BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

---------------------------

HOÀNG THANH LAM

HỆ THỐNG QUẢN LÝ NHÀ MÁY THÔNG
MINH GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA HỆ THỐNG
ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY PROCTER &
GAMBLE (P&G)

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành : Kỹ thuật điện
Mã số ngành: 60520202
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 9 năm 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM

---------------------------

HOÀNG THANH LAM

HỆ THỐNG QUẢN LÝ NHÀ MÁY THÔNG
MINH GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA HỆ THỐNG
ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY PROCTER &
GAMBLE (P&G)
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành : Kỹ thuật điện

Chủ tịch
Phản biện 1
Phản biện 2
Ủy viên
Ủy viên, Thư ký

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau khi Luận văn đã được
sửa chữa (nếu có).
Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ TP. HCM
PHÒNG QLKH – ĐTSĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
TP. HCM, ngày 10 tháng 9 năm 2016

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: HOÀNG THANH LAM Giới tính: Nam
Ngày, tháng, năm sinh: 19/5/1986

Nơi sinh: Kiên Giang

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện

MSHV:1441830012

I- Tên đề tài:
HỆ THỐNG QUẢN LÝ NHÀ MÁY THÔNG MINH GIẢI PHÁP TỐI ƯU HÓA HỆ

Hoàng Thanh Lam


LỜI CÁM ƠN
Để hoàn thành chương trình cao học và viết luận văn này, tôi đã nhận được sự
giúp đỡ,hướng dẫn và góp ý nhiệt tình của quý Thầy Cô Trường Đại Học Công Nghệ
Thành Phố Hồ Chí Minh.
Tôi xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS VÕ NGỌC ĐIỀU đã dành rất
nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp tôi hoàn thiện luận văn tốt
nghiệp này.
Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình và
năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận
được sự đóng góp quý báo của quý thầy cô và các bạn để tiếp tục hoàn thành tốt nhất,
đầy đủ nhất luận văn cao học này.
Thành Phố Hồ Chí Minh,ngày....tháng.....năm 2016
Học Viên

Hoàng Thanh Lam


TÓM TẮT
Với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế và xã hội Việt Nam hiện nay đặc
biệt là nền công nghiệp. Ngày nay nhiều tập đoàn trong và ngoài nước đã và đang
đầu tư rất nhiều nhà máy sản xuất hiện đại với qui mô lớn cũng như các cao ốc văn
phòng ở nước ta. Một hệ thống hiện đại đòi hỏi phải có một giải pháp điều
khiển,giám sát va thu thập dữ liệu từ các thiết bị như điều hòa nhiệt độ, chống cháy,
chống trộm, tích hợp camera quan sát... Hệ thống quản lý tòa nhà(nhà máy)
BMS(Building Managerment System) là một giải pháp cần thiết và hợp lý cho vấn
đề này.
Hệ thống BMS đã được nghiên cứu và phát triển từ nhiều năm qua ở các

GAMBLE.Trinh self preliminary design of BMS, calculate the economic efficiency
of the plant as integrated systems management BMS. Simulation systems Procter &
Gamble plant in software Window Viewer.


MỤC LỤC
Chương 1: Tổng quan về hệ thống BMS ............................................................... 1
1.1 Khái niệm về BMS ........................................................................................... 1
1.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển hệ thống quản lý tòa nhà BMS trên thế
giới và tại Việt Nam ............................................................................................ 1
1.1.2

Khái niệm và các lợi ích của hệ thống quản lý tòa nhà BMS ................. 1

1.1.3

Các chức năng cơ bản của hệ thống BMS ............................................... 3

1.2 Một số hãng cung cấp giải pháp hệ thống quản lý tòa nhà BMS trên thế giới .... 5
1.2.1

Thị phần của thị trường BMS. ................................................................ 5

1.2.2

Giải pháp công nghệ của một số hãng cung cấp giải pháp BMS ............. 7

1.3 Thị trường BMS tại Việt Nam ........................................................................... 8
Chương 2: Đặc điểm kỹ thuật của hệ thống quản lý tòa nhà BMS .................... 13
2.1 Tổng quan ....................................................................................................... 13


2.6 Phần mềm điều khiển ...................................................................................... 29
2.7 Thiết bị điều khiển trực tiếp kỹ thuật số DDC (Direct Digital Controller) và
các thiết bị giám sát ................................................................................................. 30
2.7.1

