Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát, theo dõi các hệ thống kỹ thuật để bảo vệ toà nhà cao tầng

Bộ giáo dục và đào tạo
Trường đại học mỏ -Địa chÊt

NGUN VIƯT ANH

NGHI£N CøU THIÕT KÕ HƯ THèNG GI¸M S¸T,
THEO DõI CáC Hệ THốNG Kỹ THUậT Để BảO
Vệ TOà NHà CAO TầNG
Chuyên ngành: Tự động hoá
MÃ số: 60.52.60
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Người hướng dẫn khoa học
PGS.TS Đào Văn Tân

hà néi, 2008


Bộ giáo dục và đào tạo
Trường đại học mỏ -Địa chÊt

NGUN VIƯT ANH

NGHI£N CøU THIÕT KÕ HƯ THèNG GI¸M S¸T,
THEO DõI CáC Hệ THốNG Kỹ THUậT Để BảO
Vệ TOà NHà CAO TầNG

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

hà nội, 2008

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi,
Các kết quả, số liệu nêu trong luận văn là trung thực và
Chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Tác giả luận văn

Nguyễn Việt Anh


MỤC LỤC
Trang phụ bìa

Trang

Lời cam đoan
Danh mục hình vẽ
Mở đầu

1

Chương 1 - Tổng quan và các khái niệm về tự động hố tồ nhà

4

1.1

Tổng quan về hệ thống

4

1.2

Những khái niệm cơ bản về tự động hố tồ nhà

5

Chương 2 - Nghiên cứu hệ thống tự động hố tồ nhà của các hãng

13

trên thế giới
2.1

SIEMENS

13

2.1.1

Giải pháp hệ thống của hãng Siemens

13

2.1.2

Cấu trúc hệ thống

16

2.1.3

Tích hợp hệ thống

16

2.2

Automatedlogic Corporation (ALC)

29

2.2.1

Giải pháp hệ thống của hãng ALC

29

2.2.2

Sơ đồ cấu trúc hệ thống BMS của ALC

31

2.2.3

Phần mềm điều khiển giám sát hệ thống WebCtrl

33

2.2.4

Giới thiệu các bộ điều khiển trong hệ thống BMS của

39

ALC
2.3

HONEYWELL

54

2.3.1

Giải pháp hệ thống của hãng Honeywell

54

2.3.2

Cấu trúc hệ thống

55


2.3.3

Đặc điểm chính (Key Features)

55

2.3.4

Kiến trúc hệ thống (System Architecture)

56

2.3.5

Sự tích hợp hệ thống (System Intergration)

57

Chương 3 - So sánh lựa chọn hệ thống tự động hố tồ nhà tối ưu

74

Chương 4 - Mơ phỏng và lập trình điều khiển các hệ thống kỹ thuật
trong toà nhà bằng WebCTRL

82

4.1

Sơ đồ nguyên lý điều khiển và giám sát cho các hệ thống

82

4.1.1

Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống BMS để điều khiển

82

giám sát, theo dõi các hệ thống kỹ thuật trong toà nhà
4.1.2

Hệ thống điện động lực

91

4.1.3

Nguyên lý kết nối với hệ thống tủ ATS và tủ hạ thế tổng

92

4.1.4

Hệ thống điều hồ khơng khí

92

4.1.5

Hệ thống chiếu sáng

94

4.1.6

Ngun lý kết nối hệ thống báo và chữa cháy

95

4.1.7

Nguyên lý điều khiển, giám sát hệ thống bơm cấp nước

95

4.1.8

Hệ thống Camera

96

4.2

Mô phỏng cách lập trình điều khiển các hệ thống kỹ thuật

97

bằng phần mềm WebCTRL
Kết luận

110

Tài liệu tham khảo

112


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 2.1:

Sơ đồ cấu trúc BMS của Siemens

Trang 15

Hình 2.2:

Sơ đồ cấu trúc BMS của Automated Logic Corporation

Trang 31

Hình 3.1:

Sơ đồ kiến trúc hệ thống của Siemens

Trang 79

Hình 3.2:

Sơ đồ kiến trúc hệ thống của Automated Logic Corporation

Trang 80

Hình 4.1:

Sơ đồ nguyên lý hệ thống quản lý tịa nhà (BMS)

Trang 83

Hình 4.2:

Sơ đồ ngun lý giám sát hệ thống máy phát

Trang 84

Hình 4.3:

Sơ đồ nguyên lý kết nối hệ thống tủ ATS và tủ hạ thế chính

Trang 85

Hình 4.4:

Sơ đồ nguyên lý giám sát hệ thống Chiler

Trang 86

Hình 4.5:

Sơ đồ nguyên lý giám sát hệ thống FCU

Trang 87

Hình 4.6:

Sơ đồ nguyên lý điều khiển hệ thống chiếu sáng

Trang 88

Hình 4.7:

