Với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, những điều trước đây tưởng chừng không thể thì bây giờ đã trở thành điều hiển nhiên. Cùng một lẽ đó, trước kia khi những tòa nhà, chung cư,.. nhỏ bé và chưa có những trang thiết bị hiện đại thì việc đầu tư chi phí tương đối lớn để làm cả một hệ thống quản lý là điều hiếm có. Tuy nhiên, đến thời điểm hiện tại, hầu hết các tòa nhà cao tầng, các trung cư cao cấp đến thấp cấp đều có những hệ thống quản lý riêng.

Định nghĩa

Hệ thống Quản lý Tòa nhà, hay tiếng Anh là Building Management System (viết tắt BMS) là một giải pháp công nghệ tiên tiến, được dùng cho mục đích quản lý và điều khiển các hệ thống kỹ thuật trong tòa nhà một cách hiệu quả và tự động.

BMS tích hợp các thiết bị cảm biến, bộ điều khiển và phần mềm quản lý, cho phép giám sát và điều khiển các hệ thống điện, nước, điều hòa không khí, chiếu sáng, và an ninh trong tòa nhà. Nhờ đó, hệ thống này giúp tối ưu hóa hoạt động của tòa nhà, đảm bảo môi trường sống và làm việc thoải mái, an toàn cho người sử dụng.

Tính năng quan trọng

Hệ thống BMS có những tính năng quan trọng như sau:

• Điều khiển các thiết bị, tiện ích trong tòa nhà hoạt động đồng bộ và chính xác theo sự điều khiển của người vận hành.
• Điều khiển mọi ứng dụng trong tòa nhà qua hệ thống cấp điều khiển và giao thức mạng
• Giám sát hệ thống không khí, môi trường làm việc của con người trong tòa nhà.
• Kết nối với hệ thống an ninh, an toàn của tòa nhà qua các cổng giao diện mở của hệ thống với các ngôn ngữ giao diện theo tiêu chuẩn quốc tế.
• Cảnh báo các sự cố, đưa ra tín hiệu kịp thời.
• Quản lý cơ sở dữ liệu, chương trình soạn thảo đồ họa, lưu trữ và sao lưu dữ liệu.
• Tổng hợp và báo cáo thông tin.
• Là hệ thống điều khiển tòa nhà linh hoạt, có thể mở rộng các giải pháp, sẵn sàng đáp ứng mọi yêu cầu của con người.

Cấu trúc

1. Cấp chấp hành

Cấp chấp hành bao gồm đầu vào là hệ thống cảm biến, camera, đầu thẻ,.. và đầu ra là các cơ cấu chấp hành như quạt, điều hòa, đèn, còi, chuông, loa, máy bơm, van, động cơ,.. Chức năng chính là đo lường, dẫn động và chuyển đổi tín hiệu trong trường hợp cần thiết. Thực tế, đa số các thiết bị cảm biến hay chấp hành cũng có phần điều khiển riêng cho việc thực hiện đo lường/truyền động được chính xác và nhanh nhạy. Các thiết bị thông minh (có bộ vi xử lý riêng) cũng có thể đảm nhận việc xử lý và chuẩn bị thông tin trước khi đưa lên cấp trên điều khiển.

2. Cấp điều khiển

Cấp điều khiển thường là các bộ điều khiển DDC, PLC, PXC, PAC,.. Nhiệm vụ chính của cấp điều khiển là nhận thông tin từ các bộ cảm biến, xử lý các thông tin đó theo một thuật toán nhất định và truyền đạt lại kết quả xuống các bộ chấp hành. Máy tính đảm nhận việc theo dõi các công cụ đo lường, tự thực hiện các thao tác như ấn nút mở/đóng van, điều chỉnh cần gạt, núm xoay,… Đặc tính nổi bật của cấp điều khiển là xử lý thông tin. Cấp điều khiển và cấp chấp hành hay được gọi chung là cấp trường (Field level) chính vì các bộ điều khiển, cảm biến và chấp hành được cài đặt trực tiếp tại hiện trường gần kề với hệ thống kỹ thuật.

3. Cấp điều khiển giám sát

Có chức năng giám sát và vận hành một quá trình kỹ thuật, có nhiệm vụ hỗ trợ người sử dụng trong việc cài đặt ứng dụng, thao tác theo dõi, giám sát vận hành và xử lý những tình huống bất thường. Ngoài ra trong một số trường hợp, cấp này còn thực hiện các bài toán điều khiển cao cấp như điều khiển phối hợp, điều khiển trình tự và điều khiển theo công thức. Việc thực hiện các chức năng ở cấp điều khiển và giám sát thường không đòi hỏi phương tiện, thiết bị phần cứng đặc biệt; ngoài máy tính thông thường.

Lần lượt, từ cơ bản đến nâng cao được sắp xếp từ trên xuống dưới: cấp chấp hành => cấp điều khiển => cấp điều khiển giám sát. Ngoài ra, còn cấp cao hơn là cấp quản lý (cấp công ty) có chức năng chủ yếu là theo dõi, giám sát và điều hành.

