Mô Hình BMS - Hệ Thống Điều Khiển Chiếu Sáng Tại TP.HCM

Tài liệu nghiên cứu Building management system lighting control, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu về .

• Đề tài: Mô Hình BMS: Hệ Thống Điều Khiển Chiếu Sáng Tại TP.HCM
• Địa điểm: TP.HCM

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.3. Giải hạn của đề tài nghiên cứu
• 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.5. Phương án và quy trình thiết kế
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Hệ thống quản lý tòa nhà
• 2.2. Phân cấp hệ thống quản lý điều khiển
• 2.3. Truyền thông trong hệ thống BMS
• 2.4. Giải thích mặt sàn chuẩn truyền thông
• 2.5. Các chuẩn RS232/RS485
• 2.6. Các giao thức ứng dụng trong hệ thống BMS
• 2.6.1. Giao thức BACnet
• 2.6.2. Giao thức Lonmark
• 2.6.3. Giao thức Modbus
• 2.7. Lựa chọn giao thức sử dụng trong hệ thống BMS
• 2.8. Xu hướng phát triển của hệ thống BMS
• 2.9. Tổng quan hệ thống quản lý chiếu sáng
• 2.10. Mục đích của hệ thống chiếu sáng
• 2.11. Các thành phần cơ bản trong hệ thống chiếu sáng
• 2.11.1. Chân lưu, chân lưu điều chỉnh và LED Driver
• 2.11.2. Cảm biến và thiết bị điều khiển
• 2.12. Chiến lược quản lý năng lượng và kiểm soát ánh sáng
• 2.13. Điều khiển bằng công tắc, nút nhấn và chức năng làm mờ của đèn
• 2.14. Đặt lịch và điều khiển theo giá trị cảm biến
• 2.15. Sử dụng ánh sáng ban ngày và ánh sáng bóng râm
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM
• 3.1. Thiết kế phần cứng
• 3.2. Thiết kế mô hình
• 3.3. Thiết kế hệ thống điều khiển chiếu sáng
• 3.4. Yêu cầu hệ thống
• 3.5. Phần mềm sử dụng trong hệ thống
• 4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG MÔ HÌNH VÀ HỆ THỐNG
• 4.1. Thi công mô hình
• 4.2. Lắp đặt hệ thống
• 4.2.1. Sơ đồ nối dây hệ thống
• 4.2.2. Lắp đặt thiết bị trên mô hình
• 5. CHƯƠNG 5: VẬN HÀNH VÀ KIỂM TRA MÔ HÌNH
• 5.1. Vận hành mô hình
• 5.1.1. Bước 1: Cấp nguồn cho bộ điều khiển và kết nối với máy tính
• 5.1.2. Bước 2: Cấp nguồn các thiết bị cảm biến ánh sáng, Driver đèn, Relay
• 5.1.3. Bước 3: Cấu hình thông số các thiết bị cảm biến ánh sáng, Driver đèn, relay
• 5.1.4. Bước 4: Khởi động chức năng ghi nhận dữ liệu
• 5.1.5. Bước 5: Nạp chương trình vào bộ điều khiển DDC – C46
• 5.1.6. Bước 6: Hệ thống bắt đầu hoạt động điều chỉnh độ sáng theo lịch trình
• 5.1.7. Bước 7: Giám sát hoạt động của hệ thống
• 5.2. Kiểm tra hệ thống
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN
• 6.1. Các vấn đề đã được giải quyết trong đề tài
• 6.2. Hướng phát triển trong tương lai
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giải Mã Mô Hình BMS Hệ Thống Điều Khiển Chiếu Sáng TP

Trong bối cảnh đô thị hóa nhanh chóng tại TP.HCM, các tòa nhà cao tầng mọc lên với yêu cầu ngày càng cao về tiện nghi và hiệu quả. Mô Hình BMS: Hệ Thống Điều Khiển Chiếu Sáng Tại TP.HCM nổi lên như một giải pháp công nghệ tất yếu, đáp ứng nhu cầu quản lý năng lượng tòa nhà (BEMS) một cách thông minh. Về cơ bản, hệ thống quản lý tòa nhà (Building Management System - BMS) là một hệ thống điều khiển tích hợp, dựa trên máy tính, có khả năng giám sát và điều phối toàn bộ các hệ thống cơ điện (M&E) trong một công trình. Thay vì vận hành riêng lẻ, các hệ thống như chiếu sáng, điều hòa không khí (HVAC), an ninh, phòng cháy chữa cháy được kết nối và hoạt động một cách đồng bộ. Mục tiêu chính là đơn giản hóa công tác quản lý, tối ưu hóa hiệu suất và quan trọng nhất là tiết kiệm năng lượng cho tòa nhà. Theo nghiên cứu của Đinh Công Cường và Lê Thành Tâm (2020), phần lớn các tòa nhà tại Việt Nam vẫn chưa được trang bị hệ thống quản lý thông minh, dẫn đến sự lãng phí tài nguyên đáng kể. Do đó, việc áp dụng một mô hình BMS không chỉ là một xu hướng hiện đại hóa mà còn là một chiến lược đầu tư hiệu quả, đặc biệt trong lĩnh vực điều khiển chiếu sáng, vốn chiếm một phần lớn chi phí vận hành. Hệ thống này cho phép điều khiển linh hoạt, tự động hóa các kịch bản chiếu sáng, và cung cấp dữ liệu vận hành chi tiết, tạo tiền đề cho các quyết định quản lý chính xác và kịp thời.

