Tài liệu Nghiên cứu ứng dụng hệ thống quản lý tòa nhà thông minh ibms

LỜI CAM ĐOAN Ngoài sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của PGS.TS. Nguyễn Văn Khang, cuốn luận văn này là sản phẩm của quá trình tìm tòi, nghiên cứu và trình bày của tác giả về đề tài trong luận văn. Mọi số liệu quan điểm, quan niệm, phân tích, kết luận của các tài liệu và các nhà nghiên cứu khác đều được trích dẫn theo đúng qui định. Vì vậy, tác giả xin cam đồ án là công trình nghiên cứu của riêng mình. Hà Nội, ngày 19 tháng 3 năm 2012 Tác giả Vương Thị Dung 1 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT STT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 1 AC AHU Controller Bộ điều khiển AHU 2 AHU Air Handing Unit Máy điều hòa không khí 3 AI Analog Input Đầu vào tương tự 4 AO Analog Output Đầu ra tương tự Data communication Protocol for 5 Bacnet Building Automation and Control Networks Giao thức truyền thông dữ liệu cho mạng điều khiển tự động hóa tòa nhà Building Management System Hệ thống quản lý tòa nhà Intelligent Building Management Hệ thống quản lý tòa nhà System thông minh CCTV Closed- Circuit Television Hệ thống truyền hình 9 DDC Direct Digital Controller 10 VAV Variable Air Volume 11 UPS Uninterrptible Power System 6 BMS 7 IBMS 8 12 OPC Object linking and Embedding for Process Control Bộ điều khiển số trực tiếp Bộ điều khiển lưu lượng gió biến đổi Bộ lưu điện Điều khiển quá trình cho các đối tượng liên kết và nhúng Giao thức truyền thông 13 MODBUS Modbus 14 MCCB Molded Case Circuit Breaker Máy cắt cục bộ 15 LAN Local Area Network Mạng máy tính cục bộ 16 IP Internet Protocol Giao thức mạng 2 công nghiệp Modbus Input/Output Đầu vào/đầu ra Heating, Ventilation and Điều hòa lưu thông Air- Conditioning không khí HDD Hard Disk Driver Ổ cứng máy tính 20 FCU Fan Coil Driver Dàn quạt lạnh 21 EBI Enterprise Building Intergrator 22 DO Digital Output 23 DI Digital Input 24 DVM Digital Video Manager 25 ALN Application Level Network 26 BEMS Building energy management system 17 I/O 18 HVAC 19 3 Tích hợp hệ thống tòa hòa Đầu ra số Đầu vào số Bộ điều khiển số trực tiếp Mạng tầng ứng dụng Hệ thống quản lý năng lượng tòa nhà DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1. Bảng quan hệ giữa tốc độ truyền và chiều dài dây dẫn Bảng 3.1. Bảng ma trận điều khiển khối khách sạn Bảng 3.2. Bảng ma trận điều khiển khối văn phòng Bảng 3.3. Bảng đặt lịch 4 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Mô hình hệ thống quản lý tòa nhà IBMS ................................................ 12 Hình 1.2. Mô hình điều khiển quản lý tòa nhà IBMS .............................................. 13 Hình 1.3. Nguyên tắc hoạt động của BMS điều khiển Chiller ................................ 14 Hình 1.4. Mô hình điều khiển phân lớp của IBMS ................................................. 14 Hình 1.5. Mô hình thiết bị hiện trường .................................................................. 15 Hình1.6. Mô hình khối điều khiển .......................................................................... 15 Hình 1.7. Mô hình khối quản lý của hệ thống IBMS .............................................. 16 Hình 1.8. Thành phần của hệ thống IBMS ............................................................. 17 Hình 1.9. Mô hình liên kết các hệ thống trong tòa nhà IBMS ................................. 20 Hình 1.10. Lợi ích của hệ thống BMS đem lại cho tòa nhà .................................... 