Hệ thống quản lý nhà máy thông minh giải pháp tối ưu hóa hệ thống điện trong nhà máy procter gamble (pg)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

---------------------------

HOÀNG THANH LAM

HỆ THỐNG QUẢN LÝ NHÀ MÁY THÔNG
MINH GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA HỆ THỐNG
ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY PROCTER &
GAMBLE (P&G)

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành : Kỹ thuật điện
Mã số ngành: 60520202
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 9 năm 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

---------------------------

HOÀNG THANH LAM

HỆ THỐNG QUẢN LÝ NHÀ MÁY THÔNG
MINH GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA HỆ THỐNG
ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY PROCTER &
GAMBLE (P&G)
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành : Kỹ thuật điện

Mã số ngành: 60520202
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS VÕ NGỌC ĐIỀU
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 9 năm 2016


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS VÕ NGỌC ĐIỀU

Luận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Công nghệ TP. HCM
ngày 25 tháng 9 năm 2016
Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ)

TT
1
2
3
4
5

Họ và tên
PGS.TS QUYỀN HUY ÁNH
PGS.TS ĐỒNG VĂN HƯỚNG
TS. VÕ VIẾT CƯỜNG
TS. VÕ CÔNG PHƯƠNG
TS. NGUYỄN HÙNG

Chức danh Hội đồng

Chủ tịch
Phản biện 1
Phản biện 2
Ủy viên
Ủy viên, Thư ký

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được
sửa chữa (nếu có).
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM
PHÒNG QLKH – ĐTSĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
TP. HCM, ngày 10 tháng 9 năm 2016

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: HOÀNG THANH LAM Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 19/5/1986

Nơi sinh: Kiên Giang

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện

MSHV:1441830012

I- Tên đề tài:
HỆ THỐNG QUẢN LÝ NHÀ MÁY THÔNG MINH GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA HỆ

THỐNG ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY PROCTER & GAMBLE (P&G)
II- Nhiệm vụ và nội dung:
Nhiệm vụ của Luận Văn “Hệ Thống Quản Lý Nhà Máy Thông Minh Giải
Pháp Tối Ưu Hóa Hệ Thống Điện Trong Nhà Máy Procter & Gamble” này là
nắm vững cấu trúc, nguyên lý giám sát điều khiển của một hệ thống BMS đối với
các hệ thống cơ điện trong nhà máy. Trình tự thiết kế một hệ thống BMS, tính toán
được hiệu quả kinh tế của nhà máy khi được tích hợp hệ thống BMS. Mô phỏng
điều khiển và giám sát nhà máy bằng phần mềm Window Viewer.
III- Ngày giao nhiệm vụ: 20/4/2016
IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 15/9/2016
V- Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS VÕ NGỌC ĐIỀU
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

PGS.TS VÕ NGỌC ĐIỀU

KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ
công trình nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này
đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn
gốc.
Học viên thực hiện Luận văn

Hoàng Thanh Lam


LỜI CÁM ƠN
Để hoàn thành chương trình cao học và viết luận văn này, tôi đã nhận được sự
giúp đỡ,hướng dẫn và góp ý nhiệt tình của quý Thầy Cô Trường Đại Học Công Nghệ
Thành Phố Hồ Chí Minh.
Tôi xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS VÕ NGỌC ĐIỀU đã dành rất
nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp tôi hoàn thiện luận văn tốt
nghiệp này.
Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình và
năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận
được sự đóng góp quý báo của quý thầy cô và các bạn để tiếp tục hoàn thành tốt nhất,
đầy đủ nhất luận văn cao học này.
Thành Phố Hồ Chí Minh,ngày....tháng.....năm 2016
Học Viên

Hoàng Thanh Lam


TÓM TẮT
Với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế và xã hội Việt Nam hiện nay đặc
biệt là nền công nghiệp. Ngày nay nhiều tập đoàn trong và ngoài nước đã và đang
đầu tư rất nhiều nhà máy sản xuất hiện đại với qui mô lớn cũng như các cao ốc văn
phòng ở nước ta. Một hệ thống hiện đại đòi hỏi phải có một giải pháp điều
khiển,giám sát va thu thập dữ liệu từ các thiết bị như điều hòa nhiệt độ, chống cháy,
chống trộm, tích hợp camera quan sát... Hệ thống quản lý tòa nhà(nhà máy)
BMS(Building Managerment System) là một giải pháp cần thiết và hợp lý cho vấn
đề này.
Hệ thống BMS đã được nghiên cứu và phát triển từ nhiều năm qua ở các

