Tìm hiểu hệ thống bơm nước cứu hỏa, hệ thống quạt tăng áp cầu thang và cách thức kết nối với hệ thống tòa nhà

HAUI ELECTRIC

LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời đại hiện nay, việc xây dựng các tòa nhà cao tầng làm công sở,
trung tâm thương mại, khác sạn… ngày càng trở lên phổ biến.Chúng ngày
càng trở lên hiện đại , tiện nghi để phụ vụ các yêu cầu ngày càng cao của con
người. Giải pháp kết hợp các thiết bị cơ điện sử dụng trong tòa nhà với công
nghệ tự động hóa nhằm đem lại khả năng tự động (hệ thống thông gió, hệ
thống chiếu sáng …) đã không còn là điều mới mẻ nữa.Tự động hóa vận
hành các hệ thống kỹ thuật của tòa nhà nhằm mục đích tăng tính tiện nghi,
giảm chi phí vận hành, tăng hiệu quả hoạt động, tối ưu hóa việc sử dụng năng
lượng và đảm bảo an ninh, an toàn tương xứng với tầm quan trọng và yêu
cầu của tòa nhà. Đơn giản hóa việc báo lỗi cho các thiết bị, máy móc và hệ
thống. Hỗ trợ truy cập đến thông tin vận hành thiết bị, hệ thống. Tự động hóa
và chuẩn hóa quản lý tiện ích. Cung cấp khả năng giao tiếp với tất cả dịch vụ
trong tòa nhà giúp cho việc vận hành toà nhà một cách đơn giản, chính xác
và hiệu quả.
Sau thời gian học tập, nhóm em được giao nhiệm vụ: “ Tìm hiểu hệ
thống bơm nước cứu hỏa, hệ thống quạt tăng áp cầu thang và cách thức
kết nối với hệ thống tòa nhà ”. Bằng kiến thức bài giảng của môn Tự động
hóa tòa nhà, cùng tài liệu tìm hiểu trên internet nhóm em đã cùng nhau cố
gắng để hoàn thành bài tập lớn này.
Mặc dù, đã cố gắng hết sức trong quá trình làm bài, nhưng do kiến thức
chưa vững và còn ít kinh nghiệm trình bày nên sẽ có nhiều thiếu sót trong bài
tập lớn này. Vì vậy, nhóm em rất mong các thầy cô chỉ bảo và giúp đỡ nhóm
để nhóm bổ sung được những thiếu sót và hoàn thiện kiến thức môn học hơn.
Cuối cùng chúng em xin chân thành cảm ơn thầy đã tạo điều kiện và giúp
đỡ nhóm em hoàn thành bài tập lớn này.
1

HAUI ELECTRIC

I. Tổng quan
1.1 Khái niệm.

hệ thống tự động hóa tòa nhà.

Nhà thông minh ( smart home hoặc intellihome) là kiểu nhà được
lắp đặt các thiết bị điện tử có tác dụng tự động hóa hoàn toàn hoặc bán
tự động, thay thế con người thực hiện một hoặc một số thao tác quản
lý, điều khiển.
1.2 Các hệ thống thường dùng trong nhà thông minh.
- Hệ thống điều hòa không khí và thông gió (HVAC):

Điều khiển và giám sát phòng máy lạnh trung tâm: máy lạnh chiller,
bơm nước lạnh, bơm nước giải nhiệt, tháp giải nhiệt. HVAC có khả
năng giao tiếp với trạm điều khiển trung tâm để thực hiện giám sát và
thay đổi tham số của hệ thống cho phù hợp với thời gian trong ngày,
với các mùa, và các địa điểm khác nhau, v.v.
-

Hệ thống điều khiển chiếu sáng (lighting control):
Điều khiển hệ thống chiếu sáng dựa vào nhiều thông số như lưu
lượng, cường độ ánh sáng, độ rọi để đảm bảo chất lượng chiếu sáng
đúng như yêu cầu. Hệ thống này còn có khả năng điều khiển chiếu
sáng theo thời gian thực.

-

Hệ thống quản lý vào/ra (access control):

Hệ thống có thể đáp ứng yêu cầu bảo mật riêng như cài mã
đóng/mở cửa phòng, thu thập thông tin giám sát các cổng vào/ra về
trung tâm, và còn có thể cho phép đăng nhập từ xa qua mạng máy tính.

