ĐỒ-ÁN-TỐT-NGHIỆP HỆ THỐNG QUẢN LÝ TÒA NHÀ

LỜI CAM ĐOAN
Tôi, Đinh Trọng Quân, cam đoan những nội dung trong đồ án này là do tôi thực
hiện dưới sự hướng dẫn của Ths Nguyễn Ngọc Văn. Các số liệu và kết quả trong đồ án
là trung thực và chưa được cơng bố trong các cơng trình khác. Các tham khảo trong đồ
án đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên cơng trình, thời gian và nơi cơng bố. Nếu
khơng đúng như đã nêu trên, tơi hồn tồn chịu trách nhiệm về đồ án của mình.

Hà Nội, tháng 1 năm 2021
Người cam đoan
Đinh Trọng Quân

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên với tình cảm sâu sắc và chân thành nhất, cho phép em được bày tỏ lòng
biết ơn đến tất cả các cá nhân và tổ chức đã tạo điều kiện hỗ trợ, giúp đỡ em trong suốt
quá trình học tập và nghiên cứu đề tài này. Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập
tại trường đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của q Thầy Cơ
và bạn bè.
Với lịng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô ở Khoa Kỹ thuật điện đã
truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường.
Nhờ có những lời hướng dẫn, dạy bảo của các thầy cô nên đề tài nghiên cứu của em
mới có thể hồn thiện tốt đẹp.
Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy/cô – người đã trực tiếp giúp đỡ, quan
tâm, hướng dẫn em hoàn thành tốt bài báo cáo này trong thời gian qua.
Đồ án tốt nghiệp thực hiện trong khoảng thời gian gần 2 tháng. Bước đầu đi vào
thực tế của em còn hạn chế và cịn nhiều bỡ ngỡ nên khơng tránh khỏi những thiếu sót,
em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp q báu của q Thầy Cơ để kiến thức
1
1


của em trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn đồng thời có điều kiện bổ sung, nâng

cao ý thức của mình.
Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 1 năm 2021
Sinh viên

Đinh Trọng Quân
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
T
T
1

2

Nội dung
Hình thức trình bày
Đồ án thực hiện đầy đủ
nội dung đề tài
Các kết quả tính tốn

3
Thái độ làm việc
4
Tổng thể
5
Các ý kiến khác:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
2

2


………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

Hà Nội, ngày . . . tháng . . . năm . .
Giảng viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)

ĐÁNH GIÁ CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM
T
T
1

Nội dung

3

Hình thức trình bày của
đồ án
Đồ án thực hiện đầy đủ
nội dung của đề tài
Các kết quả tính tốn

4

Kỹ năng thuyết trình

5

Trả lời câu hỏi

6

Tổng thể

2

Ý kiến nhận xét và đánh giá

Các ý kiến khác:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
3
3


.......................................................................................................................................
Hà Nội, ngày . . . tháng . . . năm . .
Ủy viên hội đồng

4
4

Thư ký hội đồng

Chủ tịch hội đồng


MỤC LỤC

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

VN
BMS

5

Việt Nam
Building Management System

LAN

Mạng nội bộ

BACnet

Building Automation and control
Net word

CM

Module truyền thông

CPU

Central Processing Unit

PLC

Programmable logic controller


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

6


DANH MỤC HÌNH VẼ

7


LỜI MỞ ĐẦU
Tự động hóa, trong những năm gần đây khái niệm này đã trở nên quen thuộc
chứ khơng cịn là khái niệm chỉ được sử dụng trong những lĩnh vực chun mơn kỹ
thuật đặc thù. Tự động hóa đã góp mặt trong mọi lĩnh vực từ sản xuất cho đến phục
vụ cuộc sống hằng ngày. Mục tiêu của công nghệ tự động hóa là xây dựng một hệ
thống mà trung tâm là con người…Trên thế giới, các hệ thống thông minh, tự động
điều khiển đã được áp dụng từ rất sớm và cho thấy những đóng góp quan trọng
khơng thể phủ nhận. Việc xây dựng cơng trình ngày nay gần như không thể thiếu
việc triển khai, áp dụng các hệ thống tự động. Với các cơng trình xây dựng công
nghiệp và dân dụng, các hệ thống kỹ thuật tự động gọi chung là hệ thống tự động
hóa tịa nhà đóng một vai trị quan trọng trong việc duy trì một điều kiện làm việc lý

tưởng cho cơng trình, cho con người và các thiết bị hoạt động bên trong cơng trình.
Một hệ thống tự động hồn chỉnh sẽ cung cấp cho cơng trình giải pháp điều khiển,
quản lý điều kiện làm việc như nhiệt độ, độ ẩm, lưu thông khơng khí, chiếu sáng,
các hệ thống an ninh, báo cháy, quản lý hệ thống thiết bị kỹ thuật, tiết kiệm năng
lượng tiêu thụ cho cơng trình, thân thiện hơn với môi trường.
Ở Việt Nam, những năm gần đây cũng không khó để nhận ra những đóng
góp của các hệ thống tự động trong các cơng trình cơng nghiệp và dân dụng. Những
khái niệm về quản lý tòa nhà, tiết kiệm năng lượng cơng trình, bảo vệ mơi trường…
khơng cịn q mới mẻ.