nước tiên tiến trên thế giới. Nhưng ở Việt Nam thì việc tích hợp BMS trong các nhà
máy hay tòa nhà còn chưa được phổ biến, do chi phí ban đầu cho hệ thống BMS
thường khá cao nên các chủ đầu tư rất đắn đo trong việc tích hợp hệ thống này.
Trong hiện tại và tương lai thì việc tối ưu hóa hệ thống điện phải được ưu
tiên hàng đầu, việc nâng cao tiêu chuẩn về an toàn và hiệu suất sử dụng năng lượng
trong các nhà máy hay tòa nhà là điều tất yếu.
Luận văn giải quyết các vấn đề sau: Đưa ra cấu trúc,nguyên lý giám sát điều
khiển của một hệ thống BMS đối với các hệ thống cơ điện trong nhà máy
PROCTER & GAMBLE. Trình tự thiết kế sơ bộ của hệ thống BMS, tính toán hiệu
quả kinh tế của nhà máy khi được tích hợp hệ thống BMS. Mô phỏng quản lý hệ
thống nhà máy PROCTER & GAMBLE bằng phần mềm Window Viewer.


ABSTRACT
With the strong growth of the economy and social Vietnam today especially .
date this industry many domestic and foreign corporations have been investing a lot
of modern factory with large scale as well as office buildings in the country ta.Mot
modern systems require a control solution, monitor and collect data from devices
such as air conditioning, fire protection, anti-theft area where the building
management system (factory) BMS (building Managerment system) is a solution
needed and reasonable for this problem.
BMS has been researching and developing for many years in the advanced
countries in the world in Vietnam. System BMS integration in factories or buildings
have not been popular, due to the initial cost BMS systems are usually quite high so
very deeply invested in integrating this system.
In the future, the present and optimizing electrical systems must be a top
priority, improving the standards of safety and energy efficiency in factories or
buildings is inevitable.
Essays addressing the following issues: Provide structure, the principle of a
supervisory control system BMS for electrical systems in factories PROCTER &

GAMBLE.Trinh self preliminary design of BMS, calculate the economic efficiency
of the plant as integrated systems management BMS. Simulation systems Procter &
Gamble plant in software Window Viewer.


MỤC LỤC
Chương 1: Tổng quan về hệ thống BMS ............................................................... 1
1.1 Khái niệm về BMS ........................................................................................... 1
1.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển hệ thống quản lý tòa nhà BMS trên thế
giới và tại Việt Nam ............................................................................................ 1
1.1.2

Khái niệm và các lợi ích của hệ thống quản lý tòa nhà BMS ................. 1

1.1.3

Các chức năng cơ bản của hệ thống BMS ............................................... 3

1.2 Một số hãng cung cấp giải pháp hệ thống quản lý tòa nhà BMS trên thế giới .... 5
1.2.1

Thị phần của thị trường BMS. ................................................................ 5

1.2.2

Giải pháp công nghệ của một số hãng cung cấp giải pháp BMS ............. 7

1.3 Thị trường BMS tại Việt Nam ........................................................................... 8
Chương 2: Đặc điểm kỹ thuật của hệ thống quản lý tòa nhà BMS .................... 13
2.1 Tổng quan ....................................................................................................... 13

2.2 Mô hình hệ thống tự động hóa của hệ thống BMS ........................................... 14
2.3 Phòng điều khiển trung tâm............................................................................. 17
2.4 Các ứng dụng điều khiển giám sát ................................................................... 19
2.4.1

Giám sát thông số môi trường .............................................................. 19

2.4.2

Điều khiển đèn chiếu sáng ................................................................... 20

2.4.3

Giám sát điều khiển quạt thông gió ....................................................... 21

2.4.4

Giám sát nguồn điện và năng lượng điện............................................... 21

2.5 Kết nối tích hợp và điều khiển hệ thống .......................................................... 22
2.5.1

Tích hợp hệ thống điều hòa thông gió .................................................. 22

2.5.1.1 Kết nối hệ thống điều hòa VRV và Water Chiller .................................. 22
2.5.1.2 Kết nối hệ thống báo cháy và chữa cháy ............................................... 26
2.5.1.3 Kết nối hệ thống giám sát an ninh ......................................................... 26
2.5.1.4 Giám sát hệ thống thang máy................................................................ 27
2.5.1.5 Kết nối hệ thống phát thanh nội bộ........................................................ 28

2.6 Phần mềm điều khiển ...................................................................................... 29
2.7 Thiết bị điều khiển trực tiếp kỹ thuật số DDC (Direct Digital Controller) và
các thiết bị giám sát ................................................................................................. 30
2.7.1

Bộ đo lường giám sát điện năng WM14-96 .......................................... 30

2.7.2

Bộ cảm biến nhiệt độ phòng QAA2071................................................. 32

2.7.3

Bộ cảm biến chất lượng không khí trong phòng BA/AQSR-10 .............. 33

2.7.4

Thiết bị đo áp suất không khí QBM81-3 ............................................... 33

