Đang tải... (xem toàn văn)
Trong thời đại hiện nay, việc xây dựng các tòa nhà cao tầng làm công sở, trung tâm thương mại, khác sạn… ngày càng trở lên phổ biến.Chúng ngày càng trở lên hiện đại , tiện nghi để phụ vụ các yêu cầu ngày càng cao của con người. Giải pháp kết hợp các thiết bị cơ điện sử dụng trong tòa nhà với công nghệ tự động hóa nhằm đem lại khả năng tự động (hệ thống thông gió, hệ thống chiếu sáng …) đã không còn là điều mới mẻ nữa.Tự động hóa vận hành các hệ thống kỹ thuật của tòa nhà nhằm mục đích tăng tính tiện nghi, giảm chi phí vận hành, tăng hiệu quả hoạt động, tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và đảm bảo an ninh, an toàn tương xứng với tầm quan trọng và yêu cầu của tòa nhà. Đơn giản hóa việc báo lỗi cho các thiết bị, máy móc và hệ thống. Hỗ trợ truy cập đến thông tin vận hành thiết bị, hệ thống. Tự động hóa và chuẩn hóa quản lý tiện ích. Cung cấp khả năng giao tiếp với tất cả dịch vụ trong tòa nhà giúp cho việc vận hành toà nhà một cách đơn giản, chính xác và hiệu quả. Sau thời gian học tập, nhóm em được giao nhiệm vụ: “ Tìm hiểu hệ thống bơm nước cứu hỏa, hệ thống quạt tăng áp cầu thang và cách thức kết nối với hệ thống tòa nhà ”. Bằng kiến thức bài giảng của môn Tự động hóa tòa nhà, cùng tài liệu tìm hiểu trên internet nhóm em đã cùng nhau cố gắng để hoàn thành bài tập lớn này.
HAUI ELECTRIC LỜI MỞ ĐẦU Trong thời đại nay, việc xây dựng tòa nhà cao tầng làm cơng sở, trung tâm thương mại, khác sạn… ngày trở lên phổ biến.Chúng ngày trở lên đại , tiện nghi để phụ vụ yêu cầu ngày cao người Giải pháp kết hợp thiết bị điện sử dụng tòa nhà với cơng nghệ tự động hóa nhằm đem lại khả tự động (hệ thống thơng gió, hệ thống chiếu sáng …) khơng điều mẻ nữa.Tự động hóa vận hành hệ thống kỹ thuật tòa nhà nhằm mục đích tăng tính tiện nghi, giảm chi phí vận hành, tăng hiệu hoạt động, tối ưu hóa việc sử dụng lượng đảm bảo an ninh, an toàn tương xứng với tầm quan trọng yêu cầu tòa nhà Đơn giản hóa việc báo lỗi cho thiết bị, máy móc hệ thống Hỗ trợ truy cập đến thông tin vận hành thiết bị, hệ thống Tự động hóa chuẩn hóa quản lý tiện ích Cung cấp khả giao tiếp với tất dịch vụ tòa nhà giúp cho việc vận hành tồ nhà cách đơn giản, xác hiệu Sau thời gian học tập, nhóm em giao nhiệm vụ: “ Tìm hiểu hệ thống bơm nước cứu hỏa, hệ thống quạt tăng áp cầu thang cách thức kết nối với hệ thống tòa nhà ” Bằng kiến thức giảng mơn Tự động hóa tòa nhà, tài liệu tìm hiểu internet nhóm em cố gắng để hoàn thành tập lớn Mặc dù, cố gắng trình làm bài, kiến thức chưa vững kinh nghiệm trình bày nên có nhiều thiếu sót tập lớn Vì vậy, nhóm em mong thầy bảo giúp đỡ nhóm để nhóm bổ sung thiếu sót hồn thiện kiến thức mơn học Cuối chúng em xin chân thành cảm ơn thầy tạo điều kiện giúp đỡ nhóm em hồn thành tập lớn HAUI ELECTRIC I Tổng quan 1.1 Khái niệm hệ thống tự động hóa tòa nhà Nhà