PHAN VĂN PHƯƠNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

PHAN VĂN PHƯƠNG

ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
ĐIỀU HỊA THƠNG GIĨ CHO TÒA NHÀ
TRÊN CƠ SỞ GIẢI PHÁP BMS

LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT
NGÀNH : ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA

KHỐ: 2010
Hà Nội – 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

PHAN VĂN PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
ĐIỀU HÒA THƠNG GIĨ CHO TỊA NHÀ
TRÊN CƠ SỞ GIẢI PHÁP BMS

NGÀNH : ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
PGS-TS. PHAN XUÂN MINH

Hà Nội – 2012


Trường đại học bách khoa Hà Nội

Luận văn cao học

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn “Ứng dụng giải pháp APOOGE để nghiên cứu giải

pháp tự động hóa tịa nhà BMS cho hệ thống HVAC trong tòa nhà “ là kết quả
nghiên cứu của riêng tôi, không sao chép của ai. Nội dung luận văn có tham khảo và sử
dụng các tài liệu, thông tin được đăng tải trên các tác phẩm, tạp chí và các trang wed
theo danh mục tài liệu của luận văn
Tác giả luận văn

Phan Văn Phương

HDKH: PGS.TS.Phan Xuân Minh

1


HVTH: Phan Văn Phương


Trường đại học bách khoa Hà Nội

Luận văn cao học

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... 1
MỤC LỤC ...................................................................................................................... 2
DANH MỤC TỪ TIẾNG ANH VIẾT TẮT .................................................................. 4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ........................................................................................ 5
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 7
1. Chương 1 Tổng quan về hệ thống BMS ................................................................. 9
1.1. Khái niệm chung về BMS .........................................................................................................9
1.1.1. Khái niệm về hệ thống BMS .............................................................................................9
1.1.2. Cấu hình chung cuả hệ thống BMS ..................................................................................12
1.2. Chức năng và nhiệm vụ của hệ thống BMS ...........................................................................17
1.2.1. Chức năng của hệ thống BMS ..........................................................................................17
1.2.2. Nhiệm vụ của hệ thống BMS ............................................................................................19
1.3. Các hệ thống kỹ thuật điển hình của BMS .............................................................................20
1.3.1. Hệ thống cung cấp điện.....................................................................................................20
1.3.2. Hệ thống chiếu sáng EIB ..................................................................................................20
1.3.3. Hệ thống thơng gió và điều hịa khơng khí (HVAC) ........................................................21
1.3.4. Hệ thống báo cháy và chữa cháy ......................................................................................23
1.3.5. Hệ thống thang máy ..........................................................................................................24
1.3.6. Hệ thống thông tin liên lạc và thơng báo cơng cộng.........................................................25
1.3.7. Hệ thống cấp thốt nước ...................................................................................................26
1.3.8. Hệ thống CAMERA giám sát ...........................................................................................26
1.4. Hệ thống BMS trên thị trường hiện nay .................................................................................26

1.5. Giải pháp tự động hóa tịa nhà APPOGEE của hãng SIEMENS ............................................27
1.5.1. Giải pháp về cấp quản lý BMS .........................................................................................28
1.5.2. Giải pháp về thiết bị cấp điều khiển..................................................................................34
1.5.3. Giải pháp về thiết bị cấp trường: ......................................................................................39
1.5.4. Giải pháp về mạng truyền thông ......................................................................................39

2.

Chương 2 Tổng Quan về hệ thống HVAC ........................................................... 42

3.

Chương 3 Phân tích lựa chọn giải pháp thực thi .................................................. 67

2.1. Khái niệm chung về hệ thống HVAC trong giải pháp BMS ..................................................42
2.1.1. Khái niệm HVAC .............................................................................................................42
2.1.2. Lịch sử phát triển của HVAC ...........................................................................................42
2.1.3. Nhiệm vụ của hệ thống HVAC .........................................................................................43
2.2. Phân loại hệ thống HVAC ......................................................................................................48
2.2.1. Hệ thống HVAC cục bộ ....................................................................................................48
2.2.2. Hệ thống chiller water ......................................................................................................50
2.2.3. Hệ thống HVAC trung tâm ...............................................................................................61
2.2.4. Hệ VRV ............................................................................................................................63

3.1. Giới thiệu về tòa nhà và các yêu cầu của bài toán ..................................................................67
3.1.1. Giới thiệu về tòa nhà .........................................................................................................67
3.1.2. Yêu cầu đề ra cho hệ thống BMS-HVAC,thơng gió ........................................................67
3.2. Ngun lý điều khiển hệ thống HVAC ...................................................................................68
3.2.1. Điều khiển tự động hệ thống nước cụm máy chiller,boiler: ............................................68
3.2.2. Điều khiển bộ xử lý không khí – ,AHU ,FCU ..................................................................70

3.2.3. Điều khiển hệ thống thơng gió tầng hầm và quạt tăng áp cầu thang ................................71

HDKH: PGS.TS.Phan Xuân Minh

2

HVTH: Phan Văn Phương


Trường đại học bách khoa Hà Nội

Luận văn cao học

3.3. Sơ đồ và thuật toán điều khiển cấp trường .............................................................................71
3.3.1. Điều khiển hệ thống Chiller-Cooling tower......................................................................71
3.3.2. Điều khiển các AHU .........................................................................................................76
3.3.3. Điều khiển các FCU ..........................................................................................................78
3.3.4. Điều khiển các VAV .........................................................................................................79
3.3.5. Điều khiển hệ thống thơng gió tầng hầm ..........................................................................80
3.3.6. Điều khiển hệ thống quạt tăng áp cầu thang .....................................................................81
3.4. Chọn phương án và các thiết bị chính trong hệ thống BMS –HVAC ....................................82
3.4.1. Hệ thống máy chủ giám sát và điều khiển ........................................................................82
3.4.2. Hệ thống mạng ..................................................................................................................82
3.4.3. Các thiết bị điều khiển (Controler) ...................................................................................83
3.4.4. Các thiết bị cảm biến.........................................................................................................84
3.5. Thiết kế các tủ điều khiển hệ thống BMS ...............................................................................90
3.5.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống ...........................................................................................90
3.5.2. Tủ điều khiển hệ thống Chiller .........................................................................................92
3.5.3. Tủ điều khiển hệ thống Collingtower ...............................................................................93
3.5.4. Tủ điều khiển hệ thống AHU ............................................................................................95

3.5.5. Tủ điều khiển hệ thống FCU.............................................................................................97
3.5.6. Tủ điều khiển hệ thống quạt thơng gió hầm .....................................................................98
3.5.7. Tủ điều khiển hệ thống quạt thơng gió mái ....................................................................100
3.5.8. Tủ điều khiển hệ thống quạt tăng áp cầu thang ..............................................................101
3.6. Tích hợp hệ thống .................................................................................................................102
3.6.1. Cấu hình và khởi tạo các thiết bị.....................................................................................102
3.6.2. Giao diện điều khiển và giám sát hệ thống .....................................................................105

4. Kết luận ............................................................................................................... 109
Tài liệu tham khảo ...................................................................................................... 110

HDKH: PGS.TS.Phan Xuân Minh

3

HVTH: Phan Văn Phương


Trường đại học bách khoa Hà Nội

Luận văn cao học

DANH MỤC TỪ TIẾNG ANH VIẾT TẮT
AHU – Air Hand Unit
AI – Analog Input
AO - Analog Output
Ala – Arlam
BAS – Building Automation System
BLN - Building Level Network
BMS –Building Management System