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG QUẢN LÝ
TÒA NHÀ
1.1 Đặt vấn đề
Trong lĩnh vực tự động hóa, thế giới đã được biết đến rất nhiều các nghiên cứu
về các lĩnh vực như hệ thống điều khiển quá trình (Process control technology); hệ
thống điều khiển phân tán (Distributed Control System) nhưng có một lĩnh vực mà thế
giới chưa dành nhiều sự quan tâm đến đó là Hệ Thống Tự Động Hóa Tịa Nhà
(Building Automation)
Cùng với sự phát triển của xã hội thì u cầu về một mơi trường làm việc tiện
nghi, thoải mái và an toàn ngày càng cao. Hơn thế nữa, với một tòa nhà cao tầng với rất
nhiều thiết bị thì việc yêu cầu về quản lý các thiết bị đó nhằm quản lý được nguồn tiêu tốn
năng lượng, dễ dàng trong viêc bảo trì và sửa chữa là hết sức thiết yếu. Hệ thống tự động
hóa tịa nhà ra đời và phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu đó.
Xuất phát từ những nhu cầu thực tế đó mà rất nhiều hãng về tự đơng hóa trên
thế giới như Siemens, HoneyWell, ABB, Echelon… đã nghiên cứu và đưa ra cách tiêu
chuẩn, thiết bị nhằm đáp ứng những nhu cầu ngày càng cao đó.
1.2. Lịch sử phát triển
Thuật ngữ BMS ra đời vào đầu những năm 1950. Và từ đó tới nay nó đã thay
đổi rất nhiều kể cả trên phương diện phạm vi và cấu hình hệ thống. Cách thức liên lạc

của hệ thống phát triển từ đi dây cứng tới đi dây hỗn hợp (multiplex) và giờ đây là hệ
thống hai dây liên lạc số hoàn toàn. EMS và BMCS phát triển từ giao thức pollresponse với bộ xử lý điều khiển trung tâm tới giao thức peer-to-peer với hệ thống điều
khiển phân tán.
Các hệ thống quản lý tòa nhà BMS được phát triển và ứng dụng khoảng 20-30
năm trở lại đây dựa trên cơ sở công nghệ tự động hóa phát triển và tích hợp tổng thể.
Hệ thống BMS ra đời trợ giúp cho người quản lý các tòa nhà rất hiệu quả và kinh tế.
Tuy vốn ban đầu đầu tư cho thiết bị và các phần mềm là khơng nhỏ, nhưng so với chi
phí khai thác lâu dài thì rất hiệu quả và kinh tế. Chúnh ta có thể tham khảo các tịa nhà
lớn ở sân bay Stuttgart của Đức, nhà băng Credit Suisse First Boston ở anh, Capital

1


Tower và hang sản xuất đĩa cứng Seagate ở Singapore…Các tòa nhà này đã được trang
bị hệ thống BMS của Siemens và đã đang được khai thác rất hiệu quả và kinh tế.

1


Chương 1: Tổng quan về hệ thống quản lý tòa nhà
1.3 Một số hệ thống quản lý toàn nhà hiện nay
1.3.1 Hệ thống quản lý toà nhà (BMS)

-

Là hệ thống toàn diện thực hiện điều khiển, quản lý nhiều thiết bị khác nhau trong toà

-

nhà.

Hệ thống giám sát trung tâm theo dõi trạng thái hoạt động và bắt lỗi các thiết bị như
máy điều hịa khơng khí (AHU), máy lạnh, các thiết bị phụ trợ khác ….Với sự phát
triển của máy tính và cơng nghệ thơng tin kỹ thuật số, các thiết bị điều khiển tự động
hệ thống điều hòa khơng khí được tích hợp cùng với thiết bị trung tâm để theo dõi và
điều khiển tất cả các thiết bị trong toà nhà. Thiết bị trung tâm hiện nay cịn được gọi là
hệ thống quản lý tồ nhà tích hợp, có chức năng theo dõi số lượng lớn các thiết bị gồm
đèn chiếu sáng, thang máy, hệ thống phòng cháy và các thiết bị an ninh kiểm soát vào
ra hoặc xâm nhập hệ thống từ các cổng người dùng. Có khả năng mở rộng thành hệ
thống quản lý thơng minh để điều khiển toàn bộ các thiết bị trong tồ nhà đảm bảo cho
chúng hoạt động hiệu quả.
1.3.2. Tìm hiểu về BACnet

BACnet viết tắt cho Building Automation and Control Network (Mạng điều khiển và
tự động tòa nhà). BACnet là tiêu chuẩn được phát triển bởi ASHRAE (Hiệp hội kỹ sư nhiệt
lạnh và điều hịa khơng khí Hoa Kỳ) – trong sự liên kết với các tổ chức quản lý tòa nhà,
người sử dụng hệ thống và các nhà sản xuất hệ thống – chuyên dụng cho các thiết bị điều
khiển và tự động hóa tịa nhà. Năm 1995 sau nhiều năm phát triển và sửa đổi, Ban điều
hành ASHRAE phê chuẩn và ban hành tiêu chuẩn ASHRAE 135-1995. Tiêu chuẩn này đã

11


Chương 1: Tổng quan về hệ thống quản lý tòa nhà
được trình lên ANSI (Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ) và trong cùng năm đó nó đã được
trở thành tiêu chuẩn quốc gia với tên ANSI/ASHRAE 135-1995.