21 Hình 1.11. BMS giúp quản lý tòa nhà tiện lợi ........................................................ 22 Hình 2.1. Mô hình phân cấp chức năng của hệ thống IBMS .................................. 25 Hình 2.2 Sơ đồ thu thập dữ liệu ............................................................................. 27 Hình 2.3. Nối dây truyền thống (a) và nối dây mạng công nghiệp (b) .................... 28 Hình 2.4. Hạ tầng mạng quản lý tòa nhà IBMS ..................................................... 29 Hình 2.5. Điều khiển giám sát tập trung ................................................................ 31 Hình 2.6. Giao thức BACnet .................................................................................. 33 Hình 2.7. Giao thức LonTalk ................................................................................. 33 Hình 2.8. Kiến trúc giao thức Profibus .................................................................. 34 Bảng 2.1. Bảng quan hệ giữa tốc độ truyền và chiều dài dây dẫn .......................... 35 Hình 2.9. Cấu trúc khung truyền của Ethernet ....................................................... 37 Hình 2.10. Dạng địa chỉ 16 bit .............................................................................. 38 Hình 2.11. Dạng địa chỉ 46 bit .............................................................................. 38 Hình2.12. Mô hình AHU........................................................................................ 41 Hình 2.13. Mô hình điều hòa không khí trung tâm giải nhiệt nước(Chiller) ........... 42 Hình 2.14. Mô hình giải pháp quản lý tòa nhà của hãng HoneyWell ..................... 45 Hình 2.15. Tích hợp các hệ thống trong tòa nhà sử dụng IBMS ............................ 46 Hình 2.16. Hệ thống điều hòa không khí trung tâm VRV........................................ 47 Hình 3.1. Dự án khách sạn Dầu khí Thái Bình....................................................... 52 Hình 3.2. Sơ đồ nguyên lý tủ điều khiển chiếu sáng ............................................... 71 Hình 3.3. Sơ đồ các tủ điện tầng điều khiển chiếu sáng ......................................... 72 Hình 3.4.Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển hệ thống quạt thông gió ................. 73 Hình 3.5. Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển hệ thống quạt hút khói bếp, hút mùi cho khu vực toilet. ................................................................................................. 74 Hình 3.6. Bộ điều khiển kỹ thuật số ....................................................................... 75 Hình 3.7. Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển quạt tăng áp .................................. 77 Hình 3.8. Sơ đồ nguyên lý giám sát hệ thống bơm nước sinh hoạt ......................... 78 Hình 3.9. Sơ đồ nguyên lý giám sát hệ thống bơm nước thải.................................. 79 Hình 3.10. Sơ đồ nguyên lý giám sát hệ thống bơm nước cứu hỏa ......................... 80 Hình 3.11. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống quản lý tòa nhà IBMS ............................ 83 Hình 3.12. Sơ đồ một sợi hệ thống quản lý tòa nhà IBMS ...................................... 84 5 Hình 3.13. Màn hình quản lý hệ thống tòa nhà IBMS ............................................ 86 Hình 3.14. Quạt chạy ở chế độ tự động ................................................................. 