Hệ thống BMS là phần mềm và thiết bị giám sát, điều khiển tập trung các hệ cơ điện của một toà nhà — những hệ đã được thiết kế để kết nối vào nó. BMS viết tắt của Building Management System — hệ thống quản lý toà nhà. Nó không thay thế điều hoà hay máy bơm; nó là lớp nằm trên, biết các hệ được kết nối đang chạy thế nào và can thiệp được trong phạm vi đã thiết kế.
Bài này viết cho chủ đầu tư và ban quản lý toà nhà đang cân nhắc có nên đầu tư BMS — không dùng thuật ngữ kỹ thuật nếu không cần thiết.
Không có BMS thì toà nhà vận hành thế nào
Vẫn chạy được. Mỗi hệ thống có bảng điều khiển riêng: tủ điều hoà ở phòng kỹ thuật tầng hầm, tủ bơm ở phòng bơm, tủ chiếu sáng ở mỗi tầng, hệ thống thang máy có màn hình riêng của hãng.
Vấn đề nằm ở chỗ khác:
Không ai biết chuyện gì đang xảy ra cho tới khi có người phàn nàn. Bơm nước hỏng lúc 2 giờ sáng thì tới 7 giờ sáng, khi cư dân gọi xuống báo mất nước, ban quản lý mới biết.
Không biết điện đi đâu. Hoá đơn điện cả toà nhà là một con số. Khu nào tốn, giờ nào tốn, thiết bị nào chạy vô ích ban đêm — không có cách nào trả lời.
Vận hành phụ thuộc vào người. Ai đó phải nhớ tắt đèn tầng hầm lúc nửa đêm, nhớ chuyển chế độ điều hoà cuối tuần. Người đó nghỉ việc thì kinh nghiệm đi theo.
Đi bộ để kiểm tra. Ca trực đi vòng quanh toà nhà, ghi số vào sổ giấy. Mỗi vòng mất một tiếng, và giữa hai vòng là một tiếng không ai biết gì.
BMS làm bốn việc
Giám sát. Đọc trạng thái và thông số của các thiết bị được kết nối, hiển thị trên sơ đồ vẽ đúng mặt bằng thật của toà nhà. Bơm nào đang chạy, nhiệt độ nước lạnh bao nhiêu, bể nước còn bao nhiêu — nhìn một màn hình là biết.
Cảnh báo. Khi thông số vượt ngưỡng hoặc thiết bị dừng bất thường, hệ thống báo ngay — trên màn hình, qua email, qua tin nhắn. Người trực biết trước khi người dùng phàn nàn.
Điều khiển. Bật tắt, đặt lịch, đặt nhiệt độ, chuyển chế độ — làm từ phòng điều hành thay vì đi tới từng tủ. Kèm phân quyền và ghi vết đầy đủ: ai làm gì, lúc nào.
Lưu lịch sử. Mọi số liệu được lưu lại. Tháng này tốn điện hơn tháng trước bao nhiêu, thiết bị nào hay hỏng, hệ thống chạy bao nhiêu giờ — đây là cơ sở để quyết định bảo trì và đầu tư, thay vì quyết theo cảm tính.
Một hệ thống BMS gồm những gì
Ba lớp, từ dưới lên.
| Lớp | Thiết bị | Nhiệm vụ |
|---|---|---|
| Hiện trường | Cảm biến, công tắc, van, biến tần | Đo và tác động lên thiết bị thật |
| Điều khiển | Bộ điều khiển DDC, module I/O, tủ điện | Đọc tín hiệu, chạy logic điều khiển tại chỗ |
| Giám sát | Phần mềm BMS trên máy chủ | Hiển thị, cảnh báo, lưu lịch sử, báo cáo |
Điểm quan trọng mà nhiều người hiểu nhầm: lớp điều khiển chạy độc lập với lớp phần mềm. Chương trình điều khiển nằm trong bộ điều khiển tại tủ, không nằm trên máy chủ. Máy chủ tắt hoặc mạng đứt thì bơm quạt vẫn chạy theo đúng logic đã nạp — chỉ là không ai nhìn thấy. Riêng những logic cần dữ liệu từ bộ điều khiển khác qua mạng thì phải được thiết kế giá trị dự phòng.
Đây là nguyên tắc thiết kế nên giữ: toà nhà không được ngừng hoạt động chỉ vì máy chủ hỏng.
Những hệ thống BMS thường quản lý
- Điều hoà thông gió— chiller, AHU, FCU, quạt thông gió tầng hầm, quạt tăng áp cầu thang
- Cấp thoát nước— bơm sinh hoạt, bơm thoát nước, mức nước bể ngầm và bể mái
- Điện— đồng hồ điện tổng và từng khu, máy phát dự phòng, trạng thái tủ điện
- Chiếu sáng— đèn hành lang, tầng hầm, sân vườn, chiếu sáng mặt tiền
- Thang máy— trạng thái vận hành, tín hiệu sự cố
- An ninh và báo cháy— kiểm soát vào ra, camera, tín hiệu trạng thái từ tủ báo cháy
Không phải công trình nào cũng tích hợp hết. Phạm vi phụ thuộc ngân sách và mức độ phức tạp thật sự của toà nhà.