1.1. Định nghĩa Hệ thống Quản lý Tòa nhà Building Management System

Một hệ thống quản lý tòa nhà (BMS) là một mạng lưới phức tạp bao gồm phần cứng và phần mềm, được thiết kế để điều khiển và giám sát các thiết bị cơ khí và điện trong một tòa nhà. Các thành phần chính bao gồm các bộ điều khiển kỹ thuật số trực tiếp (DDC), cảm biến, thiết bị chấp hành và một máy chủ trung tâm với giao diện đồ họa. Hệ thống này hoạt động như 'bộ não' của tòa nhà, thu thập dữ liệu từ các cảm biến (nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, sự hiện diện) và ra quyết định điều khiển các thiết bị (đèn, máy lạnh, quạt) theo các thuật toán và lịch trình đã được lập trình sẵn. Mục tiêu là tạo ra một môi trường an toàn, thoải mái và tiết kiệm năng lượng.

1.2. Vai trò cốt lõi trong việc tự động hóa tòa nhà hiện đại

Vai trò của BMS trong tự động hóa tòa nhà là không thể thiếu. Nó chuyển đổi một công trình tĩnh thành một thực thể 'sống', có khả năng tự điều chỉnh để tối ưu hóa hiệu suất. Thay vì phụ thuộc vào sự can thiệp thủ công, BMS cho phép vận hành tự động theo kịch bản: đèn tự động bật/tắt hoặc điều chỉnh độ sáng dựa trên cảm biến hiện diện và ánh sáng tự nhiên, hệ thống HVAC tự điều chỉnh nhiệt độ theo số lượng người trong phòng. Điều này không chỉ giúp giảm thiểu chi phí nhân công vận hành mà còn đảm bảo các hệ thống hoạt động đồng bộ, tránh xung đột và tăng cường tuổi thọ thiết bị. Hơn nữa, khả năng ghi nhận và phân tích dữ liệu lịch sử giúp ban quản lý nhận diện các xu hướng sử dụng năng lượng và đưa ra các chiến lược cải tiến liên tục.

II. Thách Thức Vận Hành Chiếu Sáng Vì Sao Tòa Nhà Cần BMS

Các tòa nhà thương mại và văn phòng tại TP.HCM đối mặt với nhiều thách thức trong việc quản lý hệ thống chiếu sáng. Hệ thống truyền thống, dựa trên công tắc thủ công, bộc lộ nhiều nhược điểm khi quy mô công trình trở nên lớn và phức tạp. Thách thức lớn nhất là lãng phí năng lượng. Đèn thường xuyên được bật ở những khu vực không có người sử dụng hoặc bật với 100% công suất ngay cả khi ánh sáng tự nhiên đã đủ. Điều này trực tiếp làm tăng hóa đơn tiền điện và gây ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường. Hơn nữa, việc quản lý và bảo trì trở nên khó khăn. Việc xác định một bóng đèn hỏng trong một tòa nhà hàng chục tầng đòi hỏi nhân lực và thời gian. Thiếu khả năng giám sát tập trung khiến việc vận hành tòa nhà hiệu quả gần như là bất khả thi. Các hệ thống này cũng thiếu tính linh hoạt, không thể tạo ra các kịch bản chiếu sáng phù hợp với từng mục đích sử dụng không gian khác nhau, làm giảm trải nghiệm của người dùng. Đây chính là những vấn đề mà một mô hình BMS điều khiển chiếu sáng được thiết kế để giải quyết triệt để, mang lại lợi ích kép về kinh tế và vận hành cho các tòa nhà thông minh Sài Gòn.