DCS – Distributed Control System
DDC – Digital Direct Control
DI - Digital Input
DO - Digital Output
EIB - European Intallation Bus
FCU – Fan Coil Unit
FLN - Field Lever Network
HVAC – Heating Ventilation and Air Conditioning
IP – Internet Protocol
LAN – Local Area Network
MNL – Management Level Network
PAU - Primary Airhanding Unit
SCADA – Supervision Control And Data Acquisition
Sche - Schedule
TEC - Terminal Equipment Controller
VAV – Variable Air Volume
VSD – Variable Speed Device
VRV - Variable Refrigerant Volume

HDKH: PGS.TS.Phan Xuân Minh

4

HVTH: Phan Văn Phương


Trường đại học bách khoa Hà Nội

Luận văn cao học


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Sơ đồ tự động tịa nhà thơng minh ..........................................................................10
Hình 1.2 Sơ đồ kiến trúc hệ thống .........................................................................................12
Hình 1.3 Cấu hình phần cứng của hệ thống BMS .................................................................13
Hình 1.4 Cấu trúc hệ thống mạng điều khiển hệ thống tịa nhà BMS ...................................27
Hình 1.5 Thiết lập User acount ..............................................................................................30
Hình 1.6 Phân quyền theo chức năng ....................................................................................30
Hình 1.7 Cửa sổ Alarm Status ...............................................................................................31
Hình 1.8 Cửa sổ Schedule ......................................................................................................31
Hình 1.9 Cửa sổ report builder ..............................................................................................32
Hình 1.10 Cửa sổ report viewer .............................................................................................32
Hình 1.11 Cửa sổ graphic ......................................................................................................32
Hình 1.12 Cửa sổ System Profile ...........................................................................................33
Hình 1.13 Bộ điều khiển MBC ..............................................................................................34
Hình 1.14 Bộ điều khiển MEC ..............................................................................................35
Hình 1.15 Bộ điều khiển PXC 36 ..........................................................................................36
Hình 1.16 Sơ đồ của PXC 36 .................................................................................................38
Hình 1.17 Nguyên lý mạng MLN ..........................................................................................39
Hình 2.1 Bộ sưởi ấm trung tâm..............................................................................................43
Hình 2.2 Bộ xử lý khơng khí AHU ........................................................................................45
Hình 2.3 Cấu tạo của máy điều hịa khơng khí kiểu rời.........................................................49
Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều hòa water chiller....................................................50
Hình 2.5 Hệ thống Chiller......................................................................................................51
Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý AHU.............................................................................................55
Hình 2.10 Bộ điều khiển AHU dùng DDC ............................................................................59
Hinh 2.11 Cấu tạo của Cooling Tower ..................................................................................59
Hinh 2.12 Nguyên lý hoạt động của Cooling Tower .............................................................60
Hình 2.13 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều hồ dạng tủ .........................................................62
Hình 2.14 Hệ thống VRV ......................................................................................................63
Hình 2.15 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều hịa VRV .............................................................64

Hình 3.1 Sơ đồ đường đi của nước làm mát và nóng ............................................................69
Hình 3.2 Ngun lý tuần hồn khơng khí lạnh ......................................................................70
Hình 3.3 Ngun lý tuần hồn gió hầm .................................................................................71
Hình 3.4 Sơ đồ điều khiển hệ thống Chiller-Cooling Tower .................................................72
Hình 3.5 Sơ đồ điều khiển hệ thống Chiller ..........................................................................72
Hình 3.6 Sơ đồ điều khiển hệ thống-Cooling Tower .............................................................74
Hình 3.7 Sơ đồ điều khiển hệ thống AHU .............................................................................76
Hình 3.8 Sơ đồ điều khiển hệ thống FCU .............................................................................78
Hình 3.9 Sơ đồ điều khiển van VAV ....................................................................................79
Hình 3.10 Sơ đồ điều khiển hệ thống quạt thơng gió hầm.....................................................80
Hình 3.11 Sơ đồ điều khiển hệ thống quạt tăng áp cầu thang................................................81
Hình 3.12 Bộ điều khiển TEC cho FCU ................................................................................83
Hình 3.13 Bộ điều khiển VAV Box .......................................................................................84
Hình 3.14 Cảm biến áp suất QBE2002-P40 ..........................................................................84
Hình 3.15 Cảm biến chênh áp đường nước QBE61.3-DP5 ...................................................85
Hình 3.16 Cảm biến nhiệt độ nước QAE 2164.015 ...............................................................85
Hình 3.17 Cảm biến lưu lượng nước MAG5100w ................................................................86

HDKH: PGS.TS.Phan Xuân Minh

5

HVTH: Phan Văn Phương


Trường đại học bách khoa Hà Nội

Luận văn cao học

Hình 3.17 Cảm biến chênh lệch áp đường ống gió QBM65.1-5 ...........................................86

Hình 3.18 Cảm biến nhiệt độ đường ống QAM2161.40 .......................................................87
Hình 3.19 Cảm biến nhiệt độ khơng khí ngồi trời QAC3161 .............................................88
Hình 3.20 Cảm biến khói DBZ1197A ..................................................................................88
Hình 3.21 Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm phịng QFA 3160 ....................................................89
Hình 3.22 Cảm biến khí CO Model TP1-M ..........................................................................89
Hình 3.23 Cảm biến khí CO2 QPM2102 ...............................................................................90
Hình 3.24 Sơ đồ ngun lý của hệ thống BMS .....................................................................91
Hình 3.25 Sơ đồ nguyên lý tủ điều khiển máy lạnh và bơm nước lạnh .................................93
Hình 3.26 Sơ đồ nguyên lý tủ điều khiển collingtower và bơm nước giải nhiệt ...................95
Hình 3.27 Sơ đồ nguyên lý tủ điều khiển AHU .....................................................................96
Hình 3.28 Sơ đồ nguyên lý tủ điều khiển FCU.....................................................................97
Hình 3.29 Sơ đồ nguyên lý tủ điều khiển quạt thơng gió tầng hầm.......................................99
Hình 3.30 Sơ đồ ngun lý tủ điều khiển quạt thong gió tầng mái .....................................101
Hình 3.31 Sơ đồ nguyên lý tủ điều khiển quạt tăng áp cầu thang .......................................102
Hình 3.31 System Profile .....................................................................................................103
Hình 3.32 Khởi tạo điểm (point)..........................................................................................104
Hình 3.33 Giao diện đồ họa chính của tịa nhà Grand Plaza ...............................................105
Hình 3.34 Giao diện giám sát hệ thống HVAC ...................................................................105
Hình 3.35 Giao diện giám sát hệ thống Chiller ...................................................................105
Hình 3.36 Giao diện giám sát hệ thống Cooling Tower ......................................................106
Hình 3.37 Giao diện giám sát hệ thống Boiler.....................................................................106
Hình 3.38 Giao diện giám sát hệ thống AHU ......................................................................107
Hình 3.39 Giao diện giám sát FCU......................................................................................107
Hình 3.40 Giao diện giám sát các VAV ..............................................................................108
Hình 3.41 Giao diện điều khiển và giám sát quạt thơng gió hầm ........................................108