thông minh ( smart home intellihome) kiểu nhà lắp đặt thiết bị điện tử có tác dụng tự động hóa hồn tồn bán tự động, thay người thực thao tác quản lý, điều khiển 1.2 Các hệ thống thường dùng nhà thông minh - Hệ thống điều hòa khơng khí thơng gió (HVAC): Điều khiển giám sát phòng máy lạnh trung tâm: máy lạnh chiller, bơm nước lạnh, bơm nước giải nhiệt, tháp giải nhiệt HVAC có khả giao tiếp với trạm điều khiển trung tâm để thực giám sát thay đổi tham số hệ thống cho phù hợp với thời gian ngày, với mùa, địa điểm khác nhau, v.v - Hệ thống điều khiển chiếu sáng (lighting control): Điều khiển hệ thống chiếu sáng dựa vào nhiều thông số lưu lượng, cường độ ánh sáng, độ rọi để đảm bảo chất lượng chiếu sáng u cầu Hệ thống có khả điều khiển chiếu sáng theo thời gian thực - Hệ thống quản lý vào/ra (access control): Hệ thống đáp ứng yêu cầu bảo mật riêng cài mã đóng/mở cửa phòng, thu thập thơng tin giám sát cổng vào/ra trung tâm, cho phép đăng nhập từ xa qua mạng máy tính - Hệ thống điều khiển đảm bảo an tồn (security control): HAUI ELECTRIC Hệ thống điều khiển có tính phức tạp quan trọng tồ nhà hệ thống đảm bảo an tồn chống cháy nổ, khí độc, lụt lội sử dụng lửa, khí đốt, khói, nuớc… Hệ thống điều khiển an tồn có chức bảo vệ hàng hoá, tài sản người sống tòa nhà Hệ thống phải có khả phản ứng kịp thời trường hợp thông qua liên lạc thông tin hai chiều trung tâm điều khiển tòa nhà với lực lượng cảnh sát, cứu hoả, đội cứu hộ khác cách tự động - Hệ thống quản lí lượng – máy phát dự phòng: Hệ thống giám sát tình trạng, mức độ chất lượng hệ thống cung cấp điện,giám sát cảnh báo khối máy phát điện Có khả sử dụng máy phát dự phòng nguồn dự phòng, cung cấp lượng bổ sung cần thiết 1.3 Lợi ích việc tích hợp tự động hóa tòa nhà Với hệ thống điều khiển tự động tích hợp trên, lợi ích việc xây dựng tự động hóa tòa nhà đa dạng, ba lợi ích lớn hệ thống đem lại cho nhà quản lý là: - Tiết kiệm chi phí Một tòa nhà tích hợp hệ thống tự động theo dõi phạm vi, dự đốn ước tính nhu cầu sử dụng lượng để giảm thiểu tối đa tiêu tốn lượng khơng cần thiết Hơn nữa, đồng với mơi trường bên ngồi để đạt hiệu tiết kiệm lượng tối đa Bên cạnh đó, việc có hệ thống theo dõi, thống kê báo cáo số liệu giúp cho việc quản lý hiệu bớt tốn Khi có sai sót, nhà quản lý khơng thời gian tìm kiếm hay cố gắng chẩn HAUI ELECTRIC đoán vấn đề mà tất báo cáo chi tiết xác hệ thống Cuối cùng, tối ưu hóa hoạt động sở xây dựng khác giúp kéo dài tuổi thọ thiết bị thực tế, dẫn đến giảm chi phí thay bảo trì - Tiện nghi suất Hệ thống tự động hóa tòa nhà cung cấp đầy đủ tiện nghi giúp sống cư dân tòa nhà trở nên nhanh chóng, dễ dàng thoải mái, từ giảm thiểu khiếu nại thời gian giải khiếu nại Ngoài ra, nghiên cứu cải thiện hệ thống thơng gió chất lượng khơng khí có tác động trực tiếp đến sức khỏe người tòa nhà, cho phép người tập trung vào cơng việc tăng