Sistem Pengurusan Bangunan (BMS): Sistem Pusat Terbuka BACnet dan Corak Naik Taraf

Oleh EcoXplore

Sistem Pengurusan Bangunan (BMS) ialah lapisan kawalan yang menentukan bila penyejuk beroperasi, cara peredam memodulasi, sama ada litar pencahayaan dibekalkan kuasa dan bila pintu akses dibuka. Pada tapak yang direka dengan baik, BMS berfungsi di latar belakang tanpa disedari. Pada tapak yang direka dengan lemah, BMS pula menjadi punca unit pengendalian udara saling bercanggah dan loji air dingin terus beroperasi untuk mengekalkan titik tetapan yang tidak dipedulikan oleh mana-mana penghuni.

Halaman ini membincangkan perkara yang dikawal oleh BMS dan yang sengaja tidak dikawalnya, protokol dan seni bina sistem pusat yang dilaksanakan EcoXplore, corak naik taraf untuk melapiskan BMS pada loji lama, serta cara BMS disepadukan dengan data EMS dan PQMS.

Perkara yang dikawal oleh BMS

Skop lazim BMS:

HVAC. Loji air dingin (penyejuk, pam, menara penyejuk), unit pengendalian udara, terminal isi padu udara berubah, sistem ekzos, penyahlembapan.
Pencahayaan. Pemanfaatan cahaya siang, pemalapan berasaskan penghunian, litar berjadual. Skop pencahayaan semakin kerap diasingkan menjadi sistem kawalan tersendiri yang berkomunikasi dengan BMS melalui BACnet/IP, bukannya berada di dalamnya.
Penyepaduan akses dan keselamatan nyawa. Status pintu, status lif, status penjana, kawalan asap. BMS membaca data ini; BMS tidak mengendalikannya. Panel kawalan penggera kebakaran (FACP) kekal dikawal selia oleh SS 575, NFPA 72 atau padanan tempatannya dan tidak boleh digantikan oleh fungsi BMS.
Sistem perpaipan. Status pam penggalak, paras tangki air, penggera kebocoran.
Pengundian submeter. Di tempat yang tidak melaksanakan EMS bersepadu, BMS sering bertindak sebagai pengagregat meter untuk submeter utiliti.

BMS tidak mengendalikan Panel Kawalan Penggera Kebakaran. Sempadan ini penting di Singapura, tempat SCDF mensyaratkan FACP sebagai sistem kendiri yang berdaftar dan diperakui. BMS yang mengawasi status FACP melalui sesentuh geganti tidak menjadi masalah. BMS yang mengeluarkan arahan penggera kebakaran tidak memenuhi keperluan.

Sistem pusat terbuka vs proprietari

Sistem pusat BMS ialah lapisan perisian penyeliaan yang memaparkan titik data, menetapkan jadual dan menyimpan trend. Pemilihan sistem pusat menentukan setiap keputusan seterusnya tentang peluasan, penyepaduan dan keterikatan kepada kontraktor.

Sistem pusat terbuka berkomunikasi secara terbina dalam menggunakan BACnet/IP, BACnet MS/TP, Modbus TCP dan OPC UA. Kontraktor baharu boleh menyambungkan peralatan baharu tanpa membayar yuran lesen bagi setiap penyepaduan. Niagara Framework, sistem pusat berasaskan Tridium dan beberapa varian Schneider EcoStruxure termasuk dalam kategori ini.

Sistem pusat proprietari berkomunikasi secara terbina dalam menggunakan protokol milik vendor (contohnya Johnson Metasys N2, Siemens APOGEE FLN, Honeywell C-Bus). Penyepaduan peranti luar memerlukan get laluan penterjemah, yang meningkatkan kos penyelenggaraan dan mewujudkan satu titik kegagalan.

Bagi bangunan baharu, EcoXplore mengesyorkan sistem pusat terbuka dalam hampir semua keadaan. Vendor akan memperoleh semula marginnya melalui perkakasan, pentauliahan dan perkhidmatan. Pelanggan mengekalkan hak untuk memilih penyepadu berbeza semasa pembaharuan seterusnya.

Mengapa BACnet penting

BACnet (ASHRAE 135) ialah protokol terbuka yang dominan untuk kawalan bangunan di Asia Tenggara, Amerika Utara dan Eropah. Protokol ini mentakrifkan:

Jenis objek standard (input analog, output binari, jadual, log trend dan sebagainya) supaya pengawal daripada Vendor A boleh dibaca oleh sistem pusat Vendor B tanpa pemacu khusus.
BIBBs (BACnet Interoperability Building Blocks) yang menetapkan dengan tepat perkhidmatan yang mesti disokong oleh sesuatu peranti untuk mendakwa pematuhan pada tahap tertentu.
Rangka kerja pengujian melalui BACnet International supaya dakwaan pematuhan boleh disahkan.

Modbus lebih lama, lebih mudah dan sangat lazim pada peringkat meter dan VFD, tetapi tidak mempunyai model objek terbina dalam. Setiap penyepaduan Modbus memerlukan pemetaan daftar khusus. Penyepaduan BACnet boleh diulang.

Untuk menyediakan spesifikasi kerja BMS di Singapura, rujukan standardnya ialah ASHRAE Guideline 13 (penyediaan spesifikasi kawalan DDC) serta buku panduan mekanikal dan elektrikal Green Mark daripada BCA.