HDKH: PGS.TS.Phan Xn Minh

6


HVTH: Phan Văn Phương


Trường đại học bách khoa Hà Nội

Luận văn cao học

MỞ ĐẦU
Trong thời đại cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa phát triển nhanh chóng cùng với
khơng khí hội nhập kinh tế quốc tế của Việt Nam hiện nay, chúng ta đã tiến được
những bước dài và đã đạt được những thành cơng và kết quả tương đối khích lệ trong
nhiều lĩnh vực kinh tế khác nhau. Một trong những thành công đó là quy mơ đơ thị hóa
với hàng loạt các cơng trình kiến trúc đồ sộ mọc lên để tơ đẹp thêm cho thành công và
phát triển kinh tế của Việt Nam
Đi cùng với các cơng trình xây dựng đó là các yêu cầu về quản lý và sử dụng chúng
sao cho hiệu quả và tiện nghi nhất, đặc biệt với các tòa nhà cao tầng sử dụng làm văn
phòng cho thuê. Với những yêu cầu như trên cùng với thành tựu của khoa học kĩ thuật
hiện nay, một giải pháp trọn gói về điều khiển và tự động hóa tịa nhà đã ra đời và đang
phát triển mạnh, đó là hệ thống tự động hóa tịa nhà ( Building Management System –
BMS). Mục tiêu của hệ BMS là tập trung hóa và đơn giản hóa giám sát, hoạt động và
quản lý một hay nhiều tòa nhà để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của tịa nhà bằng cách
giảm chi phí nhân cơng và lượng tiêu thụ điện năng đồng thời cung cấp mơi trường làm
việc an tồn, thoải mái hơn cho người làm việc bên trong.
Nhiệm vụ chính của hệ thống BMS là điều khiển, giám sát và quản lý các thiết bị
trong tồn bộ tịa nhà, giúp cho việc vận hành, bảo dưỡng và quản lý toà nhà mội cách
thuận tiện an toàn và hiệu quả hơn. Mặt khác hệ thống BMS là giải pháp tiết kiệm năng
lượng tối ưu nhất, tiết kiệm chi phí nhân cơng và đơn giản hóa việc vận hành. Người
vận hành chỉ cần ngồi tại phịng máy mà có thể nắm bắt và điều khiển mọi cơ cấu chấp
hành trong tòa nhà từ các hệ thống lớn đến nhỏ. Tất cả những điều trên chính là ưu
điểm vượt trội của hệ thống tự động hóa tịa nhà BMS

Tồ nhà Grand Plaza được xây dựng bởi chủ đầu tư Hàn Quốc do đó tòa nhà được
trang bị các hệ thống điều khiển và tự động hóa cao. Grand Plaza là một tịa nhà lớn
bao gồm cả văn phòng cho thuê và khách sạn cao cấp nên việc đầu tư cho BMS sẽ ở
mức cao. Do vậy mục tiêu đặt ra cho BMS của tòa nhà là phải giám sát và điều khiển

HDKH: PGS.TS.Phan Xuân Minh

7

HVTH: Phan Văn Phương


Trường đại học bách khoa Hà Nội

Luận văn cao học

các hệ thống ở mức cao, đồng thời tạo ra mội trường an tồn và thân thiện cho người
sử dụng.
Tịa nhà này được CHARMVIT thiết kế và cung cấp giải pháp về hệ thống BMS
của hãng SIEMENS, NTC là đối tác để triển khai hệ thống đó bằng giải pháp tự động
hóa tịa nhà APOGEE. Là nhân viên của NTC lúc đó tác giả đã tham gia triển khai lập
trình và cấu hình hệ thống tại Grand Plaza. Đây là một tòa nhà lớn và phạm vi điều
khiển rất rộng và trong khuôn khổ của luận văn tác giả chỉ đưa lên vấn đề điều khiển
cho hệ thống HVAC một hệ thống phức tạp và quan trọng nhất trong bất kì tòa nhà
nào.
Phạm vi của đề tài này bao gồm việc khảo sát hệ thống điều hịa thơng gió của tịa
nhà Grand Plaza để đưa ra phương án thiết kế và triển khai hệ thống BMS nhằm giám
sát và điều khiển hệ thống HVAC tòa nhà. Tòa nhà sử dụng hệ thống điều hịa Chiller
giải nhiệt bằng nước, đó cũng là xu thế chung của các tòa nhà cao tầng tại Việt Nam.
Tác giả đã đi sâu hơn về giải pháp APOGEE đối với tịa nhà này và từ đó ứng dụng

cho các tòa nhà khác sử dụng BMS ở Việt Nam.
Em xin chân thành cảm ơn cô Phan Xuân Minh và thầy cô khác trong bộ môn điều
khiển và tự động hóa cùng các thầy cơ trong khoa Điện trường Đại học Bách Khoa Hà
Nội đã giúp đỡ em hòan thành luận văn này

HDKH: PGS.TS.Phan Xuân Minh

8

HVTH: Phan Văn Phương


Trường đại học bách khoa Hà Nội

Luận văn cao học

1. Chương 1 Tổng quan về hệ thống BMS
1.1. Khái niệm chung về BMS
1.1.1. Khái niệm về hệ thống BMS
Hệ thống BMS (Building Management System) là một hệ thống điều khiển và giám
sát kỹ thuật, hệ thống này mang tính tổng thể cao trong điều khiển và giám sát các hệ
thống kỹ thuật của tịa nhà. Hệ thống quản lý tồ nhà (BMS) là hệ thống toàn diện thực
hiện điều khiển, quản lý nhiều thiết bị khác nhau trong toà nhà. Hệ thống giám sát
trung tâm theo dõi trạng thái hoạt động và bắt lỗi các thiết bị như máyđiều hòa khơng
khí (AHU), máy lạnh, các thiết bị phụ trợ khác và thiết bị nguồn điện. Với sự phát
triểncua máy tính và công nghệ thông tin kỹ thuật số, các thiết bị điều khiển tự động hệ
thống điều hịa khơng khí được tích hợp cùng với thiết bị trung tâm để theo dõi và điều
khiển tất cả các thiết bị trong tồ nhà.
Hệ BMS cịn được gọi là BAS (Building Automation System). Về bản chất và cấu
hình mạng, BMS giống như 1 hệ DCS thu nhỏ, nó khác hệ DCS cơng nghiệp là nó ko

u cầu tính realtime cao nên các bộ điều khiển trường của nó thường có cấu hình thấp
hơn, và phần mềm quản lý, giám sát diều khiển thì có nhiều tính năng gần với các tiện
ích trong dân dụng, thương mại hơn. Mạng thông tin của BMS chia làm 3 cấp (hoặc 02
cấp) tùy vào từng nhà cung cấp:
- Mạng trục backbone: thường là mạng Ethernet: TCP/IP hoặc Bacnet/IP
10100/1000Mb nối các bộ điều khiển tòa nhà (Builiding controllers) với nhau và nối
với các Server của hệ thống (thường có 2 server chạy nóng và dự phịng).
- Mạng điều khiển tầng: là mạng dây chạy trực tiếp trong từng tầng, thường là mạng
RS485, chuẩn truyền thông thường là LON, Bacnet MS/TP, N2, P2,…. mạng này do
bộ điều khiển tầng quản lý và liên kết các bộ điều khiển nhỏ hơn đặt tại từng thiết bị cụ
thể trong tầng của tòa nhà. Thường các hệ BMS đơn giản chỉ có 02 phân lớp mạng như
vậy. Các hệ thống lớn và u cầu tích hợp cao thường có thêm phân lớp mạng thứ 3
nằm trên 2 lớp trên: ALN (Application Level network) Phân lớp này thường là lớp
mạng interconnect giữa rất nhiều hệ thống khác nhau trong tòa nhà, cùng chia sẻ thơng
tin và quản lý, nó sẽ có 1 hệ thống SCADA trung tâm để thu thập và phân phối thông

HDKH: PGS.TS.Phan Xuân Minh

9

HVTH: Phan Văn Phương


Trường đại học bách khoa Hà Nội

Luận văn cao học

tin cho các Client trong hệ thống mạng.
Thiết bị trung tâm hiện nay còn được gọi là hệ thống quản lý tồ nhà tích hợp, có
chức năng theo dõi số lượng lớn các thiết bị gồm đèn chiếu sáng, thang máy, hệ thống

phòng cháy và các thiết bị an ninh kiểm soát vào ra hoặc xâm nhập hệt hống từ các
cổng người dùng.Có khả năng mở rộng thành hệ thống quản lý thơng minh để điều
khiển tồn bộ các thiết bị trong toà nhà đảm bảo cho chúng hoạt động hiệu quả.
Hệ thống BMS linh hoạt, có khả năng mở rộng với các giải pháp sẵn sàng đáp ứng
với mọi yêu cầu Với nhiệm vụ như vậy, hệ thống BMS bao gồm: - Các thiết bị cảm
biến và cơ cấu chấp hành: đặt tại các thiết bị trường như: AHU, FCU, Chillers, Pump,
Fan, ... làm nhiệm vụ thu thập các thông số : trạng thái hoạt động, nhiệt độ, áp suất,
mức, lưu lượng, cơng suất, dịng, áp, ... Và thực thi các lệnh điều khiển: đóng/cắt,
quay, xoay các cơ cấu cơ khí, điều khiển các biến tần,