suất cá nhân họ - Thân thiện với môi trường Giảm tác động lên mơi trường hệ thống tự động hóa tòa nhà hiệu quản lý lượng Bằng cách giảm tiêu thụ lượng, hệ thống làm giảm lượng khí nhà kính cải thiện chất lượng khơng khí nhà tòa nhà Thêm vào đó, hệ thống tự động hóa kiểm soát lượng chất thải sở hệ thống đường ống dẫn nước, hệ thống tự động đại lọc đào thải ngồi mơi trường lượng chất thải nhỏ, giúp gia tăng đáng kể hiệu công tác bảo vệ mơi trường HAUI ELECTRIC Hình 1.3.1: Các hệ thống tự động hóa tích hợp tòa nhà II Hệ thống bơm nước cứu hỏa 2.1 Tổng quát hệ thống Hệ thống bơm nước cứu hỏa hay hệ thống bơm phòng cháy, chữa cháy nhu cầu thiếu thiết kế, thi công xây dựng công nghiệp, mặt khác hệ thống bơm cứu hỏa đóng vai trò quan trọng, định chuẩn mực an toàn cho toàn hệ thống, hay nói khơng có tồn cơng trình xây dựng cơng nghiệp nói chung, khu phức hợp tòa nhà, khu chung cư, khách sạn, đưa vào vận hành hoạt động Các hệ thống bơm nước chữa cháy: - Hệ thống bơm chữa cháy Fire Fighting HAUI ELECTRIC Hình 2.1.1 : Hệ thống bơm chữa cháy Fire Fighting Hệ thống bơm kết hợp với cảm biến báo, chữa cháy tự động, tự động điều khiển cấp nước, mở van phun nước chữa cháy xảy cố hỏa hoạn Hình 2.1.2: Hệ thống bơm chữa cháy Fire fighting sprinkler-systems - Hệ thống vòi chữa Hose reel HAUI ELECTRIC Hình 2.1.3: Hệ thống vòi chữa Hose reel Hệ thống có vòi HOSE REEL chiều dài 30m đường kính 50mm(D50), 65mm(D65), chịu áp lực 13bar - Hệ thống trụ chữa cháy Hydrant Hình 2.1.4: Hệ thống trụ chữa cháy Hydrant Được chế tạo từ gang cầu với khả chịu lực lớn độ bền sử dụng cao Thân trụ thiết kế quay tự 3600 nên dẫn hướng trực tiếp dòng chảy đến vị trí Vòi bơm Áp suất làm việc < 16 Bar (PN16) Độ bền cao, mềm dẻo, nhẹ 2.2 Sơ đồ nguyên lý nguyên lý hoạt động - Sơ đồ nguyên lý: HAUI ELECTRIC - Hình 2.2.5: Sơ đồ nguyên lý nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động hệ thống bơm nước chữa cháy: + Khi đầu khói phát khói mức có cháy có tín hiệu gửi tủ trung tâm, đồng thời còi đèn báo cháy hoạt động cảnh báo cháy + Tín hiệu sau xử lí kích hoạt van điện tử, hệ thống máy bơm nước chữa cháy + Nước bơm vào đường ống chữa cháy, phun qua van tự động để dập tắt đám cháy 2.3 Các thiết bị sử dụng hệ thống - Tủ trung tâm : HAUI ELECTRIC Hình 2.3.1: Tủ điều khiển trung tâm Hình 2.3.2: Tủ điều khiển trung tâm Tủ điều khiển chứa thiết bị đóng ngắt tự động thiết bị đóng ngắt tay aptomat, contactor, rơle nhiệt để điều khiển hệ thống trung gian HAUI ELECTRIC - Đèn còi báo cháy : Phát âm thanh, đèn cảnh báo nhận tín hiệu báo cháy từ trung tâm điều khiển hay vị trí báo động tay Hình 2.3.3: Chng báo cháy - Hình 2.3.4: Đèn báo cháy Tủ kéo cáp : Nơi đặt cáp vòi cứu hỏa vị trí quan trọng nối thoát khu vực dễ cháy dễ nan lửa Đường ống cứng đẫn nước lắp đặt sẵn cáp mềm chữa cháy lấy nước từ đường ống cứng - Hình 2.3.5: Tủ kéo cáp chữa cháy Máy bơm cứu hỏa : 10 HAUI ELECTRIC Hình 3.3.1: Quạt thơng gió tăng áp cầu thang - Cửa cấp gió : Của cấp gió có nhiệm vụ điều tiết lượng gió quạt tăng áp để tạo áp suất phù hợp xảy cố điều áp chế độ hoạt động bình thường - Hình 3.3.2: Cửa cấp gió cho cầu thang Van gió chiều : + Vật liệu : • Thân làm tole tráng kẽm 0,8 mm • Lá làm nhôm dày 0,6 – 0,8 mm • Thanh liên kết làm ống thép không rỉ đường kính 10 mm 30 HAUI ELECTRIC • Ổ lót trục + Hoạt động: Van chiều thiết kế để tự động đóng khu vực riêng biệt hệ thống thơng gió Khi quạt hoạt động tốc độ gió làm van mở góc định Khi quạt ngưng van tự động đóng lại Trong hệ thống có lắp nhiều quạt van chiều ngăn chặn tình trạng gió ngược vào khu vực ngưng hoạt động - Hình 3.3.3: Van gió chiều NRD Cảm biến chênh áp cầu thang: Hình 3.3.4: Cảm biến áp suất Thơng số kỹ thuật cảm biến chênh áp cầu thang: + Dãy đo áp suất từ - 25 Pa, 0-50 Pa, - 100 Pa dãy đo thường sử dụng theo tiêu chuẩn Việt Nam + Tín hiệu ngõ : – 20 mA / – 10 V ngõ relay PNP / NPN thay cho công tắc áp suất cầu thang 31 HAUI ELECTRIC + Vỏ cảm biến chênh áp cầu thang thường phải làm nhựa cứng chống va đập + Hiển thị giá trị đo Pa mbar + Quan trọng sai số cho phép phải không Pa - Tủ cấp nguồn điều khiển : Tủ điều khiển chứa thiết bị đóng ngắt tự động thiết bị đóng ngắt tay aptomat, contactor, rơle nhiệt, điều khiển hiển thị áp suất… để bảo vệ an toàn cho hệ thống điều khiển giám sát trình làm việc hệ thống tăng áp cầu thang Hình 3.3.5: Tủ cấp nguồn điều khiển hệ thống tăng áp 32 HAUI ELECTRIC Hình 3.3.6: Bộ điều khiển hiển thị áp suất - Đường ống dẫn gió : Là đường ống đẫn phân phối gió tới tầng, hành lang, cầu thang tòa nhà dẫn khói, bụi khỏi tòa nhà xảy cố 33 HAUI ELECTRIC Hình 2.3.7: Đường ống dẫn gió Hình 2.3.8: Đường ống dẫn gió cho cầu thang 3.4 Phân tầng kĩ thuật - Thiết bị trường : 34 HAUI ELECTRIC Hình 3.4.1: Các thiết bị trường - Khối điều khiển : Hình 3.4.2: Các thiết bị điều khiển - Khối quản lí : 35 HAUI ELECTRIC Khối thực cài đặt khối vận hành giám sát Chức cài đặt kế hoạch làm việc Kết nối vận hành từ xa qua mạng viễn thơng, internet… Hình 3.4.3: Mơ giao diện quản lí giám sát 3.5 Mơ hệ thống 36 HAUI ELECTRIC Hình 3.5.1: Sơ đồ mơ hệ thống quạt tăng áp cầu thang có cố IV Cách thức kết nối với hệ thống điều khiển tòa nhà Trong hệ thống tự động hóa tòa nhà truyền thơng liệu yếu tố định cho thống tất hệ thống tự động tòa nhà Nó ảnh hưởng trực tiếp đến liệu truyền từ điểm đến điểm khác thiết bị phân tán lấy liệu Vì cần có hệ thống BMS để quản lí, đảm bảo hệ thống, thiết bị tòa nhà vận cách sác kịp thời BMS (Building Management System) hệ thống đồng cho phép điều khiển quản lý hệ thống kỹ thuật nhà hệ thống điện, hệ thống cung cấp nước sinh hoạt, điều hồ thơng gió, cảnh 37 HAUI ELECTRIC báo môi trường, an ninh, báo cháy - chữa cháy v.v…, đảm bảo cho