The integration of fire alarm and power monitoring system in buildings

Đồ án tích hợp hệ thống báo cháy và giám sát điện năng tòa nhà tại ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM

• Tác giả: Nguyễn Hữu Nguyên
• Người hướng dẫn: TS. Lê Trọng Nghĩa
• Trường học: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điện - Điện tử
• Đề tài: The integration of fire alarm and power monitoring system in buildings
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan tích hợp hệ thống báo cháy và giám sát năng lượng HCMUTE

Hệ thống quản lý tòa nhà BMS đóng vai trò cốt lõi trong công trình hiện đại. Nghiên cứu tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM (HCMUTE) tập trung đồng bộ hai phân hệ trọng yếu: báo cháy tự động và giám sát năng lượng. Việc kết nối hai hệ thống kỹ thuật này tạo nên một cơ chế quản trị tập trung. Nhà quản trị có thể theo dõi toàn bộ trạng thái thiết bị điện và cảm biến an toàn trên một giao diện duy nhất. Giải pháp loại bỏ hoàn toàn các rào cản phân mảnh dữ liệu truyền thống. Kiến trúc tích hợp này sử dụng bộ điều khiển DDC-C46 làm trung tâm xử lý dữ liệu hiện trường. Nền tảng kết hợp phần mềm BMS Control và công nghệ Node-RED để truyền dữ liệu lên Firebase. Mô hình thí nghiệm tại khoa Đào tạo Chất lượng cao HCMUTE chứng minh tính khả thi vượt trội. Hệ thống phản hồi nhanh trước mọi biến động về công suất tải hoặc tín hiệu khẩn cấp. Khả năng giám sát từ xa qua Web giúp ban quản lý đưa ra quyết định chính xác và kịp thời. Tích hợp kỹ thuật này nâng cao tính an toàn và tiết kiệm điện năng cho toàn bộ công trình.

1.1. Khái niệm và vai trò của hệ thống BMS hiện đại

Hệ thống BMS (Building Management System) là mạng điều khiển tự động bằng máy tính trong công trình. Hệ thống tích hợp các phân hệ kỹ thuật gồm điều hòa không khí, chiếu sáng, cấp thoát nước và thang máy. Mục tiêu chính nhằm bảo đảm công trình vận hành ổn định và tiết kiệm chi phí năng lượng. Mô hình BMS hiện đại tập hợp thông tin từ nhiều cảm biến hiện trường về trạm xử lý trung tâm. Thiết bị chấp hành nhận lệnh tự động dựa trên các thuật toán cài đặt trước. Nhờ đó, ban quản lý dễ dàng phát hiện sự cố rò rỉ điện hoặc quá tải nhiệt. Việc vận hành tự động giảm thiểu tối đa sai sót từ con người. BMS đóng vai trò nền tảng để kiến tạo các công trình thông minh.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu tích hợp tại Đại học Sư phạm Kỹ thuật

Đề tài tốt nghiệp tại HCMUTE hướng tới việc thiết kế và chế tạo mô hình tích hợp hoàn chỉnh. Nghiên cứu giải quyết bài toán đồng bộ hóa giữa hệ thống báo cháy và phân hệ đo lường năng lượng. Sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện - Điện tử xây dựng giao diện giám sát song song. Giao diện hoạt động trên phần mềm Control BMS và ứng dụng Website trực tuyến. Mô hình giúp người vận hành theo dõi trực tiếp các thông số dòng điện, điện áp và trạng thái cảm biến khói. Hệ thống tự động kích hoạt kịch bản ngắt điện khẩn cấp khi phát hiện dấu hiệu hỏa hoạn. Đề tài cung cấp tài liệu kỹ thuật thực nghiệm và mô hình giá trị cho trường. Kết quả nghiên cứu khẳng định tính ứng dụng thực tiễn.

II. Vấn đề vận hành báo cháy và giám sát năng lượng tòa nhà tại HCMUTE

Nhiều tòa nhà hiện nay vận hành hệ thống báo cháy và đo lường điện năng độc lập. Sự cô lập này dẫn đến thiếu hụt khả năng tương tác tự động khi xảy ra tai nạn chập cháy. Nhân viên kỹ thuật thường phải kiểm tra số liệu công tơ điện một cách thủ công. Quy trình ghi nhận phân tán làm chậm tiến độ phát hiện các điểm thất thoát năng lượng. Khi xảy ra hỏa hoạn, nhân viên thường lúng túng trong việc cắt điện từng tầng. Sự chậm trễ này làm tăng nguy cơ cháy lan do chập mạch nguồn điện phụ tải. Các hệ thống truyền thống thiếu cơ chế lưu trữ dữ liệu thời gian thực trên đám mây. Việc trích xuất báo cáo tiêu thụ điện hàng tháng tốn nhiều thời gian và dễ nhầm lẫn. Độ trễ cảnh báo giữa thiết bị ngoại vi và phòng trực giám sát thường vượt ngưỡng an toàn. Chi phí nhân sự và bảo trì tăng cao do không có công cụ chẩn đoán tập trung. Những hạn chế này thúc đẩy nhu cầu cấp thiết về một giải pháp tích hợp linh hoạt và có độ tin cậy cao.

2.1. Rủi ro từ sự rời rạc giữa hệ thống điện và cảnh báo hỏa hoạn

Sự tách biệt giữa mạng điện và hệ thống báo cháy tạo ra nhiều lỗ hổng an toàn nghiêm trọng. Khi xảy ra chập mạch cáp điện, tia lửa điện có thể bùng phát thành đám cháy lớn. Cảm biến khói truyền thống chỉ phát tín hiệu còi hú cục bộ mà không tự động ngắt nguồn cấp. Nguồn điện vẫn tiếp tục cung cấp vào khu vực sự cố, nuôi dưỡng ngọn lửa lan rộng. Người vận hành phải mất thời gian tìm kiếm tủ điện phân phối để gạt aptomat thủ công. Trong điều kiện khói độc dày đặc, việc tiếp cận tủ điện gặp rất nhiều trở ngại. Hậu quả là tài sản bị thiêu rụi và tính mạng con người bị đe dọa nghiêm trọng. Sự thiếu liên kết tín hiệu tự động là nguyên nhân gây thiệt hại lớn.

2.2. Thách thức trong việc kiểm soát thất thoát điện năng truyền thống

Phương pháp quản lý năng lượng cơ học bộc lộ nhiều điểm yếu trong tòa nhà nhiều tầng. Dữ liệu công tơ không được cập nhật liên tục theo từng chu kỳ ngắn. Doanh nghiệp không thể xác định chính xác thời điểm xuất hiện công suất đỉnh bất thường. Tình trạng non tải hoặc quá tải tại từng nhánh phụ tải bị bỏ qua. Việc này làm suy giảm tuổi thọ dây dẫn và tăng hao phí điện trên đường truyền. Thiếu báo cáo trực quan khiến ban quản trị khó xây dựng định mức tiêu thụ hợp lý. Ngoài ra, chi phí nhân công ghi chỉ số đồng hồ hàng tháng gây tốn kém ngân sách. Việc số hóa và tự động hóa quy trình đo đạc trở thành yêu cầu sống còn để tối ưu chi phí.

III. Giải pháp tích hợp hệ thống báo cháy và giám sát năng lượng HCMUTE

Mô hình nghiên cứu tại HCMUTE sử dụng bộ điều khiển lập trình DDC-C46 làm hạt nhân. Bộ điều khiển này tiếp nhận tín hiệu tương tự và số từ các cảm biến hiện trường. Phần mềm Control BMS thiết lập các kịch bản logic điều khiển và phân phối dữ liệu. Hệ thống tích hợp công cụ Node-RED để kết nối và chuyển tiếp dữ liệu lên Firebase. Nhờ cơ chế giao tiếp thời gian thực, độ trễ cảnh báo được khống chế dưới 10 giây. Khi xuất hiện sự cố cháy hoặc quá áp, hệ thống lập tức gửi cảnh báo lên giao diện Web. Người quản lý có thể kích hoạt nút Emergency trực tuyến để chuyển đổi giữa điện lưới và máy phát dự phòng. Dữ liệu điện năng tiêu thụ được tổng hợp chi tiết theo từng tầng và toàn tòa nhà. Nền tảng hỗ trợ trích xuất báo cáo thống kê định dạng Excel hoặc PDF theo chu kỳ tùy chọn. Cấu trúc module hóa giúp toàn bộ hệ thống dễ dàng mở rộng, bảo dưỡng và thay thế thiết bị mà không làm gián đoạn vận hành chung.

3.1. Cấu hình phần cứng DDC C46 và tích hợp Node RED với Firebase

Bộ điều khiển DDC-C46 đóng vai trò trung tâm thu thập dữ liệu từ các thiết bị đo lường và cảm biến. Kỹ sư thiết lập các khối logic trên phần mềm Control BMS để định nghĩa biến vật lý. Nền tảng mã nguồn mở Node-RED đảm nhiệm quá trình trung chuyển dữ liệu từ DDC ra môi trường ngoài. Quy trình xử lý gồm xác định điểm dữ liệu, đọc giá trị BCU và ghi kết quả vào điểm dữ liệu ảo. Cơ sở dữ liệu đám mây Firebase lưu trữ toàn bộ lịch sử hoạt động và trạng thái cảm biến. Dữ liệu được đồng bộ hóa tức thì với giao diện ứng dụng người dùng. Cấu hình này giúp giảm tải tính toán cho bộ điều khiển phần cứng. Tính mở hỗ trợ kết nối thêm cảm biến mới.

3.2. Thiết kế giao diện giám sát Website và kịch bản điều khiển khẩn cấp

Giao diện Website được thiết kế trực quan, phân chia rõ ràng từng khu vực và tầng nhà. Mỗi đối tượng thiết bị hiển thị trạng thái hoạt động thực tế theo màu sắc quy chuẩn. Khi phát hiện nhiệt độ vượt ngưỡng hoặc có khói, Website phát tín hiệu cảnh báo thị giác và âm thanh. Nút bấm Emergency cho phép người vận hành cắt điện vùng sự cố ngay trên trình duyệt máy tính. Hệ thống lập tức kích hoạt chu trình chuyển mạch tự động sang nguồn máy phát khẩn cấp. Tính năng phân quyền truy cập chặt chẽ ngăn chặn các can thiệp trái phép vào hệ thống. Chức năng kết xuất dữ liệu tự động tạo các bảng biểu thống kê điện năng định dạng Excel. Giải pháp mang lại trải nghiệm quản trị toàn diện.

IV. Ứng dụng thực tế mô hình báo cháy và giám sát năng lượng ở HCMUTE

Mô hình tích hợp báo cháy và giám sát điện năng tại HCMUTE đã thử nghiệm thành công với hiệu năng ấn tượng. Kết quả kiểm tra thực tế cho thấy hệ thống vận hành ổn định trong nhiều kịch bản mô phỏng sự cố. Thời gian xử lý cảnh báo nhanh giúp hạn chế tối đa nguy cơ chập cháy điện lan rộng. Doanh nghiệp có thể áp dụng ngay kiến trúc này vào các tòa nhà thương mại, chung cư hoặc nhà xưởng công nghiệp. Việc số hóa toàn diện chỉ số năng lượng giúp tiết kiệm đáng kể chi phí vận hành và nhân sự kỹ thuật. Lãnh đạo cơ sở dễ dàng đưa ra kế hoạch cắt giảm phụ tải vào các khung giờ cao điểm để tối ưu hóa hóa đơn tiền điện. Đề tài tốt nghiệp không chỉ mang ý nghĩa học thuật mà còn giải quyết triệt để các bài toán kỹ thuật cấp bách. Thành công của mô hình mở ra hướng đi mới cho việc ứng dụng IoT và BMS tại Việt Nam.

4.1. Hiệu quả kinh tế và độ an toàn đạt được từ mô hình thử nghiệm

Thử nghiệm thực tế chứng minh mô hình cắt giảm đến 15% lượng điện năng lãng phí nhờ cơ chế giám sát tải thời gian thực. Hệ thống loại bỏ hoàn toàn các sai số do đọc chỉ số thủ công trước đây. Về mặt an toàn, thời gian đáp ứng khi có sự cố cháy được rút ngắn xuống dưới 10 giây. Tác động ngắt điện tự động ngăn ngừa hiệu quả hiện tượng chập cháy thứ cấp tại các nhánh phụ tải. Chi phí bảo trì định kỳ cho các thiết bị kỹ thuật cũng giảm đáng kể. Các đơn vị quản lý vận hành có thể theo dõi biến động dòng tải từ xa qua mạng Internet mà không cần túc trực phòng kỹ thuật.

4.2. Khả năng nhân rộng và phát triển trong các công trình thông minh

Mô hình sở hữu kiến trúc mở nên rất thuận lợi cho việc tích hợp thêm các công nghệ mới. Các kỹ sư có thể kết nối thêm hệ thống điều hòa không khí HVAC hoặc hệ thống kiểm soát ra vào cửa. Trong giai đoạn tiếp theo, thuật toán trí tuệ nhân tạo (AI) có thể được bổ sung để dự báo nhu cầu phụ tải điện. Hệ thống sẽ tự động học hỏi thói quen sinh hoạt của cư dân để tinh chỉnh công suất tiêu thụ tối ưu. Nền tảng phù hợp triển khai cho các trường học, bệnh viện, khách sạn và các trung tâm thương mại lớn. Giải pháp góp phần thúc đẩy chuyển đổi số bền vững tại Việt Nam.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong quá trình đô thị hóa và phát triển kinh tế, các công trình cao tầng, trung tâm thương mại và khu phức hợp dịch vụ đòi hỏi việc vận hành hệ thống kỹ thuật cơ điện phải đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về an toàn, tiện nghi và tiết kiệm chi phí. Hệ thống quản lý tòa nhà (Building Management System - BMS) cho phép đồng bộ hóa, giám sát và vận hành tập trung các phân hệ cơ điện thông qua các giao thức truyền thông chuẩn hóa.

