Cấu trúc tiêu chuẩn cho một hệ BMS
Hệ thống điều khiển tự động tòa nhà BMS được thiết kế theo mô hình điều khiển phân lớp. Một hệ thống BMS thường được thiết kế theo mô hình 4 lớp:
Lớp hiện trường.
Lớp điều khiển.
Lớp vận hành giám sát.
Lớp quản lý.
Thiết bị hiện trường
Các thiết bị như cảm biến (sensor): Sensor nhiệt, ánh sáng, chuyển động, hồng ngoại… bộ chấp hành (actuator): Điều hoà không khí, quạt thông gió, thang máy… các bộ field controller để giao tiếp trục tiếp với các khu vực có các ứng dụng cần điều khiển. Các thiết bị hiện trường có khả năng tự giao tiếp với nhau, hoặc qua bộ điều khiển (Local controler). 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 BMS.
|
BMS - Hệ thống quản lý tòa nhà
|
Khối điều khiển
Kết nối từ trung tâm điều khiển tới mức điều khiển các ứng dụng trong tòa nhà thông qua cácp điều khiển BAS 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…
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.
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.BMS 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.
Khối quản lý
Khối này thực ra được cài dặt ngay ở khối vận hành giám sát. Chức năng chính của nó 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. Ánh sáng trong phòng được mặc định là phòng họp. Khi yêu cầu một phòng khách sẽ có phòng khách với không gian của nó… Với mục đích đem lại sự thoải mái cho người sử dụng, tiết kiệm năng lượng, giảm sự vận hành của con người đối với các thiết bị trong toà nhà. Hiện nay, các phần mềm điều khiển BMS được tích hợp hoàn hảo với các thiết bị hỗ trợ khác như: Hệ thống truyền hình hội nghị, điều khiển và giám sát qua mạng, các thiết bị cầm tay PDA…
Thông tin platform của hệ BMS
Để ứng dụng được BMS, Các thiết bị lắp đặt trong tòa nhà phải hỗ trợ kêt nối BMS, tức là hỗ trợ các chuẩn truyền thông chuẩn như: BACnet, LonWork, Modbus… Hoặc hỗ trợ chuẩn tín hiệu công nghiệp 4-20mA. BMS có thể điều khiển các thiết bị này qua chuẩn truyền thông.
Thiết kế BMS đi kèm với thiết kế xây dựng và các trang thiết bị của tòa nhà. Khi xây dựng tòa nhà trang bị BMS, người thiết kế xây dựng và người thiết kế hệ BMS phải phối hợp với nhau để đưa ra bản thiết kế thống nhất. Trong bản thiết kế tòa nhà có trang bị BMS, yêu cầu một không gian để lắp đặt các thiết bị điều khiển, thiết bị cảm biến, chấp hành và đi dây cable mạng.
Khi xây dựng tòa nhà hỗ trợ BMS, người thiết kế phải sử dụng các thiết bị hỗ trợ kết nối BMS. Hoặc kết hợp với nhà cung cấp giải pháp BMS để bổ sung và trang bị thêm các thiết bị hổ trợ. Ví dụ: Lắp đặt thêm hệ thống Sensor nồng độ CO2 ở các cửa nhận và cửa xả hệ thông gió, sensor nhiệt độ cho hệ thống chiller làm lạnh, làm nóng nước công nghiệp cung cấp cho hệ điều hòa, hệ thống nước nóng-lạnh cho tòa nhà…
Lợi ích của chủ đầu tư khi trang bị và lắp đặt BMS cho công trình của mình
Lợi ích về năng lượng
Tự động điều khiển liên tục công suất tải. Đặt các thiết bị chấp hành hoạt động theo tiến trình định trước hoặc theo các tiêu chuẩn đặt ra ban đầu theo các thông tin nhận được từ hệ cảm biến chuyên dụng.
Điều khiển đóng ngắt hệ thống điện khi gặp sự cố, khởi động hệ thống chiếu sáng khi có đột nhập trái phép.
Giám sát việc sử dụng năng lượng hằng ngày. Tự động báo hiệu cảnh báo nếu năng lượng tiêu thụ hằng ngày quá cao.
Giám sát mức độ tiêu thụ năng lượng, in hoá đơn tiền điện cho từng khu vực chức năng, khu vực địa lý.
Có thể xác định chính xác công suất điều hòa không khí tới từng phòng, từng khu vực. Thuận lợi cho các cao ốc văn phòng cho thuê, khi trong một tầng có nhiều văn phòng được thuê bởi nhiều công ty khác nhau, tuy nhiên sử dụng một điều hòa tập trung.
Hỗ trợ vận hành
Hệ thống tự động điều khiển các thiết bị chấp hành theo các kịch bản được đặt ra từ trước.