việc vận hành thiết bị tòa nhà xác, kịp thời - Đối tượng quản lý BMS: + Trạm phân phối điện + Máy phát điện dự phòng + Hệ thống chiếu sáng + Hệ thống điều hoà thơng gió + Hệ thống cấp nước sinh hoạt + Hệ thống báo cháy + Hệ thống chữa cháy + Hệ thống thang máy + Hệ thống âm công cộng + Hệ thống thẻ kiểm soát vào + Hệ thống an ninh + V.v… - Tính BMS : + Cho phép tiện ích (thiết bị thơng minh) tòa nhà hoạt động cách đồng bộ, xác theo yêu cầu người điều hành + Cho phép điều khiển ứng dụng tòa nhà thơng qua cáp điều khiển giao thức mạng + Kết nối hệ thống kỹ thuật an ninh, báo cháy… qua cổng giao diện mở hệ thống với ngôn ngữ giao diện theo tiêu chuẩn quốc tế + Giám sát môi trường không khí, mơi trường làm việc người + Tổng hợp, báo cáo thông tin + Cảnh báo cố, đưa tín hiệu cảnh báo kịp thời trước có cố + Quản lý liệu gồm soạn thảo chương trình, quản lý sở liệu, chương trình soạn thảo đồ hoạ, lưu trữ lưu liệu + Hệ thống BMS linh hoạt, có khả mở rộng với giải pháp sẵn sàng đáp ứng với yêu cầu 38 HAUI ELECTRIC Hình : Tính hệ thống BMS - Lợi ích mang lại từ BMS : + Đơn giản hóa tự động hóa vận hành thủ tục, chức có tính lặp lặp lại + Quản lý tốt thiết bị tòa nhà nhờ hệ thống lưu trữ liệu, chương trình bảo trì bảo dưỡng hệ thống tự động báo cáo cảnh báo + Giảm cố phản ứng nhanh yêu cầu khách hàng hay xảy cố + Giảm chi phí lượng nhờ tính quản lý tập trung điều khiển quản lý lượng 39 HAUI ELECTRIC + Giảm chi phí nhân công thời gian đào tạo nhân viên vận hành, cách sử dụng dễ hiểu, mơ hình quản lý thể trực quan máy tính cho phép giảm tối đa chi phí dành cho nhân đào tạo + Dễ dàng nâng cấp, linh hoạt việc lập trình theo nhu cầu, kích thước, tổ chức yêu cầu mở rộng khác 4.1 Cách thức kết nối với hệ thống BMS Sử dụng phương thức BACnet-Building Automation and Control Network (Mạng điều khiển tự động tòa nhà) BACnet tiêu chuẩn thơng tin giao tiếp khơng độc quyền, có tính mở Nó áp dụng thực tế vào hệ thống tòa nhà ngày nay, bao gồm HVAC, chiếu sáng (lighting), an toàn sinh mạng (life safety), kiểm soát truy cập (access control), vận chuyển (transportation) bảo trì (maintenance) Theo thiết kế, tiêu chuẩn sử dụng phạm vi rộng cơng nghệ mạng truyền thơng Nó viết bao gồm thứ từ việc phải chọn kiểu cáp việc khởi gán lệnh yêu cầu thông tin đặc thù Các quy tắc giao tiếp BACnet thiết kế đặc thù cho thiết bị điều khiển tự động hóa tòa nhà, bao gồm tác vụ đọc nhiệt độ yêu cầu sao, gửi trạng thái báo động (status alarm) thiết lập quạt Để ứng dụng BMS, Các thiết bị lắp đặt tòa nhà phải hỗ trợ kêt nối BMS, tức hỗ trợ chuẩn truyền thông chuẩn như: BACnet, LonWork, Modbus… Hoặc hỗ trợ chuẩn tín hiệu cơng nghiệp 4-20mA BMS điều khiển thiết bị qua chuẩn truyền thông Sử dụng đường truyền dẫn cáp xoán đồng: + Kích thước : 0,205 mm2 – 1307 mm2 40 HAUI ELECTRIC + Chiều dài chuyền dẫn : đến 1200 m ( gấp 3-4 lần có