87 Hình 3.15. Quạt dừng ở chế độ bằng tay ............................................................... 87 Hình 3.16. Quạt báo trip ....................................................................................... 87 Hình 3.17. Màn hình giám sát tủ DB-T4 ................................................................ 88 Hình 3.18. Truy cập phần đặt lịch ......................................................................... 89 Bảng 3.3. Bảng đặt lịch ......................................................................................... 90 Hình 3.19. Truy cập phần quản lý User ................................................................. 91 Hình 3.20. Khai báo User ...................................................................................... 91 Hình 3.21. Các cấp độ User .................................................................................. 92 Hình 3.22.. Ví dụ kiểm tra gateway điều hòa ......................................................... 93 6 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Khi dòng người từ các tỉnh đổ xô tới thủ đô Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh để làm việc, học tập, lập gia đình, sinh sống đã làm tăng nhu cầu nhà ở tại các thành phố lớn. Đồng thời, đất nước ta đang trong giai đoạn phát triển, những tòa nhà cao tầng mọc lên ngày càng nhiều, đặc biệt là các sân bay, trung tâm thương mại, ngân hàng, khách sạn, chung cư, trường học hay bệnh viện. Những tòa nhà này không chỉ được thiết kế hiện đại mà còn được trang bị nhiều thiết bị công nghệ cao. Chi phí xây dựng các tòa nhà là rất lớn nhưng so với chi phí để quản trị hiệu quả tòa nhà như chi phí cho duy trì hoạt động, chi phí cho năng lượng tiêu thụ, thời gian, con người, an toàn, thông tin liên lạc, và bảo trì vận hành tòa nhà này thì nhỏ hơn rất nhiều. Để tạo nên môi trường làm việc, sinh hoạt an toàn và tiện nghi, và giảm chi phí quản lý và vận hành tòa nhà thì Tự động hóa quản lý tòa nhà là một yêu cầu không thể thiếu trong mỗi công trình xây dựng. Từ những năm 1970 các quốc gia tiên tiến trên thế giới đã bắt đầu đưa vào sử dụng các hệ thống như hệ thống quản lý tòa nhà “Building Management System” (IBMS), hệ thống tự động hóa tòa nhà “Building Automation System” (BAS), hệ thống thành phố thông minh “Intelligent City System” (ICS), hệ thống xí nghiệp thông minh “Intelligent Factory System” (IFS), và những năm gần đây là hệ thống quản lý tòa nhà thông minh “ Intelligent Building Management System ” (IBMS) được đặc biệt quan tâm… Đây là những thành phố, tòa nhà hay nhà máy có trang bị hệ thống tự động và “thông minh”, có khả năng “suy luận” để tự động thực hiện công việc quản trị hiệu quả môi trường và mọi hoạt động của một tòa nhà. Nhiệm vụ chính của hệ thống IBMS là điều khiển, giám sát, quản lý các thiết bị cơ/điện trong một tòa nhà cao tầng, giúp cho việc vận hành, bảo dưỡng và quản lý tòa nhà một cách thuận tiện, an toàn và tiết kiệm. Hệ thống IBMS được phát triển dựa trên nền kiến trúc của một hệ điều khiển phân tán với các bộ điều khiển số trực tiếp (Direct Digital Controler – DDC) được kết nối với hệ thống mạng tầng (Floor 7 Networks), các bộ điều khiển, định tuyến cấp cao hơn liên kết các DDC với hệ thống mạng ”Backbone” của tòa nhà. Thêm vào đó khi các tòa nhà sau khi được đầu tư xây dựng với chi phí lớn nhưng sau khi đi vào hoạt động một thời gian bắt đầu xuất hiện nhiều phát sinh để quản lý hoạt động tòa nhà như chi phí cho tiêu thụ năng lượng cao, an ninh giám sát không tốt, hệ thống vệ sinh xuống cấp.