Hình 1.1 Sơ đồ tự động tịa nhà thơng minh
- Các bộ điều khiển số DDC: các bộ này có thể nằm tại nhiều phân lớp mạng khác
nhau trong hệ thống: FLN: mạng tầng tòa nhà, BLN: mạng tổng tịa nhà.Có thể giao
tiếp qua các chuẩn TCP/IP, Bacnet/IP, Bacnet MS/TP, làm nhiệm vụ điều khiển cho
các hệ thống (các chương trình điều khiển nằm ở đây), thu thập và lưu trữ dữ liệu hoạt
động
- Hệ thống quản lý và thu thập dữ liệu: hệ thống máy chủ, phần mềm: làm nhiệm vụ
thu thập dữ liệu từ các DDC lên hệ thống BMS. Tạo ra giao diện đồ họa người sử
dụng, tạo ra công cụ lập trình từ xa, tạo ra cơng cụ giám sát, thu thập và xử lý dữ liệu,
các tính năng diều khiển nâng cao : PID số, tối ưu, bền vững, remote, ...
Hệ thống quản lý tòa nhà BMS và gần đây là hệ thống quản lý tịa nhà thơng minh

HDKH: PGS.TS.Phan Xuân Minh

10

HVTH: Phan Văn Phương


Trường đại học bách khoa Hà Nội


Luận văn cao học

iBMS (interligent Building Management System) và nhà thông minh (Smart Home) đã
phát triển và ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới, được ứng dụng ở hầu hết các hệ
thống kỹ thuật của tòa nhà văn phòng (Office building) và trong cả các hệ thống tiết
kiệm năng lượng, quản lý năng lượng của các nhà máy cơng nghiệp. Với tính chất
phức tạp, lượng người sử dụng dịch vụ đông và bất định trong tồ nhà, địi hỏi hệ thống
quản lý và giám sát phải đơn giản, rõ ràng và luôn sẵn sàng đáp ứng các nhu cầu của
người sử dụng một cách nhanh nhất
Mục tiêu của việc thiết kế cho toà nhà là tạo ra một tồ nhà thơng minh có những
ứng dụng cao qua các hệ thống tích hợp. Điều này không chỉ áp dụng cho hạ tầng và
các dịch vụ của tồ nhà, mà cịn cho mơi trường điều hành vật lý, các hệ thống thông
tin, viến thông, an ninh và quản lý cần thiết để giúp điều hành toà nhà này một cách
hiệu quả.
Giải pháp BMS đã được hồn thiện theo thời gian, theo nhiều khía cạnh như kết
nối hoàn hảo với các hệ thống và ứng dụng khác nhau, qui trình quản lý dễ dàng, tập
trung vào những người sử dụng khác nhau, vv
Theo yêu cầu hiện tại và tương lai, các nguyên tắc thiết kế BMS phải xoay quanh
kết nối mở theo chuẩn của ngành với các hệ thống phụ, dễ kết nối với ứng
Nguyên nhân dẫn đến tỷ lệ áp dụng hệ thống BMS ở Việt Nam còn thấp là do:
+ Giá thành cho việc trang bị một hệ thống BMS đồng bộ cho một tồ nhà cao tầng
là rất cao. Thường chi phí này chiếm từ 10% đến 15% chi phí xây dựng tồ nhà (tuỳ
theo mức độ hiện đại của hệ thống BMS triển khai).
+ Chi phí cho việc bảo dưỡng, sửa chữa và duy trì hoạt động của hệ thống khá cao.
Giải pháp để nâng cao khả năng ứng dụng hệ thống quả lí đối với các tồ nhà ở Việt
Nam:
+ Phải xây dựng được các đơn vị trong nước có đội ngũ cán bộ đáp ứng được các
yêu cầu sau: Làm chủ kỹ thuật và công nghệ của hệ thống tự động điều khiển, giám sát
và quản lí nhà cao tầng, đáp ứng được nhu cầu của thị trường đối với các hệ thống

BMS trong xây dựng và phát triển đô thị hiện đại, phù hợp với điều kiện Việt Nam. Đủ
năm lực đáp ứng các dịch vụ kỹ thuật (bảo trì, nâng cấp và thay thế,…) đối với các hệ
thống quản lí tổ hợp văn phịng ở Việt Nam.

HDKH: PGS.TS.Phan Xuân Minh

11

HVTH: Phan Văn Phương


Trường đại học bách khoa Hà Nội

Luận văn cao học

1.1.2. Cấu hình chung cuả hệ thống BMS

1.1.2.1. Sơ đồ kiến trúc hệ thống
Hệ thống BMS bao gồm:
- Các thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành: đặt tại các thiết bị trường như AHU,
FCU, Chillers, Pump, Fan, làm nhiệm vụ thu thập các thông số: trạng thái hoạt động,
nhiệt độ, áp suất, mức, lưu lượng, cơng suất, dịng, áp, ... Và thực thi các lệnh điều
khiển: đóng/cắt, quay, xoay các cơ cấu cơ khí, điều khiển các biến tần, ...
- Các bộ điều khiển số DDC: các bộ này có thể nằm tại nhiều phân lớp mạng khác
nhau trong hệ thống: FLN: mạng tầng tòa nhà, BLN : mạng tổng tịa nhà. Có thể giao
tiếp qua các chuẩn TCP/IP, Bacnet/IP, Bacnet MS/TP, làm nhiệm vụ điều khiển cho
các hệ thống (các chương trình điều khiển nằm ở đây), thu thập và lưu trữ dữ liệu hoạt
động
- Hệ thống quản lý và thu thập dữ liệu: hệ thống máy chủ, phần mềm: làm nhiệm vụ
thu thập dữ liệu từ các DDC lên hệ thống BMS. Tạo ra giao diện đồ họa người sử

dụng, tạo ra cơng cụ lập trình từ xa, tạo ra công cụ giám sát, thu thập và xử lý dữ liệu,
các tính năng diều khiển nâng cao : PID số, tối ưu, bền vững, remote, ...