-

Hệ thống điều khiển đảm bảo an toàn (security control):

2


HAUI ELECTRIC
Hệ thống điều khiển có tính phức tạp và quan trọng trong toà nhà là
hệ thống đảm bảo an toàn chống cháy nổ, khí độc, lụt lội trong khi sử
dụng lửa, khí đốt, khói, nuớc… Hệ thống điều khiển an toàn có chức
năng bảo vệ hàng hoá, tài sản và con người sống trong tòa nhà đó. Hệ
thống này phải có khả năng phản ứng kịp thời đối với từng trường hợp
thông qua liên lạc thông tin hai chiều giữa trung tâm điều khiển tòa
nhà với lực lượng cảnh sát, cứu hoả, và các đội cứu hộ khác một cách
tự động.
-

Hệ thống quản lí năng lượng – máy phát dự phòng:
Hệ thống giám sát tình trạng, mức độ chất lượng của hệ thống cung
cấp điện,giám sát cảnh báo của các khối của máy phát điện. Có khả
năng sử dụng máy phát dự phòng như nguồn dự phòng, cung cấp năng
lượng bổ sung khi cần thiết.

1.3 Lợi ích của việc tích hợp tự động hóa trong tòa nhà.

Với các hệ thống điều khiển tự động tích hợp như trên, những lợi
ích của việc xây dựng tự động hóa tòa nhà là rất đa dạng, nhưng ba lợi
ích lớn nhất hệ thống này đem lại cho các nhà quản lý là:
-

Tiết kiệm chi phí.
Một tòa nhà tích hợp hệ thống tự động có thể theo dõi phạm vi, dự
đoán và ước tính được nhu cầu sử dụng năng lượng để có thể giảm
thiểu tối đa tiêu tốn năng lượng không cần thiết. Hơn nữa, nó có thể
đồng bộ với môi trường bên ngoài để đạt được hiệu quả tiết kiệm năng
lượng tối đa hơn.
Bên cạnh đó, việc có một hệ thống theo dõi, thống kê và báo cáo số
liệu cũng giúp cho việc quản lý hiệu quả và bớt tốn kém hơn. Khi có
sai sót, nhà quản lý sẽ không mất thời gian tìm kiếm hay cố gắng chẩn

3


HAUI ELECTRIC
đoán vấn đề mà tất cả đều được báo cáo chi tiết và chính xác trên hệ
thống.
Cuối cùng, tối ưu hóa hoạt động của các cơ sở xây dựng khác nhau
giúp kéo dài tuổi thọ của các thiết bị thực tế, dẫn đến giảm chi phí thay
thế và bảo trì.
-

Tiện nghi và năng suất.
Hệ thống tự động hóa tòa nhà sẽ cung cấp đầy đủ tiện nghi giúp
cuộc sống của những cư dân tại tòa nhà trở nên nhanh chóng, dễ dàng
và thoải mái, từ đó giảm thiểu các khiếu nại và thời gian giải quyết

những khiếu nại. Ngoài ra, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng cải thiện hệ
thống thông gió và chất lượng không khí có tác động trực tiếp đến sức
khỏe người trong tòa nhà, cho phép mọi người tập trung vào công việc
hơn và tăng năng suất cá nhân của họ.

-

Thân thiện với môi trường.
Giảm tác động lên môi trường của một hệ thống tự động hóa tòa
nhà là hiệu quả quản lý năng lượng của nó. Bằng cách giảm tiêu thụ
năng lượng, hệ thống này có thể làm giảm lượng khí nhà kính và cải
thiện chất lượng không khí trong nhà của tòa nhà. Thêm vào đó, một
hệ thống tự động hóa có thể kiểm soát lượng chất thải tại các cơ sở như
hệ thống đường ống dẫn nước, và một hệ thống tự động hiện đại còn
có thể lọc và đào thải ra ngoài môi trường một lượng chất thải rất nhỏ,
giúp gia tăng đáng kể hiệu quả công tác bảo vệ môi trường.

4


HAUI ELECTRIC

Hình 1.3.1: Các hệ thống tự động hóa được tích hợp trong tòa nhà.
II.

Hệ thống bơm nước cứu hỏa.
2.1 Tổng quát hệ thống.

Hệ thống bơm nước cứu hỏa hay hệ thống bơm phòng cháy, chữa
cháy hiện là nhu cầu không thể thiếu trong thiết kế, thi công xây dựng

công nghiệp, mặt khác hệ thống bơm cứu hỏa đóng vai trò hết sức quan
trọng, nó quyết định chuẩn mực an toàn cho toàn bộ hệ thống, hay nói
đúng hơn nếu không có nó toàn bộ các công trình xây dựng công nghiệp
nói chung, các khu phức hợp tòa nhà, khu chung cư, khách sạn,.... đều
không thể đưa vào vận hành và hoạt động.
Các hệ thống bơm nước chữa cháy:
-

Hệ thống bơm chữa cháy Fire Fighting .

5


HAUI ELECTRIC

Hình 2.1.1 : Hệ thống bơm chữa cháy Fire Fighting .
Hệ thống bơm kết hợp với các cảm biến và bộ báo, chữa cháy tự
động, tự động điều khiển cấp nước, mở van phun nước chữa cháy khi
xảy ra sự cố hỏa hoạn.