Sơ đồ nguyên lý kết nối hệ thống báo cháy và bơm chữa cháy Trang 89

Hình 4.8:

Sơ đồ nguyên lý điều khiển hệ thống bơm cấp nước

Trang 90

Hình 4.9:

Lưu đồ thuật tốn điều khiển FCU

Trang 105

Hình 4.10

Lưu đồ thuật toán điều khiển Bơm nước

Trang 108

1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Trong thời đại cơng nghiệp hố và hiện đại hố đất nước, Chính phủ đã ra
nghị quyết số 27/CP ngày 28 tháng 3 năm 1997 về "Ứng dụng và phát triển công
nghệ tự động hố phục vụ cơng nghiệp hố, hiện đại hố đất nước". Điều này cho
thấy các nhà Lãnh đạo đất nước ta khơng muốn đất nước mình ngày càng bị tụt hậu
trong quá trình hội nhập quốc tế, đặc biệt hiện nay nước ta đã ra nhập WTO, do vậy
đây là thách thức rất lớn đối với lĩnh vực tự động hố của chúng ta.
Nhận thấy tự động hố đóng vai trị vơ cùng quan trọng trong lĩnh vực sản
xuất cũng như làm cho cuộc sống của chúng ta văn minh, hiện đại nên hầu hết các
nhà máy, xí nghiệp đang tiến đến tự động hóa các dây chuyền để tăng lợi nhuận,
giảm sức người.
Khơng chỉ tự động hố được áp dụng mạnh trong ngành cơng nghiệp mà nó
được áp dụng ở hầu hết các lĩnh vực trong cuộc sống để tạo ra sự tiện lợi, văn
minh, an toàn cho con người. Tự động hố cho các tồ nhà cũng khơng vì thế mà
trong thời gian gần đây đang được phát triển mạnh ở nước ta. Việc đưa tự động hoá
vào giám sát, bảo vệ các hệ thống kỹ thuật trong tồ nhà sẽ giúp cho cơng năng sử
dụng của tồ nhà được tăng cao, đảm bảo mơi trường làm việc, sinh hoạt của chúng
ta được thuận lợi, văn minh và an tồn.
2. Mục đích, nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu:
Hiện nay, trên thế giới các toà nhà cao tầng áp dụng tự động hoá vào các việc
quản lý tồ nhà rất nhiều, cịn đối với nước ta việc này chỉ có trong một số ít các
tồ nhà, cao ốc hiện đại. Nhận thấy các hệ thống kỹ thuật trong tồ nhà có vai trị
lớn đối với người sử dụng, các hệ thống kỹ thuật không được tự động hoá một cách


2

đồng bộ mà chỉ áp dụng tự động hoá ở một khâu nào đó sẽ làm cho việc xử lý sự cố
hay quản lý gặp rất nhiều khó khăn.
Đứng trước thực tế đó, việc nghiên cứu thiết kế hệ thống tự động giám sát,
theo dõi các hệ thống kỹ thuật để bảo vệ toà nhà cao tầng là nhằm tạo nên mơi
trường làm việc và sinh hoạt an tồn, tiện nghi hiện đại, ngoài ra qua đề tài này
giúp chúng ta hiểu được các vấn đề tổng quát nhất của một hệ thống tự động hố
cho tồ nhà từ cấu hình hệ thống, phần mềm điều khiển giám sát chuyên dụng, đến
các bộ điều khiển cục bộ và các thiết bị trường.
3. Đối tượng nghiên cứu:
Ta thấy thực tế trong đời sống hiện nay máy móc đang dần thay thế cho sức
người, bên cạnh đó đời sống của chúng ta đang ngày càng tăng lên do vậy để có
mơi trường làm việc, sinh hoạt an toàn tiện nghi và hiện đại thì đối tượng ta cần
nghiên cứu ở đề tài này chính là các phần mềm quản lý tồ nhà của các hãng phát
triển nhất trên thế giới trong lĩnh vực tự động hoá, từ các phần mềm này chúng ta
sẽ thiết kế phương án giám sát, theo dõi và quản lý các hệ thống kỹ thuật trong toà
nhà một cách tối ưu nhất.
4. Nội dung nghiên cứu:
Nội dung chính ta cần nghiên cứu đó là các khái niệm cơ bản về tự động hố
trong tồ nhà, tiếp theo ta cần tìm hiểu và nghiên cứu các hãng lớn trên thế giới
mạnh về lĩnh vực tự động hố trong tồ nhà. Từ các kết quả nghiên cứu đó ta lựa
chọn ra một hệ thống phù hợp về mọi mặt để áp dụng cho các toà nhà của chúng ta.
5. Phương pháp nghiên cứu:
Bằng các kiến thức đã được học, sưu tầm các tài liệu từ sách vở, Internet và
từ thực tế được làm công tác với một số công ty làm về lĩnh vực tự động hoá tác giả


3

đã nghiên cứu đưa tự động hoá vào để giám sát, theo dõi và bảo vệ các hệ thống kỹ
thuật trong các toà nhà cao tầng.