Trong sáu năm tiếp theo, tiêu chuẩn này đã trải qua nhiều lần nâng cấp và sửa
đổi. Vào năm 2001, ASHRAE công bố tiêu chuẩn cập nhật tên ASHRAE/ANSI 1352001. Vào năm 2003, BACnet trở thành tiêu chuẩn quốc tế ISO-16484-5
BACnet là một tiêu chuẩn thơng tin giao tiếp khơng độc quyền, có tính mở. Nó có thể
được áp dụng trong thực tế vào bất kỳ hệ thống nào của tòa nhà ngày nay, bao gồm HVAC,

chiếu sáng (lighting), an toàn sinh mạng (life safety), kiểm soát truy cập (access control),
vận chuyển (transportation) và bảo trì (maintenance). Theo thiết kế, tiêu chuẩn này có thể sử
dụng trong phạm vi rộng các cơng nghệ mạng và truyền thơng. Nó được viết ra bao gồm
mọi thứ từ việc phải chọn kiểu cáp nào cho đến việc khởi gán lệnh hoặc yêu cầu thông tin
đặc thù ra sao. Các quy tắc giao tiếp của BACnet được thiết kế đặc thù cho các thiết bị điều
khiển và tự động hóa tịa nhà, bao gồm các tác vụ như đọc nhiệt độ yêu cầu ra sao, gửi trạng
thái báo động (status alarm) và thiết lập quạt như thế nào.
Cách giải quyết mà các nhà phát triển BACnet triển khai khi thiết lập tiêu chuẩn đề
ra rằng, cho một hệ thống thực sự có tính đổi lẫn được cần phải có một vài điều khoản tiêu
chuẩn hóa cho hai thành phần chính sau đây : một là sự vận hành toàn thể hệ thống và hai
12


Chương 1: Tổng quan về hệ thống quản lý tòa nhà
là các thành phần hệ thống riêng lẻ. Họ thực hiện việc này bằng cách sử dụng giải pháp
hướng đối tượng (object-oriented) trong các việc xét duyệt, điều khiển, sửa đổi và tương
tác với thông tin từ các thiết bị khác nhau. Một mơ hình hướng đối tượng BACnet (objectoriented model) bao gồm hai thành phần chính sau : các đối tượng (objects) và các dịch
vụ (services) [dịch vụ ở đây có thể hiểu là tập hợp các lệnh logic].
Với BACnet, objects là một tập hợp các thuộc tính (properties), mỗi thuộc tính
đại diện cho một số bit thơng tin . Bên cạnh các thuộc tính mang tính tiêu chuẩn,
objects có thể bao gồm các thuộc tính của nhà sản xuất miễn là chúng thi hành chức
năng tuân theo tiêu chuẩn. BACnet cũng định nghĩa các trạng thái có thể xảy ra cho
mỗi thuộc tính của một object. Điều làm cho giải pháp hướng đối tượng hoạt động đó
là mọi object và thuộc tính được định nghĩa bởi hệ thống thì có thể truy cập được một
cách chính xác theo cùng một cách thức.
Quá trình đọc và ghi một thuộc tính BACnet gọi là service. Services là những
phương thức được sử dụng bởi bất kỳ thiết bị BACnet nào khi nó giao tiếp với một
thiết bị BACnet khác, bao gồm việc nhận, truyền tải thông tin hoặc xử lý một hành
động (action). Tiêu chuẩn đề ra một phạm vi rộng lớn các services cho việc truy xuất
các objects và thuộc tính của chúng.

Để đảm bảo rằng các sản phẩm được phát triển bởi các nhà sản xuất khác nhau
tuân theo tiêu chuẩn BACnet, một phịng thí nghiệm kiểm tra được lập ra. Phịng thí
nghiệm này kiểm tra và cấp chứng nhận cho mọi thiết bị được tuân theo tiêu chuẩn.
Phòng thí nghiệm cũng phát triển một bộ hồn chỉnh các quy trình kiểm tra để cho các
nhà sản xuất sử dụng.
1.3.2. LonMark
Tiêu chuẩn thứ hai, LonMark đưa ra cách giải quyết theo kiểu khác đối với vấn
đề tính đổi lẫn. Không như BACnet, LonMark là giao thức sở hữu độc quyền bởi tập
đoàn Echelon Corporation liên kết với Motorola vào đầu thập niên 1990. Tiêu chuẩn
LonMark được dựa trên giao thức thơng tin có sở hữu với tên gọi LonTalk. Giao thức
LonTalk thiết lập một bộ quy tắc quản lý việc giao tiếp thông tin trong một mạng các
13


