BMS tòa nhà: tích hợp điều hòa, chiếu sáng, bơm, quạt qua BACnet và Modbus

Gom dữ liệu điều hòa, chiếu sáng, bơm, quạt và đồng hồ điện của tòa nhà qua BACnet/IP và Modbus về một màn hình; bật tắt chiếu sáng, quạt thông gió qua ngõ ra DO của gateway.

Thiết bị chínhGateway biên (USR-M300), máy chủ biên USR-EG628-ETH, module USR-IO
Giao thứcBACnet/IP · Modbus RTU/TCP · MQTT · OPC UA
Dữ liệu vềProto IoT Cloud, máy chủ tại chỗ hoặc BMS sẵn có

Bài toán

Nhiều tòa văn phòng, khách sạn, bệnh viện, chung cư ở Việt Nam có đủ hệ thống kỹ thuật nhưng mỗi hệ một màn hình riêng. Điều hòa trung tâm hoặc VRF có bộ điều khiển của hãng. Bơm cấp nước, bơm thoát nước nằm trong tủ điện ở tầng hầm. Chiếu sáng hành lang, bãi xe và quạt thông gió bật tắt bằng công tắc hoặc timer cơ. Ban quản lý muốn biết thiết bị nào đang chạy, thiết bị nào lỗi mà không phải cử người đi từng tầng.

BMS trọn gói thường vượt nhu cầu của tòa nhà vừa và nhỏ, còn tòa nhà đã vận hành thì khó thay thiết bị. Cách thực tế hơn: đọc dữ liệu từ thiết bị đang có qua BACnet, Modbus, bổ sung I/O cho thiết bị chỉ có tiếp điểm, rồi gom về một nền tảng.

  • Mỗi hệ một phần mềm, một mật khẩu, không có màn hình chung.
  • Tủ bơm, tủ quạt chỉ có tiếp điểm chạy/lỗi, không có cổng truyền thông.
  • Chiếu sáng công cộng, quạt thông gió chạy quá giờ do quên tắt hoặc timer cơ lệch giờ.
  • Bơm lỗi, bể nước cạn hoặc tràn chỉ được phát hiện khi cư dân, khách thuê báo.
  • Không có lịch sử vận hành để đối chiếu khi thiết bị hỏng hoặc khi lập kế hoạch bảo trì.

Kiến trúc giải pháp

Giải pháp chia 4 lớp. Gateway đặt tại phòng kỹ thuật hoặc cụm tủ điện, đọc thiết bị qua BACnet/IP, Modbus RTU/TCP và I/O, chuẩn hóa tên điểm rồi gửi lên nền tảng qua MQTT.

01Thiết bị tòa nhàĐiều hòa có BACnet/IP hoặc Modbus, đồng hồ điện, biến tần bơm, tiếp điểm tủ bơm, tủ quạt, mạch chiếu sáng
02Gateway phòng kỹ thuậtUSR-M300 đọc BACnet/IP, Modbus và I/O; ghép module USR-IO khi tủ có nhiều điểm
03Nền tảngProto IoT Cloud, máy chủ tại chỗ (USR-EG628-ETH) hoặc BMS sẵn có của tòa nhà
04Ban quản lý tòa nhàMàn hình web, điện thoại, cảnh báo, lịch vận hành, báo cáo giờ chạy và điện năng

Mạng thu thập. Thiết bị có BACnet/IP (bộ điều khiển chiller, AHU, bộ giao tiếp của hệ VRF) và Modbus TCP nằm trên một mạng LAN kỹ thuật riêng, tách khỏi mạng văn phòng và mạng khách thuê. USR-M300 thu BACnet TCP/IP theo datasheet 2025 và Modbus TCP qua cổng Ethernet. Đồng hồ điện, biến tần bơm có RS485 đi vào 2 cổng nối tiếp. Cảm biến mực nước 4–20 mA vào AI. Tủ bơm, tủ quạt chỉ có tiếp điểm chạy/lỗi thì đấu vào DI của gateway hoặc của module USR-IO. Trạng thái chạy/lỗi gửi lên khi thay đổi; nhiệt độ phòng, điện năng đọc thưa hơn.