6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:
* Ý nghĩa khoa học:
Luận văn đã giới thiệu được các phần mềm chuyên dụng của các hãng về
quản lý toà nhà, từ đây việc giám sát bảo vệ các hệ thống kỹ thuật trong toà nhà cao
tầng được thông qua bởi các thiết bị trường, truyền thông hiện đại.
* Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
Việc theo dõi và giám sát các toà nhà tại Việt Nam cịn khá mới mẻ, vì hầu
hết các tồ nhà hiện nay của chúng ta chỉ thiết kế cục bộ tự động hoá các hạng mục
riêng biệt như thang máy, điều hồ, PCCC. Chính vì vậy việc giám sát và bảo vệ
tồ nhà là cơng việc tích hợp các hệ thống tự động riêng biệt thành một khối hệ
thống tự động chung. Từ đây ta chỉ cần một màn hình quản lý bằng phần mềm
chuyên dụng thông qua các thiết bị trường để kết nối các thiết bị điều khiển cục bộ.
Tất cả các vấn đề cụ thể trên sẽ được nghiên cứu, phân tích trong luận văn với đề
tài "Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát, theo dõi các hệ thống kỹ thuật để
bảo vệ toà nhà cao tầng" để chứng minh việc áp dụng tự động hoá vào quản lý toà
nhà là một lĩnh vực thiết yếu và rất cần thiết nhằm đem lại một cuộc sống an toàn,
văn minh và hiện đại.
7. Cấu trúc của luận văn:
Chương 1: Tổng quan và các khái niệm về tự động hố tồ nhà
Chương 2: Nghiên cứu hệ thống tự động hố tồ nhà của các hãng trên Thế
giới
Chương 3: So sánh lựa chọn hệ thống tự động hố tồ nhà tối ưu
Chương 4: Mơ phỏng và lập trình điều khiển các hệ thống kỹ thuật


4

Chương 1. TỔNG QUAN VÀ CÁC KHÁI NIỆM VỀ TỰ ĐỘNG HỐ
TỒ NHÀ
1.1. Tổng quan về hệ thống:

Hệ thống giám sát, theo dõi các hệ thống kỹ thuật để bảo vệ tồ nhà cao tầng
hay nói ngắn gọn là tự động hố tồ nhà, được phát triển và ứng dụng khoảng 20
năm - 30 năm trở lại đây dựa trên cơ sở cơng nghệ tự động hố phát triển và tích
hợp tổng thể. Hệ thống tự động hố tồ nhà (TĐHTN) ra đời trợ giúp cho việc quản
lý các toà nhà rất hiệu quả, đặc biệt về sự an toàn và kinh tế. Chúng ta có thể tham
khảơ ở một số toà nhà lớn đã được trang bị hệ thống tự động hóa tồ nhà như: nhà
băng Cudit Suisse First Boston ở Anh, sân bay Stuttgart ở Đức, toà nhà sinh thái ở
Bỉ; còn ở Việt Nam sử dụng hệ thống BMS để theo dõi giám sát và bảo vệ toà nhà
được sử dụng tại toà nhà Saigon Center HCM, Red River Building Hanoi, Opera
Hilton Hotel Hanoi, …
Hầu hết các sản phẩm về tự động hố tồ nhà trên là do Hãng Siemens, Honeywell,
ALC,… cung cấp, chúng đang được khai thác và sử dụng rất hiệu quả. Các chức
năng mô tả tồn bộ tính năng của một hệ thống tự động hố tồ nhà đó chính là nó
được thể hiện tất cả các tính năng về báo động, giám sát, hệ thống quản lý năng
lượng, hệ thống thông tin về truyền thơng. Cụ thể hệ thống tự động hố tồ nhà
quản lý theo dõi, giám sát và bảo vệ các hệ thống:
- Hệ thống điện động lực
- Hệ thống điện chiếu sáng
- Hệ thống cấp nước
- Hệ thống điều khiển thơng gió và điều hồ nhiệt độ
- Hệ thống điều khiển ra vào toà nhà
- Hệ thống báo động xâm nhập


5

- Hệ thống báo cháy, báo khói
- Hệ thống tin nội bộ
Các hệ thống này có thể chia làm 3 nhóm:
+ Hệ thống giám sát và báo động