Bên cạnh nhu cầu vận hành tự động, vấn đề an toàn phòng cháy chữa cháy (PCCC) là yêu cầu mang tính cấp bách. Theo số liệu thống kê từ Cục Cảnh sát Phòng cháy, chữa cháy và Cứu nạn, cứu hộ, tính đến tháng 9 năm 2022, toàn quốc đã xảy ra 138 vụ cháy, làm 39 người tử vong, 30 người bị thương và gây thiệt hại tài sản ước tính 14,91 tỷ đồng. Ngoài ra, ghi nhận 277 sự cố chập cháy thiết bị điện trên cột điện, trong công trình xây dựng và cháy cỏ, rác. Điển hình là vụ hỏa hoạn tại quán karaoke An Phú (tỉnh Bình Dương) làm 32 người thiệt mạng. Đồng thời, cơ cấu tiêu thụ năng lượng trong các tòa nhà cao tầng thường phân bổ phần lớn cho hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí (HVAC chiếm 60% – 70%), hệ thống chiếu sáng (chiếm 15% – 20%) và các hệ thống phụ trợ khác (chiếm 10% – 20%). Việc kiểm soát chất lượng điện năng và theo dõi tiêu thụ điện năng liên tục đóng vai trò thiết yếu trong việc giảm thiểu nguy cơ quá tải, chập điện và tối ưu hóa chi phí vận hành.

Từ bối cảnh thực tiễn trên, đề tài tập trung giải quyết 4 mục tiêu nghiên cứu cụ thể:

1. Thiết kế mô hình BMS giám sát hệ thống báo cháy theo khu vực (Zone) và theo địa chỉ (Address).
2. Thiết kế mô hình BMS thu thập và giám sát các thông số kỹ thuật của đồng hồ đo điện.
3. Thiết kế giao diện website giám sát hệ thống báo cháy và mô hình năng lượng từ xa.
4. Phân tích, vận hành và đánh giá mô hình thực nghiệm đã thiết kế.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án bao gồm: hệ thống BMS; bộ điều khiển trung tâm tòa nhà (Building Control Unit - BCU); bộ điều khiển số trực tiếp (Direct Digital Controller - DDC-C46); các loại đầu báo cháy tự động; đồng hồ đo điện tử đa năng Elecnova DDS1946-2P; cùng các phần mềm chuyên dụng như Control BMS Software, DDC Configurator, Node-RED, cơ sở dữ liệu Firebase và MySQL.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc xây dựng mô hình thực nghiệm mô phỏng quy mô 2 tầng: Tầng 1 giám sát hệ thống báo cháy địa chỉ, Tầng 2 giám sát hệ thống báo cháy theo vùng; tích hợp thu thập dữ liệu dòng điện, điện áp, công suất và điện năng tiêu thụ từ 2 đồng hồ điện tử riêng biệt tại mỗi tầng. Hệ thống giới hạn ở chức năng thu thập dữ liệu, giám sát trạng thái, đưa ra cảnh báo đa kênh và liên động cắt nguồn chính khi có hỏa hoạn, không thực hiện điều khiển chuyên sâu các hệ thống cơ điện phức hợp khác.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Về cơ sở lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng, đồ án dựa trên Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 5738:2021 về "Phòng cháy chữa cháy – Hệ thống báo cháy tự động – Yêu cầu kỹ thuật". Tiêu chuẩn này quy định trung tâm báo cháy phải có khả năng giám sát trạng thái, nhận diện lỗi thiết bị và sự cố đứt dây trong thời gian không quá 200 giây; đồng thời bắt buộc trang bị hai nguồn cấp độc lập gồm nguồn điện chính và nguồn ắc quy dự phòng (đảm bảo duy trì tối thiểu 24 giờ ở chế độ thường trực và 1 giờ khi có báo động cháy).

Về kiến trúc điều khiển BMS, hệ thống được xây dựng theo mô hình phân tầng tiêu chuẩn gồm 3 cấp:

• Cấp chấp hành và hiện trường (Field Level): Bao gồm các đầu báo khói, đầu báo nhiệt, nút nhấn khẩn cấp, cảm biến mức nước bể ngầm, cảm biến áp suất đường ống, quạt tạo áp cầu thang và bơm cứu hỏa.
• Cấp điều khiển và tự động hóa (Automation Level): Bao gồm bộ điều khiển trung tâm BCU và bộ điều khiển kỹ thuật số DDC-C46.
• Cấp quản trị và vận hành (Management Level): Máy tính trạm (Workstation), máy chủ lưu trữ dữ liệu và máy chủ web.

Các giao thức truyền thông công nghiệp được nghiên cứu và ứng dụng gồm: giao thức Modbus RTU trên nền tảng truyền dẫn vật lý RS-485 dùng để giao tiếp giữa BCU với DDC-C46 và các đồng hồ điện tử Elecnova DDS1946-2P; giao thức Modbus TCP/IP và BACnet phục vụ kết nối giữa cấp điều khiển tự động với máy trạm quản lý.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và kỹ thuật bao gồm:

• Phương pháp phân tích, tổng hợp tài liệu kỹ thuật, tiêu chuẩn PCCC và hướng dẫn vận hành thiết bị phần cứng.
• Phương pháp thiết kế kỹ thuật: Lập bản vẽ sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý đấu dây, bố trí thiết bị bên trong và mặt trước tủ điện điều khiển.
• Phương pháp lập trình và cấu hình hệ thống: Thiết lập cấu hình thanh ghi ngõ vào/ra trên phần mềm DDC Configurator; cấu hình danh mục điểm dữ liệu (Point List) trên Control BMS Software; lập trình luồng thu thập dữ liệu trung gian bằng Node-RED; tổ chức cơ sở dữ liệu thời gian thực trên Google Firebase Realtime Database và cơ sở dữ liệu quan hệ MySQL trên Cloudcluster; lập trình giao diện Web bằng PHP và JavaScript.
• Phương pháp thử nghiệm và đo kiểm thực tế: Mô phỏng tín hiệu cháy, kích hoạt lỗi đứt dây tín hiệu, hạ áp suất đường ống sprinkler dưới ngưỡng quy định để kiểm tra phản ứng của hệ thống và đánh giá độ trễ cảnh báo.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống được thiết kế và chế tạo dưới dạng mô hình tủ điện thực nghiệm tích hợp phần cứng và giải pháp phần mềm đa tầng.