…Dẫn tới các tòa nhà này phải nâng cấp chất lượng quản lý hoạt động của tòa nhà và giải pháp khắc phục hiệu quả là nâng cấp thêm hệ thống quản lý tòa nhà thông minh. Trên nhu cầu cấp thiết mỗi tòa nhà hiện đại cần có hệ thống IBMS để quản lý hiệu quả năng lượng, tiết kiệm chi phí, tác giả đã nhận đề tài mang tên: “Nghiên cứu ứng dụng hệ thống quản lý tòa nhà thông minh IBMS”. 2. Lịch sử nghiên cứu Ngay sau khi bắt đầu nhận đề tài, tác giả bắt đầu nghiên cứu hệ thống quản lý tòa nhà IBMS, trước đó tác giả đã có thời gian ngắn tìm hiểu về hệ thống IBMS. Sau một thời gian tác giả tìm hiểu tổng quan nguyên lý hoạt động chung các hệ thống quản lý tòa nhà IBMS. Tác giả dần nghiên cứu sâu thêm về các giao thức, kiến trúc, tính năng của từng thiết bị của hệ thống IBMS. 3. Mục đích nghiên cứu, đối tượng, phạm vi nghiên cứu Trong quá trình thực tế tiếp cận tác giả thấy hệ thống IBMS thích hợp với các công trình trong ngành xây dựng. Vì vậy tác giả muốn nghiên cứu về hệ thống IBMS để dần áp dụng hệ thống IBMS vào thực tiễn. Sau này có thể áp dụng các hệ thống này trong các tòa nhà của trường Đại học Xây dựng. 4. Các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả Sau khi tìm hiểu một thời gian tác giả viết cuốn luận văn có bố cục gồm 3 chương sẽ cung cấp những kiến thức cơ bản về hệ thống quản lý tòa nhà thông minh, cơ sSở lý thuyết về hệ thống quản lý tòa nhà thông minh, và giải pháp áp dụng hệ thống quản lý tòa nhà thông minh vào một tòa nhà cụ thể là “Công trình tổ hợp khách sạn dầu khí Thái Bình “ Chương 1 cho chúng ta cái nhìn tổng quan về hệ thống quản lý tòa nhà thông minh IBMS. Nội dung của chương xoay quanh việc đưa ra mô tả về hệ thống quản 8 lý tòa nhà thông minh, tập trung mô tả cấu trúc hệ thống IBMS, các thành phần chính cấu thành hệ thống IBMS như hệ thống điều khiển vào ra tòa nhà, hệ thống quản lý điện năng, hệ thống điều khiển ánh sáng, hệ thống điều hòa, hệ thống thông gió, hệ thống thang máy, hệ thống camera an ninh … cũng như chức năng, nhiệm vụ và các lợi ích của hệ thống IBMS đem lại. Để làm rõ nội dung trình bày trong chương 1 về cơ chế hoạt động của hệ thống IBMS, chương 2 của cuốn luận văn trình bày về cơ sở lý thuyết của hệ thống IBMS. Tác giả phân tích thành phần của một hệ thống thông tin công nghiệp, cấu trúc mạng của hệ thống IBMS và hệ thống thu thập dữ liệu, mạng truyền thông công nghiệp đề cập tới các phương thức truyền thông như các giao thức BACnet, MODbus, LONworks, OPC, TCP/IP, Profibus... để ghép nối các thiết bị cấp trường, các bộ điều khiển số DDC với cấp quản lý để điều khiển và giám sát hệ thống, các yêu cầu về thiết bị, bộ điều khiển và các phần mềm, sử dụng trong hệ thống quản lý tòa nhà. Chương 3 từ kết quả nghiên cứu lý thuyết ở 2 chương trên tác giả ứng dụng giải pháp cụ thể để quản lý tòa nhà “Công trình tổ hợp khách sạn dầu khí Thái Bình “. Trong chương này, tác giả đi từ khảo sát hệ thống thực, nhu cầu sử dụng của tòa nhà từ đó đưa ra yêu cầu thiết kế hệ thống IBMS dành cho tòa nhà, tiếp sau đó là các quá trình lựa chọn thiết bị như lựa chọn máy chủ, bộ điều khiển số, các thiết bị đầu cuối như cảm biến nhiệt, cảm biến độ ẩm, cảm biến chênh áp, công tắc dòng chảy, công tắc lưu lượng gió,van điều khiển,...và việc triển khai tích hợp các hệ thống riêng lẻ thành một hệ thống quản lý tòa nhà IBMS. 