+ Hệ thống quản lý năng lượng
+ Hệ thống thơng tin
Như vậy có thể nói hệ thống theo dõi, giám sát và bảo vệ tồ nhà rất quan
trọng, nó là một trong các tiêu chí để đánh giá chất lượng tồ nhà.
1.2. Những khái niệm cơ bản về TĐH toà nhà
Chúng ta nên ứng dụng tự động hố cho các tồ nhà là vì các lý do sau:
+ Giao diện mở rộng từ một chỗ.
Nhiều ý kiến cho rằng việc nhiều hệ thống tồ nhà, thậm chí là nhiều nơi có
thể được điều khiển và giám sát từ một vị trí dường như khơng thực. Nhưng trong
thực tế, sự tích hợp các hệ thống có thể cung cấp một trong những khái niệm ao
ước nhât trong sự quản lý toà nhà: Sự điều hướng tại một chỗ (Single-seat
navigation) giúp các nhà thiết bị chuyên nghiệp có thể xem xét tất cả các hệ thống
và thiết bị từ một trạm làm việc.
Từ viễn cảnh của sự quản lý thiết bị, thì đó là mơ hình lý tưởng để điều hành
một tồ nhà. Thơng tin về bất kỳ sự thực hiện của hệ thống và các điều kiện khác
nhau có thể được xem xét, đánh giá và xử lí từ một giao diện đồ hoạ chung.
Sự điều khiển tại một chỗ thật sự mang lại nhiều lợi ích. Vì để điều hành
nhiều hệ thống được trang bị đặc thù với mục đích đặt ra thì cần phải có nhiều máy
vi tính và phần cứng khác. Một điểm điều khiển chung sẽ làm giảm sự phức tạp,
chi phí cao cho phần cứng phụ và phí tổn dành cho nhiều chương trình huấn luyện


6

cho một hệ thống. Một phương pháp điều khiển phổ biến dễ dàng hơn cho mọi
người.
Chức năng với các đặc tính như vậy cũng như sự quản lý sự kiện và tuyến
báo nguy được nâng cao. Một đặc tính tạo điểm tựa giúp người sử dụng giảm chi
phí ban đầu trong khi đó vẫn làm tăng vốn đầu tư hệ thống.
Đối với các công ty điều hành nhiều nơi, lợi ích kinh tế và lợi ích quan lí của

sự quản lí tại một chỗ là rất lớn. Năng suất được tăng lên vì nhân viên tồ nhà làm
việc có hiệu suất hơn. Cũng như nhu cầu về lao động làm sau giờ chính đắt đỏ sẽ
giảm xuống đáng kể.
+ Sự quản lí thơng tin
Những người chủ và các nhà quản lí thiết bị khơng chỉ muốn dữ liệu mà họ
cần thơng tin để có quyết định đúng đắn đúng lúc, đúng chỗ. Cũng như thông tin
này không chỉ đưa vào việc quản lí các chi phí điều hành mà cịn áp dụng vào việc
điều hành sn sẻ chính tồ nhà của nó.
Các hệ thống được tích hợp cung cấp các phương tiện dễ dàng để thu thập và
nhóm thành một loại dữ liệu điều hành mà bạn muốn và lưu trữ ở cơ sở dữ liệu
trung tâm. Sau đó BAS có thể tạo ra các bản báo cáo, ra hiệu báo nguy, thực hiện
nhiệm vụ thường ngày… Những khả năng này cho phép bạn cải thiện nhận biết về
các vấn đề điều hành quan trọng trong thiết bị của bạn, trong khi rút ngắn thời gian
phản ứng lại.
Thông tin tốt hơn cũng có nghĩa là bạn sẽ có thêm khả năng tìm ra các cơ hội
mới để giảm chi phí.
+ Tăng khả năng truy cập thông tin mấu chốt
Theo cách thơng thường, bạn khơng thể kiểm sốt những gì mình khơng thể
nắm bắt được. Và khi điều đó xảy ra với các phép đo điều hành, thì truy cập sẽ là


7

chìa khố của vấn đề. Trong một bảng kế hoạch tích hợp hệ thống có hiệu quả, các
nhà quản lí thiết bị đã truy cập thông tin được coi là không thể truy cập và không
thể lấy lại được từ xa, nhận nhiệt độ hay thay đổi, dữ liệu hiệu suất thiết bị, hay
cơng tắc bị rị mạch trên một bảng điện. Thật sự thì thơng tin này có thể được lưu
giữ lại hầu như bất kỳ vị trí nào, bất kỳ đâu trong thiết bị. Lợi ích này có thể giúp
giải quyết vấn đề quan trọng của các chương trình bảo dưỡng dự đốn trước, gỡ rối
và mặt khác tránh lỗi thiết bị.