2.7.5

Cảm biến áp suất tĩnh đường ống nước ................................................. 34

Chương 3: Cơ sở lý thuyết và logic điều khiển trong hệ thống BMS .................. 36
3.1 Mạng truyền thông trong hệ thống BMS ......................................................... 36
3.1.1

Khái niệm về mạng truyền thông ......................................................... 36

3.1.2

Cơ sở truyền dẫn .................................................................................. 36

3.1.2.1 Chuẩn truyền dẫn RS232 ...................................................................... 36
3.1.2.2 Chuẩn truyền dẫn RS485 ...................................................................... 37
3.1.3

Cấu trúc mạng...................................................................................... 37

3.2 Logic điều khiển trong hệ thống BMS ............................................................. 39
3.2.1

Điều khiển tỷ lệ P ................................................................................ 39

3.2.2

Điều khiển tích phân PI........................................................................ 40

3.2.3

Điều khiển PID .................................................................................... 41

Chương 4: Tính toán hiệu quả khi đầu tư hệ thống BMS ................................... 43
4.1 Tổng quan về hiệu quả tiêu thụ năng lượng trong tòa nhà ............................... 43
4.2 Hiện trạng sử dụng năng lượng của nhà máy P&G .......................................... 46
4.3 Tính toán hiệu quả khi đầu tư hệ thống BMS cho nhà máy P&G ..................... 47
4.3.1

Chi phí đầu tư hệ thống BMS cho nhà máy P&G ................................. 47

4.3.2
BMS

Tính toán công suất tiêu thụ của hệ thống HVAC và hiệu quả đầu tư
............................................................................................................ 50

4.3.2.1 Tính toán điện năng tiêu thụ khi tích hợp bộ điều khiển tốc độ............. 50
4.3.2.2 Hiệu quả đầu tư.................................................................................... 51
Chương 5: Mô phỏng hệ thống giám sát, điều khiển nhà máy bằng chương
trình Window Viewer ............................................................................................ 53
5.1 Tổng quan phần mềm Window viewer ............................................................ 53
5.1.1

Giới thiệu............................................................................................. 53

5.1.2

Tính năng phần mềm .......................................................................... 53


5.2 Vận hành chương trình .................................................................................... 54
5.2.1

Hệ thống kiểm soát BFA đầu vào......................................................... 54

5.2.2

Quá trình tạo White Base ..................................................................... 55

5.2.3

Quá trình chạy White Base .................................................................. 56

5.2.3.1 Qui trình CLP1 .................................................................................... 56
5.2.3.2 Qui trình CLP2 .................................................................................... 57
5.2.4

Quá trình tạo Bulk ............................................................................... 58

5.2.4.1 Nhánh LPD1 ........................................................................................ 58
5.2.4.2 Nhánh LPD2 ........................................................................................ 59
5.2.4.3 Nhánh LPD3 ........................................................................................ 60
5.2.5

Kết nối bulk với các tank chứa ............................................................. 61

5.2.5.1 Khu vực Kimchee ................................................................................ 61
5.2.5.2 Khu vực Surtic ..................................................................................... 62
5.2.6

Hệ thống cảnh báo nguyên vật liệu ...................................................... 63

5.2.7
cố

Hệ thống báo cháy, chữa cháy tự động và hướng dẫn di tản khi gặp sự
............................................................................................................ 64

5.2.8

Hệ thống camera quan sát thông minh ................................................. 65

Chương 6: Kết luận và kiến nghị .......................................................................... 66
6.1 Kết luận .......................................................................................................... 66
6.2 Kiến nghị ........................................................................................................ 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 68


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

1.P&G: Procter & Gamble
2.BMS: Building Managerment System
3.HVAC: Heating,Ventilation and Air-Conditioning
4.FCU: Fan Coil Unit
5.AHU: Air Handling Unit
6.MCN: Mạng Công Nghiệp
7.WB: White Base
8.CLP: Control Liquid Program
9.LPD: Liquid Program Digital


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Thị trường BMS trên thế giới năm 2001 và 2006 theo nguồn của ARC
Advise Group ............................................................................................................ 5
Bảng 1.2 Thị phần của các nhà cung cấp giải pháp BMS trên thế giới ....................... 6
Bảng 4.1 Bảng thống kê tính hiệu quả của tòa nhà khi tích hợp hệ thống BMS của
hiệp hội điện lạnh Hoa Kỳ ASHRAE ....................................................................... 44
Bảng 4.2 Bảng thống kê chi phí thay thế, bảo dưỡng ............................................... 45

Bảng 4.3 Chi phí đầu tư hệ thống BMS cho nhà máy P&G ..................................... 47


