CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BMS 1.1 Khái niệm về BMS 1.1 Lịch sử hình thành và phát triển hệ thống quản lý quản lý tòa nhà BMS trên thế giới và tại Việt Nam 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.
Trong giai đoạn này đã hình thành nên hầu hết các chuẩn phổ biến trong công nghệ BMS và BMS dần trở thành một yêu cầu khi xây dựng các tòa nhà. Hiện nay, thị phần chủ yếu của BMS tập trung chủ yếu ở các nước Bắc Mỹ, Châu Âu và Nhật Bản. Các nhà cung cấp dịch vụ hàng đầu trên thế giới về tích hợp hệ thống BMS bao gồm: Siemens, Johnson Controls, Honeywell, Trane, Yamatake, Invensys, Tyco, GE Interlogix, Nowar PLC, Matshushita – Denko, Mitsubishi, TAC/CSI, Carrier… 1.2 Khái niệm và các lợi ích của hệ thống quản lý tòa nhà BMS 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… Một hệ thống BMS bao gồm các chương trình phần mềm và các thiết bị phần cứng, hệ thống thường được thiết lập cấu hình theo kiểu phân cấp và sử dụng 2 các chuẩn giao thức như C-bus, Profibus… Các nhà sản xuất cũng sản xuất các hệ thống BMS tích hợp sử dụng các chuẩn giao thức Internet và các chuẩn mở như DeviceNet, SOAP, XML, BACNet, Lonworks, và Modbus. Hệ thống quản lý tòa nhà BMS là hệ thống điều khiển và quản lý toàn nhà hiện đại mang tính tổng thể.
Đối với hệ thống sử dụng phần mềm điều khiển chuyên dụng, các yêu cầu giải pháp của các nhà đầu tư hoàn toàn đáp ứng về các tính năng điều khiển cũng như công nghệ tiên tiến được ứng dụng trên từng thiết bị của hệ thống. 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. BMS là một hệ thống hiện đại, được ứng dụng nhiều trong việc vận hành các tòa nhà ở nhiều nước tiên tiến trên thế giới.
Khi các tòa nhà được tích hợp hệ thống BMS sẽ mang lại nhiều lợi ích như: vận hành hiệu quả, chính xác, độ an toàn cao, mang lại cảm giác thoải mái cho người làm việc trong tòa nhà, tạo ra hiệu quả trong công việc. Ngoài ra hệ thống BMS có còn có khả năng giám sát, lập trình lịch vận hành các hệ thống cơ điện, cũng như các kế hoạch bảo trì, sữa chữa qua đó có thể tiết kiệm được năng lượng điện tiêu hao một cách đáng kể. Các lợi ích do BMS mang lại: Giảm điện năng tiêu thụ (trung bình 15 – 20%). Tiết kiệm chi phí vận hành, thời gian quản trị, nhân lực và các tài nguyên khác.
Tăng hiệu quả, độ bền, an toàn các thiết bị vận hành. Tăng hiệu suất làm việc của người sinh hoạt trong tào nhà ( 2- 5 %). 3 Dễ dàng thay đổi, mở rộng, nâng cấp để đáp ứng nhu cầu phát triển. Lập trình linh hoạt theo nhu cầu của từng tòa nhà.
Quản lý cơ sở, tài sản hiệu quả hơn nhờ các báo cáo ghi lại quá trình hoạt động, bảo trì và chức năng tự động gửi cảnh báo.3 Các chức năng cơ bản của hệ thống BMS 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 tòa bộ hệ thống điều hòa thông gió của tòa nhà từ trung tâm điều khiển. 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. Quản lý hệ thống điện Điều khiển và giám sát hệ thống cấp điện nguồn, hệ thống máy phát dự phòng, máy biến thế và các tủ phân phối điện chính và phân phối điện khu vực. Hệ thống chiếu sáng Hệ thống đèn chiếu sáng trong và ngoài tòa nhà sẽ được thiết kế dựa trên những tiện ích cho người sử dụng và quản lý hệ thống.