Tương tự như vậy, dữ liệu điều hành thực sự là vô giá. Khi các hệ thống
được tích hợp, BAS sẽ cung cấp lối vào các mã bị lỗi đặc trưng, nhờ đó ta có được
các ước lượng giới hạn để xác định một cách chính xác những gì đã xảy ra và nó
xảy ra ở đâu, ngun nhân là gì và sau đó áp dụng ngay các biện pháp để giải quyết
vấn đề và ngăn không cho chúng xuất hiện trở lại.
Ta thử xem thí dụ về việc kiểm soát CO trong bãi đậu xe. Nếu các thiết bị
này chỉ đơn giản được kiểm soát bằng mạch điện tử, thì chúng sẽ được chỉ thơng
báo đến các nhà quản lí thiết bị thơng qua các cịi báo động khi một hay nhiều thiết
bị vượt quá mức độ cho phép. Tuy nhiên, nếu các thiết bị được tích hợp vào BAS,
thì các nhà quản lí thiết bị sẽ khơng chỉ nhận được cịi báo động mà cịn có cả các
thơng số hoạt động như tuổi thọ của pin cảm biến hay các mã cảnh báo chỉ sự báo
động có thể được định mức để cho biết liệu đó là sự nhiễm CO, tích tụ bụi bẩn
trong các cảm biến hay là do nguyên nhân khác. Đối với trường hợp này, truy cập
thơng tin có thể giúp ngăn chặn hỏng hóc và mất năng suất.
+ Giảm chi phí và kéo dài tuổi thọ thiết bị
Mặc dù vốn đầu tư ban đầu của việc tích hợp các hệ thống tồ nhà có thể trì
hỗn ý định thực hiện nhưng các chuyên gia hiểu rõ các tiềm năng giảm chi phi tức
thì và dài hạn.


8

Sự giảm bớt chi phí từ các hệ thống tích hợp thực hiện dưới nhiều dạng trên
cơ sở bảo toàn năng lượng hiệu quả và phải chăng. Sự quản lí thiết bị được đổi mới
hầu như luôn làm tăng năng suất và giảm bớt các chi phi hay nhu cầu lao động. Các
chương trình bảo quản dự phịng hay dự đoán trước giúp kéo dài tuổi thọ thiết bị và
giảm thời gian chết.
Trong lúc thực hiện, ta có thể nhận ra nhiều hướng khác nhau và nhờ thế
tránh được các chi phí chính. Ví dụ như những yêu cầu sửa chữa khẩn cấp gây ra
việc mất năng suất không chỉ cực kỳ tốn tiền mà chúng còn là những trường hợp

khơng thể chấp nhận được trong các cơ quan địi hỏi u cầu chính xác cao (như
nghiên cứu phịng thí nghiệm, việc sản xuất bảo đảm sức khoẻ và đáng tin cậy).
Với các hệ thống tích hợp tịa nhà, các chiến lược bảo quản dự phịng dự
đốn trước cao cấp nhằm kéo dài tuổi thọ của thiết bị chính. Việc truy cập vào dữ
liệu hệ thống phù hợp giúp dự đoán và ngăn chặn các lỗi một cách dễ dàng trước
khi chúng xảy ra.
Nếu các hệ thống được tích hợp thành một BAS mới, thì các thiết bị chuyên
nghiệp (Facility professionals) đang điều hành hệ thống BAS cũ vẫn có khả năng
sử dụng.
+ Q trình xử lí đồng bộ bên trong và tối ưu hệ thống
Khi các hệ thống toà nhà có khả năng chia sẻ thơng tin hoạt động với nhau,
hay sử dụng thông tin từ một hệ thống gây ảnh hưởng đến quyết định của một hệ
thống khác, thì các kết quả có thể hiệp trợ cho nhau. Một ví dụ đơn giản ta có thể
thấy là nếu một người làm cơng vào tồ nhà đang trong thời gian khơng phải là cao
điểm thì BAS sẽ điều khiển hệ thống chiếu sáng ở khu vực chịu tác động, và các
điều kiện ở khu vực đặc biệt, trong khi đó hệ thống bảo mật sẽ được báo cho biết vị
trí của anh ta. Sự tích hợp có thể nâng cao lợi ích của người th, nhờ đó thiết bị có


9

thể đã hoạt hoá từ trước khi người thuê sở hữu các điều kiện đã chuẩn bị sẵn và nơi
có thể sử dụng. Mục tiêu là tối ưu sự tiện nghi và sự linh hoạt dành cho người thuê
và người làm cơng, đã mang lại tính tối ưu cho sản phẩm và sự thoả mãn cho người
dùng. Các mức độ cao của sự tinh xảo có thể được thực hiện nhờ các hệ thống tích
hợp. Hầu hết các hệ thống bảo mật và các hệ thống an toàn cháy nổ và báo nguy có
thể truyền thơng tin một cách hiệu quả cho phép các camera được điều khiển và tập
trung vào máy dị khói đã hoạt hố hay thu hút các trạm để ghi lại các hoạt động
như các báo động giả, hay thậm chí là hành động phá hoại.
Ngày nay hầu hết các công nghệ BAS bao gồm các thuật tốn tính tốn

