Chương 1 tổng quan về hệ thống BMS

HỆ THỐNG BMS


Nội dung học phần
•
•
•
•
•
•

Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về hệ thống BMS
Chương 2: Chuẩn truyền thông trong hệ thống
Chương 3: Hệ thống quản lí năng lượng và DDC
Chương 4: Cấu trúc hệ thống và phần mềm
Chương 5: Ví dụ về thiết kế hệ thống BMS


Mở đầu
• Q trình phát triển:
- nhà ở,
- khách sạn
- tịa nhà hành chính
• Mục đích của học phần BMS


Chương 1: Tổng quan về hệ thống BMS
• 1.1 Khái niệm về hệ thống BMS
Hệ thống BMS (intelligent Building Management System) Hệ thống Quản lý tồ nhà
thơng minh (Hệ thống BMS (intelligent Building Management System) là  là một

hệ thống đồng bộ cho phép điều khiển và quản lý mọi hệ thống kỹ thuật trong
toà nhà như:
- hệ thống điện,
- hệ thống cung cấp nước sinh hoạt,
- điều hồ thơng gió,
- cảnh báo môi trường,
- an ninh,
- báo cháy - chữa cháy
- Quản lý buồng phòng, v.v…,
đảm bảo cho việc vận hành các thiết bị trong tịa nhà được chính xác, kịp thời, hiệu
quả, tết kiệm năng lượng và tết kiệm chi phí vận hành. Hệ thống BMS là  hệ
thống đồng bộ mang tính thời gian thực, trực tuyến, đa phương tện, nhiều
người dùng, hệ thống vi 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.


Chương 1: Tổng quan về hệ thống BMS
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•

•

Hệ thống quản lý tòa nhà (hệ thống BMS) điều khiển và giám sát các hệ
thống sau:
·        Trạm phân phối điên
·        Máy phát điên dự phịng
·        Hê thống chiếu sáng
·        Hê thống điều hồ và thơng gió
·        Hê thống cấp nước sinh hoạt
·        Hê thống báo cháy
·        Hê thống chữa cháy
·        Hê thống thang máy
·        Hê thống âm thanh công công
·        Hê thống the kiểm soát ra vào
·        Hê thống an ninh
Hệ thống buồng, phòng, vv.


Chương 1: Tổng quan về hệ thống BMS

Bố trí hệ thống quan lý tòa nhà (hệ thống BMS)


Chương 1: Tổng quan về hệ thống BMS
• Tính năng của BMS
·        Cho phép các tện ích (thiết bị thơng minh) trong tịa nhà hoạt động một cách
đồng bộ, chính xác theo đúng yêu cầu của người điều hành
·        Cho phép điều khiển các ứng dụng trong tịa nhà thơng qua cáp điều khiển và
giao thức mạng
·        Kết nối các hệ thống kỹ thuật như an ninh, báo cháy… qua cổng giao diện mở

của hệ thống với các ngôn ngữ giao diện theo têu chuẩn quốc tế
·        Giám sát được mơi trường khơng khí, môi trường làm việc của con người
·        Tổng hợp, báo cáo thơng tn
·        Cảnh báo sự cố, đưa ra những tín hiệu cảnh báo kịp thời trước khi có những
sự cố
        Quản lý dữ liệu gồm soạn thảo chương trình, quản lý cơ sở dữ liệu, chương
trình soạn thảo đồ hoạ, lưu trữ và sao lưu dữ liệu
·        Hệ thống BMS linh hoạt, có khả năng mở rộng với các giải pháp sẵn sàng đáp
ứng với mọi yêu cầu


Chương 1: Tổng quan về hệ thống BMS

Hệ thống BMS điều khiển liên động các hệ thống cơ điện


• . Yêu cầu về hệ thống tự động hóa tịa nhà
• Hệ thống tự động hóa tịa nhà nhằm đảm bảo một mơi trường
làm việc an tồn và hiệu quả vì vậy một hệ thống tự động hóa tịa
nhà cần phải đảm bảo:
• - Hệ thống phải đảm bảo theo dõi, cảnh báo, điều khiển, giám sát
theo thời gian thực.
• - Có tính sẵn sàng và độ tn cậy cao.
• - Quản lý báo động (Alarm management).
• - Quản lý sự kiện (Event management).
• - Lập lịch làm việc.
• - Phân tích lịch sử và phương hướng.
• - Có hệ thống báo động tự động và bằng tay.
• - Hệ thống phải có tính mở, tức là có thể nâng cấp hệ thống một
cách

dễ dàng.


Chương 1: Tổng quan về hệ thống BMS
• Lợi ích mang lại từ BMS
·        Đơn giản hóa và tự động hóa vận hành các thủ tục, chức năng có
tính lặp đi lặp lại
·        Quản lý tốt hơn các thiết bị trong tòa nhà nhờ hệ thống lưu trữ dữ
liệu, chương trình bảo trì bảo dưỡng và hệ thống tự động báo cáo cảnh
báo
·        Giảm sự cố và phản ứng nhanh đối với các yêu cầu của khách hàng
hay khi xảy ra sự cố
·        Giảm chi phí năng lượng nhờ tính năng quản lý tập trung điều khiển
và quản lý năng lượng
·        Giảm chi phí nhân công và thời gian đào tạo nhân viên vận hành cách sử dụng dễ hiểu, mơ hình quản lý được thể hiện trực quan trên
máy tính cho phép giảm tối đa chi phí dành cho nhân sự và đào tạo
·        Dễ dàng nâng cấp, linh hoạt trong việc lập trình theo nhu cầu, kích
thước, tổ chức và các yêu cầu mở rộng khác nhau
 


Chương 1: Tổng quan về hệ thống BMS
1.2 Cấu trúc và các thành phần của hệ thống BMS
Hệ thống điều khiển tự động tịa nhà BMS được
thiết kế theo mơ hình điều khiển phân lớp. Một hệ
thống BMS thường được thiết kế theo mơ hình 4
lớp:
•Lớp hiện trường.
•Lớp điều khiển.
•Lớp vận hành giám sát.