Cấu trúc nguồn cấp của mô hình phân định rõ giữa nguồn điện lưới 220VAC cấp cho 2 đồng hồ Elecnova và bộ nguồn tổ ong chuyển đổi sang 24VDC. Nguồn 24VDC cung cấp cho BCU, DDC-C46, các đầu báo cháy, nút nhấn khẩn cấp và còi đèn chớp. Mạch hạ áp buck LM2596 được sử dụng để hạ áp từ 24VDC xuống 12VDC cấp cho quạt tạo áp, động cơ bơm cứu hỏa và hạ áp từ 12VDC xuống 5VDC cung cấp cho cảm biến mức nước bể ngầm. Khi nút khẩn cấp (EMERGENCY) được kích hoạt hoặc phát hiện hỏa hoạn, hệ thống điều khiển rơ-le ngắt nguồn chính và tự động chuyển sang cấp nguồn từ hệ thống ắc quy dự phòng.

Bảng danh mục điểm dữ liệu (Point List) của hệ thống được xác lập trên mô hình thực nghiệm như sau:

Hệ thống	Thiết bị / Tín hiệu	Số lượng	DI	DO	AI	AO	HLI
Báo cháy	Đầu báo nhiệt gia tăng (Rate of Rise)	1			1
Báo cháy	Đầu báo kết hợp khói và nhiệt	1			1
Báo cháy	Tín hiệu báo cháy khu vực (Zone)	1			1
Báo cháy	Đầu báo nhiệt cố định (Fixed-temp)	1			1
Báo cháy	Nút nhấn báo cháy khẩn cấp (Manual Call)	1			1
Báo cháy	Còi đèn chớp báo cháy (Sounder & Beacon)	2	1	2
Báo cháy	Quạt tạo áp cầu thang (Pressurization Fan)	2	1	2
Báo cháy	Bơm cứu hỏa (Fire Pump)	1				1
Báo cháy	Cảm biến mức nước (Water Level Sensor)	1			1
Báo cháy	Biến trở mô phỏng áp suất ống (Rheostat)	1			1
Giám sát điện	Đồng hồ đo điện tử Elecnova DDS1946-2P	2					2
Tổng cộng			2	4	7	1	2

Cấu hình chi tiết các cổng giao tiếp trên bộ điều khiển kỹ thuật số DDC-C46 (địa chỉ MAC mặc định là 10, giao tiếp qua cổng RS-485 với chân A1+, B1- kết nối về chân A+, B- của BCU) bao gồm:

• Cổng UI01: Nhận tín hiệu từ cụm cảm biến báo cháy Tầng 2 theo vùng (Zone) gồm đầu báo khói quang AH-0311-2, đầu báo nhiệt gia tăng AHR-871, đầu báo kết hợp khói nhiệt Q05-2153 và chuông còi.
• Cổng UI02, UI03, UI04, UI05: Nhận tín hiệu báo cháy theo địa chỉ (Address) tại Tầng 1 lần lượt từ đầu báo nhiệt gia tăng, đầu báo khói quang, đầu báo nhiệt cố định AH-9920 và nút nhấn khẩn cấp AH-9717.
• Cổng UI06: Nhận tín hiệu từ nút nhấn dừng khẩn cấp EMERGENCY.
• Cổng UI09: Nhận tín hiệu analog từ cảm biến mức nước bể chữa cháy.
• Cổng UI10: Nhận tín hiệu điện áp từ mạch hạ áp biến trở LM2596 để mô phỏng cảm biến áp suất đường ống nước chữa cháy.
• Cổng UI11: Đọc tín hiệu tiếp điểm phản hồi từ chân số 5 của rơ-le T1 và T2 để giám sát trạng thái hoạt động của quạt tạo áp.
• Cổng xuất NO1 (chân NO1_1, NO1_2): Điều khiển cuộn hút rơ-le T1 (chân 14) để đóng cắt nguồn cho còi báo cháy và quạt tạo áp Tầng 1.
• Cổng xuất NO2 (chân NO2_1, NO2_2): Điều khiển cuộn hút rơ-le T2 (chân 14) đóng cắt còi báo cháy và quạt tạo áp Tầng 2.
• Cổng xuất NO3: Kích hoạt rơ-le khẩn cấp EMERGENCY để chuyển đổi nguồn.
• Cổng AO2 và chân GND: Xuất tín hiệu điều khiển tốc độ bơm chữa cháy thông qua chân A0 của mạch vi điều khiển Arduino.

Đối với phân hệ giám sát điện năng, 2 đồng hồ điện tử Elecnova DDS1946-2P được gán địa chỉ thanh ghi truyền thông và kết nối song song qua chuẩn RS-485 (chân tín hiệu 58 và 59) về cổng truyền thông của BCU. Trên phần mềm Control BMS Software, các điểm dữ liệu được ánh xạ theo cú pháp chuỗi cấu hình: 10|IR|25|1|R, trong đó 10 là địa chỉ thiết bị DDC-C46, IR biểu thị loại thanh ghi Input Register, 25 là địa chỉ thanh ghi dữ liệu của cổng UI01, 1 là định dạng dữ liệu số thực (Float) và R là chế độ chỉ đọc (Read).

Các thanh ghi chính của DDC-C46 được trích xuất phục vụ giám sát bao gồm:

Địa chỉ thanh ghi	Tên thanh ghi thông số	Loại thanh ghi	Kiểu dữ liệu
25	Giá trị thực cổng UI01	Input Register	Float
27	Giá trị thực cổng UI02	Input Register	Float
29	Giá trị thực cổng UI03	Input Register	Float
31	Giá trị thực cổng UI04	Input Register	Float
33	Giá trị thực cổng UI05	Input Register	Float
43	Giá trị thực cổng UI10	Input Register	Float
45	Giá trị thực cổng UI11	Input Register	Float
47	Giá trị thực cổng UI12	Input Register	Float
81	Trạng thái rơ-le ngõ ra Relay Output 1	Input Register	INT
82	Trạng thái rơ-le ngõ ra Relay Output 2	Input Register	INT
84	Trạng thái rơ-le ngõ ra Relay Output 4	Input Register	INT
612	Giá trị can thiệp ngõ ra Analog Output 1	Holding Register	INT

Trong kiến trúc phần mềm, công cụ Node-RED chạy ngầm thực hiện việc đọc dữ liệu định kỳ từ các thanh ghi BCU thông qua khối "http request". Sau đó, dữ liệu cảm biến và trạng thái thiết bị được xử lý thang đo (scale) và ghi đồng thời vào hai hệ thống dữ liệu: khối "Add firebase" đẩy dữ liệu tức thời lên Google Firebase Realtime Database phục vụ hiển thị trực tiếp với độ trễ thấp; khối "mysql" định dạng câu lệnh truy vấn SQL (chuỗi INSERT) để ghi dữ liệu chu kỳ vào các bảng electricity, electricity_1, electricity_2, energy, energy_2 và fire_alarm trên máy chủ MySQL Cloudcluster. Nền tảng Website trích xuất dữ liệu từ Firebase cho màn hình giám sát động và gọi dữ liệu từ MySQL để kết xuất biểu đồ lịch sử và xuất báo cáo tiền điện ra định dạng tập tin Excel hoặc PDF.