Hình 2.1.2: Hệ thống bơm chữa cháy Fire fighting sprinkler-systems.
-

Hệ thống vòi chữa Hose reel.

6


HAUI ELECTRIC

Hình 2.1.3: Hệ thống vòi chữa Hose reel.
Hệ thống có vòi HOSE REEL chiều dài 30m đường kính
50mm(D50), 65mm(D65), chịu áp lực 13bar.
-

Hệ thống trụ chữa cháy Hydrant.

Hình 2.1.4: Hệ thống trụ chữa cháy Hydrant.
Được chế tạo từ gang cầu với khả năng chịu lực lớn hơn và độ bền
sử dụng cao hơn.
Thân trên của trụ được thiết kế quay tự do 3600 nên có thể dẫn
hướng trực tiếp dòng chảy đến bất kì vị trí nào.
Vòi bơm Áp suất làm việc < 16 Bar (PN16). Độ bền cao, mềm
dẻo, nhẹ.
2.2 Sơ đồ nguyên lý và nguyên lý hoạt động.
- Sơ đồ nguyên lý:

7


HAUI ELECTRIC

-

Hình 2.2.5: Sơ đồ nguyên lý và nguyên lý hoạt động.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống bơm nước chữa cháy:
+
Khi đầu khói phát hiện ra khói ở mức có cháy thì lập tức có
tín hiệu được gửi về tủ trung tâm, đồng thời còi và đèn báo cháy
hoạt động cảnh báo cháy.

+
Tín hiệu sau khi được xử lí sẽ kích hoạt van điện tử, hệ thống
máy bơm nước chữa cháy.
+
Nước được bơm vào đường ống chữa cháy, phun qua các van

tự động để dập tắt đám cháy.
2.3 Các thiết bị được sử dụng trong hệ thống.
- Tủ trung tâm :

8


HAUI ELECTRIC

Hình 2.3.1: Tủ điều khiển trung tâm.

Hình 2.3.2: Tủ điều khiển trung tâm.
Tủ điều khiển chứa các thiết bị đóng ngắt tự động và thiết bị
đóng ngắt bằng tay aptomat, contactor, rơle nhiệt để điều khiển hệ
thống trung gian.
9


HAUI ELECTRIC
-

Đèn và còi báo cháy :
Phát âm thanh, đèn cảnh báo khi nhận được tín hiệu báo cháy
từ trung tâm điều khiển hay các vị trí báo động bằng tay.

Hình 2.3.3: Chuông báo cháy.
-

Hình 2.3.4: Đèn báo cháy.

Tủ kéo cáp :
Nơi đặt cáp và vòi cứu hỏa tại những vị trí quan trọng như nối
thoát hoặc các khu vực dễ cháy dễ nan lửa. Đường ống cứng đẫn
nước đã được lắp đặt sẵn và cáp mềm chữa cháy được lấy nước từ
đường ống cứng.

-

Hình 2.3.5: Tủ kéo cáp chữa cháy.
Máy bơm cứu hỏa :

10


HAUI ELECTRIC
Máy bơm chữa cháy là thiết bị chuyên dụng dùng trong công
việc chữa cháy. Đây là thiết bị đóng vai trò cung cấp một lượng nước
lớn trong thời gian ngắn để phục vụ công việc chữa cháy.
Vậy nên lựa chọn máy bơm chữa cháy phù hợp với công trình
là vô cùng cần thiết. Khi lựa chọn máy bơm chữa cháy cần chú ý đến
các yếu tố như công suất , lưu lượng bơm, độ cao hút nước,…
Một số loại máy bơm :
+ Máy bơm chữa cháy chạy động cơ diesel/ xăng là loại máy bơm sử

dụng diesel hoặc xăng để cung cấp năng lượng chính. Tùy vào
model mà máy có những công suất khác nhau , lưu lượng tối đa
chúng đạt được là 300 lít/giây , tương đương với 1100m3/h , cột áp
tối đa : 16 bar tương đương với 16mH2O . Có nhiều nhãn hiệu uy
tín cho bạn lựa chọn như máy bơm chữa cháy Tohatsu(chạy xăng),
máy bơm chữa cháy diesel(chạy diesel/dầu)... điều là những loại
máy bơm có công suất lớp , độ cao vận chuyển nước cũng khá tốt
có ứng dụng cao đối với các công trình xây dựng có diện tích rộng.
+ Máy bơm chữa cháy động cơ điện trục rời: loại bơm này sử dụng

điện với kết cấu nhỏ gọn có công suất lớn và lưu lượng bơm rất
lớn. Máy được thiết kế và vận chuyển tối đa 300 lít nước mỗi giây,
công suất tối đa 350 KW, cột áp tối đa : 16 m H2O. Với dòng máy
này cũng có những thương hiệu dành nổi tiếng cho bạn lựa chọn.
Ví dụ như máy bơm chữa cháy Ebara, máy bơm chữa cháy Pentax,
….
+ Bộ bơm cứu hỏa phòng cháy chữa cháy : là sự tích hợp của bơm

