Tài liệu Các hệ thống kỹ thuật trong tòa nhà bộ tài nguyên và môi trường

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU………………………………………………………………………………………...2 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY IBS…………………………………………………………………......3 CHƢƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BMS…………………………………………5 I.1.Khái niệm BMS…………………………………………………………………………...5 I.2.Ứng dụng của BMS………………………………………………………………………5 I.3.Lợi ích khi sử dụng BMS………………………………………………………………..6 I.4.Cấu hình chung của hệ thống BMS,các thiết bị phần cứng tƣơng ứng với các cấp……..7 I.5.Giải pháp xây dựng BMS……………………………………………………………….11 CHƢƠNG II : TRUYỀN THÔNG TRONG BMS…………………………………………… II.1.Cấu hình phân cấp của mạng truyền thông trong BMS………………………………….. II.2.Các chuẩn truyền thong trong BMS……………………………………………………… CHƢƠNG III : CÁC HỆ THỐNG KỸ THUẬT TRONG TÕA NHÀ BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG…………………………………………………………………………. III.1.Các hệ thống kỹ thuật chính…………………………………………………………… III.2.Cấu trúc hệ thống chiếu sang sử dụng công nghẹ EIB…………………………………. KẾT LUẬN………………………………………………………………………………… Page 1 LỜI NÓI ĐẦU Thực tập tốt nghiệp có mục đích đƣa đến cho sinh viên cơ hội tìm hiểu hoạt động của xí nghiệp công nghiệp trong thực tế ,nhƣ :các hoạt động sản xuất, dây chuyền công nghệ, trang thiết bị, máy móc và đặc biệt là vai trò của ngƣời kỹ sƣ trong quá trình sản xuất. Ngoài ra sinh viên còn có cơ hội phát triển thêm những kỹ năng sống trong thực tế cần phải tự mình giải quyết. Tìm hiểu xu hƣớng phát triển ngày nay,hệ thống tự động hóa tòa nhà và hệ thống quản lý tòa nhà, trong những năm gần đây, cùng với sự gia tăng về số lƣợng các tòa nhà cao tầng và khu đô thị mới, đã trở nên quen thuộc không chỉ trong lĩnh vực tự động hóa mà còn dần trở nên phổ biến đối với cuộc sống sinh hoạt hàng ngày của con ngƣời. Vì vậy,nhân đợt thực tập tốt nghiệp,em đã có dịp thực tập tại công ty IBS với việc thi công BMS tại công trình toà nhà bộ tài nguyên và môi trƣờng đã thực sự đem đến cho em thêm nhiều kiến thức và trải nghiệm trong thực tế. Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Thầy giáo TS. Dƣơng Minh Đức, với kiến thức, nhiệt huyết và sự tận tuy của mình, cùng sự nhiệt tình của toàn thể các anh cán bộ và công nhân viên công ty IBS đã giúp em hoàn thành đợt thực tập tốt nghiệp. Sau đây là báo cáo quá trình thực tập tại công ty IBS. Trong báo cáo còn có nhiều thiếu sót kính mong các thầy chỉ bảo. Em xin chân thành cảm ơn. Page 2 GIỚI THIỆU CÔNG TY IBS Công ty cổ phần Giải Pháp Tòa Nhà Thông Minh - Intelligent Building Solution joint stock company (IBS., Jsc) là đơn vị cung cấp giải pháp và thiết bị hệ thống quản lý tòa nhà thông minh ( iBMS ), Nhà thông minh ( Smarthome ) hàng đầu tại Việt Nam. Công ty hiện là đối tác chiến lƣợc của các hãng thiết bị điều khiển công nghiệp danh tiếng trên thế giới nhƣ: HONEYWELL, ALSTOM, REGIN, TAC, ABB, HAGER, ALTENBUGER .v.v. IBS đƣợc điều hành bởi đội ngũ lãnh đạo nhiều năm kinh nghiệm cùng đội ngũ kỹ thuật chuyên môn, dày dặn kinh nghiệm với các công trình tầm cỡ quốc gia với chất lƣợng đã đƣợc kiểm chứng nhƣ: Trung tâm hội nghị quốc gia, Tòa nhà tổng công ty dầu khí Việt Nam, Tòa nhà tổng công ty viễn thông Việt Nam,tòa nhà Grand Plaza .v.v. Trong đó có tòa nhà bộ tài nguyên và môi trƣờng là tòa nhà nhóm em đƣợc phân công thực tập. Ðầu năm 2008 công ty cổ phần Giải Pháp Tòa Nhà Thông Minh chính thức áp dụng qui trình quản lý chất lƣợng ISO 9000 – 2001 với cam kết đảm bảo chất lƣợng của từng sản phẩm đƣợc phân phối bởi công ty cổ phần giải pháp tòa nhà thông minh. SẢN PHẨM CUNG CẤP  Giải pháp o Hệ thống quản lý tòa nhà (IBMS) o Hệ thống điện nhẹ (ELV) o Nhà thông minh o Công nghiệp  Dịch vụ o Bảo trì, bảo dƣỡng & nâng cấp o Cung cấp vật tƣ phụ tùng thay thế o Làm sạch công nghiệp Page 3 VĂN PHÕNG TẠI VIỆT NAM  Văn phòng Hà Nội: Tầng 25 Tháp B- 173 Xuân Thủy, Cầu Giấy, Hà Nội  Điện thoại : 04 39 723 435  Email : [email protected]  Văn phòng Hồ Chí Minh : Lầu 3, 293 Điện Biên Phủ, P.15, Q.Bình Thạnh, HCM.  