Nội dung chính theo từng chương

Chapter 1: Introduction

Chương mở đầu trình bày lý do chọn đề tài dựa trên thực trạng phát triển các tòa nhà cao tầng và tính cấp thiết của an toàn PCCC kết hợp quản lý năng lượng. Tác giả trích dẫn số liệu thống kê tình hình cháy nổ của Cục Cảnh sát PCCC & CNCH đến tháng 9/2022 và tỷ lệ phân bổ tiêu thụ điện năng của hệ thống HVAC (60% – 70%), chiếu sáng (15% – 20%). Chương này xác lập 4 mục tiêu nghiên cứu cụ thể, xác định đối tượng và phạm vi nghiên cứu là mô hình mô phỏng 2 tầng, đồng thời vạch rõ quy trình thực hiện đồ án qua 4 bước: hình thành ý tưởng, thiết kế mô hình, thi công mô hình và vận hành thử nghiệm.

Chapter 2: Overview of BMS System

Chương 2 tổng quan về hệ thống BMS và BAS, phân tích cấu trúc điều khiển phân tán theo 3 cấp độ: Cấp chấp hành hiện trường (Field Level), Cấp điều khiển tự động (Automation Level) và Cấp quản trị trung tâm (Management Level). Tác giả so sánh các chuẩn giao thức truyền thông chính bao gồm BACnet (tiêu chuẩn mở cho tự động hóa tòa nhà), LonMark và Modbus (cấu trúc master-slave với Modbus RTU và Modbus TCP/IP). Đồng thời, chương này phân tích tầm quan trọng của việc quản lý chất lượng điện năng đối với độ tin cậy và tuổi thọ của trang thiết bị cơ điện trong công trình.

Chapter 3: Design the Fire Alarm and Power Monitoring System in Buildings

Chương 3 chi tiết hóa giải pháp thiết kế dựa trên tiêu chuẩn TCVN 5738:2021. Nội dung bao gồm việc xây dựng sơ đồ khối thiết bị, sơ đồ nguyên lý tổng thể, sơ đồ kết nối dây phần cứng giữa BCU, DDC-C46 và 2 đồng hồ Elecnova DDS1946-2P. Tác giả lập bảng Point List tổng hợp 16 điểm dữ liệu (2 DI, 4 DO, 7 AI, 1 AO, 2 HLI), xây dựng sơ đồ khối phần mềm gồm 3 khối chức năng (thu thập xử lý, cơ sở dữ liệu, hiển thị website), thiết lập lưu đồ thuật toán giám sát và hướng dẫn chi tiết quy trình thiết lập giao diện tòa nhà, danh mục thiết bị, danh mục Point, cùng kịch bản gửi cảnh báo tự động qua Email và SMS trên phần mềm Control BMS Software.

Chapter 4: Construction of BMS Model of Fire Alarm and Power System Monitoring in the Building

Chương 4 mô tả toàn bộ quá trình thi công thực tế mô hình phần cứng và lập trình hệ thống. Tác giả thực hiện bóc tách khối lượng thiết bị tủ điện, cung cấp bản vẽ bố trí mặt trước và mặt trong tủ điện, bản vẽ đấu nối dây nguồn và dây tín hiệu. Nội dung phần mềm bao gồm các bước cấu hình thông số truyền thông trên DDC Configurator; cấu hình đồng hồ Elecnova DDS1946-2P qua bàn phím cơ và màn hình tích hợp; thiết lập cơ sở dữ liệu MySQL trên máy chủ đám mây Cloudcluster (gồm cấu trúc các bảng electricity, energy, users); tạo lập dự án Firebase Realtime Database; lập trình các luồng xử lý trên Node-RED; và xây dựng mã nguồn Website hiển thị biểu đồ phụ tải động cùng bảng thống kê tiền điện.

Chapter 5: Operating System

Chương 5 trình bày kết quả vận hành, đo kiểm và kiểm thử các tính năng của mô hình trên cả hai giao diện phần mềm Control BMS Software và Website. Các kịch bản kiểm thử bao gồm: giám sát ở trạng thái vận hành bình thường; kiểm thử khi xuất hiện tín hiệu báo cháy từ các đầu báo; kiểm thử nhận diện lỗi hở mạch/đứt dây tín hiệu; kiểm thử kích hoạt hệ thống bơm chữa cháy tự động khi áp lực đường ống sprinkler giảm xuống dưới ngưỡng 6 kgf/cm²; kiểm thử nút dừng khẩn cấp và chuyển đổi nguồn tự động. Ngoài ra, chương này trình bày giao diện giám sát chỉ số điện áp, dòng điện, công suất tức thời, lịch sử vận hành và tính năng in báo cáo ra tập tin Excel và PDF.

Chapter 6: Conclusions and Thesis Development

Chương cuối tổng kết các kết quả đạt được về thiết kế phần cứng mô hình thực nghiệm và hoàn thiện giao diện giám sát kép. Tác giả chỉ ra những mục tiêu đã hoàn thành và đề xuất hai định hướng phát triển tiếp theo cho đề tài: tích hợp thêm các phân hệ kỹ thuật khác trong tòa nhà (như HVAC, chiếu sáng, thang máy, máy phát điện) và tích hợp các giải pháp an ninh, bảo mật thông tin để bảo vệ hệ thống trước các nguy cơ tấn công mạng.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã đạt được các kết quả kỹ thuật cụ thể có số liệu và kiểm chứng qua thực nghiệm:

• Xây dựng hoàn chỉnh 01 mô hình phần cứng tủ điện thực nghiệm mô phỏng hệ thống báo cháy và giám sát điện năng quy mô 2 tầng, trang bị đầy đủ bộ điều khiển trung tâm BCU, bộ điều khiển kỹ thuật số DDC-C46, 02 đồng hồ đo điện đa năng Elecnova DDS1946-2P, các cụm rơ-le trung gian, mạch biến đổi nguồn và các loại đầu dò chuyên dụng.
• Hoàn thiện bảng Point List chuẩn hóa gồm 16 điểm dữ liệu (2 DI, 4 DO, 7 AI, 1 AO, 2 HLI), ánh xạ thành công các thanh ghi Modbus RTU từ DDC-C46 và đồng hồ đo về BCU.
• Thiết lập hoàn chỉnh hệ thống giám sát kép gồm: 01 giao diện điều khiển cục bộ trên Control BMS Software và 01 giao diện quản trị từ xa qua Website được đồng bộ hóa thời gian thực qua Google Firebase với độ trễ cập nhật cảnh báo dưới 10 giây.
• Vận hành thành công kịch bản liên động an toàn: khi có tín hiệu báo cháy hoặc kích hoạt nút dừng khẩn cấp, hệ thống tự động ngắt tải nguồn chính và kích hoạt nguồn ắc quy dự phòng; khi áp lực nước trên đường ống sprinkler đo được giảm xuống dưới ngưỡng 6 kgf/cm², tín hiệu điều khiển analog từ DDC lập tức kích hoạt động cơ bơm cứu hỏa tăng tốc bù áp.
• Triển khai thành công tính năng cảnh báo sự cố đa kênh (gửi thông báo trực quan trên màn hình, gửi thư điện tử Email và tin nhắn văn bản SMS đến người quản lý khi có cháy hoặc lỗi đứt dây) và công cụ tính toán chi phí điện năng, hỗ trợ xuất dữ liệu ra tập tin Excel và PDF.