Hình 1.2 Sơ đồ kiến trúc hệ thống

1.1.2.2. Cấu hình phần cứng
Một hệ BMS gồm cấu hình phần cứng và hệ thống liên lạc cần thiết để truy cập dữ
liệu trong toàn bộ tòa nhà hoặc truy cập từ các tòa nhà từ xa khác sử dụng đường
truyền điện thoại. Một hệ BMS có các cấp sau: Cấp quản lý, cấp vận hành, cấp điều
khiển hệ thống, cấp khu vực – cấp trường. Các cấp độ thực tế được sử dụng trong từng
hệ thống phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể hoặc mức độ phức tạp của từng tòa nhà. Ở cấp

HDKH: PGS.TS.Phan Xuân Minh

12

HVTH: Phan Văn Phương


Trường đại học bách khoa Hà Nội

Luận văn cao học

độ khu vực – cấp trường, có thể sử dụng các cảm biến và cơ cấu chấp hành thơng minh

Hình 1.3 Cấu hình phần cứng của hệ thống BMS
1.1.2.2.1. Cấp điều khiển khu vực – cấp trường
Đây là bộ điều khiển sử dụng bộ vi xử lý, nó cung cấp khả năng điều khiển trực tiếp
tới các thiết nằm trong phạm vi cấp vùng, như bơm nhiệt, hộp điều lượng gió (VAV —
Variable Air Volume), thiết bị cấp gió đơn vùng. Bộ điều khiển cấp này cũng có thể sử

dụng phần mềm quản lý năng lượng. Tại cấp xử lý vùng, cảm biến và actuator giao liên
lạc trực tiếp với thiết bị được điều khiển. Một bus liên lạc làm phương tiện kết nối các
bộ điều khiển, do vậy các điểm thơng tin giữa các bộ điều khiển có thể chia sẻ cho
nhau và chia sẻ với các bộ xử lý tại hệ thống và ở cấp xử lý hoạt động. Các bộ điều
khiển cấp vùng tiêu biểu có một cổng hoặc kênh giao tiếp để hỗ trợ sử dụng thiết bị
đầu cuối di động trong quá trình thiết lập ban đầu và cả những lần điều chỉnh sau đó.
1.1.2.2.2. Cấp điều khiển hệ thống:
Bộ điều khiển cấp này có cơng suất lớn hơn bộ điều khiển cấp khu vực nếu xét trên
phương diện các điểm, vịng DDC và chương trình điều khiển. Bộ điều khiển cấp hệ
thống thường được dùng để điều khiển các thiết bị cơ khí như các hệ cung cấp khí, hệ
VAV trung tâm và hệ thống làm mát. Ngồi ra, nó cịn thực thi điều khiển ánh sáng. Bộ
điều khiển tại cấp này giao tiếp trực tiếp với các thiết bị được điều khiển thông qua
actuator và cảm biến, hoặc giao tiếp gián tiếp thông qua các bus liên lạc với bộ điều
khiển cấp vùng. Bộ điều khiển cấp hệ thống có một cổng để kết nối với các thiết bị đầu
cuối lập trình và vận hành cầm tay trong suốt quá trình cài đặt ban đầu và cả các lần
điều chỉnh sau này. Khi bộ điều khiển cấp hệ thống được kết nối với bộ xử lý cấp hoạt

HDKH: PGS.TS.Phan Xuân Minh

13

HVTH: Phan Văn Phương


Trường đại học bách khoa Hà Nội

Luận văn cao học

động, những thay đổi chương trình điều khiển thường được thực thi ở bộ xử lý cấp hoạt
động và sau đó tải xuống bộ điều khiển. Bộ điều khiển cấp hệ thống cũng cung cấp khả

năng dự phòng trong trường hợp liên lạc bị đứt bằng chế độ hoạt động độc lập.
Một số kiểu bộ điều khiển cấp hệ thống cũng cung cấp chế độ bảo vệ an toàn cho
toàn bộ tài sản thơng qua tín hiệu cảnh báo hỏa hoạn, cảnh báo an ninh, bảo mật truy
cấp.
1.1.2.2.3. Cấp vận hành và giám sát
Bộ xử lý cấp này giao tiếp chủ yếu với vận hành viên hệ BMCS. Trong mọi ứng
dụng, nó thường là PC được trang bị màn hình hiển thị và các bảng mạch có chức năng
‘plug-in’ cho thiết bị vận hành bổ sung, printer, mở rộng bộ nhớ và bus liên lạc. Bộ xử
lý cấp này thường có phần mềm ứng dụng để:
- Bảo đảm an ninh hệ thống: Hạn chế truy cập và hoạt động cho những người có
thẩm quyền
- Xâm nhập hệ thống: Cho phép những người có thẩm quyền chọn và lấy dữ liệu
thơng qua PC và một số thiết bị khác.
- Định dạng dữ liệu: Tập hợp các điểm hệ thống ngẫu nhiên thành định dạng nhóm
logic để hiện thị và in ấn.
- Tách dữ liệu
- Lập trình tùy biến: Phát triển các chương trình DDC theo nhu cầu tại cấp độ hoạt
động rồi tải xuống từng bộ điều khiển cấp hệ thống và cấp vùng chuyên biệt hoặc từ xa
- Đồ họa: Kết hợp với dữ liệu động về hệ thống xây dựng các màn hình đồ họa theo
yêu cầu.
- Tự động lập kế hoặch và tạo ra các thứ tự công việc cho các thiết bị cần bảo trì
dựa trên lịch sử thời gian làm việc hoặc kế hoặch theo niên lịch
- Report chuẩn: Tự động cung cấp các report chuẩn theo định kỳ và theo yêu cầu
hoạt động.
- Report theo yêu cầu: Là các bảng dữ liệu, file định dạng Word, và quản lý cơ sở
dữ liệu.
- Quản lý bảo trì: Tự động lên lịch bảo trì thiết bị dựa trên dữ liệu về lịch sử thiết bị
và thời gian hoạt động.

HDKH: PGS.TS.Phan Xuân Minh


14

HVTH: Phan Văn Phương


Trường đại học bách khoa Hà Nội

Luận văn cao học

- Tùy chỉnh khu vực theo nhu cầu
- Tích hợp hệ thống: Cung cấp cổng liên lạc và chức năng điều khiển cho các hệ
thống phụ (HVAC, cứu hỏa, an ninh, điều khiển truy cập).
- Cung cấp khả năng tổng hợp thơng tin từ các hệ thống con để từ đó đưa ra các tác
động có tính tồn cục trong hệ thống
1.1.2.2.4. Cấp quản lý
Đây là cấp cao nhất trong cấu trúc của hệ BMCS. Nó thực thi điều khiển và quản lý
thông qua các hệ thống phụ. Tại cấp này, vận hành viên có thể yêu cầu dữ liệu và ra
lệnh tới các điểm từ bất kỳ đâu trong hệ thống. Vận hành hoạt động thường nhật là
chức năng thông thường của bộ xử lý cấp hoạt động. Tuy nhiên, điều khiển tồn bộ có
thể được chuyển sang cho bộ xử lý cấp quản lý trong những trường hợp khẩn cấp. Bộ
xử lý cấp quản lý thu thập, lưu trữ, xử lý dữ liệu lịch xử như mức độ tiêu thụ điện năng,
chi phí vận hành và hoạt động cảnh báo, các báo cáo để làm cơ sở hoạt định quản lý và
vận hành nhà máy lâu dài.

1.1.2.3. Kiến trúc giao tiếp
Phần này sẽ giới thiệu chi tiết những giao tiếp tới mỗi kiến trúc dịch vụ. Chi tiết
mỗi phần sẽ có những thơng tin u cầu và sơ đồ giữa mỗi điều khiển toà nhà và hệ
thống quản lý và toà nhà BMS. Nhà cung cấp thực hiện xây dựng BMS nên làm việc
với mỗi nhà cung cấp những dịch vụ và chắc chắn rằng cung cấp đầy đủ chức năng đã

được liệt kê giữa toà nhà BMS và mỗi kiến trúc dịch vụ Những hệ thống con nên có
sẵn những khả năng cần thiết trong thứ tự hiển thị và điều khiển những thiết bị của hệ
thống con. Tất cả những điểm nguy cấp của mỗi hệ thống nhỏ nên sẵn sàng cho hệ
thống BMS. Trong chuẩn chung giao tiếp giữa BMS với những hệ thống con trong toà
nhà được chia làm hai loại giao diện mức cao và giao diện mức thấp.
* Mạng điều khiển cấp cao, điều khiển – giám sát
Trong trường hợp sử dụng giao diện mức cao giữa BMS và những hệ thống con
của máy tính hay bộ điều khiển, chúng sử dụng một vài chuẩn như là OPC, BACNet,
MODBUS, LNS, P2, Active X và MetaSys...hỗ trợ chuẩn SNMP bởi những nhà cung
cấp bộ điều khiển. Khi BMS sẽ điều khiển những dịch vụ thông qua hệ thống con và bộ
điều khiển. BMS sẽ không trực tiếp điều khiển tới những kiến trúc dịch vụ. Điều này