Bộ đo lường giám sát điện năng WM14-96 .......................................... 30

2.7.2

Bộ cảm biến nhiệt độ phòng QAA2071................................................. 32

2.7.3

Bộ cảm biến chất lượng không khí trong phòng BA/AQSR-10 .............. 33

2.7.4

Thiết bị đo áp suất không khí QBM81-3 ............................................... 33

2.7.5

Cảm biến áp suất tĩnh đường ống nước ................................................. 34

Chương 3: Cơ sở lý thuyết và logic điều khiển trong hệ thống BMS .................. 36
3.1 Mạng truyền thông trong hệ thống BMS ......................................................... 36
3.1.1

Khái niệm về mạng truyền thông ......................................................... 36



4.3.2
BMS

Tính toán công suất tiêu thụ của hệ thống HVAC và hiệu quả đầu tư
............................................................................................................ 50

4.3.2.1 Tính toán điện năng tiêu thụ khi tích hợp bộ điều khiển tốc độ............. 50
4.3.2.2 Hiệu quả đầu tư.................................................................................... 51
Chương 5: Mô phỏng hệ thống giám sát, điều khiển nhà máy bằng chương
trình Window Viewer ............................................................................................ 53
5.1 Tổng quan phần mềm Window viewer ............................................................ 53
5.1.1

Giới thiệu............................................................................................. 53

5.1.2

Tính năng phần mềm .......................................................................... 53


5.2 Vận hành chương trình .................................................................................... 54
5.2.1

Hệ thống kiểm soát BFA đầu vào......................................................... 54

5.2.2

Quá trình tạo White Base ..................................................................... 55



Hệ thống camera quan sát thông minh ................................................. 65

Chương 6: Kết luận và kiến nghị .......................................................................... 66
6.1 Kết luận .......................................................................................................... 66
6.2 Kiến nghị ........................................................................................................ 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 68


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

1.P&G: Procter & Gamble
2.BMS: Building Managerment System
3.HVAC: Heating,Ventilation and Air-Conditioning
4.FCU: Fan Coil Unit
5.AHU: Air Handling Unit
6.MCN: Mạng Công Nghiệp
7.WB: White Base
8.CLP: Control Liquid Program
9.LPD: Liquid Program Digital


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Thị trường BMS trên thế giới năm 2001 và 2006 theo nguồn của ARC
Advise Group ............................................................................................................ 5
Bảng 1.2 Thị phần của các nhà cung cấp giải pháp BMS trên thế giới ....................... 6
Bảng 4.1 Bảng thống kê tính hiệu quả của tòa nhà khi tích hợp hệ thống BMS của
hiệp hội điện lạnh Hoa Kỳ ASHRAE ....................................................................... 44
Bảng 4.2 Bảng thống kê chi phí thay thế, bảo dưỡng ............................................... 45

Hình 5.2 Quá trình tạo White Base(WB) ................................................................. 55
Hình 5.3 Qui trình CLP1(Control Liquid Program 1) .............................................. 56


Hình 5.4 Qui trình CLP2(Control Liquid Program 2) .............................................. 57
Hình 5.5 Quá trình tạo bulk ở LPD1 ....................................................................... 58
Hình 5.6 Quá trình tạo bulk ở LPD2 ....................................................................... 59
Hình 5.7 Quá trình tạo bulk ở LPD3 ....................................................................... 60
Hình 5.8 Kết nối bulk khu vực Kimchee ................................................................. 61
Hình 5.9 Kết nối bulk khu vực Suftic ...................................................................... 62
Hình 5.10 Hệ thống cảnh báo nguyên vật liệu ......................................................... 63
Hình 5.11 Nguyên lý hệ thống báo cháy. ................................................................ 64
Hình 5.12 Sơ đồ hệ thống báo cháy ......................................................................... 64
Hình 5.13 Hệ thống camera quan sát thông minh .................................................... 65


1

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BMS

1.1 Khái niệm về BMS
1.1.1 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

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

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.