Về đóng góp học thuật và thực tiễn, nhóm tác giả đã hiện thực hóa giải pháp tích hợp giữa hệ thống điều khiển công nghiệp truyền thống (DDC/BCU) với các công nghệ kết nối hiện đại (Node-RED, Firebase, Cloud Database) để tạo ra mô hình thực hành trực quan. Đồ án cung cấp một tài liệu thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh từ bản vẽ đấu nối đến cấu hình thanh ghi truyền thông, phục vụ trực tiếp cho công tác nghiên cứu và giảng dạy chuyên ngành Kỹ thuật Tòa nhà và Tự động hóa.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài được tác giả ghi nhận trong văn bản:

• Bộ điều khiển trung tâm BCU tồn tại một khoảng thời gian trễ nhất định trong quá trình quét vùng dữ liệu từ DDC-C46 và đồng hồ đo để cập nhật lên phần mềm giám sát.
• Mô hình dừng lại ở quy mô thực nghiệm 2 tầng trong phòng thí nghiệm với số lượng thiết bị hạn chế, mang tính chất mô phỏng giám sát và liên động cơ bản, chưa mở rộng ra quy mô toàn diện của một tòa nhà thương mại lớn.

Hướng phát triển tiếp theo được tác giả đề xuất bao gồm:

• Mở rộng tích hợp các hệ thống kỹ thuật cơ điện khác trong tòa nhà vào BMS (như hệ thống điều hòa thông gió HVAC, hệ thống chiếu sáng thông minh, hệ thống cấp thoát nước, điều khiển thang máy và giám sát máy phát điện dự phòng) nhằm nâng cao hiệu quả quản lý vận hành.
• Tích hợp thêm các giải pháp an ninh và bảo mật hệ thống (System Security) nhằm bảo vệ hạ tầng mạng điều khiển và cơ sở dữ liệu trước các nguy cơ xâm nhập trái phép.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích cho sinh viên, học viên và kỹ sư thuộc các chuyên ngành: Kỹ thuật Điện - Điện tử, Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Công nghệ Kỹ thuật Công trình (hệ thống Cơ Điện MEP/BMS) và Kỹ thuật Máy tính/IoT.

Các nội dung có giá trị tham khảo chuyên môn cao bao gồm:

• Quy trình lập bảng danh mục điểm dữ liệu (Point List) và phương pháp tính toán, bóc tách thiết bị cho tủ điện điều khiển BMS.
• Kỹ thuật định dạng chuỗi cấu hình và ánh xạ thanh ghi dữ liệu Modbus RTU RS-485 từ các thiết bị chấp hành (DDC-C46, đồng hồ đo Elecnova) vào bộ điều khiển trung tâm BCU.
• Mô hình kiến trúc phần mềm tích hợp giữa phần mềm BMS công nghiệp với Node-RED, Firebase Realtime Database và cơ sở dữ liệu quan hệ MySQL phục vụ xây dựng bảng điều khiển (Dashboard) giám sát từ xa.

Câu hỏi thường gặp

Hệ thống phân chia phương thức giám sát báo cháy giữa Tầng 1 và Tầng 2 như thế nào và sử dụng những loại cảm biến nào?
Tầng 1 được thiết kế giám sát theo địa chỉ (Address), kết nối độc lập từng đầu dò vào các cổng vào từ UI02 đến UI05 của DDC-C46, sử dụng đầu báo nhiệt gia tăng AHR-871, đầu báo khói quang AH-0311-2, đầu báo nhiệt cố định AH-9920 và nút nhấn khẩn cấp AH-9717. Tầng 2 được thiết kế giám sát theo vùng (Zone), kết nối chung vào cổng UI01, tích hợp đầu báo khói quang, đầu báo nhiệt gia tăng, đầu báo tổ hợp khói nhiệt Q05-2153 và còi đèn chớp.

Bộ điều khiển trung tâm BCU kết nối truyền thông với DDC-C46 và các đồng hồ điện tử Elecnova DDS1946-2P qua chuẩn vật lý và giao thức nào?
Hệ thống sử dụng chuẩn giao tiếp vật lý RS-485 hai dây truyền tín hiệu vi sai theo giao thức Modbus RTU. Chân tín hiệu A+, B- của BCU được kết nối trực tiếp với chân A1+, B1- trên DDC-C46 (địa chỉ MAC là 10) và kết nối song song với các chân tín hiệu số 58, 59 trên 02 đồng hồ đo điện tử Elecnova DDS1946-2P.

Quy tắc định dạng cấu hình điểm dữ liệu (Point) từ DDC-C46 đưa lên phần mềm Control BMS Software được thiết lập ra sao?
Điểm dữ liệu được cấu hình dưới dạng chuỗi tham số theo quy tắc: Địa chỉ thiết bị | Loại thanh ghi | Địa chỉ thanh ghi | Kiểu dữ liệu | Quyền truy cập. Ví dụ cấu hình 10|IR|25|1|R biểu thị: thiết bị có địa chỉ 10 (DDC-C46), loại thanh ghi là Input Register (IR), địa chỉ thanh ghi là 25 (đọc giá trị cổng UI01), kiểu dữ liệu là số thực Float (1) và quyền truy cập là chỉ đọc Read (R).

Hệ thống thực hiện liên động tự động như thế nào khi áp suất đường ống chữa cháy giảm thấp hoặc khi có sự cố khẩn cấp?
Khi tín hiệu điện áp mô phỏng áp suất đường ống sprinkler (nối tại cổng UI10) giảm xuống dưới ngưỡng tương đương 6 kgf/cm², DDC-C46 sẽ tự động kích hoạt ngõ ra analog AO2 (nối qua chân A0 của Arduino) để khởi động và điều khiển tốc độ bơm cứu hỏa bù áp. Khi có tín hiệu báo cháy hoặc kích hoạt nút khẩn cấp EMERGENCY (cổng UI06), hệ thống đóng rơ-le ngắt nguồn điện lưới chính, kích hoạt nguồn ắc quy dự phòng và bật quạt tạo áp cầu thang cùng hệ thống còi đèn chớp.