Điện thoại : 08.222 88 218 - - Fax : 04 39 723 433 Fax : 08.222 88 216 Page 4 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BMS I.1.Khái niệm BMS Ngày nay, việc đô thị hóa mạnh mẽ dẫn đến việc xây dựng các toà nhà cao tầng làm công sở, trung tâm thƣơng mại, khách sạn,nhà ở…ngày càng trở nên phổ biến. Trong các công trình đồ sộ này sử dụng nhiều hệ thống kỹ thuật trong tòa nhà, nhƣ: hệ thống chiếu sáng, hệ thống thông gió, hệ thống điện năng, hệ thống phòng cháy và chữa cháy … Chúng ngày càng trở nên hiện đại, tiện nghi để phục vụ các yêu cầu ngày càng cao của con ngƣời. Để đáp ứng vấn đề đó,cần thiết phải có giải pháp quản lý,phối hợp vân hành các hệ thống đó một cách hợp lý,đồng bộ nhƣ là một hệ thống thống nhất,để đảm bảo độ tin cậy, độ an toàn, độ tiện nghi, tính kinh tế trong khai thác vận hành tòa nhà và tính hiện đại của tòa nhà. Các hệ thống quản lý toà nhà (Building Managerment System - BMS) đã ra đời để giải quyết bài toán này, dựa trên cở sở công nghệ tự động hóa phát triển và tích hợp tổng thể. Hệ thống BMS ra đời trợ giúp cho việc quản lý các tòa nhà. Tuy vốn ban đầu đầu tƣ cho thiết bị và các phần mềm quản lý là không nhỏ, nhƣng so với chi phí khai thác lâu dài thì rất hiệu quả và kinh tế. BMS là viết tắt của Building Management System, nghĩa là hệ thống quản lý tòa nhà, là một hệ thống tích hợp điều khiển và giám sát các hệ thống kỹ thuật trong tòa nhà nhằm phối hợp vận hành các hệ thống này một cách thống nhất và linh hoạt, giúp cho việc quản lý các tòa nhà một cách hiệu quả và kinh tế. I.2.Ứng dụng của BMS Hệ thống BMS đƣợc xây dựng dựa trên nền tảng của hệ điều khiển phân tán ( DCS Distributed Control System). Hệ thống BMS có chức năng tích hợp phân tích và xử lý dữ liệu nhận đƣợc từ các hệ thống liên quan từ đó đƣa ra phƣơng hƣớng xử lý và vận hành cho tòa nhà sao cho đạt đƣợc mức tối ƣu nhất. Trong tòa nhà có nhiều hệ thống kỹ thuật khác nhau, sử dụng công nghệ khác nhau và mức độ tự động hóa khác nhau. BMS sẽ tích hợp các hệ thống trên thành một thể thống nhất thông qua mạng truyền thông, các giao thức truyền thông quốc tế nhƣ là BACnet, MODbus, LONworks, OPC... Qua đó các hệ thống có thể trao đổi thông tin với nhau và BMS dùng các thông tin này để tối ƣu hóa hoạt động của các hệ thống kỹ thuật tòa nhà. Page 5 Hệ thống BMS sẽ điều khiển và giám sát các hệ thốngnhờ vào hệ thống các bộ DDC (Direct Digital Controller) và phần mềm quản lý điều khiển. Hệ thống BMS sẽ nhận biết tình trạng hoạt động và điều khiển các hệ thống khác theo sự cài đặt của ngƣời sử dụng. phần mềm điều khiển đóng vai trò giao diện ngƣời - máy giữa máy tính vận hành và các bộ điều khiển kỹ thuật số (DDC - Direct Digital Control). Hệ thống hoạt động ổn định bởi các chƣơng trình trong các bộ điều khiển số DDC, kể cả trong trƣờng hợp mất truyền thông hay các máy chủ bị lỗi. Cụ thể, mục tiêu của một hệ BMS là:  Cung cấp chức năng giám sát và vận hành thời gian thực đối với các thiết bị kĩ thuật trong hệ thống.  Cho phép sự quan sát toàn diện và điều khiển đơn giản thông qua giao diện ngƣời dùng thân thiện.  Quản lí tất cả các điểm dữ liệu.  Cung cấp khả năng lƣu trữ và hiển thị lại dữ liệu trong quá khứ trong trƣờng hợp ngƣời dùng có yêu cầu.  Trao đổi dữ liệu với các hệ thống kết nối tới BMS  Máy trạm của hệ thống BMS có thể đặt tại phòng điều khiển trung tâm hoặc tại hiện trƣờng, đƣợc kết nối tới hệ thống qua mang LAN. Có khả năng kết nối tới nhiều máy trạm trong cùng một thời điểm.  