Khi mất kết nối. Liên động DI/AI → DO đặt tại gateway, không phụ thuộc nền tảng. Ví dụ: bơm báo lỗi thì bật đèn báo tại phòng kỹ thuật. Lịch chiếu sáng, quạt thông gió có thể viết bằng Node-RED trên USR-M300 để chạy tại gateway; giờ đồng bộ NTP khi có mạng. Việc chạy đúng lịch khi mất mạng, nhất là sau khi mất điện mà chưa có NTP, cần kiểm tra theo dự án. Dữ liệu gửi lại khi có mạng trong giới hạn bộ nhớ đệm theo datasheet. Khả năng giữ dữ liệu qua mất điện của USR-M300 cần kiểm thử theo dự án. Bảo vệ cạn bơm, quá tải vẫn để mạch cứng trong tủ điện, gateway không thay các mạch bảo vệ này.

Tích hợp với BMS sẵn có. Nếu tòa nhà đã có BMS hoặc SCADA, USR-M300 có thể gửi dữ liệu đi bằng BACnet, OPC UA hoặc MQTT theo datasheet, đóng vai bộ chuyển giao thức cho các thiết bị Modbus và tiếp điểm chưa kết nối. Khi cần lưu dữ liệu, giao diện và logic ngay tại chỗ, USR-EG628-ETH làm máy chủ biên trong tòa nhà.

Thiết bị đề xuất

Vai trò Thiết bị Ghi chú
Gateway thu thập USR-M300 (bản Ethernet; bản 4G khi tòa nhà không cho dùng đường internet chung) Thu BACnet TCP/IP, Modbus RTU/TCP; 2 cổng nối tiếp; 2 DI, 2 DO rơ-le, 2 AI 4–20 mA; Node-RED, NTP; gửi MQTT(S), BACnet, OPC UA.
Mở rộng I/O module USR-IO: IO8000 (8 DI), IO0080 (8 DO), IO4040 (4 DI + 4 DO), IO0440 (4 AI + 4 DO) Ghép với USR-M300 qua RS485 Modbus RTU khi một tủ có nhiều tiếp điểm chạy/lỗi, nhiều mạch chiếu sáng hoặc nhiều cảm biến 4–20 mA.
Máy chủ biên (tùy chọn) USR-EG628-ETH Ubuntu 20.04, Node-RED, OpenPLC, Docker; thu BACnet, Modbus RTU/TCP; 2 Ethernet, 2 RS485.
Gom RS485 tại phòng kỹ thuật USR-N540-H7-4 4 cổng RS485 sang Ethernet cách ly 2 kV, cho phòng có nhiều nhánh đồng hồ điện, biến tần.
Điều hòa Bộ điều khiển chiller, AHU có BACnet/IP; hệ VRF qua bộ giao tiếp BACnet/IP hoặc Modbus của hãng điều hòa Cần danh sách điểm (object list hoặc bảng thanh ghi) từ hãng.
Đo điện Đồng hồ điện đa năng có RS485 Modbus RTU Đặt ở tủ tổng, tủ tầng, tủ bơm, tủ điều hòa.
Bơm Biến tần có RS485 Modbus hoặc tiếp điểm chạy/lỗi; cảm biến mực nước 4–20 mA Mực bể ngầm, bể mái vào AI của gateway hoặc module IO0440.
Chiếu sáng, quạt thông gió (không thuộc PCCC) Contactor có tiếp điểm phụ DO rơ-le đóng cuộn hút contactor (qua rơ-le trung gian), không đóng trực tiếp tải; tiếp điểm phụ báo trạng thái về DI.

Chọn USR-M300 hay USR-EG628-ETH? USR-M300 đủ khi dữ liệu đi lên Proto IoT Cloud hoặc vào BMS sẵn có. USR-EG628-ETH hợp khi dữ liệu không được ra internet, cần cơ sở dữ liệu và giao diện chạy trong tòa nhà, hoặc cần logic viết bằng OpenPLC. Có thể dùng cả hai: USR-M300 ở cụm tủ, USR-EG628-ETH ở phòng điều khiển trung tâm.

