĨI ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Trong thời đại cơng nghiệp hóa, đại hóa phát triển vũ bão khơng khí hội nhập kinh tế quốc tế Việt Nam nay, tiến nhừng bước dài đạt thành công kết tương đối khích lệ nhiều lĩnh vực kinh tế khác Một thành công qui mơ thị hóa với hàng lọat cơng trình kiến trúc đồ sộ mọc lên đế tô đẹp thêm cho thành công phát triến kinh tế Việt Nam Từ Hà Nội đến thành phố Hồ Chí Minh, từ Móng Cái đến Cà Mau Quy Nhơn tòa nhà cao tầng mọc lên nhanh thể cho thành công mặt kinh tế đời sống nước nói chung cho tỉnh Bình Định nói riêng Trước phát triển nhanh chóng đó, vấn đề đặt kiếm định chất lượng tịa nhà dựa vào tiêu chí để đánh giá chất lượng cho tịa nhà cao tầng Vấn đề đánh giá kiểm định chất lượng cho tịa nhà khơng đơn giản Chúng ta đưa tiêu chí khác đế đánh giá kiểm định chúng, phải dựa sở nào? Tùy theo quan điếm kiến trúc, quan điếm kết cấu xây dựng, quan điểm tiện nghi, quan điểm tính sử dụng, quan điếm mơi trường, mà có tiêu chí đánh giá kiếm định khác Một tiêu chí để đánh giá kiểm định hệ thống tự động hoá quản lý tịa nhà cao tầng hệ thong BMS (Building Management System) Tùy thuộc vào mục đích sử dụng tịa nhà mà tiêu chí đặt cho hệ BMS khác Trên quan điểm đó, em đưa vấn đề để thảo luận hệ BMS cho tòa nhà cao tầng Mục đích, nhiệm vụ phạm vi nghiên cún: Thực trạng nhct CCỈO tầng nay: Khoảng 90% số nhà cao tầng Việt Nam có hệ thống sở hạ tầng, hệ thống cung cấp thải nước, hệ thống cung cấp điện, hệ thống quạt trần điều hòa hệ thống báo cháy Đây tịa nhà loại thơng thường Khoảng 50% số tịa nhà có trang bị hệ thống điều hịa tập trung, hệ thống bảo vệ báo cháy, hệ thống báo động xâm nhập giám sát camera chưa có hệ thong BMS Tất thiết bị hệ thống điều hòa, báo cháy,., điều khiển riêng biệt, điều khiển không trao đổi thông tin với nhau, khơng có quản lý giám sát chung phần quản lý điện Trang 1Đồ án tốt nghiệp Svth:Ngơ Chí Cường i mức thấp Đây tịa nhà có hệ thống điều khiển giám sát tập trung, chưa có hệ thống BMS Khoảng 30% số tịa nhà có trang bị hệ thống điều hòa tập trung, hệ thống bảo vệ báo cháy, hệ thống báo động xâm nhập giám sát camera có trang bị hệ thống BMS Tất thiết bị hệ thống điều hòa, báo cháy, điều khiển riêng biệt tích hợp phần Hệ BMS cho phép trao đổi thông tin, giám sát hệ thống, cho phép quản lý tập trung Hệ BMS cho phép quản lý điện mức cao Đây loại tòa nhà cao tầng trang bị hệ thống tự động hóa BMS Tất tòa nhà cao tầng Việt Nam trước khơng trang bị hệ thống quản lý tịa nhà thông minh Khi trang bị hệ thống này, tất hệ thống điều hòa, báo cháy, điều khiến tập trung, tương tác hệ BMS Các hệ thống tích hợp đầy đủ hệ thống thơng tin, truyền thơng tự động hóa văn phịng Đây loại nhà cao tầng thơng minh Cịn gọi tòa nhà hiệu cao, tòa nhà xanh, tịa nhà cơng nghệ cao, tịa nhà có chức đặc biệt bệnh viện, quan trung ương, nhà quốc hội, Với