Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát, theo dõi các hệ thống kỹ thuật để bảo vệ toà nhà cao tầng

Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học mỏ -Địa chất NGUYễN VIệT ANH NGHIÊN CứU THIếT Kế Hệ THèNG GI¸M S¸T, THEO DâI C¸C HƯ THèNG Kü THT Để BảO Vệ TOà NHà CAO TầNG Chuyên ngành: Tự động hoá MÃ số: 60.52.60 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Người hướng dẫn khoa học PGS.TS Đào Văn Tân hà nội, 2008 Bộ giáo dục đào tạo Trường đại học mỏ -Địa chất NGUYễN VIệT ANH NGHIÊN CứU THIÕT KÕ HƯ THèNG GI¸M S¸T, THEO DâI C¸C HƯ THốNG Kỹ THUậT Để BảO Vệ TOà NHà CAO TầNG Luận văn thạc sĩ kỹ thuật hà nội, 2008 LI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, Các kết quả, số liệu nêu luận văn trung thực Chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Việt Anh MỤC LỤC Trang phụ bìa Trang Lời cam đoan Danh mục hình vẽ Mở đầu Chương - Tổng quan khái niệm tự động hố tồ nhà 1.1 Tổng quan hệ thống 1.2 Những khái niệm tự động hố tồ nhà Chương - Nghiên cứu hệ thống tự động hoá nhà hãng 13 giới 2.1 SIEMENS 13 2.1.1 Giải pháp hệ thống hãng Siemens 13 2.1.2 Cấu trúc hệ thống 16 2.1.3 Tích hợp hệ thống 16 2.2 Automatedlogic Corporation (ALC) 29 2.2.1 Giải pháp hệ thống hãng ALC 29 2.2.2 Sơ đồ cấu trúc hệ thống BMS ALC 31 2.2.3 Phần mềm điều khiển giám sát hệ thống WebCtrl 33 2.2.4 Giới thiệu điều khiển hệ thống BMS 39 ALC 2.3 HONEYWELL 54 2.3.1 Giải pháp hệ thống hãng Honeywell 54 2.3.2 Cấu trúc hệ thống 55 2.3.3 Đặc điểm (Key Features) 55 2.3.4 Kiến trúc hệ thống (System Architecture) 56 2.3.5 Sự tích hợp hệ thống (System Intergration) 57 Chương - So sánh lựa chọn hệ thống tự động hố tồ nhà tối ưu 74 Chương - Mơ lập trình điều khiển hệ thống kỹ thuật nhà WebCTRL 82 4.1 Sơ đồ nguyên lý điều khiển giám sát cho hệ thống 82 4.1.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống BMS để điều khiển 82 giám sát, theo dõi hệ thống kỹ thuật nhà 4.1.2 Hệ thống điện động lực 91 4.1.3 Nguyên lý kết nối với hệ thống tủ ATS tủ hạ tổng 92 4.1.4 Hệ thống điều hồ khơng khí 92 4.1.5 Hệ thống chiếu sáng 94 4.1.6 Nguyên lý kết nối hệ thống báo chữa cháy 95 4.1.7 Nguyên lý điều khiển, giám sát hệ thống bơm cấp nước 95 4.1.8 Hệ thống Camera 96 4.2 Mơ cách lập trình điều khiển hệ thống kỹ thuật 97 phần mềm WebCTRL Kết luận 110 Tài liệu tham khảo 112 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc BMS Siemens Trang 15 Hình 2.2: Sơ đồ cấu trúc BMS Automated Logic Corporation Trang 31 Hình 3.1: Sơ đồ kiến trúc hệ thống Siemens Trang 79 Hình 3.2: Sơ đồ kiến trúc hệ thống Automated Logic Corporation Trang 80 Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống quản lý tịa nhà (BMS) Trang 83 Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý giám sát hệ thống máy phát Trang 84 Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý kết nối hệ thống tủ ATS tủ hạ Trang 85 Hình 4.4: Sơ đồ nguyên lý giám sát hệ thống Chiler Trang 86 Hình 4.5: Sơ đồ nguyên lý giám sát hệ thống FCU Trang 87 Hình 4.6: Sơ đồ nguyên lý điều khiển hệ thống chiếu sáng Trang 88 Hình 4.7: Sơ đồ nguyên lý kết nối hệ thống báo cháy bơm chữa cháy Trang 89 Hình 4.8: Sơ đồ nguyên lý điều khiển hệ thống bơm cấp nước Trang 90 Hình 4.9: Lưu đồ thuật tốn điều khiển FCU Trang 105 Hình 4.10 Lưu đồ thuật tốn điều khiển Bơm nước Trang 108 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Trong thời đại công nghiệp hố đại hố đất nước, Chính phủ nghị số 27/CP ngày 28 tháng năm 1997 "Ứng dụng phát triển công nghệ tự động hố phục vụ cơng nghiệp hố, đại hố đất nước" Điều cho thấy nhà Lãnh đạo đất nước ta khơng muốn đất nước ngày bị tụt hậu trình hội nhập quốc tế, đặc biệt nước ta nhập WTO, thách thức lớn lĩnh vực tự động hoá Nhận thấy tự động hố đóng vai trị vơ quan trọng lĩnh vực sản xuất làm cho sống văn minh, đại nên hầu hết nhà máy, xí nghiệp tiến đến tự động hóa dây chuyền để tăng lợi nhuận, giảm sức người Khơng tự động hố áp dụng mạnh ngành cơng nghiệp mà áp dụng hầu hết lĩnh vực sống để tạo tiện lợi, văn minh, an toàn cho người Tự động hố cho tồ nhà khơng mà thời gian gần phát triển mạnh nước ta Việc đưa tự động hoá vào giám sát, bảo vệ hệ thống kỹ thuật tồ nhà giúp cho cơng sử dụng nhà tăng cao, đảm bảo môi trường làm việc, sinh hoạt thuận lợi, văn minh an tồn Mục đích, nhiệm vụ phạm vi nghiên cứu: Hiện nay, giới nhà cao tầng áp dụng tự động hố vào việc quản lý tồ nhà nhiều, cịn nước ta việc có số tồ nhà, cao ốc đại Nhận thấy hệ thống kỹ thuật nhà có vai trị lớn người sử dụng, hệ thống kỹ thuật khơng tự động hố cách đồng mà áp dụng tự động hố khâu làm cho việc xử lý cố hay quản lý gặp nhiều khó khăn Đứng trước thực tế đó, việc nghiên cứu thiết kế hệ thống tự động giám sát, theo dõi hệ thống kỹ thuật để bảo vệ nhà cao tầng nhằm tạo nên môi trường làm việc sinh hoạt an toàn, tiện nghi đại, qua đề tài giúp hiểu vấn đề tổng quát hệ thống tự động hố cho tồ nhà từ cấu hình hệ thống, phần mềm điều khiển giám sát chuyên dụng, đến điều khiển cục thiết bị trường Đối tượng nghiên cứu: Ta thấy thực tế đời sống máy móc dần thay cho sức người, bên cạnh đời sống ngày tăng lên để có mơi trường làm việc, sinh hoạt an tồn tiện nghi đại đối tượng ta cần nghiên cứu đề tài phần mềm quản lý nhà hãng phát triển giới lĩnh vực tự động hoá, từ phần mềm thiết kế phương án giám sát, theo dõi quản lý hệ thống kỹ thuật nhà cách tối ưu Nội dung nghiên cứu: Nội dung ta cần nghiên cứu khái niệm tự động hố tồ nhà, ta cần tìm hiểu nghiên cứu hãng lớn giới mạnh lĩnh vực tự động hoá tồ nhà Từ kết nghiên cứu ta lựa chọn hệ thống phù hợp mặt để áp dụng cho nhà Phương pháp nghiên cứu: Bằng kiến thức học, sưu tầm tài liệu từ sách vở, Internet từ thực tế làm công tác với số công ty làm lĩnh vực tự động hoá tác giả nghiên cứu đưa tự động hoá vào để giám sát, theo dõi bảo vệ hệ thống kỹ thuật nhà cao tầng Ý nghĩa khoa học thực tiễn: * Ý nghĩa khoa học: Luận văn giới thiệu phần mềm chuyên dụng hãng quản lý nhà, từ việc giám sát bảo vệ hệ thống kỹ thuật nhà cao tầng thông qua thiết bị trường, truyền thông đại * Ý nghĩa thực tiễn đề tài: Việc theo dõi giám sát nhà Việt Nam cịn mẻ, hầu hết nhà thiết kế cục tự động hoá hạng mục riêng biệt thang máy, điều hồ, PCCC Chính việc giám sát bảo vệ nhà cơng việc tích hợp hệ thống tự động riêng biệt thành khối hệ thống tự động chung Từ ta cần hình quản lý phần mềm chuyên dụng thông qua thiết bị trường để kết nối thiết bị điều khiển cục Tất vấn đề cụ thể nghiên cứu, phân tích luận văn với đề tài "Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát, theo dõi hệ thống kỹ thuật để bảo vệ nhà cao tầng" để chứng minh việc áp dụng tự động hố vào quản lý tồ nhà lĩnh vực thiết yếu cần thiết nhằm đem lại sống an toàn, văn minh đại Cấu trúc luận văn: Chương 1: Tổng quan khái niệm tự động hố tồ nhà Chương 2: Nghiên cứu hệ thống tự động hố tồ nhà hãng Thế giới Chương 3: So sánh