HDKH: PGS.TS.Phan Xuân Minh

15

HVTH: Phan Văn Phương


Trường đại học bách khoa Hà Nội

Luận văn cao học

có nghĩa là BMS sẽ đưa ra các yêu cầu thích hợp hoặc những chỉ thị tới những hệ
thống con thông minh hoặc khởi tạo những hành động thích hợp. Như đã được đề cập ở
phần trước, trong một vài trường hợp nhà cung cấp bộ điều khiển chỉ cung cấp giao
thức không theo chuẩn TCP/IP và những nhà cung cấp cho BMS vẫn đang phát triển
giao diện để kết nối tới hệ thống máy tinh. Trong ví dụ dưới đây sử dụng giao tiếp mức
cao với hệ thống BAC Mạng điều khiển và tự động tòa nhà (Building Automation and
Control Networks). Mạng BAC là giao thức truyền dữ liệu cho toà nhà tự động và

mạng điều khiển. Trong sơ đồ trên đây nhà cung cấp hệ thống con sẽ cung cấp máy chủ
BACNet và những thiêt bị BACNet. Về cấu hình máy chủ BACNet sẽ được thực hiện
bởi những nhà cung cấp hệ thống con. Máy chủ BACNet giao tiếp với những thiết bị
BACNet. Những nhà cung cấp cho hệ thống BMS nên tích hợp với máy chủ BACNet
sử dụng bộ cổng vào BACNet (BACNet Gateway).
* Mạng điều khiển cấp trường Slave
Đối với những dịch vụ mà khơng có hệ thống con thơng minh thì những dịch vụ
này sẽ được điều khiển trực tiếp thơng qua bộ mã hố của BMS hoặc trực tiếp tới bộ
điều khiển. BMS sẽ giao tiếp sử dụng kết nối vật lý RS232/RS485 và những giao thức
truyền thơng thích hợp bởi những nhà cung cấp DDC/PLC. Có rất nhiều bộ điều khiển
trên thị trường, chúng có thể sử dụng cho giao diện cấp trường phù hợp với từng hệ
thống cụ thể. Dưới đây đưa ra một số loại bộ điều khiển chung: • Siemens • Johnson
N2 • HoneyWell

1.1.2.4. Giao thức truyền thơng
Giao thức truyền thơng là một nhân tố thiết yếu trong cấu hình hệ thống BMCS vì
lượng dữ liệu truyền từ điểm này tới điểm khác và do bộ xử lý phần tán có thể phụ
thuộc, hỗ trợ lẫn nhau để truyền dữ liệu. Các link hoặc bus liên lạc thường sử dụng
giao thức liên lạc ‘poll/response hoặc ‘peer’. Các hệ BMCS đầu tiên sử dụng giao thức
poll/response — trong đó các q trình xử lý dữ liệu và trí tuệ hệ thống nằm cả ở bộ xử
lý trung tâm. Vào giữa những năm 1990, mọi hệ thống BMCS sử dụng giao thức
“peer”. Kiểu giao thức này khơng có thiết bị master mà nó chia đều giao thức cho mọi
thiết bị bus.

HDKH: PGS.TS.Phan Xuân Minh

16

HVTH: Phan Văn Phương



Trường đại học bách khoa Hà Nội

Luận văn cao học

1.1.2.4.1. Giao thức truyền thông ngang hàng
(Peer Communication Protocol)
So với giao thức hỏi vịng, giao thức ngang hành có các lợi ích sau:
- Liên lạc khơng có thiết bị nào làm master
- Liên lạc trực tiếp giữa các thiết bị kết nối bus, không phải thông qua bộ xử lý
BMS trung tâm
- Thông điệp được truyền tới mọi thiết bị kết nối bus.

1.1.2.5. Phương tiện truyền dẫn
Các phương tiện truyền dẫn chủ yếu bao gồm: Cáp xoắn bằng đồng Cáp quang
Đường điện thoại Việc lựa chọn phương tiện truyền dẫn cho từng ứng dụng phụ thuộc
vào tín hiệu, chi phí, phân bố địa lý và khả năng nhiểu tác động lên đường truyền.
1.1.2.5.1. Cáp xoắn bằng đồng
Các loại dây dẫn kiểu cáp xoắn bằng đồng có kích thước từ 1.307mm2 đến
0.2051mm2 thường được sử dụng và là giải pháp kinh tế nhất trong việc truyền thơng
trong tịa nhà. Chiều dài của đường truyền có thể lên đến 1200m mà khơng cần sử dụng
đến bất kỳ thiết bị kéo dài nào. Khi sử dụng các thiết bị kéo dài (repeater), có kéo dài
đường truyền lên 3 đến 4 lần như thế. Hai sơ đồ hay được sử dụng là kiểu bố trí hình
sao và bố trí theo đường thẳng
1.1.2.5.2. Cáp quang
Cáp quang phù hợp cho các ứng dụng trong mơi trường có nhiễu lớn. Điểm bất lợi
lớn nhất đối với cáp quang là chi phí cao
1.1.2.5.3. Đường điện thoại
Đường điện thoại cho phép kết nối giữa các tịa nhà với nhau. Có thể sử dụng
đường kết nối liên tục hoặc dùng kết nối qua môđem.


1.2. Chức năng và nhiệm vụ của hệ thống BMS
1.2.1. Chức năng của hệ thống BMS
BMS thực hiện tốt nhất các nhiệm vụ điều khiển vận hành hệ thống, là mơi trường
thu nhận, quản lý tồn bộ các thông số kỹ thuật của thiết bị của các hệ thống kết nối
tới. Thông qua trao đổi thông tin, BMS điều khiển vận hành các thiết bị chấp hành của
từng hệ thống kỹ thuật khác nhau hoạt động theo yêu cầu của người quản lý, đảm bảo

HDKH: PGS.TS.Phan Xuân Minh

17

HVTH: Phan Văn Phương


Trường đại học bách khoa Hà Nội

Luận văn cao học

các yếu tố kỹ thuật cũng như các yếu tố an toàn, an ninh…
Mục tiêu của BMS (Hệ thống quản lý tịa nhà) là tập trung hóa và đơn giản hóa việc
giám sát, vận hành và quản lý tòa nhà. BMS cho phép nâng cao hiệu suất của tòa nhà
bằng cách giảm chi phí nhân cơng, chi phí năng lượng và cung cấp mơi trường làm
việc thoải mái và an tồn cho con người.
*Một số lợi ích của hệ BMS có thể kể đến :
- Điều khiển và giám sát cho các hệ thống cơ/điện trong tòa nhà nhằm đảm bảo quá
trình vận hành của các hệ thống này một cách tối ưu và hiệu quả
- Phối hợp hoạt động của các hệ thống cơ/điện trong tòa nhà để đáp ứng tốt nhất các
yêu cầu về mức độ sử dụng, đảm bảo an ninh, an toàn và tiện nghi, thoải mái cho con
người trong tịa nhà.