Corak naik taraf: menambah lapisan pada loji lama

Kebanyakan kerja BMS pada bangunan matang ialah naik taraf. Corak yang berjaya:

Tinjau perkara yang sedia ada. Periksa panel bersama pasukan penyelenggaraan sedia ada. Petakan setiap pengawal, get laluan dan protokol. Ambil gambar pendawaian dalam setiap kabinet. Loji Honeywell atau Siemens yang lebih lama sering mempunyai pendawaian medan yang tidak didokumenkan dan tidak diingati oleh sesiapa yang masih bertugas.
Tentukan perkara yang dikekalkan. Pengawal AHU yang berfungsi dengan baki hayat tiga tahun bukan calon untuk diganti. Pengawal gegelung kipas yang bermasalah tanpa alat ganti mungkin perlu diganti. Kekalkan perkara yang berfungsi.
Pilih sempadan penyepaduan. Biasanya pada lapisan pengawal aras atau zon, dengan mengekalkan pengawal unit terminal dan menambah lapisan sistem pusat penyeliaan baharu. BACnet/IP pada sempadan tersebut; apa-apa protokol medan sedia ada di bawahnya.
Jalankan secara selari. Aktifkan sistem pusat baharu dalam mod pemantauan sahaja selama dua hingga empat minggu. Bandingkan arahannya dengan sistem sedia ada sebelum memindahkan kawalan.
Peralihan dan penyahtauliahan. Pindahkan setiap sistem zon demi zon. Biarkan sistem pusat lama terus beroperasi dalam mod baca sahaja selama dua minggu lagi sebagai langkah sokongan.

Mengabaikan langkah 4 boleh menjadikan hari peralihan berita di CNN.

Penyepaduan dengan EMS dan PQMS

BMS ialah sistem operasi. EMS ialah sistem pelaporan tenaga. PQMS ialah sistem pemantauan kualiti bekalan. Ketiga-tiganya disepadukan pada titik sambungan yang ditakrifkan dengan jelas:

BMS ↔ EMS. BACnet/IP untuk perkongsian titik data secara langsung (kW, kWh, status). EMS juga boleh mengambil data sejarah terus daripada BMS jika sistem pusat BMS menyediakan log trendnya melalui antara muka SQL atau REST.
BMS ↔ PQMS. Kurang lazim pada lapisan kawalan langsung kerana kejadian PQ bersifat subkitaran manakala kadar imbasan BMS dalam saat. Di tempat yang penting (contohnya skim pemindahan penjana), kejadian PQ mencetuskan output penggera diskret kepada BMS, bukannya menstrim data PQ.
EMS ↔ PQMS. Meter hasil dikongsi apabila perkakasan menyokong kedua-duanya. Lihat perbandingan EMS vs PQMS.

Menetapkan penyepaduan dalam keperluan projek, bukannya sebagai arahan perubahan semasa pentauliahan, membezakan sistem yang berfungsi daripada rangkaian geganti yang ditampal seadanya semasa serah terima.

Pendekatan EcoXplore

Amalan BMS EcoXplore berasaskan beberapa prinsip ringkas:

Sistem pusat terbuka sebagai pilihan lalai. Sistem tertutup hanya digunakan jika diwajibkan oleh keperluan penyewa tertentu atau kontrak vendor sedia ada.
Spesifikasi mengutamakan BACnet. Modbus apabila sesuai (meter, VFD), BACnet/IP di tempat lain.
Pentauliahan yang didokumenkan. Pengujian setiap titik data dengan rekod bertandatangan, pengujian urutan operasi berdasarkan dokumen tujuan reka bentuk, latihan yang diberikan kepada pasukan penyelenggaraan di tapak.
Keupayaan tempatan. BCA ME02 L5 bermakna pasukan memenuhi kelayakan untuk mengetuai kerja M&E di Singapura. Kawalan mutu ISO 9001 merangkumi rekod pentauliahan, bukan hanya proses pejabat.

Soalan lazim

Bolehkah saya menggunakan BMS sebagai Sistem Pengurusan Tenaga? Sebahagiannya. BMS merekodkan data meter secara langsung dan boleh menghasilkan papan pemuka. BMS biasanya tidak menghasilkan laporan mengikut format ISO 50001 atau menormalkan penggunaan berdasarkan pemboleh ubah pemacu. Untuk kegunaan pematuhan, tambah lapisan EMS khusus di atasnya.

Apakah perbezaan antara BMS dengan EMS? BMS mengawal peralatan. EMS mengukur dan melaporkan. Kedua-duanya biasanya ialah sistem berasingan yang berkongsi data melalui BACnet/IP.

Adakah saya perlu menggantikan sistem pusat, atau bolehkah sistem sedia ada diperluas? Sistem sedia ada sering boleh diperluas melalui get laluan. Penggantian wajar jika sistem pusat sedia ada telah mencapai akhir hayat (tiada alat ganti, tiada sokongan perisian tegar) atau apabila keterikatan proprietari menghalang penyepaduan yang diperlukan.

Berapa lamakah masa yang diperlukan untuk naik taraf? Naik taraf aras demi aras dalam bangunan komersial bersaiz sederhana mengambil masa empat hingga sembilan bulan dari permulaan hingga peralihan penuh, bergantung pada kerjasama penyewa dan tempoh kerja di luar waktu operasi.

Adakah BACnet selamat? BACnet/IP beroperasi di atas rangkaian IP standard dan mewarisi amalan keselamatan rangkaian standard. Pembahagian kepada VLAN kawalan khusus dengan peraturan tembok api ialah asasnya. BACnet/SC (BACnet Secure Connect) menambahkan TLS pada lapisan protokol untuk pemasangan baharu.