DANH MỤC HÌNH ẢNH

Chương 1: Tổng quan về hệ thống BMS
Hình 1.1 Biểu đồ thị phần của các nhà cung cấp BMS trên thế giới .......................... 6
Hình 1.2 Nhà máy sản xuất xe hơi Volkswagen ...................................................... 10
Hình 1.3 Nhà máy sản xuất máy bay Boeing. ......................................................... 11
Hình 1.4 Nhà máy sản xuất vải của Lauma,latvia ................................................... 12
Chương 2: Đặc điểm kỹ thuật của hệ thống quản lý tòa nhà BMS
Hình 2.1 Cấu trúc hệ thống điều khiển, giám sát tòa nhà. ............................................ 14

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống quản lý nhà máy .............................................. 16
Hình 2.3 Bộ đo lường giám sát điện năng WM14-96. ............................................. 30
Hình 2.4 Bộ cảm biến nhiệt độ phòng QAA2071 .................................................... 32
Hình 2.5 Bộ cảm biến chất lượng không khí trong phòng model BA/AQSR-10 ...... 33
Hình 2.6 Thiết bị đo áp suất không khí QBM81-3................................................... 33
Hình 2.7 Cảm biến áp suất tĩnh đường ống nước..................................................... 34
Chương 3: Cơ sở lý thuyết và logic điều khiển trong hệ thống BMS
Hình 3.1 Cấu trúc mạch vòng.................................................................................. 39
Hình 3.2 Sơ đồ khâu khuếch đại tĩnh....................................................................... 40
Hình 3.3 Sơ đồ khối của bộ điều khiển PI ............................................................... 40
Hình 3.4 Đáp ứng của bộ điều khiển PI ................................................................... 41
Hình 3.5 Đáp ứng của bộ điều khiển PID ................................................................ 42
Chương 4: Tính toán hiệu quả khi đầu tư hệ thống BMS
Hình 4.1 Biểu đồ thể hiện sử dụng năng lượng trong tòa nhà.. ................................ 43
Chương 5: Mô phỏng hệ thống giám sát, điều khiển nhà máy bằng chương
trình Window Viewer
Hình 5.1 Hệ thống kiểm soát BFA đầu vào ............................................................. 54

Hình 5.2 Quá trình tạo White Base(WB) ................................................................. 55
Hình 5.3 Qui trình CLP1(Control Liquid Program 1) .............................................. 56


Hình 5.4 Qui trình CLP2(Control Liquid Program 2) .............................................. 57
Hình 5.5 Quá trình tạo bulk ở LPD1 ....................................................................... 58
Hình 5.6 Quá trình tạo bulk ở LPD2 ....................................................................... 59
Hình 5.7 Quá trình tạo bulk ở LPD3 ....................................................................... 60
Hình 5.8 Kết nối bulk khu vực Kimchee ................................................................. 61
Hình 5.9 Kết nối bulk khu vực Suftic ...................................................................... 62
Hình 5.10 Hệ thống cảnh báo nguyên vật liệu ......................................................... 63
Hình 5.11 Nguyên lý hệ thống báo cháy. ................................................................ 64
Hình 5.12 Sơ đồ hệ thống báo cháy ......................................................................... 64
Hình 5.13 Hệ thống camera quan sát thông minh .................................................... 65


1

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BMS

1.1 Khái niệm về BMS
1.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển hệ thống quản lý quản lý tòa nhà BMS
trên thế giới và tại Việt Nam
Thuật ngữ BMS ra đời từ những năm 1950, và từ đó đến bây giờ BMS đã thay
đổi rất nhiều kể cả trên phương diện phạm vi và cấu hình hệ thống dựa trên sự phát
triển không ngừng của ngành khoa học kỹ thuật số vi xử lý. Cách thức liên lạc của
hệ thống phát triển từ đi dây cứng đấy đi dây hỗn hợp (multiplex) và giờ đây là hệ
thống hai dây liên lạc số hoàn toàn. Ở các nước phát triển, hệ thống quản lý tòa nhà
đã có lịch sử phát triển hơn 50 năm. Tuy nhiên, việc áp dụng BMS chỉ được phổ

