Hệ thống Quản lý Tòa nhà (BMS) & Sử dụng BMS hiệu quả

Hệ thống Quản lý Tòa nhà (BMS - Building Management System) đã được phát triển từ những năm 1980-1990 ở các nước tiên tiến và cũng đã được sử dụng ở Việt nam trong hơn 20 năm nay. Những tòa nhà loại vừa trở lên được xây dựng mới ở nước ta bây giờ đều có trang bị BMS. Bài viết này sẽ giới thiệu về BMS, thực trạng ứng dụng BMS ở Việt nam và có thể làm gì để phát huy hết tiềm năng của BMS để TKNL và nâng cao hiệu quả hoạt động của tòa nhà.
1.    Giới thiệu về BMS
BMS là gì?
Hệ thống BMS là mạng điều khiển dựa trên bộ vi xử lý “Thông minh” được cài đặt để 

• Đơn giản và thuận tiện hóa 
• Tập trung hóa và  
• Tăng hiệu quả 

việc Giám sát, Điều khiển , Đo đo lường hoạt động , Vận hành và Quản lý các Hệ thống và Dịch vụ kỹ thuật chính của tòa nhà như Điều hòa không khí, Thông gió, Chiếu sáng,... và ngoài ra  BMS còn có khả năng tích hợp trực tiếp vào các Dịch vụ Kỹ thuật và Quản lý khác của tòa nhà như Đo đạc và Phân tích năng lượng, Quản lý, An ninh, Kiểm soát ra vào, Camera quan sát, Cứu hỏa, Báo cháy, Thang máy và Các hệ thống khác.
Cụ thể hơn, BMS liên kết chức năng của các thiết bị đã được lắp đặt riêng lẻ trong tòa nhà, để chúng hoạt động như một hệ thống tích hợp hoàn chỉnh.
Các hệ thống BMS thế hệ hiện tại dựa trên các giao thức truyền thông mở và được kích hoạt WEB, cho phép tích hợp các hệ thống của nhiều nhà cung cấp hệ thống và có thể truy cập từ mọi nơi.
Cấu trúc của một BMS bao gồm:

• Cấp Quản lý & Vận Hành:

       Vận hành: Giám sát, Thay đổi các thông số cài đặt, Ghi nhận báo Sự cố, Báo cáo

       Quản lý: Thu thập dữ liệu, Phân tích dữ liệu, Kế hoạch Bảo dưỡng, Lập/sửa yêu cầu điều khiển

• Cấp Tích hợp:

        Tích hợp với các hệ thống ngoài BMS – Các thiết bị đo, Thang máy, Báo cháy, CCTV, Giám sát nhà xe,…

• Cấp Điều khiển:

       Vòng Điều khiển kín PID, Đặt lịch, Liên động, Tính toán, Đếm thời gian, Đếm số lần hoạt động, Đặt dải cài đặt cho phép, Đặt giá trị điểm Báo động, Cài đặt dữ liệu cần ghi chép, Cài đặt đường đặc tính,  Cài đặt giám sát đặc biệt,…

• Cấp Trường:

       Cảm biến (đầu vào của DDC):  Nhiệt độ, Áp suất, Độ ẩm, Vị trí van, Đồng hồ đo,…
       Thiết bị chấp hành (Đầu ra của DDC): Điều tần, Van, VAV, Rơle, Công tắc tơ, Aptomat,..
Các Cấp này được kết nối với nhau qua một hệ thống mạng chuyên biệt và có thể kết nối với bên ngoài để sử dụng từ xa. 
Tính năng của BMS
BMS giúp Giám sát, Điều khiển, Vận hành và Quản lý tập trung hoạt động của các thiết bị Kỹ thuật thông qua một số các tính năng chính sau:

• Lập lịch làm việc (Tắt/Bật) cho các thiết bị (không hạn chế số lượng)
• Điều khiển tự động theo các lập trình PID và Liên động, được cài đặt trước tùy chỉnh cho từng thiết bị riêng lẻ.