Cung cấp khả năng truy cập vào hệ thống từ Internet Explorer bằng user name và mật khẩu. Tất cả các hoạt động truy cập đều sẽ đƣợc ghi chép lại, và tự động truy xuất khỏi hệ thống sau một thời gian đủ dài không hoạt động. I.3.Lợi ích khi sử dụng BMS Tòa nhà hiện đại đƣợc trang bị nhiều hệ thống dịch vụ đắt tiền nhằm đáp ứng nhƣ cầu ngày càng cao của ngƣời sử dụng, phải đáp ứng đƣợc các yêu cầu:  Đảm bảo chất lƣợng  Hoạt động tin cậy  Hiệu suất Page 6  Kéo dài tuổi thọ Việc ứng dụng giải pháp quản lý tích hợp các hệ thống dịch vụ trong tòa nhà có thể đáp ứng các yêu cầu này bởi các lợi ích chính sau: 1/ Đơn giản hóa vận hành : các thủ tục ,các chức năng có tính lặp đi lặp lại đƣợc chƣơng trình hóa để vận hành tự động. 2/ Giảm thời gian đào tạo cho nhân viên vận hành : Do có các chỉ dẫn trực tiếp trên màn hình cũng nhƣ giao diện trực quan của tòa nhà. 3/ Phản ứng nhanh đối với các đòi hỏi của khách hàng và sự cố. 4/ Giảm chi phí năng lƣợng : quản lý tập trung việc điều khiển và quản lý năng lƣợng 5/ Quản lý tốt hơn với các thiết bị trong nhà : nhờ bảo vệ hệ thống giữ liệu lƣu trữ, chƣơng trình bảo trì bảo dƣỡng và hệ thống tự động báo cáo các cảnh báo. 6/ Linh hoạt trong việc lập trình theo nhu cầu,kích thƣớc, tổ chức và các yêu cầu mở rộng. 7/ Cải tiến hệ thống vận hành: bằng việc tích hợp hệ thống phần mềm và phần cứng của nhiều hệ thống con khác nhau nhƣ :báo cháy,an toàn,điều khiển truy cập hay điều khiển chiếu sáng. Ƣu điểm lớn nhất của hệ thống quản lý tòa nhà là cung cấp cho ngƣời sử dụng một môi trƣờng thoải mái, an toàn và thuận tiện. Ngoài ra, ngƣời sử dụng cũng nhƣ chủ sở hữu tòa nhà có thể quản lý tòa nhà thông qua các dữ liệu lịch sử, các chƣơng trình bảo trì, bảo dƣỡng, hệ thống cảnh báo từ đó giảm xác suất lỗi xảy ra trên hệ thống. Với vòng đời khoảng 40 năm, chi phí đầu tƣ ban đầu của một tòa nhà hiện đại sẽ trở nên rất nhỏ bé so với tổng chi phí vận hành tòa nhà đó:Chi phí vận hành chiếm khoảng 75% tổng chi phí, trong khi chi phí đầu tƣ cho thiết kế và xây dựng cơ bản chỉ chiếm 11%. I.4.Cấu hình chung của hệ thống BMS ,các thiết bị phần cứng tƣơng ứng với các cấp Về bản chất và cấu hình mạng, BMS giống nhƣ một hệ thống điều khiển phân tán thu nhỏ, nó chỉ khác hệ thống điều khiển phân tán trong công nghiệp ở chỗ là nó không yêu cầu tính thời gian thực cao nên các bộ điều khiển trƣờng của nó thƣờng có cấu hình thấp hơn và phần mềm quản lý, giám sát, điều khiển thì có nhiều tính năng gần với các tiện ích trong dân dụng, thƣơng mại hơn. Phần mềm điều khiển và giám sát ở đây đóng vai trò là giao diện giữa Page 7 ngƣời và máy tính điều khiển. Dƣới các máy tính điều khiển là các bộ điều khiển số trực tiếp DDC (Direct Digital Controler) điều khiển các hệ thống con và mạng con. Cấu hình phân cấp hệ thống gồm 3 cấp:  Cấp điều hành và giám sát  Cấp điều khiển  Cấp trƣờng Cấu hình phân cấp của hệ thống quản lý tòa nhà BMS 1.4.1.Cấp điều hành và giám sát: Thực hiện thu nhận và xử lý thông tin từ các hệ thống và vận hành điều khiển các hệ thống thông qua giao diện đồ họa. Các trạm vận hành và giám sát chủ yếu giao tiếp với các nhân viên vận hành. Các trạm vận hành ở cấp độ này chủ yếu là các máy tính PC. Các thiết bị chính ở cấp điều hành giám sát bao gồm:  Máy chủ chính.  Máy chủ dự phòng.  Máy trạm vận hành. Máy chủ chính: Page 8 Trên máy chủ chính cài đặt phần mềm hệ thống quản lý toàn nhà BMS và các phần mềm ứng dụng khác. Máy chủ có nhiệm vụ thu thập dữ liệu từ các bộ điều khiển (DDC) và chia sẻ dữ liệu với các máy trạm. Máy chủ dự phòng nóng: Máy chủ và máy dự phòng phải có cấu hình tƣơng tự nhau. Tại bất cứ thời điểm nào, một máy tính sẽ hoạt động chủ yếu, máy kia là dự phòng nóng, khi máy chủ gặp sự cố thì ngay lập tức máy chủ dự phòng nóng đƣợc kích hoạt và đảm nhận nhiệm vụ của một máy chủ chính. Máy trạm vận hành: Với các giao diện đồ họa, ngƣời vận hành có thể giám sát và điều khiển các thiết bị của tòa nhà trực tiếp từ phòng điều khiển trung tâm. Một trạm vận hành thƣờng bao gồm các gói phần mềm ứng dụng sau:An toàn hệ thống,Xâm nhập