điện, bơm diesel và một số thiết bị khác như bơm bù áp, bơm bình
áp lực, tủ điện, thiết bị trọn bộ…Bơm có thể vận chuyển một lượng
nước lớn trong thời gian ngắn, ước tính đạt lưu lượng tối đa là
11


HAUI ELECTRIC
1100 m3/h tương đương 300 lít/giây công suất tối đa của máy lên
tới 350 kw, cột áp tối đa là 16 bar.
Tất cả các dòng máy bơm chữa cháy nào cũng cần phải có
những biện pháp để bảo dưỡng và sửa chữa định kì , tránh các hiện
tượng trục trặc khi hoạt động , thậm chí là máy không hoạt động trong

trường hợp cần thiết.

Hình 2.3.6: Bơm chữa cháy.
-

Ống đẫn nước D50 – D65 :
Làm nhiệm vụ dẫn nước từ bể nguồn và chuyển đến các đường
ống cứu hoả khi xảy ra các đám cháy trong toà nhà, nhà xưởng hay
kho hàng. Bởi vậy ống cấp nước PCCC phải chịu áp lực cao để có thế
cung cấp đủ lượng nước và sức nước cho quá trình dập lửa. Đó là 2
loại ống PCCC thông dụng dùng cho hệ thống cấp nước phòng cháy
chữa cháy :
+ Ống nhựa HDPE - Tiền Phong chịu áp lưc từ 6 bar -> 20 bar
+ Ống thép mạ Kẽm - Hòa Phát sản xuất theo tiêu chuẩn BS.

12


HAUI ELECTRIC

Hình 2.3.7: Đường ống chữa cháy
-

Hình 2.3.8: Ống mền chữa cháy

Đầu phun chữa cháy : Đầu phun sprinkler
Đầu phun Sprinkler là lọai đầu phun nước tỏa đều lên trên khu
vực cháy, mỗi lọai đầu phun khác nhau được thiết kế làm việc ở mỗi
ngưỡng họat động riêng và kiểu đầu phun theo lọai cấu trúc của thân
đầu phun. Có rất nhiều lọai đầu phun, nhưng phần lớn vẫn dựa trên các

thành phần sau:
• Thân: Tạo nên cấu trúc cho đầu phun, chịu đựng được áp lực nước

trong đường ống phun ra. Thân sẽ giữ bộ cảm ứng nhiệt và nút chặn
để làm kín nước, nâng đỡ tấm lá dẫn hướng phun nước. Được chế
tạo bằng đồng thau hoặt thép mạ crôm để chống gỉ. Chọn đúng kiểu
thân đầu phun phụ thuộc vào diện tích khu vực cần chữa cháy.
• Bộ cảm ứng nhiệt: Là thành phần kiểm sóat nhiệt độ để phun nước.
Ở nhiệt độ bình thường, bộ cảm ứng sẽ chặn giữ nút chặn lại làm
kín nước, khi nhiệt độ cao đạt đến ngưỡng họat động bộ cảm ứng sẽ
giải phóng làm rơi nút chặn ra. Thông thường bộ cảm ứng nhiệt sử
dụng là bầu thủy tinh có chứa thủy ngân.
• Nút chặn: Dùng để chặn và làm kín không cho nước rò rỉ ra ngòai,
được bộ cảm ứng nhiệt chặn lại không cho nước phun ra. Khi bộ

13


HAUI ELECTRIC
cảm ứng họat động ( bể vỡ hay đứt …) nút chặn sẽ rơi ra và nước
trong đường ống sẽ phun ra ngoài.
• Tấm dẫn hướng: Được lắp trên thanh đầu phun đối diện với nút
chặn nơi mà nước sẽ phun ra ngòai. Nhiệm vụ của tấm dẫn hướng
là chia đều dòng nước phun và tỏa rộng ra trên bề mặt diện tích
chữa cháy. Tấm dẫn hướng sẽ quyết định kiểu lắp của đầu phun bởi
hướng và góc phun. Các kiểu lắp thông thường của đầu phun là
quay lên, quay xuống và quay ngang. Việc lắp đặt đầu phun
Sprinkler phải theo đúng thiết kế, việc lựa chọn kiểu đầu phun phải
dựa theo kiến trúc của tòa nhà.
• Mỗi đầu phun Sprinkler sẽ họat động riêng lẻ khi đạt đến nhiệt độ