Ví dụ: Khi xảy ra cháy tại tầng 3 của toà nhà, các thiết bị bổ trợ cho chữa cháy và cứu nạn được kích hoạt, cụ thể như: Hệ thống chữa cháy tự động kích hoạt, hệ thống thông gió ngừng cấp khí tươi và hút khí trong tầng ra khỏi tầng 3. Những thiết bị điện không cần thiết được ngắt khỏi hệ thống điện. Hệ thống truy nhập vào ra được ngắt, hệ thống thang máy sẽ đưa các thang đến tầng 3, bơm áp lực cầu thang được khởi động, để hỗ trợ di chuyển người ra khỏi tầng 3.
Khi yêu cầu một phòng họp cho 100 người. BMS sẽ tự động tìm phòng họp, thời gian và địa điểm cụ thể. Trước thời gian họp 30 phút (thời gian đặt có thể thay đổi), BMS sẽ tự động điều khiển bật điều hoà phòng họp, hệ thống thông gió, chiếu sáng, an ninh… Khi thời gian họp kết thúc sẽ vận hành hệ thống thang máy chờ tại tầng làm việc.
Bằng giao diện trực quan tại trung tâm điều khiển, kỹ sư vận hành có thể cài đặt lại tham số cho các thiết bị chấp hành. các thiết bị điều khiển, cảm biến.
Vị trí các thiết bị và trạng thái hoạt động của nó được thể hiện trực quan trên màn hình vận hành và giám sát, người vận hành có thể nhận biết được trạng thái hoạt động, các sự cố xảy ra đối với thiết bị và toàn hệ thống.
Người vận hành có thể giám sát các sự kiện đã xảy ra đối với các thiết bị và cả hệ thống. Các sự kiện này được biểu diễn dưới dạng đồ thị hoặc lưu trữ máy tính.
Hỗ trợ bảo dưỡng
BMS sẽ giám sát tình trạng hoạt động của tất cả hoặc các thiết bị quan trọng trong toà nhà. Đưa ra các cảnh báo, đặt lịch bảo trì, bảo dưỡng cho các thiết bị đó. Hạn chế được tối đa thời gian kiểm tra thiết bị.
BMS giám sát tình trạng hoạt động của các thiết bị dự phòng, đảm bảo tính sẳn sàng hoạt động của thiết bị.
Ghi lại dữ liệu cũ để hỗ trợ phân tích lỗi đã xảy ra và tránh những lỗi lặp lại.
Cho những cảnh báo hữu hiệu tới người vận hành.
Kiểm soát và và tiết kiệm năng lượng sử dụng.
Theo thống kê của ASRHAE điện năng tiêu thụ trong một toà nhà văn phòng khu vực ASEAN thường là: 264 kWh/m2/năm. Nếu trang bị hệ thống BMS, khả năng tiết kiệm năng lượng từ: 12%->30%.Một ví dụ về lợi ích tiêt kiệm năng lượng của BMS. Toà nhà Sacombank sử dụng giải pháp của Johnson Control.
Chi phí đầu tư ban đầu: 1.6 tỉ đồng
Diện tích mặt sàn: 14000 m2
Tiêu thụ điện năng (Chưa trang bị BMS):3.696.000 kWh/năm
Tiết kiệm năng lượng tương ứng 12%: 443.520 kWh/năm
Tiền điện tiết kiệm: 887.040.000 đồng.
=>Thời gian thu hồi vốn: 2 năm.Toà nhà Vietcombank, giải pháp Johnson Control:
Đầu tư: 2.8 tỉ đồng (năm 2000).
Thời gian hoàn vốn: 2 năm Toà nhà HSBC Headquarter Hồng Kông.
Đầu tư: 10 triệu đô la Hồng Kông.
Thời gian hoàn vốn: 3 năm.
Vận hành toà nhà tự động
Tiết kiệm được tiền thuê nhân viên cho công tác vận hành toà nhà. Khi có BMS, người vận hành chỉ cần ngồi tại phòng điều khiển có thể điều khiển bật/tắt các thiết bị chấp hành, lập biểu vận hành tự động cho các thiết bị.
Tất cả các thiết bị chấp hành được vận hành tự động và chính xác bằng hệ BMS.
Có khả năng vận hành, cấu hình hệ điều khiển toà nhà qua mạng Internet. Có thể kết nối nhiều toà nhà, nhiều xí nghiệp với nhau trong một hệ thống mạng. Người vận hành có thể giám sát có thể giám sát và điều khiển toàn hệ thống từ trung tâm điều hành.
Là công cụ đắc lực cho bảo trì thiết bị
Tự động đưa ra các cảnh báo khi phát hiện các bất thường trong hệ thống.
Tự động cảnh báo, đưa ra các yêu cầu khi cần bảo trì, bảo dưỡng.
Tối ưu hoá công tác an ninh và bảo mật
Hệ thống camera giám sát, điều khiển truy nhập khi được kết hợp với BMS sẽ có mối quan hệ chặt chẽ hơn với các thành phần khác của toà nhà, được hỗ trợ và bổ sung chức năng cho công tác an ninh bảo mật.
Hệ thống camera giám sát hoạt động. Và thông tin đột nhập trái phép được thông báo trên hệ audio và nhân viên an ninh sẽ hoạt động đồng thời.