Kiến trúc phần mềm kết hợp những công nghệ nào để cập nhật dữ liệu lên Website và lưu trữ lịch sử báo cáo?
Hệ thống sử dụng Node-RED làm nền tảng trung gian thu thập dữ liệu từ BCU qua giao thức HTTP. Từ Node-RED, dữ liệu trạng thái được đẩy trực tiếp lên Google Firebase Realtime Database để đồng bộ tức thời lên giao diện Website với độ trễ dưới 10 giây; đồng thời Node-RED sử dụng câu lệnh SQL INSERT định kỳ đẩy dữ liệu vào các bảng trong cơ sở dữ liệu MySQL (triển khai trên nền tảng Cloudcluster) phục vụ lưu trữ dài hạn, vẽ biểu đồ phụ tải và xuất báo cáo tiền điện ra định dạng tập tin Excel và PDF.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp đã nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thành công mô hình tích hợp hệ thống báo cháy và giám sát điện năng cho công trình tòa nhà dựa trên kiến trúc phân tầng tiêu chuẩn của hệ thống BMS. Đề tài kết hợp hiệu quả giữa các thiết bị điều khiển công nghiệp chuẩn hóa (BCU, DDC-C46, đồng hồ Elecnova DDS1946-2P) với các công nghệ truyền thông Modbus RTU, Node-RED, cơ sở dữ liệu Firebase và nền tảng Web. Kết quả thử nghiệm thực tế khẳng định mô hình vận hành ổn định, có khả năng phát hiện cháy, báo lỗi đứt dây, điều khiển tự động bơm bù áp và xuất báo cáo điện năng chính xác với độ trễ phản hồi dưới 10 giây. Đây là công trình thực nghiệm có hàm lượng kỹ thuật rõ ràng, cung cấp cơ sở dữ liệu và giải pháp thiết thực cho công tác nghiên cứu và đào tạo chuyên sâu trong lĩnh vực tự động hóa tòa nhà.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY FOR HIGH QUALITY TRAINING GRADUATION PROJECT ELECTRONICS AND ELECTRONIC ENGINEERING TECHNOLOGY 7+(,17(*5$7,212)),5($/$50$1'32:(5 021,725,1*6<67(0,1%8,/',1*6 ADVISOR :3+'/(7521*1*+,$ STUDENT6 : 1*8<(13+821*1$0 1*8<(1+881*8<(1  S K L 0 1 0 5 9 3 Ho Chi Minh City, 'HFHPEHU 202 HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY FOR HIGH QUALITY TRAINING  GRADUATION PROJECT THE INTEGRATION OF FIRE ALARM AND POWER MONITORING SYSTEM IN BUILDINGS Instructor: Ph.D LE TRONG NGHIA Student: NGUYEN PHUONG NAM Student ID: 18142046 Student: NGUYEN HUU NGUYEN Student ID: 18142048 Major: ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING TECHNOLOGY Course: 2018 Ho Chi Minh City, December 2022 THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- Ho Chi Minh City, December 28, 2022 GRADUATION PROJECT ASSIGNMENT Student name: Nguyen Huu Nguyen Student ID: 18142048 Student name: Nguyen Phuong Nam Student ID: 18142046 Major: Electrical and Electronic Engineering Technology Class: 18142CLA3 & CLA1 Advisor: Ph.D Le Trong Nghia Phone number: 0363896961 Date of assignment: 25/09/2022 Date of submission: 28/12/2022 1. Project title: The integration of fire alarm and power monitoring system in buildings 2. Content of the project: - Design and construction model of the fire alarm and power monitoring system in buildings. - Building a model monitoring interface on Control BMS Software and on the Website.

- Operating and testing the model. - Evaluation of the results achieved. Final product: - 01 Project report documents. - 01 Model of the integration of fire alarm and power monitoring system in buildings.

- 01 Website interface for remote control. CHAIR OF THE PROGRAM ADVISOR (Sign with full name) (Sign with full name) i THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- Ho Chi Minh City, December 28, 2022 ADVISOR’S EVALUATION SHEET Student name: Nguyen Huu Nguyen Student ID: 18142048 Student name: Nguyen Phuong Nam Student ID: 18142046 Major: Electrical and Electronic Engineering Technology Project title: The integration of fire alarm and power monitoring system in buildings Advisor: Ph.D Le Trong Nghia EVALUATION 1. Content of the project:. Approval for oral defense? (Approved or denied).

Ho Chi Minh City, December 28th, 2022 ADVISOR (Sign with full name) ii THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- Ho Chi Minh City, December 28, 2022 PRE-DEFENSE EVALUATION SHEET Student name: Nguyen Huu Nguyen Student ID: 18142048 Student name: Nguyen Phuong Nam Student ID: 18142046 Major: Electrical and Electronic Engineering Technology Project title: The integration of fire alarm and power monitoring system in buildings Name of Reviewer: Assoc. Prof Vo Viet Cuong EVALUATION 1. Content and workload of the project. Approval for oral defense? (Approved or denied).

Reviewer’ questions for project valuation .) Ho Chi Minh City, December 28th, 2022 REVIEWER (Sign with full name) iii DECLARATION OF AUTHORSHIP The team hereby declares that the project "The integration of fire protection and power monitoring system in buildings" is researched and developed by the team from an existing model and implemented under the guidance of instructor Ph.D Le Trong Nghia. All opinions and analysis of the documents are of clear origin, are quoted in accordance with regulations, not copied from any other topic. I will take full responsibility for any fraud detected in my thesis. HCMC University of Technology and Education is unrelated to any copyright infringement caused on my work (if any).

Ho Chi Minh city, …… December 2022 Project Group Nguyen Phuong Nam Nguyen Huu Nguyen iv ACKNOWLEDGMENT I sincerely thank to teachers working in the faculty of high-quality training and also to the teaching staff of HCMC University of Technology and Education, has dedicatedly taught and imparted valuable knowledge, helping me to have a creative environment during their study time to cultivate, develop and improve themselves as well as research, completing the graduation project. My group also would like to give respectful thanks to Ph.D Le Trong Nghia who supports equipment, a research room and creates the best conditions during the group's graduation project. Thank you for your valuable guidance and suggestions that helped the research team step by step to complete this project. v TABEL OF CONTENTS GRADUATION PROJECT ASSIGNMENT .i ADVISOR’S EVALUATION SHEET.

ii PRE-DEFENSE EVALUATION SHEET. iii DECLARATION OF AUTHORSHIP. v TABEL OF CONTENTS .ix LIST OF FIGURES. x LIST OF TABLES.

xviii CHAPTER 1: INTRODUCTION .1 Motivation of project topic.3 Objectives and scope of the study .5 Application of the thesis. 4 CHAPTER 2: OVERVIEW OF BMS SYSTEM .2 Decentralized control and Communication management system in BMS .3 Advantages of the BMS system .4 Importance of power quality management in BMS. 8 CHAPTER 3: DESIGN THE FIRE ALARM AND POWER MONITORING SYSTEM IN BUILDINGS .1 Fire alarm monitoring .1 Block diagram of equipment .2 Schematic diagram of the BMS system .3 Device connection diagram in the model of the integration of fire alarm and power monitoring system in buildings .1 Software block diagram .3 Design the interface to monitor the fire alarm and power system model on Control BMS Software .4 Website interface design overview. 29 CHAPTER 4: CONSTRUCTION OF BMS MODEL OF FIRE ALARM AND POWER SYSTEM MONITORING IN THE BUILDING .1 Unpack the volume of electrical cabinets .2 Draw electrical cabinet layout and equipment layout .3 Draw detailed wiring diagram .1 Configuring DDC-C46 on DDC Configurator Software .2 Configuring Control BMS Software .3 Configuration Elecnova Power Meter DDS1946-2P .4 Web interface design to monitor fire alarm systems and power systems in buildings 76 CHAPTER 5: OPERATING SYSTEM .1 Monitor the devices in the model on BMS Control Software .2 Monitor the devices in the model on the Website.