Chương 1: Tổng quan về hệ thống quản lý tòa nhà
thiết bị cùng hợp tác. Để đơn giản hóa việc thực thi giao thức, Echelon đã chọn làm
việc với Motorola để phát triển một chip xử lý thông tin chuyên dụng có tên gọi
Neuron. Thơng qua việc sử dụng con chip xử lý này cùng với các phần mềm hỗ trợ,
giao thức thiết lập nên cách mà thông tin được trao đổi giữa các thiết bị. Bởi vì phần
lớn của giao thức giao tiếp được bao hàm trong con chip xử lý, những người thiết kế
và lắp đặt hệ thống có thể tập trung vào các khía cạnh khác của hệ thống.

Trong khi LonTalk thiên về vấn đề các thiết bị truyền đạt thơng tin như thế nào, nó lại
khơng quan tâm đến nội dung của việc trao đổi thông tin. Một giao thức thứ hai, tên là
LonWorks, định nghĩa nội dung và cấu trúc của thông tin được trao đổi. LonWorks là một
hệ thống điều khiển phân bổ vận hành trên nền tảng ngang hàng (peer-to-peer), nghĩa là mọi
thiết bị có thể giao tiếp với mọi thiết bị khác trên mạng hoặc là sử dụng cấu hình chính-phụ
(master-slave) để trao đổi thông tin giữa các thiết bị thông minh. Nền tảng LonWorks hỗ trợ
một phạm vi rộng các phương tiện trao đổi thơng tin.
Các thiết bị tương thích với LonWorks giao tiếp với nhau qua một SNVT

(Standard Network Variable Type). Mặc dù một SNVT định nghĩa một thiết bị cũng
giống như một object của BACnet, cách giải quyết có hơi khác một chút. Để một
SNVT thực thi chức năng, cả hai thiết bị nhận và gửi phải có sự nhận biết chi tiết về
14


Chương 1: Tổng quan về hệ thống quản lý tòa nhà
cấu trúc SNVT là gì. Vì thế mỗi SNVT được định danh bằng một mã số cho phép thiết
bị nhận hiểu được đúng dữ liệu truyền tải.
Ban đầu LonWorks không định nghĩa mã SNVT đặc thù có ý nghĩa gì. Điều này
đem đến sự nhầm lẫn giữa các nhà sản xuất đã dùng mã số giống nhau để xác định các
vấn đề khác nhau. Để loại bỏ sự nhầm lẫn này đồng thời tiêu chuẩn hóa mã SNVT,
Hiệp hội về Tính đổi lẫn cho LonMark (LonMark Interoperability Association) được
lập ra năm 1994. Hợp thành bởi hàng trăm nhà sản xuất và tích hợp hệ thống, một
trong những mục tiêu chính của hiệp hội này là đặt ra những phương pháp tiêu chuẩn
cho việc thiết lập công nghệ LonWorks.
Để đảm bảo mọi thiết bị được lắp đặt trong một hệ thống LonMark sẽ hoạt động
đúng chức năng với các thiết bị khác, LonMark yêu cầu thiết bị phải được thẩm tra là tuân
theo giao thức LonMark để có được logo của LonMark trên nó. LonMark sử dụng một
cơng cụ trên nền web để giảm thiểu thời gian và chi phí chứng nhận cho các thiết bị.
Một trong những đổi mới gần đây nhất của LonMark là profile mạng (network
profile). Ý tưởng phía sau profile mạng là khơng cần quan tâm đến ai là người làm ra
thiết bị chuyên dụng này trong một hệ thống tòa nhà, tất cả mọi thiết bị cùng loại sẽ thi
hành một chức năng tương tự nhau. Để giảm gánh nặng và tăng tốc việc lắp đặt,
LonMark định nghĩa cách thức một thiết bị chuyên dụng thực thi chức năng trên mạng
từ những điểm (points) được đặt tên cho nó. Profile mạng định trước này là profile tối
thiểu của mọi thiết bị kết nối. Các nhà sản xuất có thể thêm vào các mục cho profile
định trước này dựa trên sản phẩm chuyên dụng của họ, để đem lại tính linh hoạt đồng
thời duy trì được sự đơn giản và tính đổi lẫn.
Giống như BACnet, LonWorks cũng được chấp nhận và lưu hành bởi nhiều tổ