biến trong những thập niên cuối thế kỷ 20 khi các quốc gia châu Âu và một số nước
châu Á đi vào giai đoạn phát triển toàn diện về kinh tế kỹ thuật. Trong giai đoạn này
đã hình thành nên hầu hết các chuẩn phổ biến trong công nghệ BMS và BMS dần
trở thành một yêu cầu khi xây dựng các tòa nhà. Hiện nay, thị phần chủ yếu của
BMS tập trung chủ yếu ở các nước Bắc Mỹ, Châu Âu và Nhật Bản. Các nhà cung
cấp dịch vụ hàng đầu trên thế giới về tích hợp hệ thống BMS bao gồm: Siemens,
Johnson Controls, Honeywell, Trane, Yamatake, Invensys, Tyco, GE Interlogix,
Nowar PLC, Matshushita – Denko, Mitsubishi, TAC/CSI, Carrier…
1.1.2 Khái niệm và các lợi ích của hệ thống quản lý tòa nhà BMS
BMS (Building Management System): Là hệ thống điều khiển dựa trên máy
tính được tích hợp trong các tòa nhà để điều khiển và giám sát các hệ thống cơ điện
trong tòa nhà như: hệ thống chiếu sáng, hệ thống điều hòa thông gió, hệ thống
nguồn điện cung cấp cho tòa nhà, hệ thống báo cháy và chữa cháy tự động, hệ thống
an ninh… Một hệ thống BMS bao gồm các chương trình phần mềm và các thiết bị
phần cứng, hệ thống thường được thiết lập cấu hình theo kiểu phân cấp và sử dụng


2

các chuẩn giao thức như C-bus, Profibus… Các nhà sản xuất cũng sản xuất các hệ
thống BMS tích hợp sử dụng các chuẩn giao thức Internet và các chuẩn mở như
DeviceNet, SOAP, XML, BACNet, Lonworks, và Modbus.
Hệ thống quản lý tòa nhà BMS là hệ thống điều khiển và quản lý toàn nhà hiện
đại mang tính tổng thể. Đối với hệ thống sử dụng phần mềm điều khiển chuyên
dụng, các yêu cầu giải pháp của các nhà đầu tư hoàn toàn đáp ứng về các tính năng
điều khiển cũng như công nghệ tiên tiến được ứng dụng trên từng thiết bị của hệ
thống. Hệ thống BMS thực hiện được đầy đủ các nhiệm vụ điều khiển và quản lý
các hạng mục kỹ thuật trong tòa nhà, quản lý toàn bộ các thông số kỹ thuật của các
thiết bị của các hệ thống nối tới. Thông qua trao đổi thông tin, BMS điều khiển vận
hành các thiết bị chấp hành hoạt động của từng hệ thống kỹ thuật hoạt động theo

yêu cầu của người quản lý, đảm bảo các yếu tố kỹ thuật cũng như các yếu tố an
toàn, an ninh, và tiết kiệm được năng lượng, giảm được chi phí vận hành, nâng cao
tính chủ động trong quá trình vận hành, bảo trì nâng cấp hệ thống.
BMS là một hệ thống hiện đại, được ứng dụng nhiều trong việc vận hành các
tòa nhà ở nhiều nước tiên tiến trên thế giới. Khi các tòa nhà được tích hợp hệ thống
BMS sẽ mang lại nhiều lợi ích như: vận hành hiệu quả, chính xác, độ an toàn cao,
mang lại cảm giác thoải mái cho người làm việc trong tòa nhà, tạo ra hiệu quả trong
công việc. Ngoài ra hệ thống BMS có còn có khả năng giám sát, lập trình lịch vận
hành các hệ thống cơ điện, cũng như các kế hoạch bảo trì, sữa chữa qua đó có thể
tiết kiệm được năng lượng điện tiêu hao một cách đáng kể. Các lợi ích do BMS
mang lại:
 Giảm điện năng tiêu thụ (trung bình 15 – 20%).


Tiết kiệm chi phí vận hành, thời gian quản trị, nhân lực và các tài nguyên khác.



Tăng hiệu quả, độ bền, an toàn các thiết bị vận hành.



Tăng hiệu suất làm việc của người sinh hoạt trong tào nhà ( 2- 5 %).


3

 Dễ dàng thay đổi, mở rộng, nâng cấp để đáp ứng nhu cầu phát triển.
 Lập trình linh hoạt theo nhu cầu của từng tòa nhà.
 Quản lý cơ sở, tài sản hiệu quả hơn nhờ các báo cáo ghi lại quá trình hoạt