2.1. Hạn chế của các giải pháp chiếu sáng thủ công truyền thống

Các giải pháp chiếu sáng truyền thống hoạt động dựa trên nguyên tắc Bật/Tắt đơn giản. Chúng hoàn toàn phụ thuộc vào hành động của con người, dẫn đến tình trạng quên tắt đèn phổ biến. Hệ thống này không có khả năng điều chỉnh cường độ sáng (dimming) để phù hợp với điều kiện ánh sáng tự nhiên hoặc nhu cầu sử dụng cụ thể. Mỗi khu vực được điều khiển độc lập, không có sự kết nối và phối hợp, gây khó khăn cho việc quản lý tổng thể. Việc thay đổi cấu hình hệ thống, ví dụ như thay đổi chức năng một phòng, đòi hỏi phải đi lại dây điện phức tạp và tốn kém, thiếu đi sự linh hoạt cần thiết cho các không gian làm việc hiện đại.

2.2. Chi phí năng lượng và những con số lãng phí đáng báo động

Chiếu sáng chiếm từ 25% đến 40% tổng chi phí năng lượng của một tòa nhà thương mại điển hình. Với hệ thống thủ công, tỷ lệ lãng phí có thể lên tới 30-50%. Sự lãng phí này đến từ việc chiếu sáng các không gian trống, sử dụng cường độ sáng cao hơn mức cần thiết, và không tận dụng được ánh sáng ban ngày. Một giải pháp chiếu sáng thông minh tích hợp BMS có thể cắt giảm đáng kể chi phí này. Bằng cách tự động tắt đèn khi không có người và điều chỉnh độ sáng dựa trên cảm biến ánh sáng, hệ thống đảm bảo chỉ sử dụng năng lượng khi thực sự cần thiết, trực tiếp tác động tích cực đến lợi nhuận và mục tiêu phát triển bền vững của doanh nghiệp.

III. Hướng Dẫn Cấu Trúc Mô Hình BMS Cho Hệ Thống Chiếu Sáng

Một mô hình BMS điều khiển chiếu sáng hiệu quả được xây dựng dựa trên cấu trúc phân cấp rõ ràng, đảm bảo khả năng hoạt động ổn định và linh hoạt. Cấu trúc này bao gồm ba cấp chính: Cấp Trường (Field Level), Cấp Tự động hóa (Automation Level), và Cấp Quản lý (Management Level). Cấp Trường là nơi lắp đặt các thiết bị vật lý như cảm biến hiện diện, cảm biến ánh sáng, đèn LED, và các thiết bị chấp hành như LED Driver, Dimmer. Các thiết bị này thu thập thông tin và thực thi lệnh. Cấp Tự động hóa là 'trung tâm thần kinh', chứa các bộ điều khiển kỹ thuật số trực tiếp (DDC), ví dụ như DDC-C46 được sử dụng trong đề tài nghiên cứu. Bộ DDC nhận tín hiệu từ cảm biến, xử lý theo logic đã lập trình và gửi lệnh điều khiển đến các thiết bị chấp hành. Cấp Quản lý là giao diện người dùng, thường là phần mềm chạy trên máy chủ, cho phép các kỹ sư vận hành giám sát toàn bộ hệ thống, thiết lập lịch trình, xem báo cáo và nhận cảnh báo. Sự phối hợp nhịp nhàng giữa ba cấp này tạo nên một giải pháp chiếu sáng thông minh toàn diện.

3.1. Phân tích bộ điều khiển DDC và các thiết bị chấp hành

Bộ điều khiển DDC (Direct Digital Controller) là trái tim của hệ thống. Nó là một máy tính vi xử lý chuyên dụng, nhận đầu vào analog hoặc digital từ cảm biến và xuất tín hiệu điều khiển tương ứng. Trong mô hình nghiên cứu, DDC-C46 chịu trách nhiệm tính toán và điều chỉnh điện áp đầu ra 0-10V để điều khiển độ sáng của đèn. Các thiết bị chấp hành bao gồm: LED Driver, có nhiệm vụ chuyển đổi nguồn AC thành nguồn DC phù hợp cho đèn LED và nhận tín hiệu điều khiển để dimming; Dimmer, cho phép điều chỉnh độ sáng thủ công; và các Relay, dùng để đóng/cắt nguồn điện cho đèn hoặc chuyển đổi giữa chế độ tự động và thủ công.

3.2. Vai trò của cảm biến ánh sáng và cảm biến hiện diện

Cảm biến ánh sáng (Lux sensor) đo lường cường độ ánh sáng tự nhiên trong một khu vực. Dữ liệu này được gửi về DDC, hệ thống sẽ tự động giảm độ sáng của đèn nhân tạo để duy trì một mức sáng tổng thể không đổi, chiến lược này gọi là 'Daylight Harvesting'. Trong khi đó, cảm biến hiện diện (hoặc cảm biến chuyển động) phát hiện sự có mặt của con người. Khi một phòng trống, cảm biến sẽ gửi tín hiệu để hệ thống tự động tắt hoặc giảm độ sáng đèn xuống mức tối thiểu, giúp tiết kiệm năng lượng cho tòa nhà một cách tối đa. Sự kết hợp hai loại cảm biến này là nền tảng của một hệ thống chiếu sáng thực sự thông minh và hiệu quả.