5. Phương pháp nghiên cứu Tác giả sử dụng nguồn tài liệu chủ yếu từ Internet và các hãng cung cấp thiết bị cho hệ thống quản lý tòa nhà IBMS ở Việt Nam. Tìm kiếm sự hỗ trợ kỹ thuật từ các nhà cung cấp giải pháp quản lý hệ thống tòa nhà như HoneyWell, ALC… Qua đây, tác giả xin gửi lời cám ơn tới gia đình, bạn bè và các thầy cô trong khoa Điện tử - Viễn Thông, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Đặc biệt, tôi xin chân thành cám ơn thầy giáo hướng dẫn là PGS.TS.Nguyễn Văn Khang đã nhiệt 9 tình chỉ bảo để tác giả hoàn thành cuốn luận văn này. Hệ thống quản lý tòa nhà thông minh (IBMS) đang là một lĩnh vực mới ở Việt Nam, do vậy mặc dù đã rất cố gắng nhưng cũng không tránh khỏi thiếu sót trong quá trình tìm hiểu. Tác giả rất mong nhận được sự góp ý và bổ sung của các thầy cô giáo. 10 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG QUẢN LÝ TÒA NHÀ THÔNG MINH Ai cũng muốn được sống và làm việc trong một môi trường đầy đủ tiện nghi, không khí trong lành, và đầy đủ ánh sáng, nơi mà không có cháy nổ, đột nhập, ăn cắp. Hệ thống quản lý tòa nhà IBMS giúp ta đạt được nhu cầu đó. Trên thế giới có nhiều hãng như Honeywell,Siemen,ALC, Johnson Control… nghiên cứu công nghệ, và cung cấp các thiết bị phục vụ hệ thống IBMS. Đồng thời nhờ có mạng Internet bao phủ toàn cầu đã hỗ trợ hệ thống quản lý tòa nhà thông minh quản lý tập trung hơn, hiệu quả hơn, và tiết kiệm chi phí và năng lượng hơn. Triển khai IBMS trong các tòa nhà là những gì chúng ta đang hướng tới trong hiện thực cuộc sống, đáp ứng nhu cầu của từng con người trong xã hội hiện đại. 1.1. Giới thiệu chung về hệ thống IBMS Trước kia hệ thống IBMS chủ yếu chỉ quản lý hệ thống HVAC (điều khiển sưởi ấm, thông gió, điều hòa không khí- Heating, Ventilation, Air conditioning Control), đó là một hệ thống điều khiển vi khí hậu tự động được lắp đặt tại các khu vực công cộng của tòa nhà như sảnh lớn, các hành lang, tầng hầm, thang máy, nhà kho. Trong hệ thống này, chức năng sưởi ấm, thông gió là một xử lý nhằm điều khiển nhiệt độ hoặc độ ẩm trong vùng bằng các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, cảm biến đo lưu lượng không khí và cảm biến đo nồng độ khí CO2 cùng với bộ điều khiển điện tử qua các thiết bị chấp hành như quạt, các van gió, van nước. Một hệ thống điều hòa nhiệt độ đảm bảo việc làm mát, thông khí và làm khô cho một vùng xác định. Sau đó hệ thống BMS thêm thành phần i (intelligent- thông minh) trở thành IBMS nó quản lý thêm nhiều hệ thống khác như hệ thống truy nhập, hệ thống an ninh giám sát, hệ thống CCTV, hệ thống thang máy…. 11 Hệ thống IBMS là hệ thống thời gian thực, trực tuyến, đa phương tiện, nhiều người dùng, hệ thống 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 và ra, các bộ vi xử lý khu vực, các bộ cảm biến và điều khiển qua các ma trận điểm. Hệ thống quản lý tòa nhà thông minh lựa chọn, lưu giữ và xử lý thông tin đối với nhiều loại thiết bị trong tòa nhà và giúp người điều hành thực hiện kiểm tra, bảo dưỡng, tính hóa đơn tiệm năng lượng và giúp người sử dụng quản lý giá cả như có thêm các phần mềm hỗ trợ lập sổ quản lý thiết bị, quản lý vận hành , quản lý lịch biểu, ghi đo và kết toán hóa đơn Hình 1.1. Mô hình hệ thống quản lý tòa nhà IBMS Mục đích của việc sử dụng hệ thống IBMS Hệ thống IBMS quản lý hệ thống điện tổng thể cho tòa nhà và liên kết giữa các tòa nhà, tiết kiệm năng lượng điện, tiết kiệm chi phí vận hành. Vận hành hệ thống tối ưu nhất, hỗ trợ cho