số trên, thấy thực trạng hệ thống nhà cao tầng phần lớn chưa trang bị hệ thống BMS Neu xét mặt chất lượng hiệu sử dụng tịa nhà chưa đạt so với yêu cầu đặt cho tịa nhà Chúng ta nêu ví dụ mặt chất lượng hiệu sử dụng tòa nhà sau: Các tòa nhà tối thiếu phải có hệ thống cung cấp nước, hệ thống chưa trang bị hệ thống BMS tiết kiệm điện năng, tiền điện nhiều so với tịa nhà có trang bị hệ BMS hệ thống tiết kiệm điện Do chất lượng hiệu sử dụng không cao Neu xét mặt kinh doanh nhà cao tầng khơng có tính cạnh tranh đương nhiên thua lỗ Đứng trước thực tế đó, việc nhiên cứu hệ thống tự động giám sát, theo dõi hệ thống kỹ thuật để bảo vệ tồ nhà cao tầng nhằm tạo nên mơi trường làm việc sinh hoạt an toàn, tiện nghi đại, qua đề tài giúp hiếu vấn đề tổng quan hệ thống tụ’ động hố cho tồ nhà tù’ cấu hình hệ thống, phần mềm điều khiển giám sát chuyên dụng đến điều khiến cục thiết bị trường Đồ rì tốt nghiệp Svth:Ngơ Chí Cường Đối tượng nghiên cứu: úng ta phân loại tịa nhà cao tầng theo mục đích sử dụng sau: • Văn phịng: nhà bank, cơng ty bảo hiếm, văn phịng cho th • Các tịa nhà hành cơng cộng, • Các tịa nhà dược phấm, bệnh viện, • Các nhà ga tàu, tàu điện ngầm, • Các khách sạn, nhà ăn, • Các trường đại học, trường phố thơng, • Các trung tâm điện thoại, truyền hình, • Các sân bay, trung tâm thông tin Với loại nhà cao tầng có mục đích sử dụng khác có hệ BMS tương ứng phù họp với mục đích sử dụng khác Hệ thong quản lý tịa nhà: Ngoài hệ thống kỹ thuật tối thiểu hệ thống điện chiếu sáng, hệ thống cấp nước, hệ thống thơng gió tùy vào mục đích sử dụng tịa nhà mà có thêm hệ thống như: • Hệ thống điều khiến thơng gió điều hịa khơng khí • Hệ thống điều khiển đèn chiếu sáng • Hệ thống điều khiển đỗ ơtơ • Hệ thống điều khiển vào tòa nhà Trang • Hệ thống báo động xâm nhập • Hệ thống báo cháy, báo khói • Hệ thong thơng tin nội • Hệ thống giám sát tự động hóa tồn tịa nhà Các hệ thống chia làm ba nhóm chính: • Hệ thống giám sát báo động, • Hệ thống quản lý lượng, • Hệ thống thơng tin Ba nhóm đặc trưng cho hệ thống BMS cho tòa nhà cao tầng Tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà ba nhóm hệ thống trang bị cho tòa nhà hay không Trên sở hệ thống mà đánh giá chất lượng tòa nhà đạt tiêu chuấn hay không đạt tiêu chuấn hệ thống BMS thiết hệ thống BMS cho tòa nhà cao tầng Qua phân tích thực trạng hệ thống quản lý nhà cao tầng trên, thấy tính cấp thiết phải trang bị hệ BMS cho nhà cao tầng Ngày nay, Trang Đồ án tốt nghiệp Svth:Ngơ Chí Cường tịa nhà cao tầng khơng đạt tiêu chí diện tích sử dụng mà cịn phải đạt tiêu chí tiết kiệm điện năng, đạt tiêu chí mơi trường, tiêu chí tiện nghi, tiêu chí hệ thống thơng tin, tiêu chí an ninh, Tùy thuộc vào loại nhà cao tầng mà hệ thống BMS phải trang bị cho phù hợp với mục đích sử dụng mơi trường tịa nhà khai thác Các hệ thống BMS chuấn hóa sử dụng rộng rãi toàn giới