IV. Bí Quyết Tích Hợp Hệ Thống Chiếu Sáng Vào Mô Hình BMS

Sự thành công của một hệ thống quản lý tòa nhà phụ thuộc rất lớn vào khả năng tích hợp liền mạch giữa các thiết bị từ nhiều nhà sản xuất khác nhau. Điều này được thực hiện thông qua các giao thức truyền thông tiêu chuẩn. Tài liệu nghiên cứu đã đề cập đến các giao thức phổ biến như BACnet, Modbus và LonMark. Việc lựa chọn giao thức phù hợp là một 'bí quyết' quan trọng, quyết định tính mở và khả năng mở rộng của hệ thống trong tương lai. Đối với hệ thống điều khiển chiếu sáng, các giao thức chuyên dụng như điều khiển chiếu sáng DALI (Digital Addressable Lighting Interface) mang lại nhiều ưu điểm vượt trội. DALI cho phép điều khiển và truy vấn trạng thái của từng đèn hoặc nhóm đèn một cách độc lập trên cùng một đường dây. Hơn nữa, một mô hình BMS tiên tiến phải có khả năng tích hợp hệ thống HVAC và chiếu sáng. Ví dụ, khi cảm biến hiện diện phát hiện không có người, hệ thống có thể đồng thời tắt đèn và giảm công suất điều hòa, nhân đôi hiệu quả tiết kiệm năng lượng. Đây là sức mạnh thực sự của một giải pháp tự động hóa tòa nhà toàn diện.

4.1. So sánh các giao thức truyền thông phổ biến BACnet và Modbus

BACnet (Building Automation and Control Networks) là một tiêu chuẩn mở được thiết kế riêng cho tự động hóa tòa nhà. Nó định nghĩa một mô hình hướng đối tượng, cho phép các thiết bị từ các hãng khác nhau 'hiểu' và giao tiếp với nhau. Modbus, mặt khác, là một giao thức công nghiệp lâu đời, đơn giản và mạnh mẽ, hoạt động theo mô hình master-slave. BACnet thường linh hoạt và toàn diện hơn cho các ứng dụng tòa nhà phức tạp, trong khi Modbus lại hiệu quả về chi phí và dễ triển khai cho các hệ thống nhỏ hơn. Việc lựa chọn giữa hai giao thức này phụ thuộc vào quy mô dự án và yêu cầu kỹ thuật của nhà thầu cơ điện M&E tại TP.HCM.

4.2. Ứng dụng công nghệ điều khiển chiếu sáng DALI tiên tiến

DALI là một tiêu chuẩn quốc tế (IEC 62386) dành riêng cho điều khiển chiếu sáng kỹ thuật số. So với điều khiển analog 0-10V, DALI cung cấp khả năng giao tiếp hai chiều. Điều này có nghĩa là bộ điều khiển không chỉ gửi lệnh 'dimming' mà còn có thể nhận lại thông tin trạng thái từ đèn, như tình trạng hoạt động hoặc số giờ đã sử dụng. Mỗi thiết bị DALI có một địa chỉ duy nhất, cho phép cấu hình và gom nhóm đèn bằng phần mềm một cách cực kỳ linh hoạt mà không cần thay đổi hệ thống dây dẫn vật lý. Đây là công nghệ lý tưởng cho các giải pháp chiếu sáng thông minh trong văn phòng, bảo tàng, và trung tâm thương mại.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Mô Hình BMS Chiếu Sáng Tại TP

Lý thuyết và công nghệ chỉ thực sự có giá trị khi được ứng dụng vào thực tiễn. Mô hình BMS điều khiển chiếu sáng không còn là khái niệm xa vời mà đã được triển khai thành công tại nhiều công trình ở TP.HCM, từ tòa nhà văn phòng, khách sạn đến trung tâm thương mại. Đề tài nghiên cứu của Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM là một minh chứng rõ nét, đã xây dựng thành công một mô hình vật lý mô phỏng hoạt động của hệ thống, kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của nó. Kết quả cho thấy hệ thống có khả năng vận hành ổn định ở cả hai chế độ tự động và thủ công, điều chỉnh chính xác độ rọi theo yêu cầu đặt trước, và ghi nhận dữ liệu hoạt động liên tục. Những lợi ích đo lường được, đặc biệt là khả năng tiết kiệm năng lượng cho tòa nhà, đã khẳng định vai trò quan trọng của BMS. Để triển khai thành công, việc lựa chọn một nhà thầu cơ điện M&E tại TP.HCM có kinh nghiệm và chuyên môn về building management system là yếu tố then chốt, đảm bảo hệ thống được thiết kế, lắp đặt và vận hành một cách tối ưu.