       Thí dụ: 
       Lưu lượng Nước lạnh cấp cho dàn lạnh của AHU được điều khiển - thông qua van cấp nước lạnh,  sao cho nhiệt độ không khí đầu ra của AHU luôn là xx0C (nhiệt độ cài đặt), 
       Bơm cung cấp nước lạnh được điều khiển – thông qua Điều tần của bơm nước, để có áp suất cấp luôn là xx bar (áp suất cài đặt), 
       Quạt của AHU– thông qua Điều tần của động cơ quạt, để có lưu lượng luôn là xx m3/h (lưu lượng cài đặt)
       Nhiệt độ phòng – thông qua Thermostat, để có nhiệt độ xx0C (nhiệt độ cài đặt)
      Quạt cung cấp khí mới vào tòa nhà được điều khiển - thông qua Điều tần của động cơ quạt, sao cho nồng độ CO2 trong nhà luôn ở mức xx ppm (nồng độ  CO2 cài đặt)
      …..
      BMS giúp thiết bị chạy đúng và ổn định theo chế độ hoạt động được cài đặt. Nhưng chế độ hoạt động đó có tối ưu không thì BMS không biết và đó cũng không phải nhiệm vụ của BMS.
      (thí dụ, một quạt gió được cài đặt chạy với lưu lượng 10,000 m3/h, thì BMS sẽ điều chỉnh để quạt chạy đúng lưu lượng đó một cách ổn định. Nhưng không có nghĩa là, chế độ vận hành đó là chế độ vận hành hiệu quả)

• Giám sát hoạt động một cách rất thuận lợi và dễ dàng với với sự hỗ trợ của các hiển thị bằng đồ họa. Trên màn hình đồ họa, các hoạt động của thiết bị (đang làm việc/không), các mối liên hệ giữa các thiết bị/bộ phận thiết bị được được hình ảnh hóa một cách sinh động, các thông số vận hành quan trọng, thông số đo đạc (công suất, lưu lượng, áp suát, nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ CO2,…) được thể hiện cụ thể và rõ ràng. Các thông tin cung cấp cho người vận hành cũng đươc sắp xếp (tùy chỉnh) để dễ nhìn, dễ nhận thấy và đẹp mắt.
• Điều chỉnh: Lịch làm việc, Lập trình điều khiển và Các thông số cài đặt đều có thể được thay đổi một cách nhanh chóng, dễ ràng và thuận tiện và tập trung (tại 1 hoặc nhiều địa điểm),. 
• Lưu trữ tất cả các số liệu đo đạc được từ các cảm biến, thiết bị đo, thiết bị chấp hành và các tính toán của BMS theo tần suất được yêu cầu (tính năng này rất quan trọng cho việc thu thập và cung cấp số liệu thời gian thực cho những ứng dụng AI)
• Phân tích và lập Báo cáo theo yêu cầu đã được lập trình (nhưng còn ở mức độ đơn giản)
• Phát hiện sớm và cảnh báo sự cố 
• Nhắc lịch Bảo dưỡng và Sửa chữa  
• Giám sát, Phân tích và Quản lý Năng lượng (nhưng không được chuyên sâu lắm)
• Tích hợp với các Hệ thống Dịch vụ Kỹ thuật và Quản lý khác bên ngoài BMS

        Như Dịch vụ An ninh, Phòng cháy & Chữa cháy, Thang máy, Giữ xe,…

• Kết nối từ xa

Các hệ thống lắp đặt riêng lẻ cũng có thể có một số những đặc tính trên, nhưng có được tất cả các đặc tính này với một Hệ thống duy nhất, tập trung tại một (hoặc nhiều) địa điểm một cách dễ dàng, thuận tiện, nhanh chóng thì chỉ BMS mới làm được. 
Lợi ích của BMS
BMS giúp làm Tăng:
      Hiệu quả Giám sát, Vận hành
      Hiệu quả làm việc của Thiết bị/Thiết bị 
      Hiệu quả sử dụng Năng lượng 
      Tuổi thọ của Thiết bị/Thiết bị
      Khả năng Quản lý
      Năng lực của Nhân viên
      Chất lượng dịch vụ 
      Khả năng Thu thập Số liệu 
      Khả năng mở rộng/Thay đổi
BMS giúp làm Giảm:
     Chi phí hoạt động cho Vận hành, Bảo dưỡng, Quản lý, Nhân sự, 
     Chi phí Thay thế phụ tùng và Thiết bị
     Sự cố của thiết bị
     Chi phí lắp đặt (với các dự án xây dựng mới)
2.    Thực trạng ứng dụng ở Việt nam
Mười năm trở lại đây, rất nhiều tòa nhà mới xây dựng đã lắp đặt BMS, phần lớn là của các hãng cung cấp BMS hàng đầu (Siemens, Honeywell, Schneider, Johnson Control, Yamatake, Advantech, Point System,…). Có một số tòa nhà sử dụng BMS của của các công ty trong nước không có tên tuổi. Những tòa nhà sử dụng Hệ thống VRV của Daikin phần lớn đều sử dụng Điều khiển trung tâm của hãng, đây cũng là một dạng BMS thu nhỏ, chuyên cho hệ thống Điều hòa này.
Có BMS không có nghĩa là sẽ có các lợi ích của BMS mang lại
Ở một số ít tòa nhà, BMS đã được thiết kế, lắp đặt và sử dụng tương đối tốt và đã thực sự giúp được tòa nhà hoạt động hiệu quả và Tiết kiệm được nhiều Năng lượng.
Còn nhiều các tòa nhà có BMS khác thì hiệu quả sử dụng chưa ở mức hài lòng, nhất là so với với tiềm năng của BMS và chi phí đã bỏ ra. Những tính năng thường được sử dụng chỉ là những tính năng đơn giản như: Đặt lịch làm việc cho một số thiết bị chính (việc này một PLC nhỏ nhất cũng làm được), Giám sát xem thiết bị có làm việc không (qua màn hình đồ họa),...
Lý do của việc BMS không được sử dụng hiệu quả, theo chúng tôi là:

• Thiết kế: Các công ty lắp đặt BMS đều có gốc từ các công ty IT và Truyền thông, không có kinh nghiệm về kỹ thuật tòa nhà và TKNL và đã không kết hợp với các chuyên gia về các lĩnh vực này khi thiết kế Hệ thống BMS. Nên  Phần lớn các BMS được thiết kế đơn giản, không đặt trọng tâm vào những yêu cầu chính.
• Căn chỉnh BMS sau lắp đặt được làm chưa tốt 
•  Bảo dưỡng BMS, nhất là kiểm định/căn chỉnh các đầu đo, cảm biến không được thực hiện đầy đủ
• Đào tạo: Bộ phận Kỹ thuật Tòa nhà đã không được đào tạo đầy đủ về cách sử dụng BMS để có thể khai thác hết tính hiệu quả của nó
• Sự quan tâm đến khai thác tính hiệu quả của BMS: nhiều Chủ đầu tư cũng chưa thể hiện mong muốn thay đổi để sử dụng BMS hiệu quả hơn

Có thể làm gì để phát huy hết tiềm năng của BMS

• Chú ý khi thiết kế và lắp đặt BMS

       Tích hợp BMS ngay từ giai đoạn đầu của thiết kế MEP
       Thiết kế và lắp đặt BMS sao cho hiệu quả:
       Chọn phần mềm và nhà thầu thực sự có kinh nghiệm và uy tín
       Có tư vấn của Chuyên gia về Kỹ thuật tòa nhà và TKNL ngay từ khi bắt đầu thiết kế
       Hệ thống chỉ bao gồm những gì thật sự cần thiết, để không phải chi phí quá nhiều
       Chú trọng những tính năng giúp Vận hành và nhất là TKNL hiệu quả
       Hệ thống truyền thông đủ để có thể mở rộng BMS sau này

• Đào tạo nhân sự biết tận dụng hết tính năng của BMS
• Chỉnh sửa/Nâng cấp BMS để TKNL 
• Sử dụng BMS vào Vận hành, Bảo dưỡng hướng đến TKNL
• Tích lũy Data để chuẩn bị sử dụng IoT và AI cho vận hành và Quản lý TKNL trong tương lai

3.    IoT & AI
Các tòa nhà được trang bị BMS (trong quá khứ BMS từng được gọi là Hệ thống Quản lý tòa nhà thông minh) là những tòa nhà được điều khiển tự động ở nhiều công đoạn, nhưng thông minh thì mới ở mức ban đầu. 
Trong những năm gần đây, lĩnh vực Quản lý Tòa nhà/Nhà máy đã có nhiều bước tiến vượt bậc nhờ Hệ thống Phân tích và Giám sát năng lượng và Tối ưu hóa hoạt động sử dụng Big Data, công nghệ  IoT và AI.  Với ứng dụng Big Data, IoT và AI, các tòa nhà có thể trở nên thực sự thông minh và ngày càng thông minh hơn.
 

Xem thêm thông tin trong bài:  https://greenyourbuilding.com.vn/chuyen-doi-so-de-quan-ly-nang-luong-thong-minh-hon-phan-tich-va-giam-sat-nang-luong-nho-iot-va-ai

Để có thêm thông tin xin liên hệ với chúng tôi:

TQN  EEConsulting

Tel.: 0913208060

Email: admin@greenyourbuilding.com.vn

Web: https://greenyourbuilding.com.vn/