Hệ Thống Quản Lý Nhà Máy Thông Minh: Tối Ưu Hóa Hệ Thống Điện Tại Procter & Gamble

Thuật ngữ BMS ra đời từ những năm 1950, và từ đó đến bây giờ BMS đã thay đổi rất nhiều kể cả trên phương diện phạm vi và cấu hình hệ thống dựa trên sự phát triển không ngừng của ngành khoa học kỹ thuật số vi xử lý. Cách thức liên lạc của hệ thống phát triển từ đi dây cứng đấy đi dây hỗn hợp (multiplex) và giờ đây là hệ thống hai dây liên lạc số hoàn toàn. Ở các nước phát triển, hệ thống quản lý tòa nhà đã có lịch sử phát triển hơn 50 năm. Tuy nhiên, việc áp dụng BMS chỉ được phổ biến trong những thập niên cuối thế kỷ 20 khi các quốc gia châu Âu và một số nước châu Á đi vào giai đoạn phát triển toàn diện về kinh tế kỹ thuật. Hiện nay, thị phần chủ yếu của BMS tập trung chủ yếu ở các nước Bắc Mỹ, Châu Âu và Nhật Bản.

BMS (Building Management System): Là hệ thống điều khiển dựa trên máy tính được tích hợp trong các tòa nhà để điều khiển và giám sát các hệ thống cơ điện trong tòa nhà như: hệ thống chiếu sáng, hệ thống điều hòa thông gió, hệ thống nguồn điện cung cấp cho tòa nhà, hệ thống báo cháy và chữa cháy tự động, hệ thống an ninh… Hệ thống BMS thực hiện được đầy đủ các nhiệm vụ điều khiển và quản lý các hạng mục kỹ thuật trong tòa nhà, quản lý toàn bộ các thông số kỹ thuật của các thiết bị của các hệ thống nối tới. Thông qua trao đổi thông tin, BMS điều khiển vận hành các thiết bị chấp hành hoạt động của từng hệ thống kỹ thuật hoạt động theo yêu cầu của người quản lý, đảm bảo các yếu tố kỹ thuật cũng như các yếu tố an toàn, an ninh, và tiết kiệm được năng lượng, giảm được chi phí vận hành, nâng cao tính chủ động trong quá trình vận hành, bảo trì nâng cấp hệ thống.

Hệ thống quản lý tòa nhà có thể thực hiện được các chức năng cơ bản như sau: Giám sát và điều khiển hệ thống điều hòa thông gió, quản lý hệ thống điện, hệ thống chiếu sáng, hệ thống an ninh, hệ thống báo cháy và chữa cháy tự động, hệ thống truyền thanh nội bộ, quản lý hệ thống thang máy. Toàn bộ bảng biểu, sơ đồ nguyên lý hoạt động, mặt bằng bố trí thiết bị, thông số kỹ thuật, trạng thái hoạt động thiết bị của hệ thống điều hòa không khí được thể hiện trên màn hình giám sát trung tâm cho phép giám sát và điều khiển một cách trực quan thông qua việc điều khiển các thiết bị như: Chiller, Bơm nước chiller, AHU, VAR, FAN.

Theo sự khảo sát của tổ chức ARC Advisory Group vào năm 2006 thì Bắc Mỹ dẫn đầu thế giới về thị trường BMS với hơn 12 tỷ đô la, chiếm 49,5% thị trường toàn thế giới. Tiếp sau là các nước châu Âu với 7,5 tỷ đô, chiếm 30% thì trường toàn thế giới. Tiếp sau là Nhật Bản, các nước châu Á và Châu Mỹ Latinh. Điều này cho thấy sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp BMS tại các khu vực phát triển.

Siemens dẫn đầu về thị trường BMS ở châu Âu và trong những năm gần đây đã tập trung đến thị trường Bắc Mỹ. Siemens có khả năng mang đến giải pháp quản lý tòa nhà hoàn chỉnh về sự thoải mái, an ninh, an toàn trong cháy nổ, hiệu quả trong việc sử dụng năng lượng và vận hành. Hãng Johnson Controls nhà cung cấp BMS hàng đầu tại thị trường Bắc Mỹ. Johnson Controls thành công tại thị trường Bắc Mỹ là do hãng có thể cung cấp cho khách hàng được tất cả các giải pháp tự động hoàn chỉnh cho những tòa nhà.