5.1. Case study Mô phỏng tại tòa nhà ĐH Sư phạm Kỹ thuật

Nghiên cứu đã xây dựng một mô hình vật lý lấy ý tưởng từ tòa nhà trung tâm của trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM. Hệ thống sử dụng bộ điều khiển DDC-C46, hai cảm biến ánh sáng, đèn LED có thể điều chỉnh độ sáng và phần mềm DDC-Configurator. Mô hình đã vận hành thành công, chứng minh khả năng điều khiển độ sáng của đèn theo giá trị đặt trước (setpoint). Khi ánh sáng môi trường thay đổi, hệ thống tự động điều chỉnh công suất đèn để duy trì độ rọi ổn định. Dữ liệu từ cảm biến và trạng thái hoạt động của hệ thống được ghi lại và có thể xuất ra file Excel để phân tích, cho thấy tính ứng dụng cao trong việc giám sát và tối ưu hóa vận hành tòa nhà hiệu quả.

5.2. Lợi ích đo lường được và tiềm năng phát triển tương lai

Lợi ích rõ ràng nhất là việc giảm tiêu thụ điện năng. Bên cạnh đó, hệ thống còn giúp tăng tuổi thọ của bóng đèn do vận hành ở mức công suất tối ưu và sử dụng tính năng 'khởi động mềm'. Về mặt vận hành, hệ thống giảm thiểu sự can thiệp của con người, tự động hóa các tác vụ lặp đi lặp lại và cung cấp khả năng giám sát tập trung. Trong tương lai, hệ thống này có thể được phát triển xa hơn bằng cách tích hợp giao diện điều khiển trên HMI hoặc Web Server, cho phép giám sát và điều khiển từ xa qua internet. Việc bổ sung các thuật toán AI và IoT sẽ giúp hệ thống 'học' thói quen sử dụng và tự động tối ưu hóa các kịch bản chiếu sáng, hướng tới một tòa nhà thông minh Sài Gòn thực sự.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TR¯âNG Đ¾I HâC S¯ PH¾M Kþ THU¾T THÀNH PHÞ Hà CHÍ MINH KHOA ĐÀO T¾O CHÂT L¯þNG CAO Đà ÁN TÞT NGHIàP XÂY DĀNG MÔ HÌNH BMS - Hà THÞNG ĐIÂU KHIÄN CHIÀU SÁNG SVTH : ĐINH CÔNG C¯âNG MSSV : 16142524 SVTH : LÊ THÀNH TÂM MSSV : 16142201 Khoá : 2016 Ngành: CNKT ĐIàN – ĐIàN Tþ GVHD: ThS. LÊ THà HàNG NHUNG Tp. Hã Chí Minh, tháng 07 năm 2020 TR¯âNG Đ¾I HâC S¯ PH¾M Kþ THU¾T THÀNH PHÞ Hà CHÍ MINH KHOA ĐÀO T¾O CHÂT L¯þNG CAO Đà ÁN TÞT NGHIàP XÂY DĀNG MÔ HÌNH BMS - Hà THÞNG ĐIÂU KHIÄN CHIÀU SÁNG SVTH : ĐINH CÔNG C¯âNG MSSV : 16142524 SVTH : LÊ THÀNH TÂM MSSV : 16142201 Khoá : 2016 Ngành: CNKT ĐIàN – ĐIàN Tþ GVHD: ThS. LÊ THà HàNG NHUNG Tp.

Hã Chí Minh, tháng 07 năm 2020 CàNG HÒA Xà HàI CHĂ NGH)A VIàT NAM Đác l¿p – Tư뀣 do – H¿nh phúc *** Tp. Hã Chí Minh, ngày 28 tháng năm 2020 NHIàM VĀ Đà ÁN TÞT NGHIàP Họ và tên sinh viên: ĐINH CÔNG C¯äNG MSSV: 16142524 Họ và tên sinh viên: LÊ THÀNH TÂM MSSV: 16142201 GiÁng viên h°ãng dÁn: LÊ THà HâNG NHUNG ĐT: [phone] Ngày nh¿n đà tài: 24/02/2020 Ngày náp đà tài: 28/07/2020 1. Các sá liáu, tài liáu ban đu: 3. Nái dung thư뀣c hián đà tài: 4.

