HỆ THỐNG BMS QUẢN LÝ TÒA NHÀ / NHÀ MÁY / BỆNH VIỆN
1/ Hệ thống quản lý toàn nhà BMS (Building Management System)
Hệ thống BMS (Building Management System) là hệ thống giám sát và điều khiển mọi hệ thống kỹ thuật khác trong tòa nhà (1u sáng, điện, nước, điều hòa không khí & thông gió, CCTV, ACS, âm thanh thông báo, thang máy, PCCC…) nhằm đảm bảo cho việc vận hành các thiết bị trong tòa nhà được chính xác theo thời gian thực, kịp thời, hiệu quả, tiết kiệm năng lượng và tiết kiệm chi phí vận hành.
2/ Hệ thống quản lý toàn nhà (BMS) điều khiển và giám sát các hệ thống sau:
3/ Cấu trúc của hệ thống BMS
Cấu trúc của hệ thống BMS gồm 4 phần: Phần mềm điều khiển trung tâm, thiết bị cấp quản lý, bộ điều khiển cấp trường, cảm biến và các thiết bị chấp hành.
Cấp quản lý – Phần mềm điều khiển trung tâm: Đây là nơi điều khiển cao nhất trong hệ thống quản lý tòa nhà BMS. Cấp quản lý là nơi chưa phần mềm điều khiển trung tâm, ở đây có thể theo dõi, giám sát, điều hành và ra lệnh cho bất cứ vị trí nào trong toàn bộ hệ thống điều khiển. Ở phần mềm điều khiển trung tâm sẽ thu thập, lưu trữ và xử lý các dữ liệu như lịch sử quá trình sử dụng năng lượng, chi phí vận hành, các cảnh báo và sự cố phát sinh, … Và cấp quản lý sẽ tạo ra các báo cáo phục vụ cho quá trình quản lý một cách hiệu quả nhất.
Cấp điều khiển giám sát – Các thiết bị quản lý: Ở cấp điều khiển giám sát là nơi có các thiết bị quản lý (các máy tính), đóng vai trò là một phương thức giao tiếp giữa hệ thống và nhân viên vận hành tòa nhà. Chức năng chính của bộ phận này trong BMS System là giúp con người cài đặt các ứng dụng, theo dõi, giám sát và cảnh báo các vấn đề bất thường thông qua đồ thị, bảng biểu hay các báo cáo tự động định kỳ, …
Cấp điều khiển – Bộ điều khiển cấp trường: Đây là nơi xuất hiện của các bộ điều khiển như DDC, bộ điều khiển lập trình PLC hay bộ điều khiển tự động hóa khả trình – PAC, …Trong hệ thống BMS tòa nhà, các bộ điều khiển có nhiệm vụ tiếp nhận dữ liệu từ hệ thống các cảm biến đầu vào. Sau đó, các bộ điều khiển sẽ sử dụng thuật toán để xử lý những dữ liệu đầu vào này và chuyển chúng thành lệnh rồi truyền đạt tới các thiết bị thuộc cấp chấp hành ở dưới. Các bộ điều khiển có thể thay con người xử lý thông tin một cách chính xác trong thời gian cực ngắn. Điều chỉnh thiết bị cấp dươi phù hợp với điều kiện thực tế mà không cần sự can thiệp thực tế từ con người.
Cấp chấp hành – Cảm biến và các thiết bị chấp hành: Ở cấp chấp hành chúng ta có những phần sau:
+ Các thiết bị thu thập dữ liệu đầu vào: hệ thống cảm biến, camera, đầu thẻ…
+ Các thiết bị vận hành đầu ra: quạt, điều hòa, đèn, còi, chuông, loa, máy bơm,
van, động cơ…
Hệ thống sẽ tiếp nhận dữ liệu từ các thiết bị đầu vào, sau đó thì các cấp cao hơn sẽ xử lý thông tin, chuyển đổi dữ liệu thành các lệnh và thay đổi trạng thái hoạt động của các thiết bị đầu ra một cách chính xác. Nhưng hiện nay các thiết bị đầu ra được thiết kế rất thông minh và có bộ xử lý riêng. Vì vậy nó có thể tự điều chỉnh để phù hợp với điều kiện thực tế mà không cần chờ các cấp cao hơn của hệ thống quản lý tòa nhà BMS.
4/ Tính năng của hệ thống BMS
+ Hỗ trợ thiết bị thông minh trong phạm vi tòa nhà, đồng bộ các lệnh hoạt động trực tuyến theo thời gian thực. Giúp các nhân viên kỹ thuật có thể vận hành các hệ thống này một cách an toàn, chính xác và hiệu quả.