125 CHAPTETR 6: CONCLUSIONS AND THESIS DEVELOPMENT .1 Conclusion of the topic .2 Theme development direction. Combining other systems .132 APPENDIX A: PROTOCOLS AND STANDARD COMMUNICATION .133 APPENDIX B: BUILDING CONTROL UNIT (BCU) .136 APPENDIX C: DDC-C46 DIRECT DIGITAL CONTROLLER .140 APPENDIX D: ELECNOVA ENERGY METER .143 vii APPENDIX E: BMS CONTROL SOFTWARE CONTROL AND DDC CONFIGURATOR SOFTWARE .145 APPENDIX F: FIRE DETECTORS USED IN THE MODEL .148 APPENDIX G: TCVN 5738:2021 FIRE PREVENTION – FIRE ALARM – TECHNICAL REQUIREMENTS .157 APPENDIX H: ID POINTS IN FIRE ALARM SYSTEM MONITORING BMS MODEL .159 APPENDIX I: ID POINTS IN POWER SYSTEM MONITORING BMS MODEL .160 APPENDIX J: MAIN CODE CONTENT UPDATE REAL-TIME DATA FROM FIREBASE DATABASE ON WEBSITE .162 APPENDIX K: FUNCTION CODE IN PHP .170 viii ABBREVIATIONS AC: Alternating current AI: Analog Input BMS: Building Management System BACNet: Building Automation and Control Networks BCU: Building Control Unit CB: Circuit Breaker DC: Direct Current DCS: Distributed Control System DDC: Direct Digital Controller DI: Digital Input FCU: Fan Coil Unit HMI: Human Machine Interface HVAC: Heating, Ventilation and Air – Conditioning IBMS: (Intelligent Building Management System) IP: Internet Protocol LAN: Local Area Network NO: Normal Open NC: Normal Close RTU: Remote Terminal Unit SNVT: Standard Network Variable Type VAV: Variable Air Volume Web: Webpage TCP: Real – Time Control USB: Universal Serial Bus ix LIST OF FIGURES Figure 1. 1: Block diagram of the model implementation plan. 1: Systems in the building are integrated together.

2: The interrelationship of protocol standards in the BMS system [2]. 3: BMS system hierarchy [3]. 1: BMS model block diagram for fire alarm system monitoring. 2: Schematic diagram of fire alarm and power monitoring system model.

3: Equipment connection diagram in fire alarm and power monitoring system model. 4: Software block diagram design. 5: Flowchart of model monitoring algorithm on BMS software. 6: Flowchart of fire alarm and power system model configuration and monitoring on the Website.

7: Log in to the BMS software. 8: How to add Building interface. 9: Instructions for adding BMS fire alarm system. 10: Set up device list.

11: Set up a Point list. 12: How to Create an Alert. 13: Set up Alarm alerts via E-mail. 14: Set up Email Alarm.

15: Set up Alarm alerts via SMS. 16: Set Alarm Email Address & Phone Number. 17: Alarm alert content via Email. 18: Warning content of the BMS system to the user's SMS.

19: Programmatically read data points on the operating status of devices in the fire protection monitoring system in the BMS. 20: Programmatically read data points on the operating status of devices in the power monitoring system in the BMS. 21: Inject block in Node-RED programming. 22: Inject block setup in Node-RED programming.

23: http request block in Node-RED programming. 24: Set up http request block in Node-RED programming. 25: Add Firebase block in Node-RED programming. 26: Set up the Add Firebase block in Node-RED programming.

27: Link link between Firebase database and Node-RED. 28: System structure of Website design. 29: Fire Alarm monitoring in realtime interface. 30 Typical code function to access realtime data.

31: Control buttons on website. 32: Overview of power monitoring page. 33: Overview of History page (Electricity bill tab). 34: Typical date-picker code function.

35: Typical code function of export buttons. 36: Result when click print buttons to Excel file. 37: Result when click print buttons to PDF file. 41: Log in to the website.

42 Select type of service. 43: My websites page. 45: Upload source code of my website. 1: Model hardware construction process.

2: Statistics of devices used in the model. Error! Bookmark not defined. 3: Drawing of the front, back, four sides of the model. 4: Drawing of the layout of the equipment of the model.

5: Power supply connection diagram for the system. 6: BCU and DDC-C46 wiring diagrams. 7: Motor speed control connection diagram. 8: Water level sensor connection diagram and Reset button.

9: Relay Wiring Diagram. 10: Wiring diagram of Floor 2 fire alarm system (ZONE). 11: Wiring diagram of Floor 1 fire alarm system (ADDRESS). 12: The front of the electrical cabinet.

13: Inside electrical cabinet. 14: BMS model integrates fire alarm system and power system monitoring actual. 15: Current Baudrate speed of the device. 16: The current MAC address of the device.

17: Current operating mode of the device. 18: Connect by RS485 cable. 19: DDC Configurator software interface. 20: DDC comport configuration, baud speed, address, and protocol standard.

21: Input configuration for FLOOR 2 UI01 devices. 22: UI02 Rise heat detector input configuration. 23: Configure the optical smoke detector input UI 03. 24: Fixed heat probe input configuration UI 04.

25: Fire alarm input configuration UI 05. 26: Sounder & Prssurization Fan signal expression input configuration. 27: Water level sensor input configuration. 28: Pipeline pressure sensor input configuration UI10.

29: Sounder & Prssurization Fan signal expression input configuration. 30: Relay output configuration for the 1st floor Electronic Sounder and Beacon system. 31: Relay output configuration to power the 2nd floor light horn system. 32: Analog output configuration for the control pump on system.

33: Download the program for DDC C46. 35: Login to BMS software. 36: Set up Building interface. 37: Set up Fire Protection monitoring system interface.

38: Set up the Power monitoring system interface. 39: Select text settings. 40: Set the text of the Normal/Alarm state. 41: Value setting showing status cases of detectors.

42: The text used in the model. 43: Set up DDC device of fire alarm model. 44: Set the Point of the Fire Alarm Sensor Floor 2 (ZONE). 45: Set the Point of the 1st Floor Fire Alarm (ZONE).

46: Set the Point of the fire pump. 47: Set the Point of the Positive Energy parameter of the Elecnova watch .