lựa chọn hệ thống tự động hố tồ nhà tối ưu Chương 4: Mơ lập trình điều khiển hệ thống kỹ thuật 98 Builder để xây dựng giao diện đồ hoạ, cuối để xây dựng cấu trúc mạng điều khiển sử dụng Site Builder Như biết để lập trình điều khiển từ trước đến sử dụng phần mềm lập trình lập trình dịng lệnh, việc lập trình dịng lệnh gây khó khăn cho việc kiểm lỗi, khơng trực quan, khó lập trình,…Nhưng sử dụng Eikon vấn đề khó khăn phức tạp tháo gỡ ta lập trình Eikon việc sử dụng khối hàm thay dòng lệnh trước, việc làm cho ta nhìn trực quan dễ dàng kiểm lỗi đơn giản việc lập trình 99 Cịn View Builder ta lấy giao diện thiết bị cần điều khiển thư viện tích hợp sẵn WebCTRL cách đơn giản, đưa thêm hình ảnh kỹ thuật từ ngồi vào thư viện Sau có Eikon (xây dựng thuật toán điều khiển) View Builder (xây dựng giao diện đồ hoạ) ta tích hợp phần vào Site Builder, bước xây dựng cấu trúc mạng điều khiển Như trình lập trình điều khiển cho thiết bị cần điều khiển tự động tồ nhà hồn thành Khi WebCTRL server giám sát hệ thống Server từ mạng Internet,… 100 Chỉ cần nhìn vào sơ đồ nguyên lý, ta thấy tốn khơng phức tạp, lý ta biểu diễn điểm vào/ra với điều khiển Với lý đơn giản chương trình điều khiển với khối hàm chức hay dịng lệnh khơng có nhiều ý nghĩa, mặt khác chương trình điều khiển phải gắn liền với điều khiển cụ thể, phần mềm cụ thể Với kinh nghiệm tác giả khăng định làm tốt việc phân tích tốn điều khiển việc viết chương trình điều khiển khơng khó, đặc biệt với cơng cụ phần mềm ngày có khả hỗ trợ cao cho người dùng Do vậy, luận văn tác giả mơ lập trình điều khiển hệ thống bơm nước, hệ thống chiếu sáng FCU phần mềm WebCTRL hãng Automated Logic Corp (ALC): - Theo sơ đồ số 4.8 lưu đồ thuật toán, tác giả xây dựng thuật toán điều khiển cho hệ thống bơm nước nhà khối hàm chức Eikon: 101 - Theo sơ đồ số 4.6 tác giả xây dựng thuật toán điều khiển cho hệ thống chiếu sáng công cộng chiếu sang văn phịng tồ nhà khối hàm chức Eikon: + Chiếu sáng công cộng: 102 + Chiếu sáng văn phòng: - Theo sơ đồ số 4.5 tác giả xây dựng thuật toán điều khiển cho FCU nhà khối hàm chức Eikon: 103 Như công việc xây dựng thuật tốn điều khiển (Eikon) để lập trình điều khiển cho hệ thống kỹ thuật – bước trình lập trình điều khiển phần mềm WebCTRL Để dễ dàng kiểm tra lỗi giám sát hệ thống xác cần làm bước xây dựng giao diện đồ hoạ điều khiển (View Builder), việc đơn giản thư viện phần mềm WebCTRL có sẵn hệ thống kỹ thuật mà biết phần đầu chương Cuối để kết thúc trình lập trình điều khiển tiến hành cần phải xây dựng cấu trúc mạng điều khiển (Site Builder) – bước tích hợp hai phần Eikon View Builder Đối với hệ thống kỹ thuật giám sát điều khiển đơn giản lập trình điều khiển bỏ qua bước xây dựng giao diện đồ hoạ (View Builder) Để thấy rõ khác biệt với phần mềm khác giới thiệu sức quản lý tịa nhà phần mềm WebCTRL, tác giả mơ đầy đủ trình lập trình điều khiển hệ thống FCU (Fan Coil Unit) hệ thống Bơm nước 104 Theo hình vẽ 4.5 lưu đồ thuật toán FCU xây dựng thuật toán điều khiển cho FCU (trang 102) Tiếp theo xây dựng giao diện đồ hoạ vận hành FCU (việc cần vào thư viện hệ thống kỹ thuật tồ nhà tích hợp sẵn phần mềm WebCTRL kéo WebCTRL server, cụ thể xem hình mơ dưới) Trong giao diện đồ hoạ FCU, giám sát trạng thái quạt, nhiệt độ phòng, nhiệt độ nước lạnh, đồng thời đặt nhiệt độ cho phịng giao diện FCU mà không cần đặt bảng điều khiển đặt phòng 105 BEGIN Đặt tốc độ Quạt Khởi động Quạt So sánh T0 T1>T2 T1