+ Liên kết các hệ thống điện nước, an ninh.. thông qua một giao diện mở có khả năng điều khiển bằng giao thức mạng. Đồng thời đảm bảo các hệ thống này luôn hoạt động và vận hành một cách tối ưu, hiệu quả. Qua đó, đáp ứng tốt nhất nhu cầu sử dụng, giúp những người sinh sống hoặc làm việc trong tòa nhà luôn cảm thấy thoải mái và tiện nghi.
+ Kiểm soát lưu trữ data, tổng hợp, xuất báo cáo dữ liệu cho người dùng dưới nhiều hình thức như biểu đồ, văn bản, bảng thống kê.. thuận tiện cho việc theo dõi, tra cứu của các kỹ sư vận hành.
+ Tự động phát hiện các sự cố, đưa ra những tín hiệu cảnh báo chính xác, kịp thời đến đội ngũ vận hành. Góp phần giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản khi xảy ra sự cố.
+ Theo dõi chất lượng môi trường không khí, điện năng, đường truyền mạng…là căn cứ để đội ngũ vận hành điều chỉnh các hệ thống này, giúp tạo ra môi trường làm việc thuận lợi, thân thiện và thoải mái nhất.
+ Linh hoạt với khả năng mở rộng, tích hợp cùng các ứng dụng khác. Qua đó mang lại các giải pháp hoàn hảo, giúp nâng cao hiệu quả vận hành của tòa nhà.
5/ Ưu điểm của BMS
+ Đơn giản hóa vận hành: BMS hỗ trợ chương trình hóa các thủ tục, các chức năng có tính lặp đi lặp lại để vận hành tự động, giảm thiểu khối lượng công việc cho con người.
+ Giảm thời gian đào tạo cho nhân viên vận hành: BMS hiển thị các chỉ dẫn trực tiếp trên màn hình cũng như giao diện trực quan của tòa nhà, giúp con người có thể dễ dàng sử dụng.
+ Phản ứng nhanh đối với các đòi hỏi của khách hàng và các sự cố: Căn cứ vào dữ liệu được thu thập trong suốt quá trình vận hành, BMS có khả năng tự động điều chỉnh hệ thống kỹ thuật cũng như phát hiện các sai số, sự cố và điều chỉnh. Từ đó tạo ra môi trường sống tốt nhất cho con người trong tòa nhà.
+ Giảm chi phí năng lượng: Nhờ tập trung vào việc quản lý, điều khiển tự động, BMS hỗ trợ đắc lực trong việc tiết kiệm năng lượng, qua đó giảm chi phí năng lượng của tòa nhà.
+ Quản lý tốt hơn các thiết bị trong tòa nhà nhờ vào hệ thống dữ liệu lưu trữ, chương trình bảo trì bảo dưỡng và hệ thống tự động báo cáo các cảnh báo.
+ Đơn giản hóa vận hành: BMS hỗ trợ chương trình hóa các thủ tục, các chức năng có tính lặp đi lặp lại để vận hành tự động, giảm thiểu khối lượng công việc cho con người.
+ Giảm thời gian đào tạo cho nhân viên vận hành: BMS hiển thị các chỉ dẫn trực tiếp trên màn hình cũng như giao diện trực quan của tòa nhà, giúp con người có thể dễ dàng sử dụng.
+ Phản ứng nhanh đối với các đòi hỏi của khách hàng và các sự cố: Căn cứ vào dữ liệu được thu thập trong suốt quá trình vận hành, BMS có khả năng tự động điều chỉnh hệ thống kỹ thuật cũng như phát hiện các sai số, sự cố và điều chỉnh. Từ đó tạo ra môi trường sống tốt nhất cho con người trong tòa nhà.
+ Giảm chi phí năng lượng: Nhờ tập trung vào việc quản lý, điều khiển tự động, BMS hỗ trợ đắc lực trong việc tiết kiệm năng lượng, qua đó giảm chi phí năng lượng của tòa nhà.
+ Quản lý tốt hơn các thiết bị trong tòa nhà nhờ vào hệ thống dữ liệu lưu trữ, chương trình bảo trì bảo dưỡng và hệ thống tự động báo cáo các cảnh báo.
+ Linh hoạt trong việc lập trình theo nhu cầu, kích thước, tổ chức và các yêu cầu mở rộng.
+ Tích hợp với các hệ thống phần mềm và phần cứng của nhiều hệ thống con khác nhau như: báo cháy, an toàn, điều khiển truy nhập hay điều khiển chiếu sáng. Qua đó cải tiến hệ thống vận hành, nâng cao hiệu quả hoạt động quản lý tòa nhà.