hệ thống,Định dạng dữ liệu,Tùy biến các chƣơng trình,Giao diện,Lập báo cáo,Quản lý việc bảo trì bảo dƣỡng,Tích hợp hệ thốngQuản lý năng lƣợng và tài nguyên. Tại cấp này, vận hành viên có thể yêu cầu dữ liệu và ra lệnh tới các điểm từ bất kỳ đâu trong hệ thống. Vận hành hoạt động thƣờng nhật là chức năng thông thƣờng của bộ xử lý cấp hoạt động. Tuy nhiên, điều khiển toàn bộ có thể đƣợc chuyển sang cho bộ xử lý cấp quản lý trong những trƣờng hợp khẩn cấp. Bộ xử lý cấp quản lý thu thập, lƣu trữ, xử lý dữ liệu lịch sử, nhƣ: mức độ tiêu thụ điện năng, chi phí vận hành và hoạt động cảnh báo, các báo cáo để làm cơ sở hoạch định quản lý và vận hành lâu dài. 1.4.2.Cấp điều khiển: Cấp này gồm chủ yếu là các bộ điều khiển số trực tiếp DDC và các bộ điều khiển và giám sát mạng NC (Network Controller).  o Bộ NC đầy đủ khả năng lập trình cho ngƣời sử dụng. Bộ điều khiển này sẽ giám sát toàn bộ các bộ điều khiển nối đến nó (các DDC) và chia sẽ các dữ liệu giữa các DDC. Nó giao tiếp với các NC khác và trạm vận hành dựa trên nền tảng mạng ngang hàng “peer to peer” với tốc độ truyền dữ liệu tối thiểu10Mbps. Page 9 o Mỗi DDC-NC sẽ hỗ trợ một hoặc nhiều hơn các mạng con, mỗi mạng con sẽ quản lý tối thiểu 100 bộ điều khiển. Mỗi bộ điều khiển mạng có khả năng nối kết với những thiết bị của những nhà sản xuất khác thông qua cổng hệ thống dạng mở. o Mỗi DDC-NC có thể đọc một trang Web dựa trên giao diện ngƣời dùng, tất cả các máy tính đã kết nối tự nhiên với mạng tự động hóa đều có khả năng truy cập trang Web dựa trên giao diện ngƣời dùng, cho phép dùng những thiết bị di động mà không làm gián đoạn những hoạt động thông thƣờng. o Phần xử lý của bộ điều khiển sẽ hoạt động thông qua bộ vi xử lý (CPU) và tốc độ quét chƣơng trình cao nhất đạt một lần là một giây. Bộ vi xử lý này sẽ thực hiện đƣợc nhiều nhiệm vụ, nhiều ngƣời sử dụng cùng lúc và là bộ vi xử lý hoạt động theo thời gian thực.  - u khi c DDC là một bộ điều khiển, trong đó tích hợp chức năng hệ điều khiển tự động và chức năng giám sát từ xa sử dụng bộ vi xử lý để xử lý dữ liệu. Bộ điều khiển DDC đƣợc dùng để điều khiển các thiết bị nhƣ các hệ cung cấp khí, hệ điều hòa trung tâm và hệ thống làm mát, điều khiển ánh sáng. Bộ điều khiển DDC giao tiếp trực tiếp với các thiết bị đƣợc điều khiển thông qua thiết bị chấp hành và cảm biến, hoặc giao tiếp gián tiếp thông qua các bus liên lạc với bộ điều khiển cấp vùng. Bộ điều khiển DDC có một cổng để kết nối với các thiết bị đầu cuối lập trình và vận hành cầm tay trong suốt quá trình cài đặt ban đầu và các các lần điều chỉnh sau này. Bộ điều khiển DDC có khả năng hoạt động độc lập theo chƣơng trình đƣợc lập trình trong trƣờng hợp bị mất liên lạc với cấp điều khiển. 1.4.3. Cấp trƣờng. Các thiết bị chính của cấp trƣờng gồm:  Bộ điều khiển thiết bị cấp trƣờng (Terminal Equiment Controller) riêng cho mỗi hệ thống cơ khí nhƣ AHU (air handling unit), VAV….  Van điều khiển điều khiển lƣu lƣợng gió, nƣớc. Van đi k m với bộ truyền động.  Bộ đóng cắt động cơ: động cơ cho các van đƣợc điều khiển nhịp nhàng nhờ có giao tiếp với các bộ điều khiển số. Page 10  Hệ thống cảm biến: cảm biến chênh áp, cảm biến nhiệt độ (gió, trong phòng, ngoài trời), cảm biến báo cháy, cảm biến độ ẩm.  Các rơ le đóng cắt, các bộ chuyển đổi đo đếm điện năng.  