kích họat đựơc thiết kế sẵn. Phần lớn các đầu phun Sprinkler phun
khỏang 80-100 lít/phút, điều này còn phụ thuộc vào thiết kết của hệ
thống. Một số lọai Sprinkler đặc biệt được thiết kế cho phép phun
lên đến 400 lít/phút.
Các trạng thái hoạt động của đầu sprinkler
Nước được duy trì sẵn trong đường ống, các đầu phun Sprinkler
khi phun sẽ hướng tia nước bao phủ lên khu vực cần bảo vệ. Nước
phun ra sẽ làm giảm nhiệt độ của đám cháy và ngặn chặn đám cháy lan
truyền ra khu vực kế cận. Phần lớn các hệ thống phun nước Sprinkler
cũng kèm theo các thiết bị báo động cháy để cảnh báo khi xảy ra sự cố
cháy.
Khi lửa mới bắt đầu xuất hiện, nhiệt độ tỏa ra vẫn còn thấp và
nhiệt độ ở xung quanh đầu phun Sprinkler vẫn chưa đạt đến ngưỡng
họat của bộ cảm ứng nhiệt. Tuy nhiên khi đám cháy bùng phát lớn hơn,
nhiệt độ lan tỏa và đạt đến ngưỡng họat động của bộ cảm ứng nhiệt thì
nó sẽ bể ra và giải phóng nút chặn.

14


HAUI ELECTRIC
Khi đám cháy bùng phát lớn sẽ làm nhiệt độ tăng cao, bộ cảm
ứng nhiệt sẽ họat động sau 30 giây đến 4 phút và sẽ làm nút chặn thóat
ra để nước từ trong đường ống phun ra ngòai. Trong phần lớn các
trường hợp chữa cháy cần phải đòi hỏi có ít nhất là 2 đầu phun
Sprinkler để chữa cháy. Đối với trường hợp đám cháy bùng phát và lan
ra nhanh chóng thì cần phải có hơn 12 đầu phun để kiểm sóat.
Sau khi nút chặn rời khỏi vị trí chặn sẽ làm nước trong đường
ống thóat ra ngòai. Dòng nước chữa cháy phun ra hướng đến tấm dẫn
hướng, tấm dẫn hướng sẽ chia đều dòng nước phun và tỏa rộng ra trên

bề mặt diện tích để chữa cháy.

Hình 2.3.9: Van chữa cháy
tự động.
-

Hình 2.3.10: Vòi chữa cháy
bằng tay.

Đầu dò cháy :
+ Đầu báo nhiệt:

15


HAUI ELECTRIC
Hình 2.3.11: Đầu dò nhiệt.
Thông thường có hai loại đầu báo nhiệt được sử dụng trong kỹ
thuật báo cháy đó là: Đầu báo nhiệt cố định và đầu báo nhiệt gia
tăng.
Đầu báo nhiệt cố định là loại đầu báo khi nhiệt độ môi trường
chúng được lắp đặt tăng đến một nhiệt độ cố định nào đó, đầu báo sẽ
hoạt động và gửi tín hiệu về trung tâm.
Đầu báo nhiệt thường được chế tạo theo 3 nhóm A, B, C.
Nhóm A có nhiệt độ cố định từ 60 0C đến 75 0C. Nhóm B có nhiệt độ
cố định từ 80 0C đến 95 0C. Nhóm C có nhiệt độ từ 120 0C đến
1350C.
Đầu báo nhiệt gia tăng (ROR) là loại đầu báo sẽ hoạt động và giữ
tín hiệu về trung tâm. Nếu nhiệt độ môi trường tăng lên từ từ không
quá 2 0C/ phút đầu báo không làm việc.

Từ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của 2 loại đầu báo nhiệt
chúng ta thấy đầu báo nhiệt cố định và đầu báo nhiệt gia tăng có cấu
trúc rất đơn giản chúng không cần nguồn nuôi nên không bị tác động
bởi các yếu tố khác vì vậy chúng hoạt động rất ổn định. Giá thành
của các đầu báo nhiệt thấp nên đầu báo nhiệt được sử dụng rất phổ
biến trong hệ thống báo cháy tự động.
Đầu báo nhiệt cố định chỉ làm việc khi nhiệt độ môi trường
đạt tới một giới hạn không tính tốc độ gia tăng nhiệt. Ngược lại đầu
báo nhiệt gia tăng chỉ làm việc Khi tốc độ gia tăng nhiệt đạt đến mức
giới hạn, không tính đến mức nhiệt độ của môi trường. Khi đám
cháy xảy ra đầu báo nhiệt gia tăng sẽ phản ứng nhanh hơn đầu báo
nhiệt cố định. Tuy vậy đầu báo nhiệt cố định lại có độ tin cậy cao
16


HAUI ELECTRIC
hơn đầu báo nhiệt gia tăng vì trong một số trường hợp mắc dù có
cháy xảy ra nhưng nguồn sinh nhiệt lại bị che khuất hoặc đám cháy
phát triển chậm nhiệt độ tăng lên từ từ đầu báo nhiệt gia tăng sẽ
không hoạt động. Khi lắp đặt chúng ta cần lưu ý điều này. Để nâng
cao độ tin cậy của hệ thống báo cháy cách tốt nhất là lắp đặt cả hai
đầu báo hoặc sử dụng loại đầu báo nhiệt kết hợp.
+ Đầu báo khói.