Các hãng cung cấp sản phẩm xâm nhập vào thị trường Việt Nam như: Siemens, Honeywell, Johnson Controls, Các nhà cao tầng Việt Nam sử dụng hệ thống BMS Siemens thông qua công ty đại lý Việt sáng tạo, NTC đế thực lắp đặt cho tòa nhà: Saigon Center HCM đưa vào sử dụng 1996, Red riverbuilding Hanoi- 1999, Opera Hilton Hotel Hanoi-2000, Trung tâm thương mại Ruby plaza, Trung tâm thương mại dầu khí Sau trang bị hệ BMS này, tòa nhà khai thác hiệu khả quản lý giám sát báo hiệu cố hệ thống HVAC (Hệ thống thông gió điều hịa khơng khí) tiết kiệm 50% lượng điện tiêu thụ cho hệ thống so với trước lắp đặt hệ thống BMS Với kết khiêm tốn qua tòa nhà nói trên, thấy cần thiết hệ thống BMS tòa nhà cao tầng Do vậy, đòi hỏi tòa nhà cao tầng cần phải trang bị hệ thong BMS đế giúp cho việc quản lý, giám sát hiệu khai thác tiện lợi, đảm bảo cho môi trường sống xanh, đẹp Do vậy, đổi tượng nghiên cứu đề tài hệ thống quản lý nhà (BMS) hãng nối tiếng giới Từ thiết kế hệ thong quản lý nhà BMS Nội dung nghiên cứu: Nội dung cần nghiên cứu khái niệm tự động hoá Trang nhà, cần tìm hiếu nghiên cứu hãng tiếng giới mạnh lĩnh vực tự động hoá tồ nhà Từ kết nghiên cứu lựa chọn hệ thống phù hợp đế áp dụng cho nhà chúng ta.Và đặc biệt ứng dụng phần mềm Ecodial việc thiết kế cung cấp điện cho nhà Phương pháp nghiên cứu: Bằng kiến thức học, sưu tầm tài liệu từ sách vở, Internet, tài liệu hâng tụ’ động hoá to nhà từ thực tế em nghiên cún hệ thống tự động hố quản lý tồ nhà Trang .Đồ án tốt nghiệp Svth:Ngơ Chí Cường Ý nghĩa khoa học thực tiễn: * Ỷ nghĩa khoa học: Đe tài giới thiệu hệ thống quản lý nhà hãng nối tiếng tự động hố giới, từ việc giám sát bảo vệ hệ thống kỹ thuật nhà cao tầng thông qua thiết bị trường, truyền thông đại * Ỷ nghĩa thực tiễn đề tài: Việc quản lý nhà Việt nam cịn mẻ, hầu hết tồ nhà thiết kế hệ thống kỹ thuật tồ nhà Do đó, việc quản lý tồ nhà tích hợp hệ thống riêng biệt thành khối hệ thống chung Từ phòng quản lý có hệ thống hình quản lý phần mềm chuyên dụng thông qua thiết bị trường đế kết nối thiết bị điều khiến cục Tất vấn đề nghiên cứu, phân tích luận văn với đề tài : “Nghiên cứu hệ thong tự động hố tồ nhà” đế chứng minh việc áp dụng hệ thống tự động hoá quản lý nhà cần thiết để đem lại sống văn minh, đại, phù họp xu chung giới Cấu trúc đề tài: Chương I : Tìm hiểu hệ thống quản lý tồ nhà ( BMS) Chương II : Nghiên cứu hệ thống quản lý nhà hãng tiếng giới Chưong III: Phân tích, So sánh lựa chọn hệ thống tụ’ động hố tồ nhà Chưong IV : Thiết kế cung cấp điện cho nhà sử dụng Ecodial Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Lê Văn Doanh tận tình giúp đỡ em suốt q trình làm đề tài thầy, môn Thiết bị điện - điện tử, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện cho em hoàn thành đề tài tốt nghiệp Tuy vậy, thời gian nghiên cứu trình độ cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi sai sót, nhầm lẫn Em mong nhận góp ý Thầy Cô bạn để đề tài em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Quy Nhơn , ngày 15 tháng năm 2009 Sinh viên : Ngơ Chí CườngChng I : TÌM HIỂU HỆ THỐNG Tự ĐỘNG HĨA QUẢN Trang LÝ TỒ NHÀ BUILDING MANAGEMENT SYSTEM ( BMS) I Giói thiệu Building Management System (BMS) : 1.1 Giói thiệu chung: BMS hệ thống tự động hoá điều khiến giám sát kỹ thuật Hệ thong mang tính tống cao điều khiến giám sát hệ thống kỹ thuật tòa nhà BMS thực tốt nhiệm vụ điều khiến vận hành hệ thống, mơi trường thu nhận, quản lý tồn thông số kỹ thuật thiết bị hệ thống kết nối tới Thông qua trao đối thông tin, BMS điều khiển vận hành thiết bị chấp hành hệ thống kỹ thuật khác hoạt động theo yêu cầu người quản lý, đảm bảo yếu tố kỹ thuật yếu tố an toàn, an ninh Một hệ thống quản lý tồ nhà kết nối đế điều khiển giám sát hệ thống kỹ thuật tịa nhà như: + Hệ thống thiết bị mơi trường (điều hịa, thơng khí, giám sát mơi trường ) + Hệ thống an ninh (CCTV, hệ thống kiểm soát vào ra, Phòng cháy chữa cháy ) + Hệ thống điều khiến chiếu sáng (chiếu sáng công cộng, khấn cấp ) + Hệ thống quản lý điện (cung cấp điện, máy phát điện, đo đếm lượng ) + Thang máy + Các hệ thống thiết bị lắp đặt phòng máy chủ Tùy theo dự án cụ mà hệ thống BMS quản lý nhiều hay so với hệ thống kỹ thuật 1.2 Một số lọi ích hệ BMS : Hoạt động đon giản với nhừng chức lập trình lặp lặp lại đế thiết lập chế độ vận hành tự động Giảm thời gian huấn luyện vận hành viên nhờ hướng dẫn hồ trợ trực quan hình đồ họa Trang Trung ốĐồ án tốt nghiệp Svth:Ngơ Chí Cường Đáp ứng nhu cầu người sử dụng phản ứng với điều kiện rắc rối nhanh hiệu Giảm lượng điện tiêu thụ thông qua khả điều khiến quản lý tập trung chương trình quản lý điện Quản lý sở , tài sản hiệu nhờ báo cáo ghi lại trình động, bảo trì, chức tự động hoạt gửi cảnh báo Lập trình linh hoạt theo nhu cầu tòa nhà, tố chức yêu cầu mở rộng Nâng cao hoạt động nhờ tích hợp phần mềm phần cứng nhiều hệ thống phụ điều khiển số trực tiếp (DDC - Direct Digital Control), hệ thống báo cháy, an ninh, điều khiển truy nhập điều khiến ánh sáng I Một số thuật ngũ’ tự động hóa tịa nhà : Building Management System (BMS): Hệ thống quản lý tịa nhà Nó tập trung hóa giám sát, hoạt động quản lý tịa nhà nhằm tối ưu hiệu suất hoạt động Building Control System (BCS): Hệ thống điều khiển tịa nhà Nó mang đến tiện nghi an tồn cho ngơi nhà bạn Building Management and Control System (BMCS): Hệ thống điều khiến quản lý tịa nhà Nó kết hợp BMS BCS Building Automation and Control Network (BACnet) Protocol: Giao thức mạng điều khiển tự động hóa tịa nhà (BACnet) Một giao thức liên lạc cho BMCS hiệp hội kỹ sư ASHRAE phát triển (ASHRAE - American Society of Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers) Dynamic Display Data: Dừ liệu hiển thị động Là loại liệu hiến thị trạm làm việc BMCS