Các đèn chiếu sáng tại các khu vực được điều khiển đóng/mở từ xa tại phòng điều khiển trung tâm, từ các công tắc khả trình được lắp đặt tại các khu vực hoặc các công tắc trên Relay điều khiển RCM tại các tủ điều khiển. Các khu vực nhạy cảm như khu chế tác, khu trưng bày, khu văn phòng của công ty, hệ thống chiếu sáng được điều khiển liên động với hệ thống an ninh chống đột nhập bất hợp pháp. Khi có tín hiệu truy nhập bất hợp pháp 4 từ các khu vực này, đèn chiếu sáng được điều khiển tự động bật sáng để tăng cường độ chiếu sáng cho khu vực phục vụ cho việc thu hình của hệ thống các camera giám sát. Hệ thống an ninh Cho phép giám sát, lưu trữ các hình ảnh thu được từ camera và điều khiển camera từ hệ thống BMS, giám sát các hoạt động truy xuất tại các cửa ra vào, ra lệnh đóng mở trong các tình huống khẩn cấp từ máy chủ hệ thống BMS như có sự xâm nhập trái phép hoặc các sự cố cháy nổ.
Hệ thống báo cháy và chữa cháy tự động Giám sát và phát ra các tín hiệu cảnh bảo trên máy chủ hệ thống BMS và khi có sự cố cháy nổ, đồng thời phát tín hiệu cảnh báo qua hệ thống truyền thanh, báo động đến cơ quan chữa cháy. Điều khiển liên động tới hệ thống điều hòa không khí để hạn chế cháy lan truyền, cắt điện hệ thống điện nguồn và hệ thống chiếu sáng thoát hiểm được bật lên để dẫn mọi người ra lối thoát hiểm. Đồng thời các tín hiệu được đưa đến hệ thống phòng cháy tự động. Ngoài ra, khi ở trạng thái bình thường, hệ thống BMS giám sát toàn bộ trạng thái hoạt động của bơm chữa cháy, trạng thái của hệ thống chữa cháy tự động, mức nước tại các bể nước chữa cháy.
Hệ thống truyền thanh nội bộ Đưa ra các cảnh báo nội bộ (khi cố sự cố kỹ thuật hệ thống hoặc xảy ra sự cố cháy nổ) bởi các nhân viên kỹ thuật hay từ máy chủ hệ thống BMS khi có sự cố. Quản lý hệ thống thang máy Giám sát trạng thái hoạt động của thang máy bao gồm nhiệt độ buồng thang, nồng độ Oxy buồng thang máy, trạng thái hoạt động của động cơ, vị trí thang máy. Điều khiển liên động đến thang máy khi có sự cố cháy nổ, điều khiển on/off động cơ thang máy.2 Một số hãng cung cấp giải pháp hệ thống quản lý tòa nhà BMS trên thế giới 1.1 Thị phần của thị trường BMS Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều nhà cung cấp giải pháp BMS cho các tòa nhà, tập trung ở các nước Bắc Mỹ, Châu Âu, Nhật Bản. 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.1 Thị trường BMS trên thế giới năm 2001 và 2006 theo nguồn của ARC Advise Group Về thị phần của các nhà cung cấp thì 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. 6 Ngoài ra, Siemens còn tham gia phát triển chương trình giải pháp vận hành để cung cấp cho các khách hàng nâng cấp việc điều khiển tòa nhà cũng như vận hành và bảo trì nó.
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. Ngoài ra, Johnson Control còn cung cấp các hệ thống chiếu sáng tự động, các thiết bị báo cháy, chữa cháy và các thiết bị an ninh, truy nhập. Trên đây là hai hãng cung cấp giải pháp BMS hàng đầu trên thế giới với lần lượt chiếm 14,4% và 12,5% thị phần trên toàn thế giới theo khảo sát của ARC Advise Group.1 Biểu đồ Thị phần của các nhà cung cấp giải pháp BMS trên thế giới 7 Ngoài Siemens và Johnson Controls thì còn có các nhà cung cấp giải pháp BMS lớn như là Honeywel với 11,9%; Trane với 6.5% Yamatake và Invensys lần lượt là 6,5% và 6.
Còn lại khoảng 22,2% thị phần của các nhà cung cấp khác không nằm trong biểu đồ trên.2 Giải pháp công nghệ của một số hãng cung cấp giải pháp BMS Siemens Nền tảng BMS của Siemens là hệ thống quản lý tòa nhà Apogee. Apogee được thiết kế thành một hệ thống mở, linh hoạt, tương thích theo những yêu cầu của khách hàng.