I. Tổng quan về hệ thống BMS
Hệ thống BMS (Building Management System) là hệ thống quản lý tòa nhà, tập trung hóa và đơn giản hóa việc giám sát, vận hành và quản lý tòa nhà. Mục tiêu chính của BMS là nâng cao hiệu suất hoạt động của tòa nhà thông qua việc giảm chi phí nhân công và tiết kiệm năng lượng. Hệ thống này bao gồm hai thành phần chính: hệ thống điện và hệ thống cơ. Hệ thống điện bao gồm các hệ thống cung cấp điện động lực, điều khiển chiếu sáng, và các hệ thống điện nhẹ như camera quan sát, mạng điện thoại, và hệ thống báo cháy. Hệ thống cơ bao gồm các hệ thống điều hòa không khí, thông gió, chữa cháy, và cấp thoát nước. BMS giúp quản lý và tối ưu hóa các hệ thống này, đảm bảo môi trường làm việc an toàn và thoải mái.
1.1. Cấu trúc cơ bản của hệ thống BMS
Hệ thống BMS được chia thành ba cấp chính: cấp vận hành và quản lý, cấp điều khiển hệ thống, và cấp điều khiển khu vực. Cấp vận hành và quản lý là cấp cao nhất, nơi các trạm vận hành giám sát toàn bộ hệ thống thông qua máy tính. Cấp điều khiển hệ thống quản lý các hệ thống lớn như điều hòa trung tâm và máy lạnh trung tâm. Cấp điều khiển khu vực là cấp thấp nhất, nơi các bộ điều khiển trực tiếp giao tiếp với các thiết bị như bơm nhiệt và điều hòa cục bộ. Các cấp này được kết nối thông qua các giao thức truyền thông như Ethernet, BACnet, và LonWorks.
1.2. Lịch sử phát triển của hệ thống BMS
Hệ thống BMS ra đời vào khoảng năm 1950 và phát triển mạnh vào nửa cuối thế kỷ XX. Tại các quốc gia phương Tây và một số nước châu Á, BMS trở thành yêu cầu bắt buộc khi xây dựng các tòa nhà. Tại Việt Nam, việc áp dụng BMS mới được quan tâm trong những năm gần đây. Tuy nhiên, tỷ lệ các tòa nhà sử dụng BMS ở Việt Nam còn thấp và chưa đồng bộ. Việt Nam cũng chưa có các chuẩn nhất định cho việc áp dụng BMS trong xây dựng.
II. Giao thức truyền thông trong hệ thống BMS
Giao thức truyền thông đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối và điều khiển các thiết bị trong hệ thống BMS. Các giao thức phổ biến bao gồm Ethernet, BACnet, LonWorks, Modbus, và KNXnet. Ethernet là giao thức truyền thông phổ biến nhất, được sử dụng để kết nối các thiết bị trong mạng LAN. BACnet là giao thức được thiết kế đặc biệt cho các hệ thống tự động hóa tòa nhà, hỗ trợ truyền thông giữa các thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau. LonWorks là giao thức mạng mở, được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển phân tán. Modbus là giao thức đơn giản, thường được sử dụng trong các hệ thống công nghiệp. KNXnet là giao thức dành cho các hệ thống điều khiển nhà thông minh.
2.1. Giao thức IEC 61850
Giao thức IEC 61850 là tiêu chuẩn truyền thông quốc tế, được sử dụng trong các hệ thống tự động hóa điện. Giao thức này cung cấp khả năng tích hợp cao, giúp giải quyết vấn đề không tương đồng giữa các thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau. IEC 61850 hỗ trợ truyền thông thời gian thực, đảm bảo độ tin cậy và tính an toàn cao trong các hệ thống điều khiển. Giao thức này được áp dụng rộng rãi trong các hệ thống BMS, đặc biệt là trong việc điều khiển và giám sát các hệ thống điện chiếu sáng.
2.2. Chuẩn truyền thông RS 232 và RS 485
Chuẩn truyền thông RS-232 và RS-485 là hai chuẩn truyền thông phổ biến trong các hệ thống BMS. RS-232 được sử dụng để kết nối các thiết bị ở khoảng cách ngắn, trong khi RS-485 hỗ trợ truyền thông ở khoảng cách xa hơn và có khả năng kết nối nhiều thiết bị trên cùng một đường truyền. Cả hai chuẩn này đều được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển và giám sát, đặc biệt là trong các hệ thống điện chiếu sáng và điều hòa không khí.
III. Ứng dụng hệ thống BMS trong điều khiển điện chiếu sáng
Hệ thống BMS được ứng dụng rộng rãi trong việc điều khiển và giám sát điện chiếu sáng trong các tòa nhà. Hệ thống này giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng, giảm chi phí vận hành, và nâng cao hiệu suất hoạt động của tòa nhà. BMS cho phép điều khiển từ xa các thiết bị chiếu sáng thông qua mạng Internet, đảm bảo tính linh hoạt và tiện lợi. Hệ thống cũng tích hợp các cảm biến và bộ điều khiển để tự động điều chỉnh ánh sáng dựa trên điều kiện môi trường và nhu cầu sử dụng.
3.1. Thiết kế hệ thống BMS điều khiển điện chiếu sáng
Thiết kế hệ thống BMS điều khiển điện chiếu sáng bao gồm việc lựa chọn các thiết bị phù hợp, tích hợp các giao thức truyền thông, và xây dựng giao diện người dùng. Hệ thống này thường bao gồm các bộ điều khiển trung tâm, cảm biến ánh sáng, và các thiết bị chiếu sáng thông minh. BMS cũng tích hợp các phần mềm quản lý năng lượng để theo dõi và phân tích mức tiêu thụ điện, giúp đưa ra các giải pháp tiết kiệm năng lượng hiệu quả.
3.2. Mô hình mô phỏng điều khiển chiếu sáng
Mô hình mô phỏng là công cụ quan trọng trong việc nghiên cứu và phát triển các hệ thống BMS điều khiển điện chiếu sáng. Mô hình này bao gồm phần cứng và phần mềm, cho phép mô phỏng các tình huống thực tế và đánh giá hiệu quả của hệ thống. Phần cứng bao gồm các thiết bị điều khiển và cảm biến, trong khi phần mềm cung cấp giao diện mô phỏng và hiển thị kết quả. Mô hình này giúp tối ưu hóa thiết kế và nâng cao độ tin cậy của hệ thống trước khi triển khai thực tế.
