Lắp đặt điện gia đình hoặc văn phòng công sở

A. Building Management Level : 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.

B. Building Control Level : 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 giao diện tới các hệ thống phụ trợ như : điều hòa không khí, báo cháy, chữa cháy, hệ thống điện…

C. Application Control Level : mức điều khiển các ứng dụng bao gồm các thiết bị như cảm biến (sensor), bộ chấp hành (actuator), các bộ field controller để giao tiếp trục tiếp với các khu vực có các ứng dụng cần điều khiển.

Mạng điều khiển cấp cao, điều khiển – giám sát

    Những chuẩn giao tiếp mức cao trong BMS là OPC, BACNet, MODBUS, LNS, P2, Active X và MetaSys... và BMS sẽ điều khiển những dịch vụ thông qua hệ thống con và bộ điều khiển có nghiã là BMS sẽ đưa ra các yêu cầu thích hợp hoặc những chỉ thị tới những hệ thống con thông minh hoặc khởi động những thao tác cần thiết.

    Nếu nhà cung cấp bộ điều khiển chỉ cung cấp giao thức không theo chuẩn TCP/IP thì những nhà tích hợp hệ thống BMS sẽ vẫn phát triển được giao diện để kết nối tới hệ thống.

    Mạng thông tin liên lạc 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 phòng).

     - 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 yêu 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 thông tin và quản lý, nó sẽ có 1 hệ thống trung tâm để thu thập và phân phối thông tin cho các Client trong hệ thống mạng.
 

Cấp điều khiển khu vực – cấp trường

    Các bộ điều khiển ở cấp độ khu vực là các bộ điều khiển sử dụng bộ vi xử lý, cung cấp chức năng điều khiển số trực tiếp cho các thiết bị ở từng khu vực, bao gồm: 

• Các bộ FCU (FCU - Fan Coil Unit), VAV (VAV – Variable Air Volume)
• Các bơm nhiệt
• Các bộ điều hòa không khí cục bộ
• Các relay đóng cắt ánh sáng
• ....

    Các hệ thống phần mềm quản lý năng lượng cũng được tích hợp trong các bộ điều khiển cấp khu vực. Ở cấp khu vực, các cảm biến và cơ cấu chấp hành giao tiếp thẳng với các thiết bị được điều khiển. Các bộ điều khiển cấp khu vực sẽ được nối với nhau trên một đường bus, do vậy có thể chia sẻ thông tin cho nhau và với các bộ điều khiển ở cấp hệ thống và cấp điều hành, quản lý.

Cấp điều khiển hệ thống

    Các bộ điều khiển hệ thống có khả năng lớn hơn so với các bộ điều khiển ở cấp khu vực về số lượng các điểm vào ra (I/O), các vòng điều chỉnh và cả các chương trình điều khiển. Các bộ điều khiển hệ thống được tích hợp sẵn các chức năng quản lý, lưu trữ và thường được sử dụng cho các ứng dụng lớn hơn như hệ thống điều hòa trung tâm, hệ thống điện + máy phát trung tâm,...

    Các bộ điều khiển này trực tiếp giao tiếp với thiết bị điều khiển thông qua các cảm biến và cơ cấu chấp hành hoặc gián tiếp thông qua việc kết nối với các bộ điều khiển cấp khu vực. 

Các bộ điều khiển hệ thống có thể hoạt động độc lập trong trường hợp bị mất đường tín hiệu truyền thông với các máy trạm vận hành (client application). 

Cấp vận hành, giám sát và quản lý

    Các máy trạm vận hành và giám sát chủ yếu giao tiếp với các nhân viên vận hành. 
    Các trạm vận hành ở cấp độ này chủ yếu là các máy tính (client PC). 
    Một trạm vận hành thường bao gồm các gói phần mềm ứng dụng sau:

An toàn hệ thống:

• Giới hạn quyền truy cập và vận hành đối với từng cá nhân.

• Xâm nhập hệ thống: Cho phép những người có quyền được truy cập và lấy dữ liệu hệ thống thông qua máy tính các nhân hoặc các thiết bị lưu trữ khác. 

• Định dạng dữ liệu: Lắp ghép các điểm dữ liệu rời rạc vào trong các nhóm định dạng có quy tắc phục vụ cho việc in ấn và hiển thị.

• Tùy biến các chương trình: Người sử dụng có thể tự thiết kế, lập trình các chương trình riêng tùy theo yêu cầu sử dụng của mình.

• Giao diện: Xây dựng giao diện dựa trên ứng dụng của khách hàng, có sử dụng các công cụ vẽ đồ thị và bảng biểu. 