Hình 2.3.12: Đầu dò khói.
Do giá thành thấp, độ ổn định cao của các đầu báo nhiệt được
sử dụng rất phổ biến trong các hệ thống báo cháy tự động. Tuy nhiên
do quá trình truyền nhiệt trong không khí là quá trình xảy ra với tốc
độ chậm, vì vậy khả năng phát hiện sớm đám cháy của các đầu báo
nhiệt là rất thấp.

Để sớm phát hiện đám cháy ngay khi nó vừa phát sinh, người
ta sử dụng đầu báo khói. Hiện nay có 2 loại đầu báo khói là đầu báo
khói ion và đầu báo khói quang.
• Đầu báo khói Ion.

Đầu báo khói Ion là đầu báo được chế tạo dựa trên hiệu ứng
dẫn điện của không khí khi bị Ion hoá.
17


HAUI ELECTRIC
Bộ phận cơ bản trong cấu tạo của đầu báo khói Ion là một
buồng Ion có chứa một lượng nhỏ chất phóng xạ. Buồng Ion được
chia làm 2 ngăn, một ngăn đóng kín hoặc được che chắn sao cho
khói khó lọt được vào và được gọi là ngăn mẫu, còn ngăn thứ 2 được
gọi là ngăn phân tích là ngăn để hở và tiếp xúc thường xuyên với
không khí bên ngoài.
Các tia ALPHA phát ra từ nguồn phóng xạ sẽ Ion hoá các phân
tử không khí trong buồng Ion. Khi điện áp một chiều được đặt lên
các điện cực của buồng Ion,giữa các cực của buồng Ion đã xuất hiện
dòng điện. ở điều kiện bình thường, dòng điện ở ngăn làm mẫu và
ngăn phân tích cân bằng nhau,đầu báo không hoạt động. Khi có các
phân tử khói lọt vào ngăn phân tích,các Ion trong ngăn này sẽ kết
hợp với các phân khói và trở nên nặng hơn. Tốc độ di chuyển của
chúng giảm đi dẫn đến việc giảm giòng điện chạy trong ngăn phân
tích tuỳ theo số lượngcác phân tử khói lọt vào buồng Ion. Khi sự
chênh lệch dòng điện ở ngăn phân tích và ngăn mẫu đạt đén mức
nhất định đầu báo sẽ hoạt động giữ tín hiệu về trung tâm. Tia
ALPHA là tia phóng xạ có khả năng Ion hoá phân tử của một số
lượng lớn các chất khí vì vậy đâù báo Ion là loại đầu báo nhạy nhất

trong các loại đầu báo cháy. Nó có thể phát hiện được mọi loại khói
kể cả các loại khói mắt thường không nhìn thấy được. Do giá thành
hợp lý và hoạt động khá ổn định đầu báo khói Ion được sử dụng rộng
rãi để phát hiện đám cháy. Thời gian sử dụng của đầu báo khói Ion
phụ thuộc vào chất lượng phóng xạ trong buồng Ion. Thông thường
chúng có thời gian sử dụng từ 3 đến 5 năm.
Nhược điểm duy nhất của đầu boá khói Ion là việc sử dụng
chất phóng xạ để Ion hoá không khí, điều này sẽ ảnh hưởng đến môi
trường và việc bảo trì các đầu báo khói Ion phải được thực hiện các
18


HAUI ELECTRIC
cơ sở có đủ điều kiện an toàn về phóng xạ. Vì lý do trên ngày nay
một số hãng trên thế giới đã ngừng sản xuất loại đầu báo này.

• Đầu báo quang.

Đầu báo quang là loại đầu báo được chế tạo trên nguyên lý
khuyếch tán và hấp thụ ánh sáng bởi các phân tử khói Khi ánh sáng
truyền trong không khí.
Bộ phận cơ bản trong cấu tạo đầu báo quang theo nguyên lý
khuếch tán ánh sáng là một buồng tối, trong đó có các vách ngăn xắp
xếp theo hình dích dắc để ngăn không cho đầu thu (thường là tế bào
quang điện) có thể trực thu trực tiếp ánh sáng phát ra từ nguồn phát
sáng (thường là các loại diode phát tia hồng ngoại).
Khi không có các phân tử khói lọt vào buồng tối tia sáng bị
khuếch tán theo nhiều hướng khác nhau làm cho tế bào quang điện
có thể thu được một phần ánh sáng phát ra từ nguồn sáng. Điện trở
nội của tế bào quang điện giảm đi tương ứng với số lượng phân tử

khí lọt vào buồng tối. Khi điện trở của tế bào quang điện giảm đến
một ngưỡng nhất định, đầu báo chuyển sang chế độ hoạt động và gửi
tín hiệu về trung tâm .
Đầu báo khói quang chế tạo theo nguyên lý khuyếch tán giá
thành hợp lý ,thời gian sử dụng có thể kéo dài hàng chục năm, độ tin
cậy tương đối cao và rất dễ bảo trì sửa chữa. Khả năng phát hiện sớm
đám cháy của các đầu báo quang loại này chỉ kém các đầu báo khói
Ion. Vì những lý do trên đầu báo quang chế tạo theo nguyên lý
khuyếch tán là loại đầu báo được dùng phổ biến nhất hiện nay trong
các hệ thống báo cháy tự động.
19