Các thiết bị chấp hành (Actuator). Các thiết bị trƣờng này kết nối với các bộ DDC bằng các tín hiệu dạng DI, DO, AI, AO. Cáp kết nối. Tất cả các cáp nối kết từ cảm biến, van điều khiển … (ngõ vào/ra dạng tƣơng tự) đến tủ DDC là loại cáp đôi dạng xoắn có lớp chống nhiễu Tất cả các dây kết nối từ các thiết bị đầu vào/ra nhị phân và các rơ le đến tủ DDC là loại cáp đồng có kích cỡ tối thiểu là 1.5 mm2. Máng dẫn cáp điện và máng dẫn cáp tín hiệu đi riêng Ống luồn cáp cho các dây tín hiệu và điều khiển là loại UPVC hoặc ống sắt chống cháy có đƣờng kính D20 mm, khoảng cách giữa kẹp giữ ống L=12m đối với các ống đi nổi, khoảng cách giữa hai hộp nối ống luồn cáp là 12m. I.5. Giải pháp xây dựng BMS Trong các tòa nhà hiện đại có nhiều hệ thống kĩ thuật khác nhau, mỗi hệ thống kĩ thuật lại dùng các thiết bị điều khiển và tích hợp khác nhau, không một hãng nào có thể đảm bảo thiết kế và cung cấp toàn bộ các thiết bị cho hệ thống. Do đó yêu cầu tiên quyết của một hệ thống BMS của tòa nhà là phải tích hợp đƣợc nhiều thiết bị khác nhau; đồng thời, đáp ứng đƣợc các tiêu chí nhƣ : - Phải có tính ổn định cao : có khả năng tƣơng thích và hoạt động lâu dài với tòa nhà. - Phải linh hoạt : có khả năng tích hợp, quản lí nhiều thiết bị đảm bảo dễ dàng thay thế, sửa chữa các thiết bị khi sự cố mà không làm ảnh hƣởng đến sự vận hành ổn định của hệ thống. - Phải thân thiện, dễ sử dụng và vận hành. - Giá thành phải hợp lí. Nhằm đáp ứng các yêu cầu và tiêu chuẩn kể trên, hãng Honeywell đã đƣa ra kiến trúc mở Excel 5000 (Excel 5000 Open System) là một kiến trúc toàn diện sử dụng các bộ điều khiển Page 11 DDC của họ Excel 5000 cũng nhƣ hỗ trợ các bộ điều khiển DDC của các hãng khác nhau. Hầu hết các bộ điều khiển Excel 5000 đều sử dụng giao thức truyền thông mở LonMark một giao thức chuẩn, phổ biến trong điều khiển tòa nhà. Toàn bộ hệ thống Excel 5000 sử dụng trên cùng một mạng, sử dụng cùng giao thức truyền thông và chia sẻ trên cùng một kiến trúc vật lý thông thƣờng, hệ thống này dễ dàng thích nghi với các thiết bị của các hãng khác. Giao diện Web hệ thống có thể kết nối với mạng Internet toàn cầu và với quyền truy nhập cho phép ta có thể quản lý tòa nhà từ xa, cũng nhƣ kết hợp với các tòa nhà khác. Chính vì thế Excel 5000 là một giải pháp vô cùng linh hoạt, đáp ứng mọi nhu cầu trong việc điều khiển và quản lý tòa nhà,dễ dàng sử dụng và mở rộng,tùy chỉnh cho các ứng dụng hiện tại cũng nhƣ phát triển trong tƣơng lai. 1.5.1. Phần cứng cấp quản lý tòa nhà Phần cứng của cấp này bao gồm các máy chủ và các trạm vận hành thực chất là các máy vi tính thông thƣờng có cấu hình đảm bảo yêu cầu (tốc độ chip vi xử lý, RAM, ROM), đủ thiết bị ngoại vi, đủ dung lƣợng ổ cứng (dung lƣợng của trạm trung tâm thƣờng lớn hơn trạm vận hành), có bộ phận sao lƣu dự phòng, card đồ họa, bộ chuyển đổi giao thức, máy in… Các máy tính chủ và một số máy vận hành thƣờng đƣợc đặt ở phòng điều khiển trung tâm. Mọi trạm vận hành kết nối mạng LAN với nhau và với máy chủ sẽ có khả năng xem xét, kiểm tra hiển thị tùy chỉnh từ máy chủ. Tại cấp này ngƣời vận hành có thể xem và đáp ứng các cảnh báo, điều hành công cụ lập lịch, cấu hình phần cứng và phần mềm, xem hiển thị tùy chọn, điều khiển, quản lý các thiết bị tòa nhà… 1.5.2. Phần mềm cấp quản lý tòa nhà a. Phần m m quả lý ao d ện EBI: EBI là phần mềm quản lý tòa nhà, nó là một màn hình Window có khả năng ứng dụng web, nó cho phép điều khiển mọi thứ từ hệ thống HVAC, năng lƣợng, an toàn và hệ thống an ninh cho đến các bản ghi cá nhân, tài chính, điều khiển môi trƣờng, cung cấp cơ sở dữ liệu… EBI cho phép ngƣời vận hành thực hiện các tác nhiệm chính sau: Page 12  Hiển thị và điều khiển các thiết bị trƣờng  Nhận biết các cảnh báo theo mức ƣu tiên  Hiện thị thông tin trạng thái, thông tin lịch sử của các điểm thông tin  Định nghĩa và sửa đổi các chƣơng trình định thời  Hiển thị, sao lƣu và truy lục các sự kiện đăng nhập  Giám sát các kênh truyền thông dữ liệu  Cấu hình các thông số hệ thống  Chọn và điều khiển camera CCTV  Xây dựng các điểm thông tin  Tạo các giao diện đồ họa màu  Ghi và hiển thị các video số  Hiển thị và truy vết các tài sản ngƣời di chuyển. EBI đƣợc tích hợp đầy đủ với Microsoft Windows, chuẩn mạng công nghiệp và làm việc dựa trên BACnet, LONmark. Giao thức TCP/IP chuẩn bao gồm LAN, WAN, nối tiếp, truy nhập điện thoại. EBI đƣợc xây dựng dựa trên cấu trúc khách/chủ (client/server). Một cơ sở dữ liệu thời gian