• Lập báo cáo: Có khả năng lập báo cáo tự động, định kỳ hoặc theo yêu cầu về các cảnh báo và các sự kiện, hoạt động vận hành. Đồng thời cung cấp các khả năng tóm tắt báo cáo.

• Quản lý việc bảo trì bảo dưỡng: Tự động lập kế hoạch 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.

• Tích hợp hệ thống: Cung cấp giao diện và điều khiển chung cho các hệ thống con (HVAC, báo cháy, an toàn, giám sát truy nhập,...) và cung cấp khả năng tổng hợp thông tin từ các hệ thống con để từ đó đưa ra các mệnh lệnh có tính toàn cục trong hệ thống.

• Quản lý năng lượng và tài nguyên: thu thập, lưu trữ và xử lý dữ liệu lịch sử như năng lượng sử dụng, chi phí vận hành và các cảnh báo và tạo ra các báo cáo để cung cấp các công cụ cho quá trình quản lý và việc sử dụng thiết bị lâu dài.

 Mạng điều khiển cấp trường Slave

        Đối với những dịch vụ mà không có hệ thống con thông minh thì những dịch vụ này sẽ được điều khiển trực tiếp thông qua bộ mã hoá 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 thông 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 slave phù hợp với từng hệ thống cụ thể. Dưới đây đưa ra một số loại bộ điều khiển chung BMS hợp với những hệ thống sau đây :

• Hệ thống cung cấp và phân phối điện (Máy cắt, Tủ hạ thế, tủ phân phối đầu tầng và máy phát điện dự phòng…) thường là chuẩn Modbus

• Điều hòa trung tâm (Chiller hoặc VRV)

• Chiếu sáng công cộng (Public Lighting)

• Điều khiển truy nhập (Access control)

• Hệ thống Camera an ninh

• Hệ thống PCCC

• Thang máy (lift, elevator)

• Hệ thống cấp – thoát nước / xử lý nước thải sinh hoạt .

Tích hợp hệ thống điều hoà trung tâm

    Hệ thống điều hòa trung tâm là một trong những hệ thống quan trọng nhất của tòa nhà. 
    Hệ thống này bao gồm các mạch điện cũng như các mạch điều khiển đảm bảo cho hệ thống làm việc một cách hiệu quả.

Thông thường các nhà cung cấp điều hòa sẽ ưu tiên chọn các bộ điều khiển từ những nhà cung cấp mà có thể tích hợp vào hệ thống một cách dễ dàng.

    Để tích hợp với hệ thống, các nhà cung cấp điều hòa cần phải cung cấp các thiết bị có khả năng kết nối với hệ thống bên ngoài thông qua các giao thức mở như OPC, BACNet, MODBUS hoặc LNS. Để có khả năng cung cấp tính năng gia hạn thời gian sử dụng tự động, hệ thống BMS phải có tính năng định nghĩa điểm họat động cho từng vùng.

   Thiết bị BMS cần phải có tính năng logic bên trong để có thể điều khiển các Chiller, AHU, FCU, VRF bật hoặc tắt theo từng vùng riêng biệt.

    Việc điều khiển độ nóng, thông gió và các dịch vụ điều hoà khác thông thường đều thông qua các bộ điều khiển số trực tiếp của hệ thống BMS. 
 

    Hệ thống BMS sẽ điều khiển và/hoặc giám sát các thiết bị sau :

• Các máy lạnh trung tâm 
• Các bộ điều chuyển không khí
• Chỉnh lượng không khí 
• Quạt khí thải/ khí tươi 
• Nhiệt độ và độ ẩm ngoài trời 
• Nhiệt độ và độ ẩm phòng 
• Thời gian hoạt động của tất cả các khối. 
• Các thông số môi trường khác.

   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:

• Tình trạng của các thiết bị 
• Công suất hệ thống 
• Các mức quá nhiệt của hệ thống
• Mức quá tải của hệ thống 
• Giám sát các trạng thái hoạt động 
• Thời gian hoạt động của tất cả hệ thống hoặc cục bộ 
• Tính toán hoạt động với hiệu suất cao nhất.
 

Tích hợp vào hệ thống chiếu sáng

    Hiện có tương đối nhiều các tiêu chuẩn điều khiển chiếu sáng được áp dụng trên thế giới vì chiếu sáng được coi như một bộ phận quan trọng cấu thành nên một công trình, đóng góp quan trọng trong kiến trúc nội thất building. Hơn nữa, hệ thống chiếu sáng cũng là một trong những