HAUI ELECTRIC
Nhược điểm của đầu báo quang chế tạo theo nguyên lý
khuyếch tán ánh sáng là chúng chỉ phát hiện được các loại khói có
kích thước phân tử tương đối lớn mắt thường không thể nhìn thấy
được và phản xạ ánh sáng. Đối với các loại khói có phân tử kích
thước nhỏ hoặc không phản xạ ánh sáng đầu báo khói quang chế tạo
theo nguyên lý khếch tán không phát hiện được.
Ngoài loại đầu báo quang chế tạo theo nguyên lý khuyếch tán
ánh sáng, người ta còn chế tạo loại đầu báo khói quang dự trên
nguyên lý hấp thu ánh sánh bởicác phân tử khói. Loại đầu báo này
còn được gọi là đầu báo tia. Cấu tạo của đầu báo tia được dựa trên
nguyên lý hấp thụ ánh sáng, bao gồm một nguồn phát tia sáng
(thường là tia hồng ngoại) hoạt động ở chế độ xung,một bộ phận thu
các xung ánh sáng phát ra từ nguồn phát. ở điều kiện bình
thường,các đâù phát và đầu thu được bố trí sao cho đầu thu có
thểtrực tiếp thu được các xung ánh sáng phát ra từ đầu phát với
cường độ lớn nhất. Điện trở nội của tế bào quang điện ở phần thu lúc

này nhỏ, đầu báo không hoạt động. Khi có khói xuất hiện, các xung
ánh sáng đi từ đầu phát đến đầu thu bị các phân tử khói hấp thụ dẫn
đến việc xuy giảm cường độ của các xung ánh sáng. Điện trở nội của
tế bào quang điện tăng đến mức nhất định phần thu chuyển sang chế
độ hoạt động và giữ tín hiệu về trung tâm.
Ưu điểm của loại đầu báo khói dạng tia là diện tích kiểm soát
khói của đầu báo lớn, có thể tới hàng ngàn m2. Đầu báo khói quang
dạng tia hoạt động rất ổn định ngay cả trong môi trường có nhiều
nhiễu, bụi. Ở những nơi có điện tích cần bảo vệ lớn, sử dụng đầu báo
khói quang dạng tia có hiệu quả kinh tế cao vì chi phí việc lắp đặt và
bảo dưỡng giảm rất nhiều so với việc sử dụng đầu báo khói quang
chế tạo theo nguyên lý khuyếch tán hoặc đầu báo Ion.
20


HAUI ELECTRIC
Đối với những nơi có diện tích cảnh báo nhỏ, việc sử dụng
đầu báo dạng tia sẽ không đạt hiệu quả kinh tế, vì giá thành 1 bộ đầu
báo tương đối cao.

• Đầu báo lửa.

Trong một số trường hợp đám cháy xảy ra do sự phóng các tia
lửa điện.Để cảnh báo sự phóng tia lửa điện người ta sử dụng đầu báo
lửa.
Để loại bỏ các báo động giả gây ra bởi các nguồn phát tia tử
ngoại tự nhiên như sét hoặc tia vũ trụ, đầu báo lửa có các mạch điện
bảo vệ và hoạt động ở chế độ xung.
Bộ phận chính trong cấu tạo của đầu báo tia lửa là 1đèn UVTron. Đây là 1 linh kiện gồm một ống thuỷ tinh chứa khí argon với
hai tấm điện cực đặt đối diện nhau. Điện áp một chiều được đặt lên

các điện cực của đèn UV-Tron sao cho nó gần bằng điện áp đánh
thủng của đèn. Lúc này giữa hai điện cực của đèn UV-Tron xuất hiện
một giòng điện nhỏ. Khi tia tử ngoại tác động vào đèn, các froton
được sinh ra dòng điện chạy giữa hai điện cực sẽ tăng. Vì điện áp
giữa hai điện cực gần bằng điện áp đánh thủng của đèn, hiệu ứng
Avalanche xuất hiện và sự gia tăng đột gột của dòng điện được coi là
tín hiệu báo có lửa.
Đầu báo dùng để phát hiện các đám cháy thông qua việc phát
hiện các tia tử ngoại sinh ra từ ngọn lửa, vì vậy để tránh báo động
giả không nên sử dụng các đầu báo ở những nơi có nhiều nguồn
khác nhau phát ra các tia tử ngoại. Giá thành của loại đầu báo này
khá cao.
21