thực đƣợc duy trì bởi các máy chủ. Điều này cung cấp thông tin thời gian thực cho vùng hoặc máy khách (clients) mạng cơ sở (LAN,WAN) nhƣ là các trạm, hoặc các ứng dụng khác nhƣ cơ sở dữ liệu liên quan. Và bởi đó là module trong thiết kế, EBI là một giải pháp rộng và rất hiệu quả. b. ô cụ lậ ì ARE CARE (Computer Aided Regulation Engineering) là một công cụ lập trình đồ họa đƣợc thiết kế để lập trình cho các bộ điều khiển số trực tiếp DDC của Honeywell, tƣơng tự nhƣ các phần mềm lập trình cho PLC của Siemens. CARE là một phần mềm ứng dụng chạy trên nền Windows (thƣờng là trên các máy PC của trạm vận hành), chƣơng trình sau khi đƣợc lập trình trên CARE sẽ đƣợc mã hóa và “đổ” xuống các bộ DDC tƣơng tự nhƣ với các PLC. CARE có môi trƣờng đồ họa thân thiện, dễ sử dụng đƣợc thiết kế để hỗ trợ mạnh nhất cho các chƣơng trình mô phỏng chạy trên các bộ điều khiển của hệ thống Excel 5000. Ngƣời sử dụng có thể thực hiện các chức năng điều khiển mong muốn cho các bộ DDC mà không cần Page 13 một kiến thức rộng về ngôn ngữ lập trình. Ngƣời dùng có thể chọn lựa một cách rõ ràng và trực quan các thành phần đồ họa của hệ thống điều khiển nhƣ chiếu sáng, gia nhiệt, thông gió, điều hòa và tạo các chuỗi điều khiển trong môi trƣờng Windows. CARE hộ trợ các thiết bị và bộ điều khiển nhƣ sau :  Các bộ DDC : Excel 10/50/80/100/500/600/800.  Bộ điều khiển Excel Smart.  Bộ điều khiển Excel Web.  Các mô đun vào ra thông minh và vào ra phân tán.  Bộ điều khiển kết nối Excel.  Các thiết bị theo chuẩn LON/BACnet của hãng khác Page 14 CHƢƠNG II: TRUYỀN THÔNG TRONG BMS II.1. Cấu hình phân cấp của mạng truyền thông trong BMS Một hệ thống BMS có 3 lớp mạng tƣơng ứng với 3 cấp trong hệ thống:  Lớp mạng mức trƣờng (FLN - Field level Network)  Lớp mạng mức tự động (ALN - Automation Level Network)  Lớp mạng mức quản lý (MLN - Management Level Network) a) Lớp m ng mức quả lý Mạng này kết nối các thiết bị ở cấp quản lý, mạng thƣờng dùng là mạng Ethenet, LAN sử dụng giao thức TCP/IP, sử dụng chuẩn này không những tạo đƣợc tốc độ truyền cao mà còn đáp ứng đƣợc nhu cầu về khoảng cách truyền mà không cần bộ lặp, hoàn toàn đáp ứng đƣợc yêu cầu thời gian thực của hệ thống BMS. Tốc độ truyền trên mạng đạt 100Mbps Ngoài ra cũng có thể sử dụng mạng BAC Net/IP hoặc LON Talk/IP b) Lớp m ng mức t ng Đây là lớp mạng sơ cấp (Primary Network) dùng để kết nối các bộ điều khiển DDC sơ cấp (Primary Control Unit) với nhau, thƣờng sử dụng mạng Ethernet IP hoặc BAC Net/IP hoặc P2P... sử dụng đƣờng truyền RS485 và giao thức ngang hàng “peer to peer”.Lớp mạng này có thể có thêm các bộ Gateway để kết nối với các hệ thống phụ khác ... Các hệ thống phụ thƣờng sử dụng giao thức BACnet hoặc LONwork. Lớp mạng này có thể nối chung với mạng mức quản lý MLN tạo thành mạng chính tòa nhà, khi đó các bộ DDC đƣợc nối với nhau và nối với với máy tính điều khiển của hệ thống BMS. c).Lớp m ng mức ường FLN (Field level Network) Đây là mạng thứ cấp (Secondary Network) dùng để kết nối tất cả các bộ điều khiển ứng dụng (secondary control unit), các thiết bị đo lƣờng có khả năng nối mạng. Mạng này sử thƣờng sử dụng các giao thức nhƣ BACnet MS/TP, LONwork…sử dụng đƣờng truyền RS485 dạng chủ/khách, các bộ DDC đóng vai trò là “chủ” điều khiển các bộ điều khiển thứ cấp. Page 15 II.2. Các chuẩn truyền thông trong BMS II.2.1. Giới thiệu một số chuẩn truyền thông a) c c ẩn RS232/422/485 Các chuẩn này là các chuẩn truyền thông nối tiếp (truyền từng bit dữ liệu trên 1 đƣờng dây) quy định về các thông số vật lý nhƣ điện áp, tốc độ truyền, giao diện đầu cắm, chức năng các chân giao tiếp... để có thể thực hiện truyền thông giữa các thiết bị với nhau. Bả 3.1. Đặc RS232 ô của c c c ẩn RS RS422 RS485 Điện áp dây tín Điện áp sai lệch Điện áp sai lệch giữa hai dây Kiểu truyền hiệu so với đất giữa hai dây tín tín hiệu hiệu Số lƣợng nút điều 1 1 32 10 32 khiển