SÁn ph¿m: TR¯æNG NGÀNH GIÀNG VIÊN H¯âNG DÀN i CàNG HOÀ Xà HàI CHĂ NGH)A VIàT NAM Đác l¿p – Tư뀣 do – H¿nh Phúc ******* PHIÊU NH¾N XÉT CĂA GIÁO VIÊN H¯àNG DÀN Họ và tên Sinh viên:. Họ và tên Giáo viên h°ãng dÁn:. Và nái dung đà tài & khái l°ÿng thư뀣c hián:. Đà nghá cho bÁo vá hay không?.

Đánh giá lo¿i:. Hã Chí Minh, ngày tháng năm 2020 Giáo viên h°ãng dÁn (Ký & ghi rõ họ tên) ii CàNG HOÀ Xà HàI CHĂ NGH)A VIàT NAM Đác l¿p – Tư뀣 do – H¿nh Phúc ******* PHIÊU NH¾N XÉT CĂA GIÁO VIÊN PHÀN BIàN Họ và tên Sinh viên:. Họ và tên Giáo viên h°ãng dÁn:. Và nái dung đà tài & khái l°ÿng thư뀣c hián:.

Đà nghá cho bÁo vá hay không?. Đánh giá lo¿i:. Hã Chí Minh, ngày tháng năm 2020 Giáo viên phÁn bián (Ký & ghi rõ họ tên) iii LâI CÀM ¡N Nhóm xin chân thành cÁm ¢n các thy cô trong khoa Đào t¿o ch¿t l°ÿng cao và các thy cô trong tr°ång Đ¿i học S° ph¿m Kỹ thu¿t TP.HCM, đã giÁng d¿y cho nhóm những kiÁn thąc chuyên môn và c¢ bÁn và ngành trong suát khoá học 2016 – 2020. Tć đó giúp nhóm đánh h°ãng theo sư뀣 hiÅu biÁt và khÁ năng căa mình.

ĐÅ hôm nay nhóm có thÅ thư뀣c hián đã án tát nghiáp <Xây dāng mô hình BMS – há thßng điÃu khiÅn chiÁu sáng=. Nhóm chúng em xin chân thành cÁm ¢n cô Lê Thá Háng Nhung và thy Lê Trãng Nghĩa, giáo viên h°ãng dÁn đã án tát nghiáp căa nhóm. D°ãi sư뀣 h°ãng dÁn, chß bÁo t¿n tình căa thy và cô, đặc biát là các ý t°çng và góp ý kiÁn khi nhóm gặp trç ng¿i, nhóm đã hoàn thành tát đ°ÿc các māc tiêu đà ra căa đã án. Bên c¿nh đó, nhóm chúng em cũng hÁt lòng biÁt ¢n gia đình đã t¿o điÃu kián cho tāi em đ°ÿc học t¿p trong môi tr°ång đ¿i học và cũng xin cÁm ¢n các b¿n trong các nhóm đã án khác đã nhiát tình hß trÿ kiÁn thąc và kinh nghiám cho nhóm.

Mặc dù đã đ¿t đ°ÿc māc tiêu đà ra nh°ng vì thåi gian còn h¿n chÁ, cũng nh° l°ÿng kiÁn thąc lãn nên nhóm không thÅ tránh khßi những thiÁu sót. Vì v¿y nhóm r¿t mong s¿ nh¿n đ°ÿc nhiÃu ý kiÁn đánh giá, góp ý căa quý thy cô và các b¿n đÅ nhóm có thÅ phát triÅn và hoàn thián thêm đà tài này. Nhóm chúng em xin chân thành cÁm ¢n! Tp. HCM, ngày 28 tháng 07 năm 2020 Sinh viên thư뀣c hián: Đinh Công C°ång Lê Thành Tâm iv TÓM TÀT Ngày nay, hu hÁt các tòa nhà cao tng ç Viát Nam hián nay đÃu không đ°ÿc trang bá há tháng quÁn lý tòa nhà thông minh.

Trong các công trình đã sá này sử dāng nhiÃu há tháng kỹ thu¿t toà nhà nh°: há tháng chiÁu sáng, há tháng thông gió, há tháng đián năng, há tháng phòng cháy chữa cháy, & Chúng ngày càng trç nên hián đ¿i, tián nghi đÅ phāc vā các yêu cu ngày càng cao căa con ng°åi. Há tháng quÁn lý toà nhà (Building Management System – BMS) là mát há tháng tích hÿp điÃu khiÅn và giám sát các há tháng kỹ thu¿t trong toà nhà nhằm phái hÿp v¿n hành các há tháng này mát cách tháng nh¿t và linh ho¿t, giúp cho viác quÁn lý các toà nhà hiáu quÁ và tinh tÁ. Đã án s¿ tìm hiÅu tång quan và há tháng quÁn lý toà nhà BMS và các há tháng đ°ÿc tích hÿp trong BMS. Cā thÅ, đã án này s¿ t¿p trung vào điÃu khiÅn há tháng chiÁu sáng và tiÁn hành xây dư뀣ng mô hình đÅ mô phßng quá trình điÃu khiÅn trong thư뀣c tÁ.