bảo hành, bảo trì hệ thống, giám sát, cảnh bảo, lưu trữ và chia sẻ các dữ liệu như tình trạng hoạt động, số giờ chạy của từng thiết bị, cân đối việc điều khiển luân phiên đảm bảo tuổi thọ cho các thiết bị, lập lịch cho quá trình bảo trì, bảo dưỡng kịp thời. 12 Hình 1.2. Mô hình điều khiển quản lý tòa nhà IBMS 1.2. Nguyên tắc hoạt động của IBMS Hệ thống IBMS thu thập các dữ liệu đầu vào từ các cảm biến, bộ thực thi tại mức trường sau đó sử dụng các thông tin đầu vào để ra quyết định điều khiển tại các máy trạm, các bộ vi xử lý khu vực, các máy trạm được kết nối với nhau trong một mạng tổng hợp để truyền và trao đổi thông tin. Sau đó dữ liệu được xử lý và phân tích tại mức quản lý là thiết bị trung tâm và đưa đầu ra tại các bộ vi xử lý khu vực như là tín hiệu bật hay tắt được kết nối tới các máy trạm trong tòa nhà. Ví dụ điển hình về nguyên tắc hoạt động của IBMS điều khiển Chiller. Kết nối cấp cao IBMS cho phép kết nối trực tiếp từ bảng điều khiển tới Router để đặt thông số cho Chiller. Kết nối cấp thấp DDC thu thập dữ liệu từ các cảm biến đặt tại các đường ống. DDC phân tích các tín hiệu rồi đặt lại các thông số điều khiển cho Chiller 13 Hình 1.3. Nguyên tắc hoạt động của BMS điều khiển Chiller 1.3. Sơ đồ kiến trúc của hệ thống IBMS Hệ thống điều khiển tự động tòa nhà thông minh IBMS được thiết kế theo mô hình điều khiển phân lớp, thường là 4 lớp: - Lớp hiện trường - Lớp điều khiển - Lớp vận hành giám sát - Lớp quản lý. Hình 1.4. Mô hình điều khiển phân lớp của IBMS Để phân tích một hệ thống IBMS chúng ta đi phân tích từ phần vật lý (thiết bị hiện trường) ngược lên đến phần quản lý (phần mềm điều khiển và tương tác người dùng) để thấy được quy trình xây dựng một hệ thống IBMS. 14 1.3.1. Thiết bị hiện trường: Các thiết bị hiện trường bao gồm các thành phần chính như sau: Các thiết bị như cảm biến (sensor): cảm biến nhiệt, ánh sáng, chuyển động, hồng ngoại… Bộ chấp hành (actuator): thiết bị điều hoà không khí, quạt thông gió, thang máy… Các bộ điều khiển trường (field controller): được dùng để giao tiếp trưc tiếp với các khu vực có các ứng dụng cần điều khiển. Hình 1.5. Mô hình thiết bị hiện trường Các thiết bị hiện trường có khả năng tự giao tiếp với nhau, hoặc qua bộ điều khiển (local controler). Cảm biến (sensor) sẽ gửi thông số của hệ thống, của môi trường tới bộ điều khiển. Bộ điều khiển sẽ xử lý thông điệp đó và gửi tới thiết bị chấp hành. Thiết bị chấp hành có thể nhận ngay yêu cầu từ các thiết bị cảm biến. Hoặc từ hệ thống IBMS. 1.3.2. Khối điều khiển Kết nối từ trung tâm điều khiển tới mức điều khiển các ứng dụng trong tòa nhà thông qua các bộ điều khiển IBMS với giao diện BACnet TCP/IP, bao gồm các bộ DDC (Digital Direct Controller - điều khiển số trực tiếp). Các bộ điều khiển địa phương, khu vực, các giao diện tới các hệ thống phụ trợ như: điều hòa không khí, báo cháy, chữa cháy, hệ thống điện… Hình1.6. Mô hình khối điều khiển 15 Khối điều khiển có chức năng: Nhận lệnh điều khiển từ khối vận hành giám sát gửi tới thiết bị chấp hành. Xử lý thông điệp khi có yêu cầu tại địa phương. Gửi thông điệp, kết quả tới khối vận hành giám sát. 1.3.3. Khối vận hành giám sát (SCADA) Trung tâm điều khiển, mức quản lý bao gồm các hệ thống máy chủ dữ liệu, trạm làm việc được cài đặt các phần mềm quản lý bảo dưỡng, máy in và máy tính dành cho việc lập trình và cấu hình hệ thống. Nó có chức năng chính:  Quản lý toàn bộ toà nhà.  