chức tiêu chuẩn quốc tế (ANSI/CEA 709.1 và IEEE 1473-L)
1.3.3. Modbus

15


Chương 1: Tổng quan về hệ thống quản lý tòa nhà

Giao thức thứ ba được sử dụng để đạt được tính đổi lẫn trong các hệ thống tự
động hóa tịa nhà là Modbus. Giao thức Modbus được phát triển bởi Modicon trong
những năm 1970 cho việc sử dụng các hệ thống tự động hóa cơng nghiệp với các bộ
điều khiển lập trình (Programable Controllers). Ngày nay nó là một trong những
phương tiện được sử dụng rộng rãi nhất trong việc kết nối các thiết bị điện tử trong các
ứng dụng cơng nghiệp (industrial). Tính đơn giản cũng khiến Modbus trở thành một
cơng cụ hữu dụng để đem đến tính đổi lẫn trong các ứng dụng tự động hóa tịa
nhà.Modbus bao gồm một cấu trúc thông điệp được thiết kế để thiết lập giao tiếp
chính-phụ (master-slave), chủ-khách (client-master) giữa một phạm vi rộng các thiết bị
thơng minh. Nó hỗ trợ các giao thức tuần tự và mạng Ethernet. Nó thực sự là một tiêu
chuẩn mở và là một trong những giao thức được sử dụng rộng rãi nhất trong môi
trường sản xuất công nghiệp. Sử dụng giao thức cũng như cấp chứng nhận (licensing)
là hồn tồn miễn phí. Các cơng cụ và tài nguyên hỗ trợ cho việc triển khai lắp đặt và
vận hành được cung cấp trực tuyến (online).Phiên bản nguyên thủy của Modbus bao
gồm hai chế độ truyền tin : ASCII và RTU. Gần đây, Modbus/TCP được phát triển, cho
phép giao thức Modbus có thể truyền dẫn qua các hệ thống mạng nền TCP/IP.Vào năm
2004, tiêu chuẩn được chuyển giao về cho Modbus-IDA, một tổ chức phi lợi nhuận
hợp thành bởi nhiều người sử dụng và nhà cung cấp các thiết bị tự động hóa chủ yếu
cho lãnh vực sản xuất.Tuy rằng Modbus khởi đầu được thiết kế sử dụng trong ứng
16

Chương 1: Tổng quan về hệ thống quản lý tòa nhà
dụng cơng nghiệp, việc dụng nó trong các ứng dụng tự động hóa tịa nhà, vận chuyển
và năng lượng đang lan rộng nhanh chóng. Điểm mạnh của Modbus là tính mở, đơn
giản và yêu cầu phần cứng ít nhất. Một lợi ích đáng kể khác đó là việc Modbus có sử
dụng giao thức truyền tin TCP/IP, giống giao thức sử dụng bởi Internet. Điều này có
nghĩa là Modbus có thể dễ dàng sử dụng được qua mạng Internet.

1.4. Phương án bố trí đèn
Một tịa nhà hay một cơng trình lớn hệ thống chiếu sáng rất phức tạp bao gồm
từ những cái đơn giản như một công tắc điện gắn trên tường cho đến cả những hệ
thống điều chỉnh độ sáng phức tạp kết nối với các bộ phận khác nhau trong tòa nhà
nên việc thiết lập một hệ thống điều khiển chiếu sáng (Lighting control) là điều hết sức
quan trọng.
Các phương pháp, phương án trong hệ thống điều khiển chiếu sáng:
•

Tác vụ On/off của hệ thống chiếu sáng
Điều này xem ra có vẻ đơn giản, nhưng đơi khi đây là hiệu ứng điều khiển mà

các nhà thiết kế nhận định là có thể tạo ra các tính huống chiếu sáng khơng khả thi.
Trong quy hoạch bố trí điều khiển chiếu sáng, cần rõ ràng các bóng đèn nào khơng
được tắt và chú tâm đến chiếu sáng lối thốt hiểm.
•

Điều chỉnh độ sáng cho hệ thống chiếu sáng
Khi lên kế hoạch điều chỉnh độ sáng, cân nhắc mức thời gian từ lúc đèn chuyển

từ độ sáng thấp nhất lên mức 80% đối với đèn led. Với bóng đèn huỳnh quang thì
mức điều chỉnh độ sáng thấp nhất còn được 20% – bạn sẽ khơng thể tiết kiệm được
gì hơn nếu chỉnh dưới mức này. Mức điều chỉnh đối với đèn metal-halide là 50%,

bởi vì bạn đang tái kích hoạt bóng đèn dưới mức đó. Hãy cẩn thận nơi bạn đặt các
cảm biến và cách bạn định hướng cho chúng. Bạn muốn các bóng đèn bật lên khi
một người hoặc một chiếc xe nâng đi vào khu vực, nhưng chắc chắn bạn khơng
muốn sự di chuyển liên tiếp đó làm các bóng đèn phài thay đổi độ sáng liên tục cả
ngày, Khi bạn muốn thay đổi độ sáng dựa vào điều kiện ánh sáng xung quanh, cần
một độ trễ về thời gian để tránh những phiền tối khi phải giảm độ sáng.
•

Điều khiển bằng tay

17


Chương 1: Tổng quan về hệ thống quản lý tòa nhà
Điều chỉnh chiếu sáng bằng tay phạm vi từ một công tắc đến cả một tổ hợp
công tắc và dimmer, được thực hiện thông qua các nút công tắc, núm vặn, nút bấm,
điều khiển từ xa, và các phương thức khác. Điều khiển bằng tay là lựa chọn tiết
kiệm chi phí nhất cho những dự án quy mơ nhỏ. Tuy nhiên, khi kích cỡ hệ thống
chiếu sáng tăng lên, phương án điều khiển bằng tay lại mất đi tính hiệu quả về chi
phí của nó. Nhưng chúng vẫn có thể làm một phần quan trọng của một kế hoạch lớn
hơn, bằng chứng là tính hiệu quả của nhiệm vụ chiếu sáng vận hành bằng tay.
•