Số lƣợng điểm 1 nhận Chế độ làm việc Bán song công Bán song công (2 Bán song công (2 dây), song Song công dây), song công (4 công (4 dây) dây) 1200m 1200m Tốc độ lớn nhất 20 Kbps tại 12m và 1200m (1 Kbps) 10Mbps 35Mbps (100Kbps) (100 Kbps) Mức nhạy đầu vào 3V 200mV 200mV 10V -7  12V 6V -7  12V Khoảng cách 15m truyền lớn nhất bộ nhận Dải đầu vào bộ 15V nhận Điện áp đầu ra tối 25V đa bộ phát Page 16 Điện áp cực tiểu 5V 2V 1.5V đầu ra bộ phát b) ẩ E e e Ethernet là phƣơng pháp truy cập mạng máy tính cục bộ LAN (Local Area Network) đƣợc sử dụng phố biến nhất.. Về căn bản, Ethernet là một môi trƣờng mạng LAN có môi trƣờng truyền thông đƣợc chia sẻ (shared media LAN). Tất cả các trạm trên mạng (network station) chia nhau tổng băng thông của mạng (LAN bandwidth). Băng thông này có thể là 10Mbps (megibit per second = megabit/giây), 100Mbps hoặc 1000Mbps. Mạng Ethernet có thể sử dụng cáp đồng trục (coaxial cable), cáp xoắn đôi (twisted-pair cable), cáp quang (Optical Fiber) hoặc vô tuyến (wireless). Mạng Ethernet sử dụng cả cấu trúc tuyến tính (bus) và hình sao (star). Nguyên lý hoạt động của mạng Ethernet: tất cả các trạm trên mạng LAN đều có quyền truy cập mạng (gửi, nhận, thăm dò thông tin). Các thiết bị đƣợc kết nối, truy cập vào mạng sử dụng giao thức Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD),là giao thức đa truy cập nhận biết sóng mang và có phát hiện xung đột, tức là tất cả các trạm của mạng đƣợc nối vào một bus chung (đa truy cập) một cách ngẫu nhiên và do vậy rất có thể dẫn đến xung đột, khi phát hiện ra sự "va chạm" của nhiều gói thông tin khác nhau trên mạng thì toàn bộ các gói thông tin sẽ bị "loại bỏ" (drop) để truyền lại và giảm xác suất xung đột lần hai xảy ra khi cố gắng truyền lại. Điều này ngƣợc lại với nguyên lý truy cập dựa vào thẻ bài của mạng Token Ring LAN: khi trạm nào nắm giữ đƣợc "thẻ bài ƣu tiên" (Token) thì trạm đó mới có quyền truyền, sau khi truyền xong thì nó lại thả "thẻ bài" lƣu hành trên mạng để "trao lƣợt" truyền cho ngƣời sở hữu thẻ bài tiếp theo. Ethernet có tốc độ cao nhƣng yêu cầu phần cứng và phần mềm khá phức tạp, đắt hơn nhiều so với các chuẩn khác. Ngoài một số chuẩn truyền thông nêu trên thì còn có rất nhiều chuẩn khác cũng đang đƣợc ứng dụng rất nhiều nhƣ: USB (Universial Serial Bus) là một chuẩn truyền dữ liệu cho bus ngoại vi đƣợc Intel và Microsoft phát triển, chuẩn máy in Cenntronics (IEEE-1284) mọi máy tính đều có chuẩn này, MBP là chuẩn đáp ứng yêu cầu nhiêm ngặt về an toàn cháy nổ và nguồn cung cấp cho các thiết bị trƣờng (Manchester Code, Bus Power) … Page 17 II.2.2. Các chuẩn truyền thông thƣờng dùng trong BMS a) BACnet BACnet (Building Automation and Control networks): giao thức truyền thông cho mạng điều khiển và tự động hóa tòa nhà.BACnet dựa vào mô hình khách/chủ (client/server), mỗi bản tin BACnet đƣợc gọi là một yêu cầu dịch vụ. Mô hình khách/chủ là máy khách gửi đi một yêu cầu dịch vụ cho máy chủ, máy chủ sau đó thực hiện dịch vụ và báo cáo kết quả cho máy khách. b) Point - to - Point Truyền thông giữa duy nhất hai điểm với nhau và không có định dạng dữ liệu hay gói tin. Máy khách phải phụ trách toàn bộ việc định dạng dữ liệu truyền giữa chúng. Việc kết nối thƣờng đƣợc thực hiện thông qua giao diện RS-232 hoặc một số giao diện khác tƣơng tự. Các máy tính gần nhau có thể nối trực tiếp bằng dây mạng giữa các card mạng của chúng. Khi kết nối với khoảng cách xa, cần có modem để chuyển đổi tín hiệu cho việc truyền đi xa. c) Modbus Modbus là một giao thức bản tin thuộc lớp ứng dụngcung cấp truyền thông giữa các thiết bị đƣợc kết nối với nhau theo kiểu bus hoặc network (mạng). Modbus có thể đƣợc thực hiện trên các thiết bị vật lý khác nhau nhƣ RS322, RS485 và Ethernet. d) BACnet/IP BACnet/IP sử dụng UDP/IP chuẩn để gửi và nhận các bản tin. Các gói tin tƣơng tự nhau đƣợc gói gọn trong gói UDP/IP