BMS - Hệ thống quản lý tòa nhà
Làm thế nào để quản lý và điều hành toàn bộ hệ thống thiết bị trong tòa
nhà khổng lồ mà không phải sử dụng đến hàng trăm nhân viên? Hệ
thống quản lý tòa nhà BMS (Building Managenent System) cho phép
nâng cao hiệu suất và tối ưu hóa sử dụng năng lượng của tòa nhà.
Cấu trúc tiêu chuẩn cho một hệ BMS
Hệ thống điều khiển tự động tòa nhà BMS được thiết kế theo mô hình điều
khiển phân lớp. Một hệ thống BMS thường được thiết kế theo mô hình 4
lớp:
Lớp hiện trường.
Lớp điều khiển.
Lớp vận hành giám sát.
Lớp quản lý.
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.
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 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.
Khối quản lý
Khối này thực ra được cài dặt ngay ở khối vận hành giám sát. Chức năng
chính của nó là cài đặt kế hoạch làm việc. Kết nối vận hành từ xa qua mạng
viễn 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...
Thông tin platform của hệ BMS
Để ứng dụng được BMS, Các thiết bị lắp đặt trong tòa nhà phải hỗ trợ kêt
nối BMS, tức là hỗ trợ các chuẩn truyền thông chuẩn như: BACnet,
LonWork, Modbus... Hoặc hỗ trợ chuẩn tín hiệu công nghiệp 4-20mA. BMS
có thể điều khiển các thiết bị này qua chuẩn truyền thông.
Thiết kế BMS đi kèm với thiết kế xây dựng và các trang thiết bị của tòa nhà.
Khi xây dựng tòa nhà trang bị BMS, người thiết kế xây dựng và người thiết
kế hệ BMS phải phối hợp với nhau để đưa ra bản thiết kế thống nhất. Trong
bản thiết kế tòa nhà có trang bị BMS, yêu cầu một không gian để lắp đặt các
thiết bị điều khiển, thiết bị cảm biến, chấp hành và đi dây cable mạng.
Khi xây dựng tòa nhà hỗ trợ BMS, người thiết kế phải sử dụng các thiết bị
hỗ trợ kết nối BMS. Hoặc kết hợp với nhà cung cấp giải pháp BMS để bổ
sung và trang bị thêm các thiết bị hổ trợ. Ví dụ: Lắp đặt thêm hệ thống
Sensor nồng độ CO2 ở các cửa nhận và cửa xả hệ thông gió, sensor nhiệt độ
cho hệ thống chiller làm lạnh, làm nóng nước công nghiệp cung cấp cho hệ
điều hòa, hệ thống nước nóng-lạnh cho tòa nhà...
Lợi ích của chủ đầu tư khi trang bị và lắp đặt BMS cho công trình của
mình
Lợi ích về năng lượng
Tự động điều khiển liên tục công suất tải. Đặt các thiết bị chấp hành hoạt
động theo tiến trình định trước hoặc theo các tiêu chuẩn đặt ra ban đầu theo
các thông tin nhận được từ hệ cảm biến chuyên dụng.
Điều khiển đóng ngắt hệ thống điện khi gặp sự cố, khởi động hệ thống chiếu
sáng khi có đột nhập trái phép.
Giám sát việc sử dụng năng lượng hằng ngày. Tự động báo hiệu cảnh báo
nếu năng lượng tiêu thụ hằng ngày quá cao.
Giám sát mức độ tiêu thụ năng lượng, in hoá đơn tiền điện cho từng khu vực
chức năng, khu vực địa lý.
Có thể xác định chính xác công suất điều hòa không khí tới từng phòng,
từng khu vực. Thuận lợi cho các cao ốc văn phòng cho thuê, khi trong một
tầng có nhiều văn phòng được thuê bởi nhiều công ty khác nhau, tuy nhiên
sử dụng một điều hòa tập trung.
Hỗ trợ vận hành
Hệ thống tự động điều khiển các thiết bị chấp hành theo các kịch bản được
đặt ra từ trước.
Ví dụ: Khi xảy ra cháy tại tầng 3 của toà nhà, các thiết bị bổ trợ cho chữa
cháy và cứu nạn được kích hoạt, cụ thể như: Hệ thống chữa cháy tự động
kích hoạt, hệ thống thông gió ngừng cấp khí tươi và hút khí trong tầng ra
khỏi tầng 3. Những thiết bị điện không cần thiết được ngắt khỏi hệ thống
điện. Hệ thống truy nhập vào ra được ngắt, hệ thống thang máy sẽ đưa các
thang đến tầng 3, bơm áp lực cầu thang được khởi động, để hỗ trợ di chuyển
người ra khỏi tầng 3.
Khi yêu cầu một phòng họp cho 100 người. BMS sẽ tự động tìm phòng họp,
thời gian và địa điểm cụ thể. Trước thời gian họp 30 phút (thời gian đặt có
thể thay đổi), BMS sẽ tự động điều khiển bật điều hoà phòng họp, hệ thống
thông gió, chiếu sáng, an ninh... Khi thời gian họp kết thúc sẽ vận hành hệ
thống thang máy chờ tại tầng làm việc.