BACnet MS/TP và giao thức đóng. USR-M300 thu thập BACnet TCP/IP (BACnet/IP) theo datasheet 2025; ghi, điều khiển qua BACnet cần kiểm tra theo dự án. Thiết bị chỉ có BACnet MS/TP trên RS485, hoặc hệ điều hòa dùng giao thức riêng của hãng, cần khảo sát danh sách điểm của hãng trước khi chốt phương án. Thường phải qua bộ giao tiếp BACnet/IP hoặc Modbus do chính hãng điều hòa cung cấp; điểm nào hãng không mở thì gateway cũng không đọc được.

Dữ liệu, điều khiển và cảnh báo

Giám sát

  • Điều hòa: chạy/dừng, chế độ, nhiệt độ đặt, nhiệt độ phòng, mã lỗi; chiller, AHU thêm nhiệt độ nước cấp/hồi, trạng thái quạt, van. Tất cả theo danh sách điểm hãng mở.
  • Bơm: chạy/dừng, lỗi, tần số và dòng điện qua biến tần; mực nước bể ngầm, bể mái.
  • Quạt, chiếu sáng: trạng thái thật từ tiếp điểm phụ contactor, chế độ tay/tự động của tủ.
  • Điện năng, công suất theo tủ tổng, tủ tầng, tủ bơm, tủ điều hòa.

Điều khiển

  • Chiếu sáng hành lang, sảnh, bãi xe, biển hiệu: bật tắt qua DO của USR-M300 hoặc module IO0080, theo lệnh từ xa hoặc theo lịch viết bằng Node-RED trên USR-M300. Giờ đồng bộ NTP khi có mạng; việc giữ giờ và chạy đúng lịch sau khi mất điện mà chưa có mạng cần kiểm tra theo dự án.
  • Quạt thông gió thông thường, không thuộc hệ PCCC (nhà vệ sinh, phòng kỹ thuật): bật tắt cùng cách với chiếu sáng, có thể thêm điều kiện từ cảm biến nếu lắp.
  • Quạt hút tầng hầm, quạt hút khói, quạt tăng áp cầu thang: chỉ giám sát trạng thái, không đưa vào lịch, không đấu DO của gateway vào mạch điều khiển (xem lưu ý PCCC bên dưới).
  • Điều hòa: bật tắt, ghi nhiệt độ đặt qua Modbus nếu hãng điều hòa cho phép ghi. Datasheet 2025 nêu USR-M300 thu thập BACnet TCP/IP; ghi, điều khiển qua BACnet/IP cần kiểm tra theo dự án trên thiết bị thật trước khi cam kết. Nên giới hạn quyền ghi cho vài tài khoản.
  • Mọi lệnh từ xa đi qua phân quyền trên nền tảng. Tủ điện giữ công tắc tay/tự động để kỹ thuật viên giành quyền tại chỗ.

Cảnh báo, báo cáo

  • Bơm lỗi, bơm chạy liên tục quá thời gian đặt, mực bể dưới hoặc trên ngưỡng.
  • Điều hòa báo mã lỗi; nhiệt độ phòng vượt ngưỡng ở khu quan trọng như phòng máy chủ, kho.
  • Chiếu sáng, quạt còn chạy ngoài lịch: trạng thái DI khác lệnh DO, thường do tủ để chế độ tay.
  • Mất liên lạc với thiết bị BACnet, Modbus hoặc với gateway.
  • Báo cáo giờ chạy bơm, quạt và điện năng theo tủ, theo tháng để lập kế hoạch bảo trì.

Cảnh báo so lệnh với phản hồi, cảnh báo thời gian chạy liên tục và báo cáo giờ chạy được cấu hình theo dự án, bằng Node-RED trên USR-M300 hoặc trên nền tảng nếu nền tảng hỗ trợ.

Lưu ý: Quạt tăng áp cầu thang, quạt hút khói, quạt hút tầng hầm có chức năng hút khói (nhận lệnh từ tủ báo cháy) và bơm chữa cháy thuộc hệ thống PCCC của tòa nhà. Giải pháp này chỉ giám sát, không điều khiển các thiết bị đó: không đưa vào lịch, không đấu DO của gateway vào mạch điều khiển. Nếu cần hiển thị trạng thái, chỉ đọc tín hiệu khi đơn vị quản lý hệ PCCC đồng ý và do đơn vị đó đấu nối. Chưa rõ quạt hầm có chức năng hút khói hay không thì xếp vào nhóm PCCC.

