Đề tài Nghiên cứu ứng dụng hệ thống quản lý tòa nhà thông minh IBMS

đều được đấu nối thông qua tủ điều khiển, tủ điều khiển được bố trí trên các tầng. 51 Trong các tủ chiếu sáng các relay được nối với nhau và kết nối với hệ thống IBMS điều khiển các khu vực chiếu sáng tương ứng, các nút nhấn nối với nhau và nối về các tủ điều khiển chiếu sáng. Khi một nút nhấn bất kì được bật, nó sẽ gửi tín hiệu tới server IBMS qua DDC. Server IBMS sẽ xuất tín hiệu điều khiển qua DDC để cấp điện vào các cuộn hút của contact đặt trong tủ chiếu sáng, cấp điện cho lộ đèn tương ứng được chiếu sáng. DDC kết nối trực tiếp tới mạch chiếu sáng để giám sát và điều khiển đóng cắt các thiết bị trong mạch. 52 CHƯƠNG III GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG HỆ THỐNG IBMS TẠI CÔNG TRÌNH TỔ HỢP KHÁCH SẠN DẦU KHÍ THÁI BÌNH 3.1. Tổng quan hệ thống IBMS tại công trình tổ hợp khách sạn dầu khí Thái Bình 3.1.1. Giới thiệu khái quát về công trình tổ hợp khách sạn dầu khí Thái Bình Hình 3.1. Dự án khách sạn Dầu khí Thái Bình Khách sạn Dầu khí Thái Bình tại khu đất số 458 - đường Lý Bôn, phường Đề Thám, Thành phố Thái Bình, Tỉnh Thái Bình Khách sạn Dầu Khí Thái Bình trực thuộc Công ty Du lịch Khách sạn Thái Bình - đơn vị thành viên của PVEP. Sau khi tiếp nhận, PVEP đã triển khai Dự án đầu tư nâng cấp Khách sạn Dầu Khí Thái Bình thành khách sạn đạt tiêu chuẩn quốc tế 4 sao với tổng mức đầu tư trên 503 tỷ đồng. 53 Công trình tổ hợp Khách sạn Dầu khí Thái Bình được xây dựng trên tổng diện tích khu đất là 10.045 m2, quy mô xây dựng gồm một tổ hợp Khách sạn bốn sao, văn phòng hạng A, trung tâm thương mại, căn hộ cao cấp và khu vực cung cấp các dịch vụ phụ trợ như bãi đỗ xe, các cửa hàng cho thuê, trung tâm thể dục thẩm mỹ, khu dịch vụ vui chơi giải trí.Với tổng diện tích sàn xây dựng là 44.702 m2, mặt bằng công trình được bố trí tách thành 2 khối: Khối văn phòng (17 tầng) và khối khách sạn (15 tầng) và gắn kết với nhau bằng một khối chân đế (3 tầng). Sảnh chính vào tổ hợp công trình được giữ theo lối sảnh cũ tại đường Lý Bôn, và một hệ thống sân vườn trên mái. Ngoài ra hai mặt đường còn lại tại phố Lê Lợi và Trần Hưng Đạo đề xuất được làm lối vào cho khối căn hộ, văn phòng, trung tâm thương mại và lối tiếp cận các dịch vụ phụ trợ của khách sạn. Phong cách kiến trúc hiện đại, nhiều không gian văn phòng mở với hệ thống thang máy thông minh tốc độ cao, điều hòa trung tâm. Có các tầng kĩ thuật, nơi lắp đặt và vận hành các hệ thống kĩ thuật chính của toà nhà như: hệ thống điều hoà thông gió, hệ thống điện năng, hệ thống chiếu sáng Các hệ thống kỹ thuật trong toà nhà cũng là các hệ thống hiện đại nhất hiện nay ở Việt Nam như hệ thống theo dõi và quản lý toà nhà – IBMS. Hệ thống quản lý toà nhà này được thiết kế để phối hợp toàn