Mô hình hệ thống tự động hóa của hệ thống BMS bao gồm các cấp độ khác nhau, từ các cảm biến và thiết bị đo lường đến các bộ điều khiển và phần mềm quản lý. Các cảm biến thu thập dữ liệu về nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, và các thông số khác. Dữ liệu này được truyền đến các bộ điều khiển, nơi nó được xử lý và sử dụng để điều khiển các thiết bị như đèn chiếu sáng, hệ thống điều hòa không khí, và hệ thống thông gió.

Các ứng dụng điều khiển giám sát trong hệ thống BMS bao gồm giám sát thông số môi trường, điều khiển đèn chiếu sáng, giám sát điều khiển quạt thông gió, giám sát nguồn điện và năng lượng điện. Hệ thống cũng có khả năng kết nối tích hợp và điều khiển hệ thống điều hòa thông gió, hệ thống báo cháy và chữa cháy, hệ thống giám sát an ninh, hệ thống thang máy, và hệ thống phát thanh nội bộ.

Hệ thống BMS có khả năng kết nối tích hợp và điều khiển hệ thống điều hòa thông gió, hệ thống báo cháy và chữa cháy, hệ thống giám sát an ninh, hệ thống thang máy, và hệ thống phát thanh nội bộ. Việc tích hợp các hệ thống này cho phép quản lý và điều khiển chúng một cách tập trung, giúp tăng cường hiệu quả và giảm chi phí vận hành.

Mạng truyền thông trong hệ thống BMS kết nối các thiết bị và bộ điều khiển. Mạng truyền thông này có thể sử dụng các chuẩn truyền dẫn như RS232 và RS485. Việc lựa chọn chuẩn truyền dẫn phù hợp phụ thuộc vào khoảng cách truyền, tốc độ truyền, và các yêu cầu khác của hệ thống.

Logic điều khiển trong hệ thống BMS sử dụng các thuật toán điều khiển như điều khiển tỷ lệ P, điều khiển tích phân PI, và điều khiển PID. Các thuật toán này được sử dụng để điều khiển các thiết bị như đèn chiếu sáng, hệ thống điều hòa không khí, và hệ thống thông gió để đạt được hiệu quả năng lượng tối ưu.

Hiệu quả tiêu thụ năng lượng trong tòa nhà phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm thiết kế tòa nhà, hệ thống cơ điện, và cách sử dụng tòa nhà. Hệ thống BMS có thể giúp tối ưu hóa hiệu quả tiêu thụ năng lượng bằng cách điều khiển các thiết bị và hệ thống để đáp ứng nhu cầu sử dụng một cách hiệu quả nhất.

Việc tính toán hiệu quả khi đầu tư hệ thống BMS cho nhà máy P&G cần xem xét các yếu tố như chi phí đầu tư, chi phí vận hành, và lợi ích tiết kiệm năng lượng. Các lợi ích tiết kiệm năng lượng có thể được tính toán dựa trên việc giảm điện năng tiêu thụ, giảm chi phí bảo trì, và tăng tuổi thọ của thiết bị.

Phần mềm Window Viewer là một công cụ mạnh mẽ để mô phỏng hệ thống giám sát và điều khiển nhà máy. Phần mềm này cung cấp giao diện người dùng trực quan và các tính năng mạnh mẽ để giám sát và điều khiển các thiết bị và hệ thống trong nhà máy.

Các tính năng chính của phần mềm Window Viewer bao gồm hệ thống kiểm soát BFA đầu vào, quá trình tạo White Base, quá trình tạo Bulk, hệ thống cảnh báo nguyên vật liệu, hệ thống báo cháy, chữa cháy tự động, và hệ thống camera quan sát thông minh. Các tính năng này cho phép người dùng giám sát và điều khiển nhà máy một cách toàn diện.