và đƣợc gọi là BACnet IP. Các thiết bị sử dụng địa chỉ IP giống nhƣ các thiết bị mạng UDP/IP khác. Các thiết bị chỉ đơn giản truyền dữ liệu cho thiết bị nhận và Ethernet sẽ lo các vấn đề khác nhu xung đột hay gửi lại d) MS/TP MS/TP là viết tắt của Master Slave/Token Passing. Trong một kết nối, các thiết bị đựoc xem nhƣ là “master” khi nó có “token”. Nếu nó không có nhu cầu sử dụng token tức thì, nó đƣợc yêu cầu chuyển token tới thiết bị tiếp theo.Tất cả các thiết bị hiện thời không có token đƣợc xem là slave, và sẽ nghe bất cứ bản tin nào master hiện thời gửi. e) LonTalk Giao thức Lontalk là công nghệ cốt lõi trong LonWorks. Nó thực thi toàn bộ chức năng của chuẩn giao thức OSI 7 lớp. Page 18 CHƢƠNG III: CÁC HỆ THỐNG KĨ THUẬT TRONG TOÀN NHÀ BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG Hệ thống BMS cần phải có khả năng tích hợp hoàn toàn tới các hệ thống khác ( các hệ thống khác đáp ƣng đầy đủ các yêu cầu tích hợp của hệ thống BMS ). Khi đó, mọi hoạt đông của hệ thống con sẽ đƣợc thƣc hiện hoàn toàn trên hệ thống máy chủ BMS. Đối với toà nhà Bộ Tài Nguyên và Môi Trƣờng, hệ thống BMS có nhiệm vụ kết nối đến các phân hệ kỹ thuật dƣới đây: + Hệ thống điện nguồn + Hệ thống điều khiển chiếu sáng EIB. + Hệ thống điều hoà VRV. + Hệ thống thông gió. + Hệ thống báo cháy và chữa cháy. + Hệ thống nƣớc sinh hoạt, nƣớc thải. + Hệ thống truyền thanh nội bộ PA. + Hệ thống thang máy. + Hệ thống An ninh. Các hệ thống kỹ thuật này sử dụng công nghệ khác nhau và mức độ tự động hóa khác nhau. BMS sẽ tích hợp các hệ thống trên thành một thể thống nhất thông qua mạng truyền thông, các giao thức truyền thông quốc tế nhƣ là BACnet, MODbus, LONworks, OPC.... Qua đó các hệ thống có thể trao đổi thông tin với nhau và BMS dùng các thông tin này để tối ƣu hóa hoạt động của các hệ thống kỹ thuật tòa nhà. Ðể thực hiện việc tích hợp hệ thống, các nhà thầu cung cấp thiết bị của điều hoà thông gió, hệ thống thang máy và hệ thống an ninh phải tuân thủ các yêu cầu về cung cấp phần cứng, giao thức kết nối, đến hệ thống BMS. Trên cơ sở các hệ thống này mà chúng ta đánh giá chất lƣợng của các tòa nhà đạt tiêu chuẩn hay không đạt tiêu chuẩn của hệ thống BMS. Sau đây là một số hệ thống chính, trong đó, trong phạm vi báo cáo này, em tập trung vào hệ thống chiếu sáng(hệ thống này cũng do công ty IBS thực hiện) Page 19 III.1. Các hệ thống kĩ thuật chính III.1.1. Hệ thống điều hòa thông gió òa a) Hệ th ô í VRV (Variable Refrigerant Volume) VRV Server Server BMS BAC Net/IP SWitch Hì 1.5. Hệ th òa ô í VRV ử dụng giao thức BACnet/IP Hệ thống BMS theo dõi hệ thống VRV thông qua mô đun tích hợp với các chuẩn truyền thông BACnet, OPC... Các thông số đƣợc hiển thị trên màn hình đồ họa máy tính giúp nguời vận hành dễ dàng quan sát trạng thái hoạt động, chế độ vân hành, nhận diện các lỗi trong hệ thống và qua đó nguời vận hành có thể giải quyết các lỗi kỹ thuật đó một cách nhanh chóng, nâng cao hiệu suất cho máy hoạt động. Hệ thống quản lý tòa nhà BMS tích hợp với hệ thống quản lý tòa nhà BMS qua giao diện mức cao. Hệ thống điều hòa không khí có chức năng lập các ma trận điểm tín hiệu cũng cấp cho hệ thống quản lý tòa nhà BMS và thực hiện kết nối cho các chức năng sau đây: - Giám sát trạng thái Bật/Tắt của các thiết bị điều hoà. - Giám sát trạng thái các bộ làm mát, gia nhiệt, thông gió (Cooling, Heating, Ventila-tion) - Giám sát và hiển thị giá trị nhiệt độ thực trong phòng (Indoor). - Giám sát trạng thái máy nén khí, quạt khí. - Giám sát tổng công suất điện (Số lƣợng các khối Indoor hoạt động) b) Hệ th ô ó Hệ thống thông gió bao gồm: Các quạt cấp khí tƣơi, quạt hút khí thải và quạt tăng áp cầu thang, quạt hút khói. Hệ thống quản lý tòa nhà BMS đƣợc tích hợp với các quạt cấp khí tuơi, quạt hút khí thải và quạt tăng áp cầu thang thông qua bộ DDC điều chỉnh vận tốc quạt, trạng thái hoạt động Page 20