Tại sao lại cần đến BMS?

Tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng

• Quản lý năng lượng hiệu quả: BMS giám sát và điều chỉnh các hệ thống như HVAC, chiếu sáng và các thiết bị điện tử khác để tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng, giảm lãng phí và tiết kiệm chi phí vận hành.
• Báo cáo và phân tích năng lượng: Hệ thống cung cấp các báo cáo chi tiết và phân tích về mức tiêu thụ năng lượng, giúp quản lý tòa nhà dễ dàng nhận diện các khu vực cần cải thiện.

Nâng cao sự thoải mái và trải nghiệm của người sử dụng

• Điều khiển tự động: BMS điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm, và ánh sáng một cách tự động, tạo ra môi trường làm việc và sinh sống thoải mái và phù hợp với nhu cầu của người sử dụng.
• Phản hồi nhanh chóng: Hệ thống có khả năng phản hồi nhanh với các thay đổi về điều kiện môi trường, đảm bảo sự thoải mái liên tục.

Cải thiện an ninh và an toàn

• Giám sát an ninh: BMS tích hợp các hệ thống an ninh như camera giám sát, hệ thống kiểm soát truy cập, và báo cháy, giúp bảo vệ tòa nhà khỏi các nguy cơ an ninh và sự cố.
• Cảnh báo sớm: Hệ thống cảnh báo sớm về các vấn đề như cháy nổ, rò rỉ nước, và các sự cố kỹ thuật khác, giúp ngăn chặn hoặc giảm thiểu thiệt hại.

Quản lý bảo trì và bảo dưỡng hiệu quả

• Theo dõi tình trạng thiết bị: BMS liên tục giám sát và báo cáo tình trạng hoạt động của các thiết bị, giúp xác định và lên lịch bảo trì kịp thời, kéo dài tuổi thọ của thiết bị và giảm thiểu thời gian gián đoạn.
• Dự báo và phân tích lỗi: Hệ thống có khả năng dự báo các lỗi có thể xảy ra dựa trên dữ liệu thu thập, giúp quản lý tòa nhà chủ động trong việc bảo trì và sửa chữa.

Tiết kiệm chi phí quản lý và nhân sự

• Tự động hóa các quy trình: BMS tự động hóa nhiều quy trình quản lý và vận hành, giúp giảm bớt nhu cầu về nhân sự và tối ưu hóa công việc.
• Giảm chi phí vận hành: Nhờ vào việc tối ưu hóa năng lượng và bảo trì, hệ thống BMS giúp tiết kiệm đáng kể chi phí vận hành hàng năm.

Khả năng mở rộng và tích hợp

• Tích hợp đa hệ thống: BMS có thể tích hợp với nhiều hệ thống khác nhau như HVAC, chiếu sáng, an ninh, và các hệ thống cơ điện khác, tạo nên một hệ thống quản lý toàn diện và đồng nhất.
• Khả năng mở rộng: Hệ thống có thể dễ dàng mở rộng và nâng cấp để đáp ứng nhu cầu phát triển và thay đổi của tòa nhà.

Ứng dụng

Chúng ta đang sống trong thời đại công nghiệp hoá – hiện đại hoá phát triển như vũ bão và không khí hội nhập kinh tế quốc tế của Việt Nam hiện nay, chúng ta đã tiến được những bước tiến dài, đã đạt được những thành công và kết quả tương đối khích lệ trong nhiều lĩnh vực kinh tế khác nhau. Một trong những thành công đó là qui mô đô thị hoá với hàng loạt các công trình kiến trúc đồ sộ mọc lên để tô đẹp thêm cho thành công và phát triển của kinh tế Việt Nam. Trước sự phát triển nhanh chóng đó vấn đề đặt ra là kiểm định chất lượng toà nhà đó như thế nào và đưa vào các tiêu chí nào để đánh giá chất lượng cho các toà nhà cao tầng đó. Hệ thống BMS được xây dựng nên để giúp chúng ta hoàn thành việc đó và thường được ứng dụng trong:

• Các cao ốc văn phòng, trung tâm thương mại, ngân hàng, công ty bảo hiểm.
• Các toà nhà hành chính công cộng.
• Các toà nhà dược phẩm, bệnh viện.
• Các nhà ga tàu, tàu điện ngầm.
• Các khách sạn, nhà hàng, nhà ăn.
• Các trường đại học, trường phổ thông.
• Các trung tâm điện thoại, giải trí, truyền hình.
• Các nhà máy điện.
• Các sân bay, trung tâm thông tin…

Kết luận

Hệ thống BMS không chỉ đóng vai trò quan trọng ở khả năng nâng cao hiệu quả quản lý và vận hành tòa nhà mà còn góp phần bảo vệ môi trường thông qua việc giảm tiêu thụ năng lượng và phát thải khí nhà kính. Nhờ đó hệ thống BMS được ứng dụng ngày càng nhiều, từ các tòa nhà văn phòng, khách sạn, bệnh viện cho đến các khu công nghiệp, giúp cải thiện chất lượng cuộc sống và công việc của người dùng.

‍