mà cập nhật định kỳ, chang hạn trạng thái nhiệt độ ON/OFF Energy Management System (EMS): Hệ thống quản lý lượng Nó tối ưu hóa hoạt động, nhiệt độ, trình hệ thống HVAC tòa nhà Ngoại trừ số hệ thống lỗi thời, hệ BCS BMCS có tồn chức hệ EMS II Kiến trúc hệ thống: 2.1 Giói thiệu: Giải pháp tích hợp cho phép nâng cao hiệu suất tịa nhà cách giảm chi Trang phí nhân cơng, chi phí lượng, cung cấp mơi trường làm việc tiện ngh Trang iĐồ án tốt nghiệp Svth:Ngô Chí Cường an tồn cho cán nhân viên làm việc nhà khách đến làm việc với đơn vị nhà Hệ thong quản lý tịa nhà tích hợp với hệ thong dịch vụ sau: + Hệ thống cung cấp phân phối điện (Máy cắt, Tủ hạ thế, tủ phân phối đầu tầng máy phát điện dự phòng ) + Điều hịa trung tâm + Chiếu sáng cơng cộng (Public Lighting) + Hệ thống cho tầng lắp đặt thiết bị viễn thông + Điều khiển truy nhập (Access control) + Hệ thống Camera an ninh + Hệ thống PCCC + Thang máy (lift, elevator) + Hệ thống cấp, thoát nước & xử lý nước thải sinh hoạt + Hệ thống thông tin công cộng (hệ thống âm thơng báo, hệ thống hình thơng báo ) Với tính chất phức tạp, lượng người sử dụng dịch vụ đơng bất định tồ nhà, địi hởi hệ thống quản lý giám sát phải đơn giản, rõ ràng sẵn sàng đáp ứng nhu cầu người sử dụng cách nhanh Giải pháp đề xuất BMS dựa công nghệ, ý tưởng, kiến trúc cơng nhận Tồn thiết kế tập trung xung quanh kiến trúc tích hợp liên kết tất chương trình ứng dụng dịch vụ với đế cung cấp khả điều hành tuyệt vời cho nhà Giải pháp BMS cung cấp hệ thống điều hành tích hợp cho việc quản lý dịch vụ nhà ứng dụng thông minh cho cán làm việc tồ nhà, cơng cụ, lực khả mở rộng dịch vụ phương tiện cho tầng người sử dụng Mục tiêu việc thiết kế cho nhà: tạo tồ nhà thơng minh có nhừng ứng dụng cao qua hệ thống tích hợp Điều khơng áp dụng cho hạ tầng dịch vụ tồ nhà, mà cịn cho mơi trường điều hành vật lý, hệ thống thông tin, viễn thông, an ninh quản lý cần thiết để giúp điều hành nhà cách hiệu Giải pháp BMS hồn thiện theo thời gian, theo nhiều khía cạnh kết nối hoàn hảo với hệ thống ứng dụng khác nhau, qui trình quản lý dễ dàng,tập trung vào người sử dụng khác nhau, w Theo yêu cầu tương lai, nguyên tắc thiết kế BMS phải xoay Trang Đồ án tốt nghiệp Svth:Ngơ ChíCường quanh kết nối mở theo chuẩn ngành với hệ thống phụ, dễ kết nối với ứng dụng bên thứ ba, dễ mở rộng tới cổng web (web portals), dòng liệu theo thời gian thực ứng dụng quản lý,vv 2.2 So’ đồ kiến trúc hệ thống: Cấp điều khiến hệ thốngLonwork, Profibus, Cấp điều Modbus, win a l hành quản l|fo II«« PCCC ( Cấp điều lý khiển khu vực Các hệ thống tiện ich cùa tòa Ethernet TCP/IP, nhà BACNet, m Đồ án tốt nghiệp Svth:Ngơ Chí Cường Giá trị Ku Ks phần tử mạch mặc định 100 Thay đối trị số muốn giữ nguyên giá trị mặc định.Sotircri pmi VJ Nm«ONO CO IbtW) M2.44 ỊCHIEUSANÔ 85.33 16.30 Circuit 3P t- N 3P IP polarity 73.00 48ŨD SB ruwriyi 80 Pettier 