HAUI ELECTRIC
2.4 Phân tầng kĩ thuật :
- Thiết bị hiện trường :

Các thiết bị như cảm biến (sensor): Sensor nhiệt, ánh sáng,
chuyển động, hồng ngoại… bộ chấp hành (actuator): Điều hoà
không khí, quạt thông gió, thang máy… các bộ field controller để
giao tiếp trục tiếp với các khu vực có các ứng dụng cần điều khiển.
Các thiết bị hiện trường có khả năng tự giao tiếp với nhau, hoặc qua
bộ điều khiển (Local controler). Sensor sẽ gửi thông số của hệ
thống, của môi trường tới bộ điều khiển. Bộ điều khiển sẽ xử lý
thông điệp đó và gửi tới thiết bị chấp hành. Thiết bị chấp hành có
thể nhận ngay yêu cầu từ các thiết bị cảm biến, hoặc từ hệ thống
BMS.

Hình 2.4.1: Các thiết bị hiện trường.
( Bơm, bơm tăng áp, van chữa cháy tự động )
-

Khối điều khiển :
Kết nối từ trung tâm điều khiển tới mức điều khiển các ứng
dụng trong tòa nhà thông qua cácp điều khiển BAS với giao diện
BACnet TCP/IP, bao gồm các bộ DDC (Digital Direct Controller điều khiển số trực tiếp), các bộ điều khiển địa phương, khu vực, các

22


HAUI ELECTRIC
giao diện tới các hệ thống phụ trợ như: điều hòa không khí, báo
cháy, chữa cháy, hệ thống điện…
Khối điều khiển có chức năng: Nhận lệnh điều khiển từ khối
vận hành giám sát gửi tới thiết bị chấp hành.
• Xử lý thông điệp khi có yêu cầu tại địa phương.
• Gửi thông điệp, kết quả tới khối vận hành giám sát.
• Khối vận hành giám sát (SCADA).

Trung tâm điều khiển, mức quản lý bao gồm các hệ thống
máy chủ dữ liệu, trạm làm việc được cài đặt các phần mềm quản lý
bảo dưỡng, máy in và máy tính dành cho việc lập trình và cấu hình
hệ thống. Nó có chức năng chính:
• Quản lý toàn bộ toà nhà
• Giám sát vận hành của các thiết bị, giám sát sự cố xảy ra.
• Gửi yêu cầu đến bộ điều khiển hiện trường. BMS quản lý

các thành phần hệ thống toà nhà theo cơ chế đánh địa chỉ.

Mỗi thiết bị, bộ điều khiển địa phương được gắn một địa chỉ.
Các thiết bị hiện trường có thể trực tiếp giao tiếp với nhau
hoặc qua bộ điều khiển địa phương. Giao tiếp thường được
sử dụng ở bus trường là ARCnet và ở Bus điều khiển là
BACnet TCP/IP. Một điều thuận lợi khi tích hợp hệ thống đó
là các thiết bị hiện trường như thang máy, điều hoà, quạt
thống gió… đều hỗ trợ chuyển truyền thông TCP/IP. Rất
thuận lợi cho nhà tích hợp hệ thống.

23


HAUI ELECTRIC

Hình 2.4.2: Thiết bị điều khiển.
-

Khối quản lí :
Khối này thực ra được cài dặt ngay ở khối vận hành giám sát.

Chức năng chính của nó là cài đặt kế hoạch làm việc. Kết nối vận hành
từ xa qua mạng viễn thông, internet… Ví dụ: Khi ta cần một phòng họp
cho 100 người vào X giờ, ngày Y tháng Z. Người quản trị có thể tự tìm
và án định nó hoặc gõ lệnh để máy tự tìm. Khi đó Hệ thống vận hành
giám sát sẽ tự động gửi lệnh điều khiển bao gồm: Thời gian mở phòng
họp, bật đèn, điều hoà, thông gió… trước thời gian ấn định nào đó. Ánh
sáng trong phòng được mặc định là phòng họp. Khi yêu cầu một phòng
khách sẽ có phòng khách với không gian của nó… Với mục đích đem
lại sự thoải mái cho người sử dụng, tiết kiệm năng lượng, giảm sự vận
hành của con người đối với các thiết bị trong toà nhà. Hiện nay, các

phần mềm điều khiển BMS được tích hợp hoàn hảo với các thiết bị hỗ
trợ khác như: Hệ thống truyền hình hội nghị, điều khiển và giám sát
qua mạng, các thiết bị cầm tay PDA…

24


HAUI ELECTRIC

Hình 2.4.3: Mô phỏng giao diện quản lí giám sát.

2.5 Mô phỏng hệ thống.

Đầu cấp nước

25