Triển khai

  1. Khảo sát, lập danh sách điểm. Liệt kê từng hệ: điều hòa (hãng, model, giao thức BACnet/IP, BACnet MS/TP, Modbus hay giao thức riêng), tủ bơm, tủ quạt, mạch chiếu sáng, đồng hồ điện. Xin object list hoặc bảng thanh ghi từ hãng điều hòa; điểm nào thiếu tài liệu thì ghi rõ.
  2. Thiết kế mạng và I/O. Tách mạng LAN hoặc VLAN kỹ thuật. Chọn vị trí gateway theo cụm tủ. Đếm số DI/DO/AI từng tủ để chọn module USR-IO. RS485 dùng cáp xoắn đôi chống nhiễu, có điện trở cuối đường.
  3. Lắp đặt, đấu nối. Gateway, module I/O lắp DIN rail trong tủ có nguồn 24 VDC. DO đóng cuộn hút contactor qua rơ-le trung gian; trạng thái lấy từ tiếp điểm phụ. Giữ nguyên công tắc tay/tự động của tủ.
  4. Cấu hình gateway và nền tảng. Khai báo thiết bị BACnet/IP và object cần đọc, thanh ghi Modbus, đặt tên điểm thống nhất theo tòa/tầng/thiết bị. Viết lịch chiếu sáng, quạt thông gió bằng Node-RED; đặt ngưỡng cảnh báo; phân quyền người dùng theo vai trò.
  5. Chạy thử. Đối chiếu từng điểm giữa màn hình và hiện trường. Thử lệnh DO từng mạch. Rút cáp mạng ra ngoài để kiểm tra lịch tại gateway vẫn chạy và dữ liệu được gửi lại khi có mạng; tắt bật nguồn gateway khi đang mất mạng để kiểm tra giờ và lịch.
  6. Bàn giao. Danh sách điểm, sơ đồ đấu nối, tài khoản theo vai trò, cách đổi lịch và ngưỡng.

Câu hỏi thường gặp

Có điều khiển được điều hòa hay chỉ xem trạng thái?

Tùy danh sách điểm hãng điều hòa mở. Nhiều hệ cho đọc trạng thái, mã lỗi nhưng hạn chế ghi lệnh, hoặc chỉ cho ghi qua bộ giao tiếp của hãng. Chốt danh sách điểm đọc, ghi ngay ở bước khảo sát; với BACnet MS/TP hoặc giao thức đóng thì bắt buộc phải có tài liệu của hãng. Ngoài điểm hãng mở, khả năng ghi BACnet của gateway cũng phải thử ở bước khảo sát.

Mất internet thì chiếu sáng có còn bật tắt theo lịch không?

Có thể, nếu lịch viết bằng Node-RED trên USR-M300 thay vì chỉ đặt trên nền tảng. Giờ của gateway đồng bộ NTP khi có mạng; việc chạy đúng giờ khi mất mạng, nhất là sau khi mất điện, chưa được khẳng định và cần kiểm tra theo dự án: rút cáp mạng, tắt bật nguồn gateway rồi theo dõi qua một lần chuyển lịch.

Dữ liệu có bắt buộc đưa lên cloud không?

Không. Theo nguyên tắc “Mở & Linh hoạt” của PROTO, dữ liệu có thể về Proto IoT Cloud, bản cài tại chỗ hoặc hệ thống của chủ đầu tư. USR-EG628-ETH có thể làm máy chủ biên trong tòa nhà.

Một gateway quản lý được bao nhiêu điểm?

USR-M300 có edge computing tới 2.000 điểm theo tài liệu hãng; số dùng được thực tế còn phụ thuộc chu kỳ đọc và tốc độ đáp ứng của thiết bị. Tòa nhà nhiều tầng nên chia gateway theo cụm tủ hoặc theo hệ để dễ khoanh vùng sự cố.

Chưa thấy bài toán của bạn?

Gửi mô tả hiện trường, thiết bị đang có và nơi cần xem dữ liệu. Kỹ sư PROTO trao đổi phương án kiến trúc và thiết bị phù hợp.

zalo-icon
facebook-icon
tiktok-icon
phone-icon