BMS không thay thế hệ chuyên dụng
Nhiều hệ trong toà nhà có bộ điều khiển riêng của hãng, và bộ điều khiển đó vẫn giữ phần điều khiển chính cùng các chức năng bảo vệ:
- Báo cháy và chữa cháy: tủ báo cháy thực hiện các liên động an toàn tính mạng theo thiết kế PCCC được duyệt. BMS thường chỉ nhận trạng thái để hiển thị và ghi nhận.
- Thang máy: bộ điều khiển của hãng thang máy lo vận hành và an toàn. BMS đọc trạng thái và tín hiệu sự cố.
- Máy phát, chiller, UPS: bộ điều khiển đi kèm máy giữ logic khởi động và bảo vệ. BMS đọc thông số, và có thể gửi lệnh chạy dừng hoặc điểm đặt nếu thiết bị cho phép.
Khi BMS có gửi lệnh xuống một hệ chuyên dụng, cần mô tả rõ lệnh nào được phép, bên nào được ưu tiên khi có thao tác tại chỗ, và hệ chuyên dụng làm gì khi mất kết nối với BMS.
Khi nào nên đầu tư BMS
Không phải toà nhà nào cũng cần. Cân nhắc khi có ít nhất hai trong các điều kiện sau:
- Khoảng 100 thiết bị cơ điện trở lên cần theo dõi — con số tham khảo, không phải ngưỡng cứng
- Chi phí điện là khoản chi lớn trong ngân sách vận hành
- Cần phân bổ chi phí điện theo khách thuê
- Có hệ thống lạnh trung tâm— chiller, AHU
- Nhiều hệ thống của nhiều hãng khác nhau cần nhìn chung một chỗ
- Yêu cầu ghi vết vận hành để phục vụ chứng nhận công trình xanh hoặc kiểm toán
Ngược lại, một toà nhà nhỏ với vài cái bơm và một hệ điều hoà cục bộ thì BMS là đầu tư thừa. Nói thẳng như vậy vì hệ thống lắp xong mà không ai dùng là khoản tiền mất trắng — và chuyện đó xảy ra không ít.
Giữa “không có gì” và “BMS đầy đủ” còn những lựa chọn nhỏ hơn: chỉ giám sát năng lượng (đồng hồ điện có cổng truyền thông và phần mềm đọc số), chỉ cảnh báo cho vài thiết bị quan trọng như bơm và máy phát, hoặc chỉ làm BMS cho phòng máy trung tâm. Nếu hệ dùng chuẩn mở thì có thể bắt đầu nhỏ rồi mở rộng sau.
Đầu tư gồm những khoản nào
Bốn khoản chính. Tỉ trọng mỗi khoản thay đổi nhiều theo dự án, nên con số chỉ ra được sau khi có point list:
- Thiết bị hiện trường— cảm biến, van, tủ điện. Khoản này tăng theo số điểm dữ liệu.
- Bộ điều khiển và module I/O— tính được chính xác khi có point list.
- Phần mềm— bản quyền, cấu hình, vẽ giao diện đồ hoạ theo mặt bằng thật.
- Nhân công— thi công, đấu nối, lập trình, kiểm tra chạy thử, đào tạo.
Khoản hay bị bỏ sót khi lập dự toán là kiểm tra chạy thử và đào tạo. Bỏ qua thì hệ thống lắp xong không ai biết dùng, và sau sáu tháng nó thành một màn hình không ai mở.
Chọn hệ thống thế nào
Ba câu hỏi đáng hỏi hơn cả việc so bảng thông số:
Sau này mở rộng có bị khoá không? Hệ thống dùng chuẩn mở như BACnet và Modbus thì thêm thiết bị của hãng khác dễ hơn nhiều — miễn thiết bị đó thực sự hỗ trợ chuẩn, kiểm tra qua PICS hoặc bảng thanh ghi. Hệ thống dùng giao thức riêng của hãng thì mọi lần mở rộng đều phải quay lại đúng hãng đó, với giá của họ.
Ai sửa khi hỏng? Thiết bị nhập khẩu hỏng thì chờ bao lâu, còn hàng thay thế không. Đây là câu hỏi về vận hành mười năm, không phải về giá mua lần đầu.
Phần mềm tính tiền theo số điểm không? Nhiều hãng tính bản quyền theo số điểm dữ liệu, nên mỗi lần thêm cảm biến là thêm tiền. Konnek BMS không giới hạn số điểm — giới hạn thật nằm ở cấu hình máy chủ.
Bắt đầu từ đâu
Bước đầu tiên luôn là point list— bản danh sách mọi tín hiệu cần giám sát và điều khiển. Có point list thì mới tính được số module, số tủ, và ra được con số dự toán đáng tin.
Bảo Linh nhận khảo sát và lập point list cho cả công trình mới lẫn cải tạo. Nếu anh chị chưa rõ hệ thống của mình cần gì, mô tả loại công trình và quy mô, chúng tôi trả lời cụ thể trước khi bàn tới báo giá.