sunrise và sunset (để hoạt hố đèn) và những việc có thể được nối mạng cùng với
các cảm biến ánh sáng để điều khiển cường độ ánh sáng và đảm bảo mức ánh sáng
ở điều kiện tiêu chuẩn cho phép với mức tiêu thụ năng lượng tối thiểu.
+ Tăng năng suất, hiệu quả trong sử dụng và an toàn
Do các nhà thiết bị chuyên nghiệp đang đứng trước thử thách phải quản lí
nhiều tịa nhà hơn trong khi nguồn lực vẫn như thế hay có thể ít hơn, nên rất khó
nhận ra các nguồn lợi. Sự tích hợp các hệ thống có thể cung cấp một vài sự trợ giúp
dành cho các công ty đang thực hiện giảm nhân công hay hạn chế tiền thuê.
Khả năng dừng một thiết bị ở vị trí chính xác vào đúng thời điểm và chỉ khi
cần thiết là một cách chắc chắn để giảm bớt hay loại trừ thời gian lãng phí. Thêm
vào đó, một hệ thống BAS được tích hợp có thể cung cấp thơng tin cần thiết cho
đội ngũ nhân viên có mặt để nhận biết các vấn đề và các điều kiện ở mỗi vị trí trước
khi chúng xảy ra, chúng sẽ được chuẩn bị tốt hơn để thực hiện nhiệm vụ chỉ trong
thời gian ngắn.
Sự an toàn và hài lòng của người sử dụng được đặt lên hàng đầu. Độ an toàn
trong hầu hết các thiết bị, đặc biệt trong các giờ khơng phải cao điểm có thể được


10

tăng lên. Sự tích hợp các hệ thống có thể giúp giảm bớt các báo động sai do sự báo
tin tức sai tức là tăng độ an toàn.
+ Độc lập với tịa nhà
Việc tích hợp các hệ thống có thể củng cố sự độc lập của bạn trước nhà cung
cấp BAS. Thiết bị BAS ngày nay phần lớn dựa trên kỹ thuật “hệ thống mở”, tức là
BAS có thể liên lạc khi cần thiết với các hệ thống khác và các trình ứng dụng đang
được sử dụng các giao thức khác để truyền tin trong thiết bị của bạn. Một trong
những lợi ích của việc điều khiển một thiết bị với các hệ thống tích hợp là khả năng
lựa chọn thành phần và các trang thiết bị phụ thêm hệ thống trong một thị trường
giá cả đầy tính cạnh tranh, nhưng vẫn mang lại lợi nhuận từ việc sử dụng tích hợp

một nguồn (single – source integrator).
+ Việc chịu trách nhiệm từ một nguồn
Chọn việc tích hợp thì các cơ hội đạt được lợi nhuận có được từ hệ thống sẽ
tăng lên đáng kể. Điều đó địi hỏi một sự tích hợp có kinh nghiệm để đưa mọi hệ
thống lại với nhau và cùng làm việc, từ thiết kế và sự lắp đặt thông qua phận sự và
doanh số người tiêu dùng. Việc chịu trách nhiệm từ một nguồn duy nhất và sự tiếp
cận tại một điểm cũng là những mặt lợi khi xuất hiện những vấn đề bất thường.
Vậy hệ thống TĐH tồ nhà làm được gì cho chúng ta?
Hiện nay hầu hết các hệ thống TĐH toà nhà đều có 6 khả năng:
- Có trạm điều khiển trung tâm để nhận cảnh báo và trạng thái hoạt động của
tòa nhà, bằng cách tận dụng mạng cục bộ hoặc mạng diện rộng và nhiều trạm vận
hành có phối hợp chặt chẽ.
- Có hệ thống cảnh báo từ xa ln thường trực trong mạng và modem điện
thoại.


11

- Có thể lập lịch và theo dõi để bảo đảm đáp ứng sự tiện nghi cho khách hàng
và giảm chi phí.
- Các trạng thái hoạt động bất thường thường xuyên được phát hiện và chỉnh
định trước khi sự an toàn và tiện nghi của khách hàng bị ảnh hưởng.
- Hệ thống cơ cấu chấp hành có thể được duy trì sự kiểm sốt và ngăn ngừa
theo lịch hoạt động đặt trước hoặc do người sử dụng đưa ra.
- Hệ thống điều khiển số có khả năng điều khiển chính xác các thông số môi
trường như là đặt lịch cho các thiết bị máy móc, điều đó tương đương với việc tiết
kiệm tiền thông qua giảm năng lượng tiêu thụ lãng phí.
Các chức năng cần thực hiện trong hệ thống TĐH tồ nhà gồm có:
- Hệ thống điều hịa khơng khí (HVAC): Nhiệm vụ của hệ thống này là điều
hịa nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ các chất trong không khí và sự lưu thơng khơng khí.