Giám sát vận hành của các thiết bị, giám sát sự cố xảy ra  Gửi yêu cầu đến bộ điều khiển hiện trường. IBMS quản lý các thành phần hệ thống toà nhà theo cơ chế đánh địa chỉ. Mỗi thiết bị, bộ điều khiển địa phương được gắn một địa chỉ. Các thiết bị hiện trường có thể trực tiếp giao tiếp với nhau hoặc qua bộ điều khiển địa phương. Giao tiếp thường được sử dụng ở bus trường là ARCnet và ở bus điều khiển là BACnet TCP/IP. Một điều thuận lợi khi tích hợp hệ thống đó là các thiết bị hiện trường như thang máy, điều hoà, quạt thống gió… đều hỗ trợ chuyển truyền thông TCP/IP. Rất thuận lợi cho nhà tích hợp hệ thống. 1.3.4. Khối quản lý Hình 1.7. Mô hình khối quản lý của hệ thống IBMS Khối này được cài đặt ngay ở khối vận hành giám sát. 16 Chức năng: là cài đặt kế hoạch làm việc. Kết nối vận hành từ xa qua mạng viễn thông, internet… Ví dụ: Khi ta cần một phòng họp cho 100 người vào X giờ, ngày Y tháng Z. Người quản trị có thể tự tìm và án định nó hoặc gõ lệnh để máy tự tìm. Khi đó Hệ thống vận hành giám sát sẽ tự động gửi lệnh điều khiển bao gồm: Thời gian mở phòng họp, bật đèn, điều hoà, thông gió… trước thời gian ấn định nào đó. 1.4. Các hệ thống chức năng trong IBMS Hệ thống quản trị tòa nhà IBMS “thông minh” ở chỗ ngoài các tính chất của một hệ BMS nó còn các mối liên hệ tương tác với các quy trình nghiệp vụ “định hướng người dùng”, các luật, quy định, chính sách để quản lý và vận hành hệ thống một cách tối ưu. Một hệ thống IBMS tổng thể bao gồm nhiểu thành phần và chức năng khác nhau, có thể bao gồm (hoặc không hoàn toàn) các hệ thống sau: Hình 1.8. Thành phần của hệ thống IBMS 1.4.1. Hệ thống điều khiển thiết bị IBMS điều khiển các thiết bị để tiết kiệm năng lượng và phản ứng tự động của tòa nhà đến môi trường ví dụ như Hệ thống IBMS tắt máy điều hòa vào ban đêm để tiết kiệm năng lượng hoặc mở máy điều hòa nếu có người vào khu vực bằng thẻ truy suất vào để làm việc. 1.4.2. Hệ thống giám sát thiết bị 17 Thiết bị được giám sát để cải thiện hiệu quả nhân viên điều hành bằng cách: Cung cấp thông tin tập trung về trung tâm những trạng thái thiết bị hiện tại. Tất cả thông tin thiết yếu máy móc và năng lượng đặt trên đồ thị động. Cung cấp sự kiện thông tin về trạng thái thiết bị và báo tình trạng các cửa ( mở, đóng, đóng không kín), mức nước ở các bể chứa nước, tình trạng các máy bơm, các lọc gió bị bẩn được hiện lên màn hình máy tính, hoặc là chuông. 1.4.3. Hệ thống điều hòa trung tâm Là một hệ thống điều hòa chính cung cấp tất cả không khí lạnh cho tòa nhà. Được hệ thống tự động của tòa nhà điều khiển mở hoặc tắt được sử dụng từ một bảng điều khiển. Mở hoặc tắt sẽ dựa vào các chương trình thời gian cho phù hợp, theo những điều khiển chọn lọc để đạt được hiệu quả cao mà chi phí thấp. Tất cả thông tin đều được theo dõi điều khiển bởi hệ thống tự động của tòa nhà nhờ vào các giao diện mức cao như tải của toàn hệ thống, điện áp nguồn cung cấp, áp lực đầu vào, báo nhiệt độ nước vào, nhiệt độ nước ra của các máy bơm, tình trạng báo động, tình trạng các bơm, liều lượng nước, điều khiển các van (cực đại hoặc cực tiểu) để nhiệt độ luôn ổn định. 1.4.4. Hệ thống điều hòa khu vực Từ hệ thống điều hòa trung tâm sẽ phân phối ra, được hệ thống tự động của tòa nhà cho tắt/ mở không khí sẽ dựa vào thời gian đã hoạch định sẵn, để giảm bớt năng lượng. Hệ thống tự động điều khiển của tòa nhà sẽ điều chỉnh van để cho hơi lạnh luồng nước tới van cuộn đây và làm mát. Nhiệt độ sẽ được cài đặt tăng hoặc giảm tại hệ thống tự