Điều khiển theo lịch trình đặt sẵn
Khi bạn xác định được một lịch trình làm việc mẫu, điều khiển chiếu sáng bằng

phương án đặt lịch thường là lựa chọn tốt nhất. Bạn có thể điều chỉnh lại bằng tay
để thực hiện công việc này khi khu vực cần chiếu sáng nằm ngồi thời gian cài đặt
bình thường. Điều khiển bằng tay thông thường kết hợp làm việc với điều khiển
bằng lịch để điều chỉnh theo một thời gian định trước Bạn nên để lối thoát hiểm

được chiếu sáng, khơng phụ thuộc vào lịch trình có người hiện diện hay khơng.

•

Điều khiển hệ thống chiếu sáng
18


Chương 1: Tổng quan về hệ thống quản lý tòa nhà
Tạo hệ thống xương sống
Khi bạn sắp đặt một hệ thống điều khiển chiếu sáng, bạn đang thiết lập cái mà
hầu hết những người thiết kế gọi là “hệ thống xương sống”. Việc lập kế hoạch ở giai
đoạn này là rất quan trọng nếu muốn thành công, Thực hiện thiết kế phần điện trước
khi phát triển chi tiết của hệ thống điều khiển. Để thực hiện điều này một cách chính
xác, bạn cần giải quyết những điểm cân nhắc quan trọng sau:
Khả năng đóng ngắt điện. Đảm bảo hệ thống điều khiển chiếu sáng của bạn có thể
kiểm sốt dịng điện ổn định, dịng khởi động qua đèn, sóng hài chấn lưu, và dịng
khi có sự cố. Bạn phải ln có sự cân bằng giữa các yếu tố trên. Ví dụ, một thanh
ballast “sóng hài thấp” sẽ dẫn đến dịng khởi động cao – mà hệ thống của bạn sẽ
không thể kiểm sốt nếu nó khơng có một sự sửa đổi đáng kể.
Vị trí lắp đặt. Bộ não của hệ thống điều khiển chiếu sáng sẽ phải được đặt gần bảng
chiếu sáng trong tủ điện.
Cài đặt lịch trình và thay đổi. Việc thay đổi lịch trình phải làm sao càng dễ thực
hiện càng tốt. Tạo một thiết kế linh hoạt cho phép các chương trình lên lịch khác
nhau cho các khu vực của tòa nhà với các nhu cầu khác nhau và lịch trình thay thế
cho những ngày cuối tuần và ngày nghỉ. Đảm bảo thêm khả năng điều chỉnh bằng
các công tắc gắn tường, điện thoại, hoặc giao diện kết nối cho trường hợp bất
thường.
Phân tuyến đèn và khoanh vùng chiếu sáng vừa đủ. Để tối đa hóa việc tiết kiệm,
các khu vực phải vừa đủ thích hợp; bạn khơng cần chiếu sáng tồn bộ mặt bằng sàn

để chỉ đáp ứng một người làm việc trễ. Mặt khác, các khu vực quá nhỏ sẽ dẫn đến
việc có thêm các mạch và chi phí lắp đặt chúng.
bất kỳ loại đèn nào. Như với bất kỳ hệ thống điện nào, bạn phải tuân thủ các quy tắc
và thực tiễn thiết kế liên quan đến quá tải, bảo vệ ngắn mạch, và nối đất. Tuy nhiên,
việc ứng dụng sai các thiết bị điều khiển chiếu sáng, mà có dịng điện ngắn mạch bị
giới hạn, đang xảy ra phổ biến. Các thiết bị bị đánh giá thấp này vẫn có thể làm việc
được trong nhiều năm mà khơng có sự cố gì.

19


Chương 1: Tổng quan về hệ thống quản lý tòa nhà
1.5 Quản lý thiết bị điện trong trường Đại học và những vấn đề cịn tồn tại
•

Quản lí thiết bị điện tại ĐH Điện Lực
Hệ thống điện mạng, điều hòa cho đến trang thiết bị nội thất, hệ thống cây xanh

và thiết bị thư viện chun dụng, cơng trình đã hoàn thiện và đi vào sử dụng. Sự đổi
mới này được Ban giám hiệu nhà trường cùng các phòng ban cũng như giảng
viên,sinh viên trong trường đánh giá rất cao.
Tuy nhiên, còn một số hạn chế như vẫn phải điều khiển bằng tay một số thiết bị
như điều hòa , đèn và máy chiếu. Ví dụ sau khi hết thời gian học sẽ tự động ngắt hết
các thiết bị và không thể bật tắt bằng tay. Nếu muốn sử dụng tiếp bắt buộc người
dùng phải đến tận phòng điều khiển (phòng giám sát hay phòng trực giảng) để xin
bật thiết bị trên HMI.
•