Cơng nghệ HVAC cho khả năng giám sát trung tâm và thay đổi cách thể hiện hệ
thống theo thông số lựa chọn, như theo thời gian trong ngày, theo mùa, theo
khoảng trống v..v… Hệ thống có thể giám sát từ xa mọi mặt của sự biểu hiện và có
thể điều khiển thành phần hợp thành từ trung tâm hay từ bất kỳ đâu thông qua
mạng thông tin.
- Hệ thống điều khiển ánh sáng (Lighting Control): Cho phép điều khiển hệ
thống ánh sáng dựa vào nhiều thông số như cường độ ánh sáng, độ rọi để chắc chắn
sẵn sàng có ánh sáng lúc cần thiết nhưng cũng chắc chắn rằng nó được sử dụng
đúng như yêu cầu. Bên cạnh hệ thống ánh sáng bên trong phịng, hệ thống ánh sáng
bên ngồi có thể được chiếu sáng vào buổi tối cũng giống như mọi lúc trong ngày,
ngay cả khi tầm nhìn bị hạn chế vì thời tiết. Hệ thống điều khiển ánh sáng có thể
thơng báo cho bạn biết khi nào ắc quy dành cho hệ thống ánh sáng khẩn cấp đang


12

cạn, nhờ đó bạn có thể thay thế nó trước khi nó tắt. Bạn cũng có thể biết khi nào
bóng điện cháy và những sự kiện không lường trước được xảy ra.
- Hệ thống điều khiển vào ra (Access Control): Hệ thống có thể đáp ứng
yêu cầu bảo mật riêng như cửa phịng, hay thơng tin báo cáo về việc giám sát vào
ra, ngồi ra cịn có thể đăng nhập từ xa qua mạng máy tính. Những khả năng điều
khiển truy cập cửa cho phép loại bỏ bất kì ai trong đó từ tất cả các đường dẫn đang
đồng thời chia thành nhiều nhánh từ hệ thống chính.
- Hệ thống điều khiển bảo vệ (Security Control): Các hệ thống phức tạp
trong tòa nhà là chủ đề cho các vấn đề cần bảo vệ như lửa, khí đốt, khói, nước, …
Hệ thống điều khiển bảo vệ có thể bảo vệ hàng hóa, bảo vệ cơng ty và nhân viên
bằng cách phát hiện ra những đe dọa này và tạo khả năng phản ứng kịp thời đối với
từng trường hợp thông qua những sự truyền đạt thông tin hai chiều: cảnh sát, cứu
hỏa và các đội cứu hộ khác có thể được gọi đến tự động. Các khu vực cháy sẽ được
cô lập bởi các tường chắn lửa (Doot Fire), các đèn báo sẽ tự động kích hoạt và

nhiều hơn thế.
- Hệ thống quản lí tịa nhà (Building Management): Cho phép việc quản lí
tiện lợi, giám sát và điều khiển mọi thành phần của các hệ thống trong tịa nhà.
Cơng nghệ quản lí tịa nhà tập trung vào mọi thành phần chứ không chỉ quan tâm
đến HVAC, hệ thống chiếu sáng, an ninh, lối vào ra, thang máy, điều khiển việc ra
vào các bãi đỗ xe, quản lí thời gian, quản lí người sử dụng, quản lí năng lượng bao
gồm theo dõi việc tiêu thụ,… Hệ thống quản lí tịa nhà có thể khiến mọi thành phần
đáp ứng nhanh hơn yêu cầu của người sử dụng và đạt được nhiều hiệu quả hơn. Đối
với các trường hợp của HVAC và thiết bị khác được lắp đặt trong các tịa nhà, có
thể giám sát, điều khiển và thông báo đến các đội bảo dưỡng về những vấn đề sắp
xảy ra trước khi chúng có thể ảnh hưởng đến sự hoạt động của hệ thống.


13


13

Chương 2: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HỐ TỊA NHÀ CỦA
CÁC HÃNG TRÊN THẾ GIỚI
2.1. SIEMENS
2.1.1. Giải pháp hệ thống của hãng Siemens:
Về lĩnh vực TĐHTN Siemens đưa ra một hệ thống hoàn thiện từ phần
mềm, các bộ điều khiển, cấu trúc mạng đến các thiết bị trường. Hệ thống
TĐHTN này có tên là APOGEE. APOGEE tích hợp tồn bộ các yêu cầu về hệ
thống và sự tự động hoá của các thiết bị. Như:
Hỗ trợ các chuẩn mở
- BACnet trên giao thức TCP/IP
- OPC trên giao thức TCP/IP
- FLN (Floor lever Network - Mạng cấp điều khiển)

- Modbus
- LonWorks
- BACnet
- Vendor specific protocols
Sự truyền thông từ xa
Truy cập từ xa, đồng thời các vị trí từ mỗi trạm Insight
(InsightWorkstation)
Quay số vào các trạm Insight để báo động hay tải dữ liệu thực thi từ các vị trí ở
xa
Giám sát và điều khiển hệ thống từ xa thông qua Web Browers với phần
mềm APOGEE GO.
Bảo mật đường dẫn truy nhập với phần mềm APOGEE GO.