động, bảo trì và chức năng tự động gửi cảnh báo.
1.1.3 Các chức năng cơ bản của hệ thống BMS
Hệ thống quản lý tòa nhà có thể thực hiện được các chức năng cơ bản như sau:
 Giám sát và điều khiển hệ thống điều hòa thông gió
Quản lý tòa bộ hệ thống điều hòa thông gió của tòa nhà từ trung tâm điều khiển.
Toàn bộ bảng biểu, sơ đồ nguyên lý hoạt động, mặt bằng bố trí thiết bị, thông số kỹ
thuật, trạng thái hoạt động thiết bị của hệ thống điều hòa không khí được thể hiện
trên màn hình giám sát trung tâm cho phép giám sát và điều khiển một cách trực
quan thông qua việc điều khiển các thiết bị như: Chiller, Bơm nước chiller, AHU,
VAR, FAN...
 Quản lý hệ thống điện
Điều khiển và giám sát hệ thống cấp điện nguồn, hệ thống máy phát dự phòng,
máy biến thế và các tủ phân phối điện chính và phân phối điện khu vực.
 Hệ thống chiếu sáng
Hệ thống đèn chiếu sáng trong và ngoài tòa nhà sẽ được thiết kế dựa trên
những tiện ích cho người sử dụng và quản lý hệ thống. Các đèn chiếu sáng tại các
khu vực được điều khiển đóng/mở từ xa tại phòng điều khiển trung tâm, từ các công
tắc khả trình được lắp đặt tại các khu vực hoặc các công tắc trên Relay điều khiển
RCM tại các tủ điều khiển. Các khu vực nhạy cảm như khu chế tác, khu trưng bày,
khu văn phòng của công ty, hệ thống chiếu sáng được điều khiển liên động với hệ
thống an ninh chống đột nhập bất hợp pháp. Khi có tín hiệu truy nhập bất hợp pháp


4

từ các khu vực này, đèn chiếu sáng được điều khiển tự động bật sáng để tăng cường
độ chiếu sáng cho khu vực phục vụ cho việc thu hình của hệ thống các camera giám
sát.
 Hệ thống an ninh
Cho phép giám sát, lưu trữ các hình ảnh thu được từ camera và điều khiển

camera từ hệ thống BMS, giám sát các hoạt động truy xuất tại các cửa ra vào, ra
lệnh đóng mở trong các tình huống khẩn cấp từ máy chủ hệ thống BMS như có sự
xâm nhập trái phép hoặc các sự cố cháy nổ.
 Hệ thống báo cháy và chữa cháy tự động
Giám sát và phát ra các tín hiệu cảnh bảo trên máy chủ hệ thống BMS và khi có
sự cố cháy nổ, đồng thời phát tín hiệu cảnh báo qua hệ thống truyền thanh, báo
động đến cơ quan chữa cháy. Điều khiển liên động tới hệ thống điều hòa không khí
để hạn chế cháy lan truyền, cắt điện hệ thống điện nguồn và hệ thống chiếu sáng
thoát hiểm được bật lên để dẫn mọi người ra lối thoát hiểm. Đồng thời các tín hiệu
được đưa đến hệ thống phòng cháy tự động. Ngoài ra, khi ở trạng thái bình thường,
hệ thống BMS giám sát toàn bộ trạng thái hoạt động của bơm chữa cháy, trạng thái
của hệ thống chữa cháy tự động, mức nước tại các bể nước chữa cháy.
 Hệ thống truyền thanh nội bộ
Đưa ra các cảnh báo nội bộ (khi cố sự cố kỹ thuật hệ thống hoặc xảy ra sự cố
cháy nổ) bởi các nhân viên kỹ thuật hay từ máy chủ hệ thống BMS khi có sự cố.
 Quản lý hệ thống thang máy
Giám sát trạng thái hoạt động của thang máy bao gồm nhiệt độ buồng thang,
nồng độ Oxy buồng thang máy, trạng thái hoạt động của động cơ, vị trí thang máy.
Điều khiển liên động đến thang máy khi có sự cố cháy nổ, điều khiển on/off động
cơ thang máy.


5

1.2 Một số hãng cung cấp giải pháp hệ thống quản lý tòa nhà BMS trên
thế giới
1.2.1 Thị phần của thị trường BMS
Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều nhà cung cấp giải pháp BMS cho các tòa
nhà, tập trung ở các nước Bắc Mỹ, Châu Âu, Nhật Bản... Theo sự khảo sát của tổ
chức ARC Advisory Group vào năm 2006 thì Bắc Mỹ dẫn đầu thế giới về thị

trường BMS với hơn 12 tỷ đô la, chiếm 49,5% thị trường toàn thế giới. Tiếp sau là
các nước châu Âu với 7,5 tỷ đô, chiếm 30% thì trường toàn thế giới. Tiếp sau là
Nhật Bản, các nước châu Á và Châu Mỹ Latinh.
Bảng 1.1 Thị trường BMS trên thế giới năm 2001 và 2006 theo nguồn của ARC
Advise Group

Về thị phần của các nhà cung cấp thì Siemens dẫn đầu về thị trường BMS ở
châu Âu và trong những năm gần đây đã tập trung đến thị trường Bắc Mỹ. Siemens
có khả năng mang đến giải pháp quản lý tòa nhà hoàn chỉnh về sự thoải mái, an
ninh, an toàn trong cháy nổ, hiệu quả trong việc sử dụng năng lượng và vận hành.