Giải pháp

Giải pháp điều khiển các trang thiết bị điện tại các phòng học và điều khiển qua webserver
là phương pháp hiệu quả tiện lợi và phù hợp với công nghệ phát triển hiện nay

20


CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP XÂY DỰNG HỆ THỐNG QUẢN LÝ
VẬN HÀNH HIỆU QUẢ THIẾT BỊ ĐIỆN HIỆN TẠI CỦA
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
Việc phân chia hệ thống tự động hóa tòa nhà thành các phần nhỏ khác nhau tùy
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 tòa nhà.
2.1 Hệ thống báo cháy
Hệ thống báo cháy là một hệ thống thuộc loại quan trọng nhất trong tịa 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 tiên 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 thông 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 thốt hiểm, bật các đầu
phun nước tại nơi bị cháy …Hệ thống báo cháy được thiết kế cung cấp điện riêng biệt
không phụ thuộc vào hệ thống điện của tòa nhà, nghĩa là khi có sự cố xảy ra, điện lưới đã
bị cắt nhưng hệ thống báo cháy vẫn phải có điện nhằm theo dõi và xử lý sự cố. Hệ thống
báo cháy được kết nối với các hệ thống khác trong tòa nhà ví dụ như hệ thống đóng mở
cửa nhằm tạo điều kiện cho việc thoát hiểm nhanh nhất.
Hệ thống báo cháy cần phải đáp ứng được các yêu cầu sau:
Thông tin cần phải được truyền đi một cách chính xác. Điều này hết sức quan
trong bởi vì thơng tin này thơng báo cho người vận hành một cách chính xác nơi xảy

ra sự cố và mức độ của đám cháy.
- Có khả năng báo cháy bằng tay (thơng qua các nút báo cháy) hoặc báo cháy tự động.
- Giám sát và cách ly khu vực bị cháy
- Hệ thống chữa cháy có thể phân ra thành 3 loại như sau:
+ Chữa cháy bằng nước thông qua họng nước bên tường:
21


Các họng phun nước này được nối với hệ thống máy bơm để bơm nước lên.
+ Chữa cháy thông qua hệ thống chữa cháy tự động Sprinker:
Hệ thống này bao gồm một mạng lưới đường ống dẫn nước được lắp đặt trên
trần giả của tòa nhà. Mạng lưới ống dẫn này được kết nối với các điểm đầu cuối là
các đầu chữa cháy tự động. Các đầu chữa cháy này có cấu tạo gồm có một ống thủy
tinh nhỏ có chứa chất lỏng, bình thường đầu thủy tinh này có tác dụng bịt đầu phun
nước không cho nước chảy ra. Khi có sự cố cháy, nhiệt độ trong phịng tăng lên làm
cho chất lỏng trong bầu thủy tinh bị giãn nở, khi nhiệt độ vượt ngưỡng cho phép
(chất lỏng trong bầu thủy tinh giãn nở quá định mức) thì đầu thủy tinh sẽ bị vỡ và
nước sẽ được phun ra ngay lập tức để chữa cháy.
Ưu điểm của phương pháp chữa cháy này là hồn tồn tự động, nhanh chóng
giải quyết đám cháy. Tuy nhiên chính vì tính tự động cao nên khi người sử dụng
trong phòng sơ ý làm cho nhiệt độ ở khu vực đầu phun nước lên cao sẽ khiến cho hệ
thống tự nổ bầu thủy tinh và phun nước mặc dù khơng có sự cố cháy. Hiện nay hệ
thống chữa cháy tự động bằng nước được lắp đặt tại hầu hết các tòa nhà.
+ Hệ thống chữa cháy bằng khí CO2: tại những khu vực bao gồm các thiết bị
điện (thí dụ như các trung tâm điện tốn) thì việc chữa cháy bằng nước là khơng khả
thi. Chính vì thế hệ thống chữa cháy bằng khí được áp dụng cho các khu vực này.
Tương tự như hệ thống chữa cháy tự động bằng nước, khi xuất hiện tín hiệu báo
khói và cháy từ các cảm biến khói và cháy, hệ thống sẽ đưa ra tín hiệu để xả khí
nhằm dập nhanh đám cháy mà khơng gây ra sự cố cho các bộ phận điện đang hoạt
động khác.