Trong quá trình thư뀣c hián đã án, nhóm chúng em đã hiÅu há tháng quÁn lý quÁn lý toà nhà BMS, các c¿p quÁn lý điÃu khiÅn, các giao thąc ąng dāng trong há tháng BMS; tìm hiÅu chąc năng và cách điÃu khiÅn bá DDC-C46. Nghiên cąu các thành phn trong há tháng chiÁu sáng nh° các lo¿i đèn LED, Driver LED, Dimmer và các lo¿i cÁm biÁn ánh sáng. Tć đó hình thành ý t°çng xây dư뀣ng mô hình toà BMS l¿y ý t°çng là toà nhà trung tâm tr°ång Đ¿i học S° ph¿m Kỹ thu¿t thành phá Hã Chí Minh và há tháng chiÁu sang trong toà nhà đ°ÿc điÃu khiÅn và quÁn lý bçi bá điÃu khiÅn DDC-C46. Nhóm đã thành công trong viác xây dư뀣ng đ°ÿc mô hình BMS toà nhà trung tâm và há tháng chiÁu sáng.

Có thÅ điÃu khiÅn há tháng chiÁu sáng trong toà nhà bằng hai ph°¢ng pháp Auto va Manual, điÃu khiÅn và thiÁt l¿p đá sáng theo mong muán, giám sát đá sáng trong mô hình thông qua bá cÁm biÁn. V¿n hành há tháng tư뀣 đáng theo lách trình, thu nh¿p và quÁn lý dữ liáu ho¿t đáng căa há tháng mát cách tư뀣 đáng. Bên c¿nh đó vÁn tãn t¿i h¿n chÁ trong thiÁt kÁ, tính toán cā thÅ và công su¿t chiÁu sáng và Ánh h°çng căa môi tr°ång đÁn há tháng cũng nh° điÃu khiÅn há tháng bằng cách ph°¢ng pháp điÃu khiÅn tć xa do nhóm bá thiÁu sót kinh nghiám và h¿n chÁ và mặt tài chính. Trong t°¢ng lai, nhóm s¿ cÁi tiÁn và thiÁt kÁ, t¿o giao dián điÃu khiÅn và thay thÁ bằng các thiÁt bá hián đ¿i phù hÿp sát vãi há tháng chiÁu sáng trong thư뀣c tÁ.

v MĀC LĀC NHIàM VĀ Đâ ÁN TàT NGHIàP. i PHIÊU NHãN XÉT CĂA GIÁO VIÊN H¯âNG DÀN. ii PHIÊU NHãN XÉT CĂA GIÁO VIÊN PHÀN BIàN. vi DANH MĀC CÁC TĆ VIÀT TÀT.

ix DANH MĀC CÁC BÀNG BIÄU. xi DANH MĀC CÁC HÌNH ÀNH, BIÄU Đâ. xii Ch°¢ng 1 TäNG QUAN. 1 Lý do chọn đà tài .2 Đái t°ÿng và ph¿m vi nghiên cąu .2 Giãi h¿n căa đà tài nghiên cąu .2 Ý ngh*a khoa học và thư뀣c tißn căa đà tài.2 Ph°¢ng án và quy trình thiÁt kÁ .3 Ch°¢ng 2 C¡ Sæ LÝ THUYÀT.