- Tạo ra một cơng cụ giao tiếp Người/Máy cho các nhân viên vận hành tòa nhà để
họ có thể vận hành các hệ thống cơ/điện trong tịa nhà một cách an tồn, chính xác và
hiệu quả.
- Thống kê các số liệu về tình trạng hoạt động, thông số kỹ thuật của các hệ thống
cơ/điện trong tòa nhà dưới dạng các báo cáo, cơ sở dữ liệu ... giúp cho việc vận hành
tòa nhà của các kỹ sư vận hành tối ưu nhất.
- Tự động phát hiện sớm các sự cố, đưa ra các cảnh báo nhanh chóng, chính xác
nhất đến người vận hành để nhanh chóng sửa chữa, khắc phục, tránh các tai nạn đáng
tiếc ảnh hưởng trực tiếp đến con người trong tòa nhà.
- Tạo ra một môi trường làm việc thân thiện, thoải mái nhất cho con người tham gia
hoạt động trong tòa nhà, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất, làm việc.
-Hoạt động đơn giản hơn các thủ tục vói những chức năng lập trình lặp đi lặp lại
được chương trình hóa để vận hành tự động
-Giảm thời gian huấn luyện vận hành viên nhờ các hướng dẫn và hỗ trợ trực quan
trên màn hình đồ họa cũng như giao diện trực quan của tòa nhà
-Đáp ứng các nhu cầu của người làm việc trong tòa nhà và phản ứng với các điều
kiện rắc rối, sự cố nhanh hơn và hiệu quả hơn
-Giảm lượng điện năng tiêu thụ thông qua khả năng điều khiển quản lý tập trung và
chương trình quản lý điện năng

HDKH: PGS.TS.Phan Xuân Minh

18

HVTH: Phan Văn Phương


Trường đại học bách khoa Hà Nội

Luận văn cao học


- Quản lý tốt hơn các thiết bị trong tòa nhà, quản lý cơ sở tài liệu hiệu quả hơn nhờ
các báo cáo ghi lại quá trình hoạt động, bảo trì và chức năng tự động gửi cảnh báo
-Lập trình linh hoạt theo nhu cầu của từng tòa nhà, tổ chức và yêu cầu mở rộng
-Nâng cao hoạt động nhờ tích hợp phần mềm và phần cứng của nhiều hệ thống phụ
như điều khiển số trực tiếp (DDC-Direct Digital Control), hệ thống báo cháy, an ninh,
điều khiển truy nhập hoặc điều khiển ánh sáng
1.2.2. Nhiệm vụ của hệ thống BMS
-Quản lý hệ thống cung cấp và phân phối điện (Máy cắt, Tủ hạ thế, tủ phân phối
đầu tầng và máy phát điện dự phịng?)
-Quản lý hệ thống điều hịa thơng khí (HVAC): Quản lý hoạt động tồn bộ hệ thống
điều hịa thơng khí của tịa nhà từ trung tâm điều khiển.Tồn bộ bảng biểu sơ đồ
nguyên lý hệ thống, mặt bằng bố trí thiết bị, thơng số kĩ thuật, trạng thái hoạt động
thiết bị của hệ thống điều hịa thơng khí được thể hiện trên màn hình máy tính giám sát
trung tâm cho phép giám sát và điều khiển một cách trực quan
- Điều khiển quản lý hệ thống Chiếu sáng công cộng (Public Lighting)
- Hệ thống cho các tầng lắp đặt thiết bị viễn thông
- Quản lý hệ thống Camera giám sát an ninh: Giám sát an ninh cho phép giám sát,
lưu trữ hình ảnh và điều khiển các camera từ máy chủ hệ thống BMS
- Quản lý hệ thống kiểm soát ra vào: giám sát hoạt động truy suất tại các cửa, phân
quyền truy nhập, ra lệnh đóng hoặc mở trong tình huống khẩn cấp từ máy chủ hệ thống
BMS
- Quản lý hệ thống chống trộm: giám sát và đưa ra tín hiệu cảnh báo trên máy chủ
hệ thống BMS
- Tích hợp hệ thống báo cháy tự động: giám sát và phát tín hiệu cảnh báo trên máy
chủ hệ thống BMS khi có sự cố cháy nổ, đồng thời phát tín hiệu cảnh báo qua hệ thống
truyền thanh nội bộ PA, điều khiển liên động tới hệ thống điều hịa thơng khí hạn chế
cháy lan truyền, cắt điện hệ thống điện nguồn và hệ thống chiếu sáng, điều khiển thang
máy đảm bảo an tồn và thốt hiểm cứu nạn
- Tích hợp hệ thống chữa cháy tự động: giám sát toàn bộ trạng thái và điều khiển

hoạt động của các bơm chữa cháy tự động, mức nước tại các bể chứa nước

HDKH: PGS.TS.Phan Xuân Minh

19

HVTH: Phan Văn Phương


Trường đại học bách khoa Hà Nội

Luận văn cao học

- Quản lý hệ thống truyền thanh nội bộ PA: Đưa ra các cảnh báo tự động (khi có sự
cố kỹ thuật hệ thống hoặc xảy ra cháy nổ) bởi các nhân viên kĩ thuật hoặc từ máy chủ
hệ thống BMS khi có sự cố
- Quản lý hệ thống vận hành thang máy (lift, elevator): giám sát trạng thái hoạt
động của thang máy bao gồm nhiệt độ buồng thang, nồng độ Oxy buồng thang, trạng
thái hoạt động của động cơ, vị trí thang máy.Điều khiển liên động thang máy khi có sự
cố cháy nổ, điều khiển on/off động cơ thang máy
- Quản lý năng lượng: kiểm soát và lưu trữ các thông số lượng điện năng, nhiệt
năng và lượng nước tiêu thụ.
- Điều khiển hệ thống cấp/ thoát nước & xử lý nước thải sinh hoạt
- Điều khiển hệ thống thông tin công cộng (hệ thống âm thanh thông báo, hệ thống
màn hình thơng báo...)

1.3. Các hệ thống kỹ thuật điển hình của BMS
1.3.1. Hệ thống cung cấp điện
Các tịa nhà BMS được xây dựng với mục đích làm văn phịng cho thuê, do vậy yêu
cầu hệ thống điện phải đảm bảo chất lượng và liên tục. Ngoài nguồn cung cấp điện

chính đến từ điện lưới, tịa nhà phải có máy phát dự phòng 100% với thời gian ngừng
cung cấp điện là ngắn nhất.
Hệ thống BMS sẽ cung cấp các chức năng điều khiển mức vùng cho các chức năng
sau:
1. Bất kỳ thay đổi nào về trạng thái của bộ chuyển mạch điều khiển cần phải được
phát hiện.
2. Bộ chuyển mạch điều khiển sẽ cung cấp trạng thái là đang làm việc hay không.
3. Giám sát các modul điều khiển của tất cả hệ thống điều khiển chiếu sáng.
Hệ thống sẽ hiển thị chi tiết bên ngoài và các tầng cho thấy trạng thái của tất cả các
đèn từng khu vực và mạch điện bộ cảm biến chuyển động, cảm biến mức ánh sáng.
1.3.2. Hệ thống chiếu sáng EIB
Hệ thống chiếu sang bao gồm tất cả các thiết bị chiếu sang trong các khu văn hóa,
hành lang va xung quanh tịa nhà. Hệ thống BMS được thiết kế để quản lí hệ thống
chiếu sang với mục tiêu tiét kiệm điện năng tiêu thụ. Hệ thống phải có khả năng đóng

HDKH: PGS.TS.Phan Xuân Minh

20

HVTH: Phan Văn Phương


Trường đại học bách khoa Hà Nội

Luận văn cao học

ngắt tự động, mỗi khu vực phải có hệ thống cảm biếnvà cơng tắc để có thể đóng ngắt
bằng tay hay tự động. Trong mỗi pham vi diện tích thuê, hệ thống đèn cũng có chức
năng cắt tự động hay đóng cắt bằng tay. Ngoài ra sau giờ làm việc, hệ thống chiếu sang
hành lang cũng có chế độ tự động bật/ngắt nhờ hệ thống cảm biến di chuyển.

