IBMS thường được mô tả là “một nền tảng kết nối mọi thứ”. Mô tả đó đúng nhưng không hữu ích. Câu hỏi hữu ích là kết nối diễn ra ở đâu, ai sở hữu dữ liệu, và điều gì xảy ra khi một hệ thống con hoạt động sai.
Chúng tôi dùng mô hình ba lớp trong mọi dự án: thiết bị, giám sát và ứng dụng. Cách tiếp cận này xuất phát từ mô hình tích hợp phân tán được dùng trong hồ sơ đặc tả của dự án, và đã trụ vững qua thực tế nhiều tòa nhà vì giữ được trách nhiệm rõ ràng.
Vì sao kiến trúc phẳng tốt hơn kiến trúc sâu
Mỗi cổng kết nối, bộ chuyển đổi giao thức hay lớp trung gian bổ sung đều thêm độ trễ, thêm một điểm có thể hỏng và thêm một nơi mà mô hình dữ liệu có thể lệch. Kiến trúc phẳng giảm số lần chuyển đổi giữa cảm biến và người cần hành động dựa trên dữ liệu đó.
Phẳng không có nghĩa là “không phân cấp”. Nó có nghĩa là phân cấp mang tính chức năng, không phải ngẫu nhiên: bộ điều khiển ở biên, một lõi giám sát, và các ứng dụng đọc từ lõi đó thay vì tự dựng cơ sở dữ liệu bóng.
Lớp 1: thiết bị
Lớp thiết bị là nơi diễn ra điều khiển vật lý. Bộ điều khiển Loxone và các mô-đun I/O thực thi chuỗi cục bộ, đọc cảm biến và điều khiển cơ cấu chấp hành. Các hệ thống bên thứ ba kết nối qua cổng hoặc giao diện gốc: BACnet/IP cho hệ thống kỹ thuật, Modbus cho đồng hồ đo và biến tần, KNX cho chiếu sáng và che nắng, DALI cho đèn, tiếp điểm khô cho hệ thống cháy và thiết bị cũ.
Quyết định thiết kế quan trọng không phải là giao thức nào thắng. Mà là bộ điều khiển nào sở hữu chuỗi nào, và điều gì xảy ra khi lớp giám sát ngoại tuyến. Điều khiển cục bộ phải đủ hoàn chỉnh để tòa nhà vẫn an toàn và sử dụng được.
Lớp 2: giám sát
Lớp giám sát là lõi tích hợp. Lớp này chuẩn hóa mọi hệ thống con thành một mô hình đối tượng chung: một điểm có danh tính, đơn vị, cờ chất lượng, trạng thái cảnh báo và lịch sử. Cửa là cửa, dù đến từ bộ điều khiển ra vào hay PLC. Nhiệt độ là nhiệt độ, dù đến qua BACnet hay Modbus.
Đây là nơi đặt các liên động giữa hệ thống. Kiểm soát ra vào mở một phòng; chiếu sáng, HVAC và CCTV phản hồi. Liên động được cấu hình ở lớp giám sát, không đấu dây cứng giữa các bộ điều khiển của nhà cung cấp. Nhờ đó nó hiển thị được, kiểm thử được và thay đổi được.
Những gì lớp giám sát phải sở hữu
- Một mô hình cảnh báo duy nhất với mức ưu tiên, xác nhận và leo thang.
- Một mô hình lịch trình có thể ghi đè mà không cần sửa mã bộ điều khiển.
- Nhật ký kiểm toán cho lệnh, điểm đặt và xác nhận.
- Một mô hình lịch sử lưu dữ liệu theo chu kỳ ở độ phân giải xác định.
- Quy ước đặt tên trụ vững qua bàn giao.
Lớp 3: ứng dụng
Lớp ứng dụng là những gì con người nhìn thấy. Lớp này nên được xây dựng theo vai trò, không phải theo bản demo của đơn vị tích hợp: giao diện vận hành nêu bật những gì cần chú ý, giao diện kỹ sư phơi bày điểm và xu hướng, giao diện quản lý báo cáo kết quả.
Ứng dụng đọc từ lõi giám sát. Chúng không truy vấn trực tiếp các hệ thống con và không giữ bản sao dữ liệu gốc của riêng mình. Quy tắc đó ngăn chế độ sự cố kinh điển, khi bảng điều khiển và BMS nói hai điều khác nhau.
Một ví dụ cụ thể
Một khách thuê vào tầng lúc 07:40. Bộ điều khiển ra vào báo sự kiện. Lớp giám sát kiểm tra lịch trình của khách thuê và trạng thái hiện diện của tầng. Lớp này kích hoạt cảnh chiếu sáng, khởi động chuỗi HVAC và yêu cầu CCTV đánh dấu sự kiện vào cửa. Người vận hành thấy một sự kiện, không phải bốn.
Nếu một hành vi liên hệ thống không thể mô tả trong một câu, có lẽ nó thuộc về một chuỗi được ghi thành tài liệu, không phải một đoạn mã ẩn.
Những gì cần đưa vào đặc tả
| Yêu cầu | Vì sao quan trọng |
|---|---|
| Tính độc lập của điều khiển cục bộ | Tòa nhà phải duy trì an toàn và sử dụng được khi mạng hoặc đám mây gặp sự cố. |
| Danh mục giao thức mở | Ngăn một nhà cung cấp duy nhất trở thành con đường duy nhất đến dữ liệu của tòa nhà. |
| Một mô hình cảnh báo duy nhất | Chặn cảnh báo trùng lặp và làm cho việc leo thang có thể kiểm toán. |
| Quy ước đặt tên điểm | Giúp bàn giao, bảo trì và tích hợp về sau trở nên khả thi. |
| Lưu trữ và xuất lịch sử | Các tuyên bố về năng lượng và hiệu suất cần một chuỗi dữ liệu có thể bảo vệ được. |
Mô hình ba lớp không phải sơ đồ sản phẩm. Đó là sơ đồ trách nhiệm. Nếu không thể nói lớp nào sở hữu một hành vi, thì hành vi đó có lẽ đang đặt sai chỗ.
Kết luận
Kiến trúc IBMS không phải là kết nối càng nhiều hệ thống càng tốt. Mà là làm cho các kết nối dễ đọc: một mô hình dữ liệu, một mô hình cảnh báo, một nhật ký kiểm toán, và điều khiển cục bộ trụ vững khi mạng gặp sự cố. Làm đúng những điều đó thì bảng điều khiển trở nên dễ dàng. Làm sai thì không bảng điều khiển nào cứu được dự án.