6

Ngoài ra, Siemens còn tham gia phát triển chương trình giải pháp vận hành
để cung cấp cho các khách hàng nâng cấp việc điều khiển tòa nhà cũng như vận
hành và bảo trì nó.
Hãng Johnson Controls nhà cung cấp BMS hàng đầu tại thị trường Bắc Mỹ.
Johnson Controls thành công tại thị trường Bắc Mỹ là do hãng có thể cung cấp cho
khách hàng được tất cả các giải pháp tự động hoàn chỉnh cho những tòa nhà. Ngoài
ra, Johnson Control còn cung cấp các hệ thống chiếu sáng tự động, các thiết bị báo
cháy, chữa cháy và các thiết bị an ninh, truy nhập.
Trên đây là hai hãng cung cấp giải pháp BMS hàng đầu trên thế giới với lần
lượt chiếm 14,4% và 12,5% thị phần trên toàn thế giới theo khảo sát của ARC
Advise Group.

Hình 1.1 Biểu đồ Thị phần của các nhà cung cấp giải pháp BMS trên thế giới


7

Ngoài Siemens và Johnson Controls thì còn có các nhà cung cấp giải pháp
BMS lớn như là Honeywel với 11,9%; Trane với 6.5% Yamatake và Invensys lần
lượt là 6,5% và 6.1%. Còn lại khoảng 22,2% thị phần của các nhà cung cấp khác
không nằm trong biểu đồ trên.
1.2.2 Giải pháp công nghệ của một số hãng cung cấp giải pháp BMS
 Siemens
Nền tảng BMS của Siemens là hệ thống quản lý tòa nhà Apogee. Apogee
được thiết kế thành một hệ thống mở, linh hoạt, tương thích theo những yêu cầu của
khách hàng. Sự linh hoạt và tương thích của hệ thống Apogee đạt được thông qua
sự điều khiển và quản lý hoàn chỉnh, khả năng truyền thông tiên tiến và dễ dàng liên
kết với các hệ thống khác, chuẩn giao thức và các thiết bị. Siemens đưa ra một dải
tiêu chuẩn rộng và các chọn lựa giao thức tương ứng bao gồm: Modbus, BACNet
và Lonworks.
Bộ phận cốt lõi của hệ thống BMS Apogee Siemens là MBC (Modular
Equipment Controller). MBC có khả năng thực hiện việc điều khiển các thiết bị
trong việc thực thi các điều khiển phức tạp, giám sát và quản lý năng lượng. Apogee
Siemens phát triển phần mềm Insight 3.3 GUI để giúp các khách hàng dễ dàng tích
hợp hệ thống quản lý tòa nhà vào trong nhiều tòa nhà. Phần mềm Insight giúp khách
hàng giảm chi phí vận hành tòa nhà, đảm bảo tốt vấn đề an tòa cho người sử dụng
tòa nhà và các công cụ lưu giũ thông tin hoạt động. Apogee được thiết kế chạy trên
máy chủ cài hệ điều hành Windows2000 hoặc WindowsNT4.0.
 Johnson Controls
Johnson Controls là nhà cung cấp giai pháp quản lý BMS hàng đầu thế giới,
bao gồm hệ thống hệ thống chiếu sáng tự động, hệ thống điều hòa thông gió HVAC
tự động cũng như là các thiết bị báo cháy và chữa cháy. Các khách hàng hàng nổi
tiếng của Johnson Controls là Americantech, Bank of American, IBM, Glaxo....


8

Phần chính của Johnson Controls ở lĩnh vực BMS là hệ thống Metasys với hệ
thống cơ điện tự động trong tòa nhà cung cấp mức thoải mái tối ưu nhất, giám sát
cảm biến báo cháy và truy nhập vào ra trong tòa nhà, điều khiển chiếu sáng, hướng
dẫn bảo trì thiết bị và giúp người quản lý tòa nhà đưa ra các quyết định chính xác
nhất. Hệ thống Metasys có thể giao tiếp với hàng trăm thiết bị của các hệ thống điều
khiển khác nhau. Bên cạnh đó Johnson Controls cũng thiết kế các phần mềm ký
thuật với mục đích thiết lập các dự đoán, loại bỏ sự mất điện do sự cố về nguồn, an
ninh. Ngoài ra, Johnson controls cũng phát triển phần mềm Data Visualization,
phần mềm này tự động sắp xếp và đưa các thông tin ưu tiên đến cho người vận hành
trong số rất nhiều các dự liệu thông tin giúp người vận hành có thể biết trước được
các điều kiện vận hành trong tương lai.
 Honeywell
Honeywell được thành lập năm 1885 tại Mỹ, năm 2001 Honeywell mua lại
công ty Pittway có trụ sở lại Chicago, Mỹ với lĩnh vực kinh doanh chính là cung
cấp giải pháp tự động trông các tòa nhà cao tầng và nhà biệt thự. Pittway có khả
năng cung cấp đến cho khách hàng tất cả các giải pháp tự động kết hợp giữa báo
cháy, an ninh và HVAC...
Hệ thống quản lý tòa nhà của Honeywell là hệ thống EXCEL 5000 được phát
triển dựa trên tiêu chuẩn hệ thống mở cho các thiết bị phần cứng cơ bản, phần mềm
và mạng lưới. Với việc tập trung vào cấu trúc mở, Honeywell co thể cung cấp cho
khách hàng khả năng tích hợp nhiều các hệ thống phụ với nhau. Honeywell cũng
phát triển các phần mềm ứng dụng như Lifesatify Manager, Building Manager và
Security Manager.
1.3 Thị trường BMS tại Việt Nam
Tại Việt Nam, trong giai đoạn hiện nay có khoảng 50% số nhà có trang bị hệ
thống điều hòa tập trung, hệ thống bảo vệ và báo cháy, hệ thống báo động xâm nhập