repeater ) + Sơ đồ : Đấu đấu thẳng Hình 4.1.1: Phương thức BACnet-Building Automation and Control Network 4.2 Cách thức kết nối với hệ thống khác tòa nhà Sử dụng mạng LAN (Local Area Network – gọi mạng cục bộ) nhóm máy tính (PC, laptop, điện thoại, máy tính bảng) thiết bị truyền thông mạng kết nối với khu vực nhỏ tòa nhà cao ốc, trường đại học, khu giải trí Sử dụng đường truyền dẫn: + Cáp quang : Sử dụng mơi trường có nhiễu lớn, khơng giới hạn khoảng cách đường truyền, có chi phí cao + Đường điện thoại : Sử dụng đường kết nối liên tục qua modem 41 HAUI ELECTRIC Hình 4.2.1: Sử dụng mạng LAN (Local Area Network) 4.3 Cách thức kết nối với thiết bị hệ thống Sử dụng cổng kết nối : - Chuẩn RS232 : Cổng nối tiếp RS232 giao diện phổ biến rộng rãi Người ta gọi cổng cổng COM1, sử dụng cách thuận tiện cho việc giao tiếp với thiết bị ngoại vi Việc truyền liệu qua cổng COM tiến hành theo cách nối tiếp Nghĩa bit liệu truyền nối tiếp đường dẫn Loại truyền có khả dùng cho ứng dụng có yêu cầu truyền khoảng cách lớn hơn, khả gây nhiễu nhỏ đáng kể dùng cổng song song Cổng COM khơng phải hệ thống bus cho phép dễ dàng tạo liên kết hình thức điểm với điểm hai máy cần trao đổi thông tin với nhau, thành viên thứ ba tham gia vào trao đổi thông tin 42 HAUI ELECTRIC - Chuẩn RS485 : Trong công nghiệp ngày nay, chuẩn truyền thông RS232 đáp ứng nhu cầu truyền thơng đường truyền khơng cân (các tín hiệu lấy điểm chuẩn đường mass chung, bị ảnh hưởng nhiễu tác động) tốc độ truyền khoảng cách truyền bị giới hạn ( khoảng cách truyền thông tối đa 100 m) Vì để đáp ứng nhu cầu truyền thơng công nghiệp, người ta sử dụng chuẩn truyền thông RS485 cần tăng khoảng cách tốc độ truyền thông (khoảng cách truyền thông tối đa 1.200m vận tốc truyền lên đến 10Mbits/s) Nguyên nhân mà RS485 tăng tốc độ khoảng cách truyền thông RS485 sử dụng phương pháp truyền dây vi sai (vì dây có đặc tính giống nhau, tín hiệu truyền hiệu số điện áp dây loại trừ nhiễu chung) Mặt khác chuẩn truyền thơng RS232 khơng cho phép có thiết bị truyền nhận tin đường dây với chuẩn RS485 ta nồi 32 thiết bị thu phát dây cho phép tạo thành mạng cục Cáp tín hiệu truyền thơng cơng nghiệp RS485 bao gồm chuẩn 22AWG 24AWG 43 HAUI ELECTRIC Hình 4.3.1: Mơ chuẩn kết nối RS485 PHỤ LỤC 44 ... thống Đầu cấp nước 25 HAUI ELECTRIC Hình 2.5.1: Mơ hệ thống bơm nước cứu hỏa III Hệ thống quạt tăng áp cầu thang 3.1 Tổng quan hệ thống - Mục tiêu hệ thống điều áp giữ cho khói khí độc cách xa lối... lý hệ thống quạt tăng áp cầu thang - Nguyên lý hoạt động hệ thống: Hệ thống gồm điều khiển nhận tín hiệu điều khiển từ hệ thống báo cháy tòa nhà qua điều khiển thiết bị điều áp, quạt tăng áp, ... gia tăng đáng kể hiệu công tác bảo vệ môi trường HAUI ELECTRIC Hình 1.3.1: Các hệ thống tự động hóa tích hợp tòa nhà II Hệ thống bơm nước cứu hỏa 2.1 Tổng quát hệ thống Hệ thống bơm nước cứu