bộ sự hoạt động các hệ thống cơ điện (M và E) trong toà nhà nhằm mục đích tiết kiệm năng lượng tiêu thụ của hệ thống và quản lý, giám sát các hệ thống một cách hiệu quả. Tất cả các thông tin về sự hoạt động của hệ thống điều hoà không khí, hệ thống điện, chiếu sáng, hệ thống camera giám sátđều sẽ được truyền về phòng điều khiển IBMS. Tại đây, các thông tin sẽ được xử lý và gửi tín hiệu điều khiển đến các hệ thống. Với sự hỗ trợ của IBMS, bảo vệ sẽ không cần phải đến từng phòng làm việc để tắt, bật đèn và điều hoà bởi các tác vụ đã được lập trình sẵn, hoặc đơn giản chỉ cần thực hiện các thao tác đấy ở phòng điều khiển của toà nhà. 3.1.2. Yêu cầu lắp đặt hệ thống IBMS cho tổ hợp khách sạn dầu khí Thái Bình 54 Cũng như các tòa nhà thông thường các hệ thống kỹ thuật tối thiểu phải có trong tòa nhà như hệ thống cung cấp điện, chiếu sáng, cung cấp nước, hệ thống điều hòa, phòng cháy chữa cháy.Các hệ thống này sẽ được điều khiển và giám sát tập trung và phân tán nhờ IBMS để có sự vận hành tối ưu, tiết kiệm và tiện nghi. Tùy mức độ, yêu cầu của các hệ thống mà có sự tích hợp điều khiển giám sát khác nhau. Trong đó các hệ thống chính có mức độ giám sát và điều khiển lớn là hệ thống điều hòa, hệ thống chiếu sáng, hệ thống thông gió. Toà nhà được yêu cầu thiết kế một hệ thống IBMS để quản lý toàn nhà. Như vậy bên thiết kế phải đưa ra giải pháp đáp ứng được các yêu cầu tối thiểu của một hệ thống IBMS. Các chức năng tối thiểu của hệ thống IBMS trong toà nhà cũng phải đạt được: - 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 tòa nhà. - Tạo ra một công 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 tòa nhà một cách an toàn, 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. Hay nói cách khác hệ thống IBMS cần đảm bảo bốn tính chất sau: - Độ an toàn tin cậy cao: hệ thống IBMS đóng vai trò hết sức quan trọng, cần 55 đạt yêu cầu cao về độ an toàn cho người vận hành và thiết bị. Các thiết bị vận hành một cách tự động, đảm bảo độ chính xác và tin cậy. - Tính tiện nghi: hệ thống IBMS được thiết kế phải đảm bảo dễ vận hành sử dụng, môi trường làm việc thân thiện đảm bảo tiện nghi cho toà nhà. - Tính hiện đại: hệ thống được thiết kế với các mô đun điều khiển kết hợp các thiết bị vận hành cao cấp, tự động hoàn toàn hoạt động của các hệ thống hạ tầng kỹ thuật. Bên cạnh đó, thiết kế sẽ cho phép phối hợp sử dụng công nghệ “có dây” và “không dây” với các chuẩn truyền thông cao cấp phổ biến như BACnet, Lonwork, modbus... nhằm đảm bảo khả năng mở rộng và tương thích với thiết bị, hệ thống quản lý tòa nhà phổ biến hiện nay và trong tương lai. - Tính kinh tế: thiết kế IBMS sẽ được tính toán sao cho phù hợp nhất với nhu cầu sử dụng cũng như công năng của toà nhà. Ngoài ra, hệ thống cũng phải được tính toán tối