động, tùy thuộc vào yêu cầu 1.4.5. Hệ thống chiếu sáng Hệ thống đèn được bố trí nhiều nơi khác nhau vì thế được thiết kế khác nhau, như khu vực công cộng, khu vực nhà xe, khu vực văn phòng… Có 3 chế độ vận hành như sau: - Chế độ tiện nghi( Khách hàng có thể mở đèn theo yêu cầu) - Chế độ sáng tất cả - Chế độ tắt khi không có truy nhập 18 1.4.6. Hệ thống thang máy, thang cuốn. Hệ thống thang máy, thang cuốn là hệ thống điều khiển độc lập mà bao gồm những đặc tính quản lý năng lượng. Nhưng hệ thống tự động cũng có thể báo lỗi tình trạng của thiết bị như mở/tắt, có báo động hiện trên bảng điều khiển. 1.4.7. Hệ thống báo cháy. Hệ thống báo cháy cho phép phát hiện tín hiệu báo cháy từ các cảm biến nhạy khói và tự động phát tín hiệu cảnh báo cũng như gửi các thông báo khẩn cấp tới trung tâm tòa nhà hoặc trạm cứu hỏa. 1.4.8. Hệ thống điều khiển đóng ngắt các thiết bị điện dân dụng Cho phép đóng ngắt các thiết bị nhất định không chỉ từ bên trong tòa nhà mà còn từ mọi nơi bên ngoài tòa nhà. Hầu hết các thiết bị điện dân dụng như đèn chiếu sáng, tủ lành, máy điều hòa, lò vi sóng, máy giặt và các thiết bị nghe- nhìn đều tiêu thụ nhiều điện năng và lãng phí công suất tiêu tán. 1.4.9. Hệ thống quản lý năng lượng điện Có nhiệm vụ thu thập mức tiêu thụ điện trong các hệ thống công cộng của tòa nhà, như hệ thống HVAC, hệ thống chiếu sáng công cộng, hệ bơm nước. Một số bộ đo điện tử số đặc biệt được thiết kế mắc song song với các công to điện trong các hệ thống tiêu thụ nhất định sẽ thường xuyên truyền số liệu tiêu thụ điện về máy tính trung tâm của tòa nhà. Tại đó, một chương tình quản lý sẽ tính và phát ra các báo cáo về dữ liệu quá khứ về lượng điện đã tiêu thụ nhằm lưu ý người sử dụng hoạch định các chính sách sử dụng sao cho tối ưu. 1.4.10.Các đặc điểm thông tin trong mỗi hệ thống và mối quan hệ giữa chúng. Thông tin trong mỗi hệ thống trong IBMS có những đặc điểm riêng đòi hỏi phải được truyền qua môi trường thích hợp. - Theo mức độ ưu tiên: Như thông tin từ hệ thống báo cháy phải được ưu tiên luôn bền vững, xử lý thời gian thực, và tốc độ cao vì tính nguy hiển, và khẩn cấp của nó. 19 - Theo tần suất yêu cầu của hệ thống : Nếu sự kiện đo đếm mức tiêu thụ điện truyền qua mạng tới trung tâm thường xuyên thì báo cháy ít xảy ra. - Theo lượng và tốc độ truyền thông tin: Khi sự cố xảy ra thì phải điều khiển chính xác và tốc độ phải nhanh với hệ thống giám sát, hay báo cháy: Từ đó để ta xây dựng hệ thống mạng cho phù hợp Trong một tòa nhà, các hệ thống kỹ thuật hoạt động luôn cần sự liên kết với nhau. Thí dụ hệ thống báo cháy luôn cần sự tương tác từ hệ thống âm thanh, chiếu sáng, điều hòa thông gió... bởi vì khi có cháy, không chỉ còi báo cháy hoạt động mà hệ thống âm thanh phải hướng dẫn người thoát ra như thế nào, hệ thống chiếu sáng phải bật đèn dẫn hướng cho người ra, các quạt thông gió điều hòa phải thay đổi chế độ để không đưa thêm Ôxi vào khu vực cháy mà phải hút khói ra ngoài.... Hình 1.9. Mô hình liên kết các hệ thống trong tòa nhà IBMS Hệ thống BMS khi được áp dụng sẽ tạo ra mối liên kết các hệ thống kỹ thuật trong tòa nhà và phối hợp các hệ thống một cách linh hoạt để có thể phản ứng một cách nhanh nhất với các sự việc bất thường xảy ra 1.5. Những lợi ích mang lại cho tòa nhà khi sử dụng hệ thống IBMS Lợi ích lớn nhất của hệ thống quản lý tòa nhà thông minh là cung cấp cho người dùng một môi trường thoái mái, an toàn và thuận tiện, tiết kiệm chi phí quản lý và 20