9

và giám sát bằng camera nhưng chưa có hệ thống quản lý tòa nhà BMS. Các hệ
thống điều hòa thông gió, báo cháy, an ninh… được điều khiển riêng biệt và không
trao đổi thông tin với nhau, không có quản lý giám sát chung. Việc áp dụng BMS
mới chỉ được quan tâm trong những năm gần đây. Tỷ lệ các tòa nhà sử dụng BMS ở
Việt Nam còn thấp (chỉ khoảng 10%) và chưa đồng bộ. Việt Nam cũng chưa hình
thành nên các chuẩn nhất định cho việc áp dụng BMS khi xây dựng các tòa nhà.
Tuy nhiên, theo xu hướng tất yếu của công cuộc hội nhập với nền kinh tế toàn cầu,
dần dần hệ thống BMS sẽ trở thành một tất yếu được áp dụng khi xây dựng các tòa
nhà.
Trong những năm gần đây, rất nhiều các cao ốc đang được xây dựng nhằm
đáp ứng các yêu cầu phát triển của xã hội. Việc quản lý hiệu quả chi phí hoạt động,
năng lượng thời gian, con người, an toàn, thông tin liên lạc, và bảo trì vận hành các
cao ốc này là một nhu cầu cần thiết của các chủ đầu tư. Hệ thống quản lý tòa nhà
BMS đã ra đời để giải quyết các yêu cầu về việc vận hành và giám sát hiệu quả các
hệ thống được vận hành trong các tòa nhà. Trong khoảng 10 năm trở lại đây, tại
Việt Nam ngày càng có nhiều những tòa nhà cao ốc được trang bị hệ thống quản lý
tòa nhà BMS để mang lại mức độ tiện nghi, sự an toàn và hiệu quả sử dụng cao nhất
cho tòa nhà. Các nhà cung cấp giải pháp BMS ở Việt Nam hầu hết là các hãng nổi
tiếng trên thế giới như hệ thống Apogee của Siemens, Honeywell, Johnson Control,
Yamakate...
Theo tính toán của các nhà đầu tư khi sử dụng hệ thống BMS trên thế giới thì
mặc dù chi phí trang bị hệ thống BMS ban đầu cao hơn so với các nhà máy có phân
hệ điều khiển bình thường nhưng tiết kiệm chi phí vận hành và năng lượng khoảng
40% so với nhà máy khác. Do vậy giảm được giá thành đáng kể khi sản xuất. Với
diện tích sàn sử dụng mỗi nhà máy vào khoảng từ vài nghìn đến vài chục nghìn m2
thì hiệu quả đầu tư rất đáng kể, tạo ra lợi thế cạnh tranh và thời gian hoàn vốn đầu
tư trang bị hệ thống BMS ban đầu ngắn. Do vậy, xu hướng sử dụng BMS để quản lý

10

vận hành các nhà máy là tất yếu đối với các chủ đầu tư các nhà máy sản xuất lớn
như:
Một số nhà máy tiêu biểu tích hợp hệ thống BMS:

Hình 1.2 Nhà máy sản xuất xe hơi Volkswagen
Đây được coi là nhà máy sản xuất ô tô lớn nhất thế giới với diện tích sàn lên
tới 6.500.000 m2. Nó lớn đến mức nhân viên được tự do sử dụng xe đạp để di
chuyển xung quanh. Hàng năm nhà máy này cung cấp hơn 40 triệu ô tô ra thị
trường thế giới. Tòa tháp đôi 20 tầng chứa đầy xe hơi là một trong những điểm ấn
tượng nhất của nhà máy này. Nhà máy sử dụng hệ thống BMS vô cùng hiện đại,sử
dụng giải pháp điều khiển của Honeywell.
Chi phí dành cho hệ thống BMS của nhà máy này vào khoảng 90 triệu USD.