ưu hoạt động của thiết bị tiết kiệm chi phí năng lượng cho Chủ đầu tư. Tuy nhiên, thiết kế vẫn phải đảm bảo được tính dự phòng trong tương lai khi có nhu cầu mở rộng, nâng cấp hệ thống mà không phải đầu tư thêm chi phí. 3.2. Xây dựng giải pháp thiết kế hệ thống IBMS quản lý tổ hợp khách sạn dầu khí Thái Bình Từ những thông tin khảo sát về tổ hợp khách sạn dầu khí Thái Bình và những yêu cầu cụ thể như đã phân tích. Ta xây dựng giải pháp IBMS cụ thể để quản lý tổ hợp Khách sạn Thái Bình sao cho hiệu quả và tiết kiệm nhất. Lựa chọn giải pháp thiết kế phù hợp, thoả mãn yêu cầu chung của một hệ thống quản lý tòa nhà, tuân thủ các quy chuẩn và hệ thống tiêu chuẩn hiện hành và các tiêu chuẩn thế giới được chấp thuận trong lĩnh vực tự động hoá toà nhà tại Việt Nam. Giải pháp thiết kế phải mang tính thời đại, phù hợp với các công nghệ tiên tiến hiện tại và đảm bảo không lạc hậu trong tương lai. 3.2.1. Yêu cầu chung - Hệ thống IBMS được thiết kết xứng tầm với quy mô của công trình, trang 56 trọng, tiện nghi và hiện đại. - Đảm bảo thiết kế với đầy đủ công năng sử dụng hiện tại để mở khả năng mở rộng nâng cấp trong tương lai một cách dễ dàng mà không cần thay đổi cấu trúc hệ thống. 3.2.2. Các thành phần điều khiển của hệ thống IBMS quản lý tổ hợp khách sạn dầu khí Thái Bình  Thiết bị trung tâm Máy tính vận hành 1 bộ, Máy in kim 1 bộ, UPS 1KVA 1 bộ, Switch 24 cổng 1 bộ, Bộ điều khiển cấp mạng 1 bộ, Phần mềm điều khiển, và giám sát hệ thống 1 gói, Lập trình điều khiển hệ thống , tạo cơ sở dữ liệu, đào tạo, hướng dẫn vận hành 1 gói  Máy tính vận hành Yêu cầu kỹ thuật của trạm làm việc trung tâm bao gồm tối thiểu có các chức năng sau: quản lý thông tin, quản lý mạng và các chức năng quản lý dữ liệu khác. Tất cả các chức năng điều khiển phải theo thời gian thực (real time) bao gồm thời gian biểu, thu thập dữ liệu hoạt động trong quá trình đó qua và các báo động sự cố, tất cả các chức năng này phải nằm trên bộ điều khiển và quản lý mạng để đảm bảo độ tin cậy của toàn hệ thống. Máy tram: Dual core Intel E2160 2x1.8GHz Cache 1MB. Chipset Q963.512 DDRAM. HHD 80GB. Intel GMA upto 256 Mb VRAM. CDRom 52X. card reader 16 in 1/Sound/Nic Gigabit /1 xPCIEx1x – 3x PCI. Monitor TFT 21’’ 1 bộ của HP  Máy in kim model LQ300++ Độ phân giải 360x360dpi. Tốc độ in 300cps. Công nghệ in Dot matrix printer. Số đầu kim 24pins. Điện áp hoạt động 220-240VAC 1 bộ của Epson Asia. UPS online 1KVA 1 bộ của Santak Asia. Bộ chuyển đổi RS485/RS232 1 bộ của Johnson Controls Mexico. Bộ lặp tín hiệu 1 bộ của Johnson Controls Mexico. Phần mềm IBMS bao gồm điều khiển giao diện đồ họa động model MW-M3i-0E 1 bộ của Johnson Controls Mexico. Lập trình điều khiển hệ thống, tạo cơ sở dữ liệu, xây dựng chương trình Webserver, kiểm tra và chạy thử. Hướng