87 100 latter Hu 0Ô0 0.80 60 Cullen* - I lotol IAI NelHMiik el) un = 141.5 IIII It-III | u I Load* I |A| (Mtflx au r.uiirnl ~ nt*rr«l 15?.21 rniji| TRAM LTS THANH CA1 L*»nrg Ki Bên cạnh hiển thị vùng Network sơ đồ dạng mô tả mạch điện Phần tử chọn tô sang, tải phần tử xuất Trcmg 106 Đồ án tốt nghiệp Svth:Ngơ Chí Cường vùng Loads of Current Equipment Sau chọn thông sổ cho phần tử BTS nhấp chọn THANHCAI Network đế thay đối thông số Cuối cùng, chọn lại công suất cho mạch vùng Normal Cơng suất tính tốn mạch gần 500 KVA Nhấp chuột vào vùng này, danh sách nguồn chọn đưa Nhấp chọn công suất nguồn tiêu chuẩn 630KVA Chọn OK đế phần mềm tính tốn lại giá trị cơng suất nguồn cho tồn mạch Lúc công suất nguồn chọn 630 kVA OK Cancel kVA _jkVA Help kVA P chosen per eourc® : ■It- TRAM LT'TUHBBI JCU0N6 " V, 370 80 Cilciiil V iiÍ 3P*- M Pcwei 0>(W) 200.00 Ptt/Jir □ £D factor Ku OJSO P«AN;í JUŨN' J2 02 436 3P ’ N 230 00 a SO QâO c L*ĩ BTS iroo n 127 34 3P-N 07 05 □.E D 1.C C Current equipment I Loadt |A| 324.36 I Total ỊAI 741 Loads ol current equipment V ►I Number of ìourccí : INumber ol íoutces : P n c.flilGuloler) pc» »ourcc : 4811 30 kVA I’ P choten source per lower : Il pet : Hcplỡccrncnt Numbci ol sources : Svuitm (380 V) Normol Trcmg 107 Đồ án tốt nghiệp Svth:Ngơ Chí Cường Network Trcmg 108 Đồ án tốt nghiệp Svth:Ngơ Chí Cường 4.4 Tính tốn mang điên bước Ecodial cho phép tính tốn mạng điện theo chế độ: Chế độ Pre sizing: ước tính nhanh chế độ kích thước mạng Chế độ Calculate: tính tốn theo tứng bước theo đặc tính hay ràng buộc cho Tính tốn theo kích thước ước tỉnh (Pre sizing) Calculation Sau nhập số liệu theo sơ đồ yêu cầu, nhấp chọn mục Calculation/Pre sizing từ menu Parameters Tools General characteristics Power sum Hộp thoại Calculation xuất sau: Như vậy, mạng điện tính tốn hồn chỉnh sau phần mềm chạy tính tốn kết thúc Đổi với mạng điện phần tủ' nên tính theo đế ước lượng cách nhanh Phương pháp tính tốn bước nên áp dụng cho mạch có nhiều tải mạng nhiều phần tử phức tạp Đồ án tốt nghiệp 4.5 Phối hoT) đăc tuvến báo vẽ CB, máy cắt Svth:Ngô Chí Cường Để kiểm tra khả tác động chọn lọc CB bảo vệ cần so sánh đường cong đặc tuyến thời gian tác động theo dòng điện qua CB Từ có lựa chọn thiết bị bảo vệ cách xác cho mạch dự án Trong này, muốn kiếm tra lại thiết bị bảo vệ hay CB, máy cắt chọn có thỏa mãn với yêu cầu mạng thiết kế hay chưa cách xét đường đặc tuyến CB nhánh sơ đồ nguồn CB nhánh sơ đồ cần kiếm tra 4.5.1 Kiểm tra thiết bị đóng cắt nguồn với nhánh sơ đồ phân xưởng Xét đường đặc tuyến CB nguồn CB nhánh sơ đồ phân xưởng Nhấp chuột vào nhánh sơ đồ phân xưởng 1, nhánh sơ đồ chọn màu đỏ Cần Zoom lớn sơ đồ để thấy dòng định mức tải (Ib) Jroduct guide Di chuyến trỏ đến menu nhấp chọn Tool/Cueve comparision hay nhấn phím F6, nhấp vào biểu tượng Launch curve comparision công cụ if B2 '< L l