1. Yêu cầu của người dùng cần có ánh sáng ngay.
2. Yêu cầu của người dùng cần lên lịch trình cho việc chiếu sáng
3. Hệ thống cho phép bật tắt hoặc đặt cấu hình để điều khiển cho các bóng cố định
từ máy tính điều khiển trung tâm hay hệ thống các nút công tắc hiện trường
Hệ thống BMS sẽ bao gồm các chức năng điều khiển mức vùng như sau.
1. Ánh sáng có thể được bật lên hoặc tắt đi ở một vùng xác định.
2. Bộ chuyển mạch điều khiển sẽ đưa ra các trạng thái, cho phép hiển thị là chuyển
mạch hoạt động tốt hay là không.
3. Giám sát trạng thái tắt bật hiện tại và phần trăm hoặc là mức độ mờ của ánh
sáng đèn.
4. Bỏ qua hệ thống điều khiển của phòng và đặt sẵn chế độ bật tắt cho các bóng
đèn.
5. Có khả năng đặt lại cấu hình cho hệ thống điều khiển chiếu sáng để thay đổi bộ
chuyển mạch chính hoặc bộ chuyển mạch phụ cho các vùng chiếu sáng mà đang được
chuyển mạch bởi các công tắc trong phòng.
6. Giám sát tất cả các modul điều khiển của hệ thống điều khiển chiếu sáng. Hệ
thống sẽ cung cấp việc hiển thị đồ hoạ toàn phần cho phần ngoại thất, và cho mỗi tầng
sẽ hiển thị trạng thái của các vùng chiếu sáng, các mạch điện, các bộ phát hiện chuyển
động, các bộ cảm biến mức độ sáng.
1.3.3. Hệ thống thơng gió và điều hịa khơng khí (HVAC)
Hệ thống BMS sẽ điều khiển và/hoặc giám sát tối thiểu là:
1. Các máy lạnh trung tâm
2. Điều chuyển không khí
3. Chỉnh lượng khơng khí
4. Quạt khí thải/ khí tươi
5. Nhiệt độ và độ ẩm ngoài trời

HDKH: PGS.TS.Phan Xuân Minh

21


HVTH: Phan Văn Phương


Trường đại học bách khoa Hà Nội

Luận văn cao học

6. Nhiệt độ và độ ẩm phòng
7. Thời gian hoạt động của tất cả các khối.
8. Các thông số môi trường khác
Hệ thống điều khiển này sẽ giao tiếp với thiết bị điều khiển chung của hệ thống
điều hòa với các thủ tục mở như BACNet, MODBUS, LNS, P2 hoặc theo chuẩn của
chính nhà sản xuất. Hệ thống BMS sẽ giám sát và điều khiển các thông qua các thiết bị
điều khiển này và cung cấp ít nhất là các tính năng sau:
1. Tình trạng của các thiết bị
2. Cơng suất hệ thống
3. Các mức quá nhiệt của hệ thống
4. Mức quá tải của hệ thống
5. Giám sát các trạng thái hoạt động
6. Thời gian hoạt động của tất cả hệ thống hoặc cục bộ
7. Tính tốn hoạt động với hiệu suất cao nhất
*Hệ thống thơng gió
Bao gồm các quạt thơng gió được điều khiển bởi các bộ điều khiển tốc độ VSD
hoạt động đẩm bảo đủ cấp gió tươi cho khu vực văn phòng, hành lang chung cũng như
các sảnh thang máy. Ngồi ra hệ thống cịn có một số quạt có cơng suất lớn duy trì áp
suất bên trong cầu thang, đảm bảo chênh áp giữa bển trong cầu thang bộ và bên ngồi
để khói sẽ khơng vào khu vực cầu thang bộ trong trường hợp có hỏa hoạn. trong mỗi
đường ống chính của hệ thống thơng gió có lắp đặt các Damper hoạt động bằng cơ cấu
coe khí và tự độn đóng lại khi có nhiệt độ bên trong đường ống tăng lên đến 70˚C. Hệ

thống thơng gió sẽ ngừng hoạt động khi có tín hiệu báo cháy bên trong tịa nhà.
Đối với hệ thống cấp gió tươi cho hệ thống lạnh trung tâm, hệ thống sẽ tự điều
chỉnh lưu lượng gió tươi thơng qua các cảm biến khí CO2 đặt tại mỗi phịng AHU.
Trong trường hợp, lượng khí CO2 tại tầng đó vượt q giớ hạn cho phép thì tín hiệu
được truyền đi để mở VAV cung cấp trực tiếp gió tươi đến AHU đó.
Khi có quá nhiều VAV cấp gió tươi được mở, áp suất khí tươi bên trong đường ống
chính bị giảm xuống dưới áp suất đặt. BMS điều khiển để tăng tốc độ quạt cấp gió tưới
cho hệ thống. Áp suất, nhiệt độ và các chế độ hoạt động cùa hệ thống thơng gió luôn

HDKH: PGS.TS.Phan Xuân Minh

22

HVTH: Phan Văn Phương


Trường đại học bách khoa Hà Nội

Luận văn cao học

được ám sát. Lượng CO2 tại mỗi tầng luôn được giám sát bởi người vân hành.
1.3.4. Hệ thống báo cháy và chữa cháy

1.3.4.1. Hệ thống báo cháy
Hệ thống báo cháy sẽ là hệ thống thông minh với các phần điều khiển của riêng nó.
Hệ thống này sẽ giao tiếp với hệ thống BMS thông qua một cổng giao tiếp thông minh.
Cổng giao tiếp này sẽ đưa ra giao diện RS232 hay RS485 và nhà thầu phụ của hệ thống
BMS sẽ đưa ra thủ tục giao tiếp riêng tiêu chuẩn. Thủ tục này có thể là mức thấp.
Nhưng những chi tiết về định dạng gói thơng tin phải được cung cấp cho bên làm
BMS. Thủ tục giao tiếp của hệ thống và định dạng các thông điệp sẽ được cung cấp

cho bên làm hệ thống BMS. Thông qua cổng giao tiếp (gateway), tối thiểu là các dịng
thơng tin sau sẽ được cung cấp:
1. Trạng thái của tất cả các bộ bơm phục vụ cứu hoả
2. Mức nước trong các bể chứa nước cứu hoả
3. Giám sát áp lực nước trong các bình chứa chính của hệ thống cứu hoả
4. Có thể truy cập đến tất cả các bộ cảnh báo
5. Trạng thái của bảng điều khiển
Hệ thống BMS sẽ cung cấp sơ đồ bố trí và sơ đồ chức năng hoạt động của các dịch
vụ cứu hoả. Sơ đồ sẽ được mô phỏng động để chỉ ra trạng thái của các thiết bị và sự
vận hành của hệ thống.

1.3.4.2. Hệ thống chữa cháy
Hệ thống chữa cháy bao gồm các bể nước phục vụ chữa cháy lớn, hệ thống bao
gồm các thiết bị phục vụ chữa cháy như: hệ thống phun tự động Sprinkler, hệ thống
chữa cháy vách tường, hệ thống vòi phun chữa cháy. Tại mỗi tầng sẽ có mõi cụm alarm
valve có thể giám sát trạng thái và dịng chảy tại mỗi tầng. Trong trường hợp các
sprinkler của tầng bị vỡ do nhiệt độ vượt quá 680ºC hoặc do yếu tố cơ học, hệ thống sẽ
báo động cho tồn bộ tịa nhà. Ngoài ra, trạng thái hoạt động của tất cả các bơm cung
cấp nước cho hệ thống chữa cháy đều được giám sát bằng mắt. Thông qua người vận
hành để biết hoạt động của hệ thống.
Tình trạng hoạt động của các bể nước chữa cháy luôn được kiểm soat theo các trạng
thái: thấp, trung bình và cao. Hệ thống BMS sẽ phát tín hiệu cảnh báo khi các bể chứa

HDKH: PGS.TS.Phan Xuân Minh

23

HVTH: Phan Văn Phương