dẫn vận hành hệ thống, đào tạo vận hành v à xử lý sự cố 1 bộ 57  Thiết bị điều khiển, giám sát Bộ điều khiển kỹ thuật số (6AI, 8DI, 4AP,8 DO) 1 bộ, Bộ truyền thông 20 bộ, Module 8 cổng ra số(8DI) 35 bộ, Đồng hồ đo đếm điện năng 41 bộ, biến dòng cho đồng hồ đo đếm điện năng 41 bộ, Bộ điều khiển chiếu sáng 33 bộ, tủ điều khiển chiếu sáng 16 mạch đèn 2 cái, cảm biến nồng độ khí CO 6 bộ, cảm biến chênh áp cầu thang 6 bộ, cảm biến mức nước 6 bộ, vỏ tủ điều khiển kích thước 1000x800x210mm(bao gồm 220/24VAC và các phụ kiện), vỏ tủ điều khiển kích thước 800x600x210mm( bao gồm 220/24VAC và các phụ kiện)  Vật tư Cáp Cat6 200m, cáp tín hiệu 18AWG-1PAIR 5000m, cáp điện 1x1mmm2 10000 m, cáp điện 1x1.5mm2 1000m, ống PVC D20mm 15000m, máng cáp tôn mạ kẽm 100x500mm và các phụ kiện 100m, vật tư phụ 1 gói  Thiết bị hệ thống chiếu sáng Bộ điều khiển chiếu sáng Bộ điều khiển chiếu sáng giám sát điểu khiển 8 lộ đèn, kết nối ngang hàng trên đường bus với các bộ điều khiển kỹ thuật số. Tủ chiếu sáng 12 line( Bao gồm nguồn, Rowle và các phụ kiện) 2 chế độ bắt đầu từ IBMS, bật tắt tại tủ 1 bọ của Việt Nam. Tủ chiếu sáng 8 line( Bao gồm nguồn, Rơ le và các phụ kiện) 2 chế độ bật tắt từ IBMS, bật tắt tại tủ 1 bộ của Việt Nam. Tủ chiếu sáng 4 line(Bao gồm nguồn, Rơ le.. và các phụ kiện) 2 chế độ bật tắt từ IBMS, bật tắt tại tủ Thiết bị điều khiển, giám sát hệ thống cung cấp điện, hệ thống chiếu sáng. Bộ điều khiển kỹ thuật số DDC(6AI, 8DI, 4AO,8DO) tích hợp sẵn màn hình LCD và phím điều khiển. Cho phép điều khiển, xem các thông số vận hành thiết bị tại chỗ. Làm việc độc lập, khả năng lập trình trực tuyến thông qua LCD và phím điều khiển. Cổng truyền thông N2 Open Bus 8 bộ của Johnson Controls Mexico model LP-FX15D61-000C Bộ truyền thông N2 Open Bus 21 bộ của Johnson Control Mexico model XT- 9100-8304. Bộ điều khiển kỹ thuật số 8DO cổng truyền thông N2Bus, RS485. Điện 58 áp 24VAC 50/60Hz 50VA 11 bộ của Johnson Controls Mexico model XP -9103- 8304. Bộ điều khiển kỹ thuật số 8DI cổng truyền thông N2Bus, RS485. Điện áp 24VAC 50/60Hz 50VA 11 bộ của Johnson Controls Mexico model XP -9103-8304. Vỏ tủ điều khiển 500x400x210mm(nguồn, các phụ kiện..) 19 bộ của việt nam. Vỏ tủ điều khiển 800x500x210mm(nguồn, các phụ kiện.. ) 1 bộ Vỏ tủ điều khiển 1200x600x210mm( Nguồn, các phụ kiện ) 2 bộ của Việt Nam  Thiết bị cảm biến Đồng hồ kỹ thuật số đo đếm năng lượng, màn hình tinh thể lỏng, 3 phím chức năng cho phép xem các thông số trực tiếp V, A, Hz, Cos, Kw, Kwh. Cổng giao diện N2Bus, kết nối trực tiếp trên đường mạng N2 của IME Italy Biến dòng cho đồng hồ đo đếm điện năng 135  Bộ điều khiển cấp mạng Là một bộ điều khiển theo dõi khả trình đầy đủ. Bộ điều khiển cấp mạng theo dõi mạng của các bộ điều khiển phân tán ứng dụng cụ thể, cung cấp một sự quản lí và chỉ huy mang tính toàn diện, và liên kết trên một cơ sở ngang hàng (peer to peer) với các bộ điều khiển cấp mạng khác nếu hệ thống mở rộng nhiều hơn 1.  