6 Há tháng quÁn lý toà nhà .6 Phân c¿p há tháng quÁn lý điÃu khiÅn .7 TruyÃn thông trong há tháng BMS .8 Giãi thiáu mát sá chu¿n truyÃn thông .9 Các chu¿n RS232/RS485 .9 Các giao thąc ąng dāng trong há tháng BMS .10 Giao thąc BACnet .10 Giao thąc Lonmark .11 vi Giao thąc Modbus .11 Lư뀣a chọn giao thąc sử dāng trong há tháng BMS .12 Xu h°ãng phát triÅn căa há tháng BMS .13 Tång quan há tháng quÁn lý chiÁu sáng .14 Māc đích căa há tháng chiÁu sáng .14 Các thành phn c¢ bÁn trong há tháng chiÁu sáng .15 Ch¿n l°u, ch¿n l°u điÃu chßnh và LED Driver .17 CÁm biÁn và thiÁt bá điÃu khiÅn .25 ChiÁn l°ÿc quÁn lý năng l°ÿng và kiÅm soát ánh sáng .26 ĐiÃu khiÅn bằng công tÁc, nút nh¿n và chąc năng làm må căa đèn .26 Đặt lách và điÃu khiÅn theo giá trá cÁm biÁn .26 Sử dāng ánh sáng ban ngày và ánh sáng bóng râm .26 Ch°¢ng 3 THIÀT KÀ PHÀN CĄNG VÀ PHÀN MÂM. 28 ThiÁt kÁ phn cąng .28 ThiÁt kÁ mô hình .28 ThiÁt kÁ há tháng điÃu khiÅn chiÁu sáng .38 Yêu cu há tháng .38 Phn mÃm sử dāng trong há tháng .39 Ch°¢ng 4 THI CÔNG MÔ HÌNH VÀ H à THàNG. 49 Thi công mô hình .49 LÁp đặt há tháng .50 S¢ đã nái dây há tháng.50 LÁp đặt thiÁt bá trên mô hình .51 vii Ch°¢ng 5 VãN HÀNH VÀ KIÄM TRA MÔ HÌNH. 54 V¿n hành mô hình.54 B°ãc 1: C¿p nguãn cho bá điÃu khiÅn và kÁt nái vãi máy tính.54 B°ãc 2: C¿p nguãn các thiÁt bá cÁm biÁn ánh sáng, Driver đèn, Relay .57 B°ãc 3: C¿u hình thông sá các thiÁt bá cÁm biÁn ánh sáng, Driver đèn, r¢le .58 B°ãc 4: Khçi đáng chąc năng ghi nh¿n dữ liáu .61 B°ãc 5: N¿p ch°¢ng trình vào bá điÃu khiÅn DDC – C46 .61 B°ãc 6: Há tháng bÁt đu ho¿t đáng điÃu chßnh đá sáng theo lách trình .62 B°ãc 7: Giám sát ho¿t đáng căa há tháng .66 B°ãc 1: C¿p nguãn cho bá điÃu khiÅn và kÁt nái vãi máy tính.66 B°ãc 2: C¿p nguãn các thiÁt bá cÁm biÁn ánh sáng, Driver đèn, Relay.66 B°ãc 3: C¿u hình thông sá ngõ vào, ngõ ra Relay, ngõ ra Analog .66 B°ãc 4: N¿p ch°¢ng trình vào bá điÃu khiÅn DDC – C46 .68 B°ãc 5: Há tháng s¿ sẵn sàng đÅ ho¿t đáng theo chÁ đá Manual.68 KiÅm tra há tháng .69 Ch°¢ng 6 KÀT LUãN.

70 Các v¿n đà đã đ°ÿc giÁi quyÁt trong đã án .70 H°ãng phát triÅn trong t°¢ng lai .70 TÀI LIàU THAM KHÀO. 71 viii DANH MĀC CÁC TĆ VIÀT TÀT ABS: Anti-lock Braking System AHU: Air Handling Unit AI: Analog Input AO: Analog Output BAS: Building Automation System BMS: Building Management System BCU: Building Control Unit Bps: Bit per second COB: Chip On Board DALI: Digital Addressable Lighting Interface DCS: Distributed control system DDC: Direct Digital Controller DI: Digital Input DIP: Duel In-Line Package DO: Digital Output FCU: Fan Coil Unit GND: Ground HID: High Intensity Discharge HVAC: Heating, Ventilatiion and Air Conditioning Kbps: Kilobit per second LAN: Local Area Network LED: Light Emitting Diode MCOB: Multiple Chip On Board NC: Normal Close NO: Normal Open NTC: Negative Temperature Coefficient ix PBC: Printed Circuit Board PID: Proportional-Intergal-Derivative PTC: Positive Temperature Coefficient PWM: Pulse-Width Modulation RTC: Real Time Clock RTU: Remote Terminal Unit SMD: Surface Mounted Device UI: Universal Input USB: Universal Serial Bus x DANH MĀC CÁC BÀNG BIÄU BÁng 2.1 Đặc điÅm và thông sá căa các chu¿n họ RS .2 So sánh đÅ lư뀣a chọn giao thąc phù hÿp cho há tháng BMS .3 Hai lo¿i ch¿n l°u đ°ÿc sử dāng phå biÁn hián nay .1 Thông sá kỹ thu¿t căa cÁm biÁn ánh sáng .2 Thông sá kỹ thu¿t căa m¿ch Module Relay 5V .