6/ Các Giao thức truyền thông trong BMS
7/ Các loại thiết bị
a/ Bộ điều khiển DDC (Direct Digital Controller) là bộ điều khiển kỹ thuật số trực tiếp, đóng vai trò trung tâm trong hệ thống BMS (Building Management System – Hệ thống quản lý tòa nhà). DDC giúp giám sát, điều khiển và tối ưu hóa các hệ thống kỹ thuật như: HVAC (sưởi, thông gió, điều hòa không khí), chiếu sáng, hệ thống điện và nước trong tòa nhà.
Bộ điều khiển DDC thường bao gồm:
+ Bộ vi xử lý (CPU): Xử lý dữ liệu, chạy các thuật toán điều khiển.
+ Các cổng vào (Inputs):
▪ Digital Input (DI) – Nhận tín hiệu từ công tắc, cảm biến trạng thái (bật/tắt).
▪ Analog Input (AI) – Nhận tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, v.v.
+ Các cổng ra (Outputs):
▪ Digital Output (DO) – Điều khiển thiết bị như rơ-le, contactor.
▪ Analog Output (AO) – Điều chỉnh thiết bị như van điều khiển, biến tần.
+ Cổng giao tiếp: Kết nối với BMS thông qua các giao thức như Modbus, BACnet, LonWorks.
Chức năng:
+ Thu thập dữ liệu: Nhận tín hiệu từ các cảm biến (nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lưu lượng, CO2, v.v.).
+ Xử lý tín hiệu: Phân tích dữ liệu theo thuật toán lập trình sẵn.
+ Điều khiển thiết bị: Gửi tín hiệu điều khiển đến van điện từ, quạt, bơm nước, biến tần (VFD), rơ-le, v.v.
+ Kết nối với hệ thống BMS: Giao tiếp với máy tính trung tâm để giám sát và điều khiển toàn bộ hệ thống.
b/ Thiết bị trường
Thiết bị trường trong hệ thống BMS (Building Management System – Hệ thống quản lý tòa nhà) là các thiết bị cảm biến, bộ truyền tín hiệu, bộ điều khiển và thiết bị chấp hành được lắp đặt tại hiện trường để thu thập dữ liệu, giám sát và điều khiển các hệ thống kỹ thuật trong tòa nhà.
+ Cảm biến (Sensors): Dùng để đo lường các thông số môi trường. Bao gồm các loại cảm biến
▪ Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm
▪ Cảm biến áp suất (nước, không khí)
▪ Cảm biến CO2, CO, khí độc
▪ Cảm biến mức nước, lưu lượng nước
▪ Cảm biến ánh sáng, chuyển động
+ Bộ truyền tín hiệu (Transmitters): Chuyển đổi tín hiệu từ cảm biến thành dạng tín hiệu có thể truyền đến bộ điều khiển.
+ Bộ điều khiển (Controllers) DDC/PLC: Xử lý tín hiệu từ cảm biến và đưa ra lệnh điều khiển:
+ PLC (Programmable Logic Controller)
+ Thiết bị chấp hành (Actuators): Nhận lệnh từ bộ điều khiển để thực hiện thao tác vật lý
▪ Van điện từ, van điều khiển
▪ Biến tần (VFD – Variable Frequency Drive) để điều chỉnh tốc độ động cơ
▪ Rơ-le, contactor để điều khiển đóng/ngắt hệ thống
8/ Qui trình thiết kế hệ BMS cho Building / Nhà máy / Bệnh viện
Hệ BMS / iBMS được xem là phân khúc thượng tầng của mảng điện nhẹ (Extra-Low-Voltage System) nên trong các dự án, thường được chỉ định thành một gói tư vấn riêng. Và tuân theo qui trình các bước như sau:
B1: Xác định nhu cầu của chủ đầu tư: làm rõ các hệ thống mà phía chủ đầu tư muốn tích hợp vào hệ BMS để giám sát và điều khiển. Từ đó làm cơ sở khảo sát tài liệu thiết kế các hệ thống liên quan cho công tác lập bảng điểm ma trận (Matrix Point Schedule)
B2: Lập bảng điểm ma trận và lên sơ đồ nguyên lý hệ thống cùng bố tri mặt bằng cho hệ BMS: theo kinh nghiệm, thường sẽ chọn dư tối thiểu 20~30% số điểm AI/DI/AO/DO cho hệ thống (để mở rộng tích hợp trong tương lai phát sinh).
B3: Lập bản vẽ thiết kế vỏ tủ DDC: Tủ DDC tầng sẽ được tính không gian cho cả phần các module mở rộng I/O được tính thêm dự phòng.
B4: Lập bảng dự toán khái toán
B5: Lập bản vẽ đấu nối chi tiết: bản vẽ này sẽ phục vụ cho vận hành hệ thống (T&C)