5

1.2 Một số hãng cung cấp giải pháp hệ thống quản lý tòa nhà BMS trên
thế giới
1.2.1 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


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 6.1%. Còn lại khoảng 22,2% thị phần của các nhà cung cấp khác
không nằm trong biểu đồ trên.
1.2.2 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. Sự linh hoạt và tương thích của hệ thống Apogee đạt được thông qua
sự điều khiển và quản lý hoàn chỉnh, khả năng truyền thông tiên tiến và dễ dàng liên
kết với các hệ thống khác, chuẩn giao thức và các thiết bị. Siemens đưa ra một dải
tiêu chuẩn rộng và các chọn lựa giao thức tương ứng bao gồm: Modbus, BACNet
và Lonworks.
Bộ phận cốt lõi của hệ thống BMS Apogee Siemens là MBC (Modular
Equipment Controller). MBC có khả năng thực hiện việc điều khiển các thiết bị
trong việc thực thi các điều khiển phức tạp, giám sát và quản lý năng lượng. Apogee
Siemens phát triển phần mềm Insight 3.3 GUI để giúp các khách hàng dễ dàng tích
hợp hệ thống quản lý tòa nhà vào trong nhiều tòa nhà. Phần mềm Insight giúp khách
hàng giảm chi phí vận hành tòa nhà, đảm bảo tốt vấn đề an tòa cho người sử dụng
tòa nhà và các công cụ lưu giũ thông tin hoạt động. Apogee được thiết kế chạy trên
máy chủ cài hệ điều hành Windows2000 hoặc WindowsNT4.0.
 Johnson Controls
Johnson Controls là nhà cung cấp giai pháp quản lý BMS hàng đầu thế giới,
bao gồm hệ thống hệ thống chiếu sáng tự động, hệ thống điều hòa thông gió HVAC
tự động cũng như là các thiết bị báo cháy và chữa cháy. Các khách hàng hàng nổi
tiếng của Johnson Controls là Americantech, Bank of American, IBM, Glaxo....


8


và giám sát bằng camera nhưng chưa có hệ thống quản lý tòa nhà BMS. Các hệ
thống điều hòa thông gió, báo cháy, an ninh… được điều khiển riêng biệt và không
trao đổi thông tin với nhau, không có quản lý giám sát chung. Việc áp dụng BMS
mới chỉ được quan tâm trong những năm gần đây. Tỷ lệ các tòa nhà sử dụng BMS ở
Việt Nam còn thấp (chỉ khoảng 10%) và chưa đồng bộ. Việt Nam cũng chưa hình
thành nên các chuẩn nhất định cho việc áp dụng BMS khi xây dựng các tòa nhà.
Tuy nhiên, theo xu hướng tất yếu của công cuộc hội nhập với nền kinh tế toàn cầu,
dần dần hệ thống BMS sẽ trở thành một tất yếu được áp dụng khi xây dựng các tòa
nhà.
Trong những năm gần đây, rất nhiều các cao ốc đang được xây dựng nhằm
đáp ứng các yêu cầu phát triển của xã hội. Việc quản lý hiệu quả chi phí hoạt động,
năng lượng thời gian, con người, an toàn, thông tin liên lạc, và bảo trì vận hành các
cao ốc này là một nhu cầu cần thiết của các chủ đầu tư. Hệ thống quản lý tòa nhà
BMS đã ra đời để giải quyết các yêu cầu về việc vận hành và giám sát hiệu quả các
hệ thống được vận hành trong các tòa nhà. Trong khoảng 10 năm trở lại đây, tại
Việt Nam ngày càng có nhiều những tòa nhà cao ốc được trang bị hệ thống quản lý
tòa nhà BMS để mang lại mức độ tiện nghi, sự an toàn và hiệu quả sử dụng cao nhất
cho tòa nhà. Các nhà cung cấp giải pháp BMS ở Việt Nam hầu hết là các hãng nổi
tiếng trên thế giới như hệ thống Apogee của Siemens, Honeywell, Johnson Control,
Yamakate...
Theo tính toán của các nhà đầu tư khi sử dụng hệ thống BMS trên thế giới thì
mặc dù chi phí trang bị hệ thống BMS ban đầu cao hơn so với các nhà máy có phân
hệ điều khiển bình thường nhưng tiết kiệm chi phí vận hành và năng lượng khoảng
40% so với nhà máy khác. Do vậy giảm được giá thành đáng kể khi sản xuất. Với
diện tích sàn sử dụng mỗi nhà máy vào khoảng từ vài nghìn đến vài chục nghìn m2
thì hiệu quả đầu tư rất đáng kể, tạo ra lợi thế cạnh tranh và thời gian hoàn vốn đầu
tư trang bị hệ thống BMS ban đầu ngắn. Do vậy, xu hướng sử dụng BMS để quản lý