Giao diện người dùng Mỗi bộ điều khiển cấp mạng có thể đọc như một trang WEB dựa trên giao diện người dùng như đã trình bày ở trên. Tất cả các máy tính đã kết nối với mạng tự động hoá đều có khả năng truy cập trang WEB dựa trên giao diện người dùng.  Bộ xử lý Bộ điều khiển sẽ hoạt động thông qua bộ vi xử lý tốc độ 400Mhz. Bộ vi xử lý này phải thực hiện được nhiều nhiệm vụ, nhiều người sử dụng cùng lúc và phải là bộ vi xử lý số hoạt động theo thời gian thực.  Bộ nhớ 512MB Flash và 256MB DRAM đáp ứng cho nhu cầu hoạt động của hệ thống, cơ sở dữ liệu, chương trình điều khiển, và giám sát điều khiển cho tất cả những bộ điều khiển kết nối đến nó. 59  Cổng giao tiếp Bộ điều khiển cấp mạng sẽ cung cấp 2 cổng USB, 2 cổng RS – 232, 1 cổng Ethernet 10/100 Mbps, RJ-45, hỗ trợ bổ sung 1 cổng Lonworks  Chuẩn truyền thông Bộ điều khiển cấp mạng có đồng thời chuẩn truyền thông: N2 và BACnet IP cho việc điều khiển và giám sát hệ thống.  Bộ điều khiển kỹ thuật số (DDC) Các bộ DDC phải có khả năng làm việc độc lập không phụ thuộc vào các DDC khác trong hệ thống. Nó được trang bị những bộ vi xử lý đa chức năng, điều khiển theo thời gian thực. Mỗi DDC phải bao gồm đầy đủ các linh kiện phần cứng như bộ vi xử lý, cổng giao tiếp RS485, bộ nguồn, các môđun vào /ra. Số lượng DDC phải được cung cấp để đáp ứng đầy đủ theo yêu cầu của hồ sơ kỹ thuật này cũng như bãng điểm đính kèm. DDC phải hổ trợ việc điều khiển trực tiếp, nhưng không giới hạn đến các thiết bị sau cũng như có thể mở rộng trong tương lai Những điểm đầu vào dạng tương tự sẽ chấp nhận các tín hiệu sau: 1. 4-20 mA 2. 0-10 VDC 3. 1000ohm RTDs Những ngõ vào dạng số sẽ giám sát các tiếp điểm không điện. Ngõ vào này phải cung cấp bộ lọc để loại trừ những tín hiệu giả gây ra từ điện áp ngõ vào ngõ vào dạng bộ đếm sẽ giám sát những xung tiếp điểm không điện áp với độ phân giải thấp nhất là 1 HZ. Những ngõ ra dạng tương tự sẽ cung cấp những dạng sau : 1. 4 – 20 mA 2. 0 – 10 VDC Ngõ ra dạng số - Triac hay Rơle 60 Người vận hành phải được phép gởi lệnh điều khiển đến những điểm ngõ ra, chỉnh các thông số cài đặt trên DDC. DDC phải cung cấp các đèn chỉ thị trạng thái làm việc cho mổi ngõ vào và ra dạng số. Tất cả các điểm cài đặt, các thông số trong vòng lặp PID cũng như nhiều thông số khác đều được lưu trữ trong bộ nhớ của DDC, vì thế khi bị mất điện không cần phải lập trình lại cho DDC. Các môđun mở rộng sẽ giao tiếp với DDC thông qua cổng RS485 Giấy chứng nhận – tất cả những bộ điều khiển DDC phải được chứng nhận bởi Underwriters Laboratories (UL), CE Directive 89/336/EEC EN50081/1, EN50082/1, CSA Certi