14

Sử dụng mạng nội bộ hoặc mạng Internet cho cấp mạng thấp và cấp quản
lý toà nhà.
Gửi đi các báo động nguy cấp và các thông báo về hệ thống bằng cách nhắn
tin, gọi điện hay gửi thư điện tử sử dụng RENO (Remote Notification Option).
Khả năng thay đổi hệ thống
Không giới hạn số lượng trạm làm việc Insight trong MLN
Tối đa 4 BLN (Building Level Network) trong mỗi Insight
Tối đa 100 bộ điều khiển và trạm vận hành Insight trong mỗi BLN
Tối đa 96 thiết bị trường cho mỗi MBC (Modular Building Controlers),
MEC (Modular Equipment Controlers) với thiết đặt FLN, RBC (Remote
Building Controlers).
Tối đa 125 nút LonWorks trong mỗi MEC
Cơ sở Insight và các phiên bản cao cấp phù hợp với các yêu cầu của người
sử dụng. Cơ sở Insight có thể phát triển bằng cách thêm các trình ứng dụng.

Khoanh vùng các giải pháp điều khiển bằng các bộ điều khiển độc lập hay
khoanh vùng các trình ứng dụng điều khiển thiết bị mở rộng tinh vi bởi một
mạng.
Khả năng điều khiển của thiêt bị trường trong BLN với MEC.
Các bộ điều khiển biến đổi tuỳ theo ý theo các thông số riêng của người sử
dụng với các bộ điều khiển ứng dụng riêng.


15

Hình 2.1. SƠ ĐỒ CẤU TRÚC MBS CỦA SIEMENS


16

2.1.2. Cấu trúc hệ thống
Cấu trúc hệ thống mạng APOGEE bao gồm 4 cấp: cấp trường, cấp điều
khiển (Foor level network), cấp điều khiển giám sát (Building level network) và
mạng quản lý cấp trên (Management level network).
Cấp trường có nhiệm vụ truyền tin giữa các bộ điều khiển và các thiết bị
trường. Các bộ điều khiển như: PXM, TEC, LRC, DEM,…
Cấp điều khiển (Foor level network) có nhiệm vụ truyền thông thông tin
từ các bộ điều khiển cấp trên (như: MBC, MEC, LMEC) tới các bộ điều khiển
cấp trường.
Cấp điều khiển cấp giám sát (Building level network) có nhiệm vụ truyền
thơng thơng tin tồn tồ nhà từ trạm điều khiển Insight Server đến các bộ điều
khiển cấp điều khiển.
Mạng quản lý cấp trên (Management level network) có nhiệm vụ vận hành
toàn hệ thống và quản lý toà nhà. Ở đây tồ nhà có thể vận hành qua mạng
Internet nhờ phần mềm APOGEE.

2.1.3. Tích hợp hệ thống
Sự tích hợp các hệ thống tạo cho khả năng kết nối các hệ thống bằng các
cách thức thực hiện và khả năng làm việc cao nhất. Hệ thống có thể trao đổi
thơng tin với những giao thức khác nhau, bao gồm BACnet, OPC, LonWorks,
Modbus và TCP/IP. Những thành phần tích hợp chính bao gồm:
 Các giao thức chuẩn
 Hệ thống HVAC
 Hệ thống điều khiển ánh sáng
 Hệ thống cảnh báo và an toàn cháy nổ
 Hệ thống bảo vệ


17

 PLC và SCADA
 Điều khiển trong công nghiệp
 Điều khiển trong các phịng thí nghiệm
 Điều khiển thang máy
 Quản lý năng lượng
 Điều khiển bể chứa nước và máy phát
 Hệ thống phát hiện rò Gas và đo lường chất
Dưới đây là những ưu điểm nổi trội của các hệ thống khi chúng được tích
hợp vào hệ thống APOGEE:
+ Sự tích hợp dựa vào việc sử dụng những giao thức chuẩn
Với những giao thức chuẩn, sự tích hợp của các hệ thống và thiết bị có thể
mang một hình dáng mới. Cấu hình thiết bị thường dễ hơn và mở rộng sự lựa
chọn các thiết bị và các hệ thống con. Lựa chọn một hệ thống có cơ sở giao thức
mở giúp thuận lợi hơn cho vấn đề tài chính.
Với cấu trúc mở APOGEE và những khả năng tích hợp của Siemens, hệ
thống APOGEE đã bao gồm khả năng tương thích với tất cả các giao thức chuẩn

phổ biến hiện nay. Các giao thức chuẩn APOGEE sử dụng gồm BACnet,
LonTalk, Modbus và OPC.
Các tiện ích khi tích hợp theo chuẩn APOGEE:
Đối với BACnet:
- Hỗ trợ BACnet Ethernet, BACnet IP và BACnet MS/TP
- Giám sát và điều khiển các đối tượng BACnet, cùng với các tính năng
đọc và viết, sự thông báo các sự kiện và báo nguy và sự nhận báo nguy.
- Nhận ra các thiết bị BACnet bên thứ ba và các hệ thống trong mạng và
phát triển các danh sách đối tượng.