Các thiết bị trong hệ thống chữa cháy tự đông bao gồm:
- Các cảm biến khói: được lắp đặt nhằm phát hiện sớm hiện tượng cháy ngay
từ khi xuất hiện khói.
- Các cảm biến cháy: là các cảm biến nhiệt độ nhằm phát hiện ra hiện tượng
cháy thông qua việc kiểm sốt nhiệt độ trong phịng
- Các đầu phun nước tự động: nhằm tự động phun nước để chữa cháy khi có
sự cố cháy. Các đầu phun nước tự động thường được tích hợp sẵn các cảm biến

22


cháy nhằm vừa tự động chữa cháy vừa đưa được thông tin về đám cháy cho trung
tâm theo dõi và xử lý
- Hộp báo cháy bằng tay: được bố trí hợp lý trong tịa nhà sao cho khơng q
lộ (dễ ấn nhầm gây cảnh báo giả) mà lại thuận tiên khi cần thiết. Hộp báo cháy bằng
tay được sử dụng khi có người phát hiện sự cố cháy, trong khi các cảm biến khói và
cháy chưa phát hiện ra được
- Tủ báo cháy: là trung tâm xử lý và theo dõi các đám cháy. Tủ báo cháy sẽ được
lắp đặt các đầu vào cảm biến theo khu vực để dễ dàng quản lý đám cháy. Tủ báo cháy sẽ
xử lý để đưa ra tín hiệu cảnh báo như cịi, đèn để cho người trong tòa nhà di tản đồng
thời sẽ đưa thông tin lên trung tâm điều khiển để báo cho bộ phận quản lý tòa nhà.
2.2 Hệ thống chiếu sáng
Trong một tòa nhà, cùng với hệ thống điều hòa và thơng gió thì hệ thống
chiếu sáng ln là một trong 2 hệ thống tiêu tốn nhiều năng lượng nhất. Trung bình
khoảng 30-40% năng lượng của một tịa nhà là giành cho chiếu sáng.
Những lợi ích thiết thực của hệ thống lighting control:
-

Tiết kiệm năng lượng: Trong một tòa nhà, triển khai lighting control có thể giảm
thiểu năng lượng tiêu thụ cho việc thắp sáng lên đến 30%, giúp giảm năng lượng

-

tồn tịa nhà đi khoảng 10% hoặc cao hơn.
Sự tiện nghi: Việc chiếu sáng được tự động, được giám sát, được lập trình sao cho

-

đem đến sự thoải mái cho con người.
Cung cấp thông tin: từ các bộ điều khiển kỹ thuật số, thông tin về trạng thái, thông
số vận hành, quá trình hoạt động, điện năng tiêu thụ… liên tục được hiển thị, lưu
giữ và truyền tải về các khu vực quản lý trung tâm của tòa nhà. Các thơng tin từ đó

-

được phân tích, giám sát và cải tiến hiệu quả của việc chiếu sáng.
Gia tăng hiệu năng làm việc: Các nghiên cứu cho thấy việc tối ưu hóa chiếu sáng sẽ
giúp cho con người trong khơng gian sống làm việc hiệu quả hơn. Học sinh có thể
gia tăng 26% của việc tiếp thu bài, hay là công nhân gia tăng gần 40% năng suất khi
việc chiếu sáng kết hợp với ánh sáng ban ngày được triển khai hợp lý.
- An ninh, an tồn: các đèn thốt hiểm hay các khu vực bãi xe, hành lang, lối đi sẽ
được giám sát và vận hành có chương trình, từ đó tăng cường khả năng an ninh
cho khu vực người sinh sống.
- Ta sẽ chia làm 2 chế độ: chế độ tự động và chế độ bằng tay.
-

Chế độ tự động:
23

+ Ở khu vực hành lang: đèn được bật liên tục từ 17h đến 6h sáng,

những giờ còn lại tắt.
+ Ở khu vực cầu thang (đặc biệt là những nơi thiếu ánh sáng, cầu

thang thoát hiểm) sẽ được bật liên tục nhưng dùng những bóng ít
tiêu tốn điện.
+ Ở khu vực sân trường: sẽ được bật từ 17h đến hết tiết 14 (tức

21h05).
+ Có thể điều khiển từ xa qua máy tính bật tắt các đèn.
-

Chế độ bằng tay:
+ Ở các khu vực hành lanh, cầu thang đều có cơng tắc thủ công đơn

giản để thầy cô cũng như sinh viên tiện sử dụng.
+ Ở sân trường sẽ có aptomat.
+ Hoặc ta có thể điều khiển đóng mở trực tiếp trên màn hình HMI

trên hệ thống điều khiển.
Chế độ tự động và chế độ bằng tay của quạt cũng tương tự như hệ thống
chiếu sáng.
2.3 Hệ thống máy chiếu và hệ thống điều hịa
Ở hai hệ thống này sẽ khơng có cơng tắc ở phịng học mà chỉ được điều
khiển thủ cơng từ bên màn hình HMI trên hệ thống.
Cụ thể là 2 thiết bị trên sẽ được điều khiển tự động từ xa từ thiết bị HMI và
được vài sẵn thời gian tự động bật tắt trong khung giờ học. Sau khi hết thời gian học
sẽ tự động ngắt hết các thiết bị và không thể bật tắt bằng tay. Nếu muốn sử dụng
tiếp bắt buộc người dùng phải đến tận phòng điều khiển (phòng giám sát hay phòng

trực giảng) để xin bật thiết bị trên HMI.
2.4 Hệ thống chuông báo vào lớp
Ta sẽ cài đặt thời gian theo lịch học ở trường
-

Chuông vào lớp reo 3 hồi.
Chuông giải lao reo 1 hồi.

24


Bảng 2.1: Thời gian tiết học

25