•Lớp quản lý.


Chương 1: Tổng quan về hệ thống BMS

Sơ đồ cấu trúc hệ thống BMS của hãng Delt Controls 


Chương 1: Tổng quan về hệ thống BMS


Chương 1: Tổng quan về hệ thống BMS
• Các thiết bị như cảm biến (sensor): Sensor nhiệt, ánh
sáng, chuyển động, hồng ngoại... bộ chấp hành
(actuator): Điều hồ khơng khí, quạt thơng gió, thang
máy... các bộ field controller để giao tếp trục tếp với
các khu vực có các ứng dụng cần điều khiển. Các thiết
bị hiện trường có khả năng tự giao tếp 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.


Chương 1: Tổng quan về hệ thống BMS
Lớp 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 khơng khí, quạt thơng gió, thang
máy... các bộ field controller để giao tếp trục tếp với
các khu vực có các ứng dụng cần điều khiển. Các thiết bị
hiện trường có khả năng tự giao tếp 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 thơng 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.


Chương 1: Tổng quan về hệ thống BMS
Lớp điều khiển
•Kết nối từ trung tâm điều khiển tới mức điều khiển các ứng dụng
trong tịa nhà thơng qua cácp điều khiển BAS với giao diện BACnet
TCP/IP, bao gồm các bộ DDC (Digital Direct Controller -điều khiển số
trực tếp), các bộ điều khiển địa phương, khu vực, các giao diện tới
các hệ thống phụ trợ như: điều hịa khơng 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 thơng điệp khi có u cầu tại địa phương.
• Gửi thơng điệp, kết quả tới khối vận hành giám sát.
See: />

Chương 1: Tổng quan về hệ thống BMS
Lớp 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


Chương 1: Tổng quan về hệ thống BMS
• 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 tếp giao tếp
với nhau hoặc qua bộ điều khiển địa phương. Giao tếp
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 hồ, quạt thống gió... đều hỗ trợ chuyển truyền
thông TCP/IP. Rất thuận lợi cho nhà tích hợp hệ thống.


Chương 1: Tổng quan về hệ thống BMS
• Lớp 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 thơng, 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 hồ, thơng gió...
trước thời gian ấn định nào đó. Ánh sáng trong phịng được mặc

định là phịng họp. Khi u cầu một phịng khách sẽ có phịng
khách với khơng gian của nó... Với mục đích đem lại sự thoải mái
cho người sử dụng, tết 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 hồn 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...


Chương 1: Tổng quan về hệ thống 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 cơng nghiệp 420mA. BMS có thể điều khiển các thiết bị này qua
chuẩn truyền thơng.
•  


Chương 1: Tổng quan về hệ thống BMS
• 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, u cầu một khơng gian để lắp đặt các thiết bị
điều khiển, thiết bị cảm biến, chấp hành và đi dây
cable mạng.


Chương 1: Tổng quan về hệ thống BMS

• 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 thơng gió,
sensor nhiệt độ cho hệ thống chiller làm lạnh,
làm nóng nước cơng nghiệp cung cấp cho hệ
điều hịa, hệ thống nước nóng-lạnh cho tòa
nhà...


• Việc phân chia hệ thống tự động hóa tịa nhà thành
các phần nhỏ khác nhau tuy thuộc vào quan điểm của
từng nhà tích hợp hệ thống. Việc phân chia này có
tính tương đối vì tất cả các thiết bị của tòa nhà đều
nằm trong một hệ thống và một thiết bị có thể làm
hai hay nhiều chức năng trong tịa nhà. Ta có thể phân
chia hệ thống tự động hóa tịa nhà như hình vẽ 1.2:



• Hệ thống báo cháy:
• Hệ thống báo cháy là một hệ thống thuộc loại quan trọng
bậc nhất trong tòa nhà vì nó ảnh hưởng đến sinh mạng
của con người sử dụng trong tịa nhà đó, chính vì thế hệ
thống báo cháy ln được lắp đặt đầu tên và hồn thiện
nhất trong tịa nhà. Hệ thống báo cháy thơng thường gồm
có các cảm biến đặt tại các nơi trong tịa nhà. Các cảm biến
này gồm có các cảm biến báo khói và cảm biến báo cháy.

Khi có sự cố xảy ra, hệ thống báo cháy sẽ thông báo ngay
lập tức tới người quản lý thơng qua màn hình hiển thị
hoặc có thể qua điện thoại, thơng báo tới cơ quan phịng
cháy chữa cháy, bật điện cho cầu thang thốt hiểm, bật
quạt gió tạo chênh áp nhằm chống ngạt khói cho người
thoát hiểm, bật các đầu phun nước tại nơi bị cháy …