Một hệ thống thông minh để giám sát và cải thiện hiệu suất của các tòa nhà trong học khu

Chi phí sử dụng năng lượng trong các tòa nhà ngày càng tăng và các tác động môi trường liên quan đã dẫn đến sự gia tăng nhu cầu về các biện pháp tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm chi phí và các giải pháp quản lý tòa nhà thông minh, thân thiện với môi trường. Cụ thể hơn, việc tích hợp và triển khai các thiết bị, bộ điều khiển và cảm biến Internet vạn vật (IoT) trên khắp các mạng của tòa nhà có thể mang đến một hệ thống quản lý tòa nhà hiệu quả và mạnh mẽ.

Thông tin chung

Đối mặt với nhiều thách thức trong việc giám sát tòa nhà, học khu Chicago Public Schools (CPS), có trụ sở tại Hoa Kỳ, đã tìm kiếm một hệ thống tích hợp đầy đủ cho các tòa nhà trong học khu để có thể tích hợp cả Công nghệ Thông tin (IT) và Công nghệ Vận hành (OT). Các yêu cầu bổ sung bao gồm cải thiện chất lượng không khí trong nhà (đặc biệt quan trọng trong đại dịch COVID-19), kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm, kiểm soát ánh sáng và quản lý các biện pháp an toàn để tiếp cận tòa nhà.

Nhìn chung, mục tiêu của hệ thống là tăng hiệu quả sử dụng năng lượng, giảm chi phí vận hành và bảo trì, cải thiện sức khỏe và sự an toàn của những người học tập và làm việc trong tòa nhà (ví dụ: nhân viên, nhân viên và học sinh) đồng thời cung cấp quyền truy cập dữ liệu để giám sát và quản lý tòa nhà hiệu quả hơn.

Yêu cầu hệ thống

Là nhà tuyển dụng lớn thứ hai ở Chicago và là khu học chánh lớn thứ ba ở Hoa Kỳ, CPS bao gồm 642 trường tiểu học, trung học và trường bán công. Một trong những yêu cầu thiết yếu đối với CPS là sự cần thiết của một khuôn khổ để tích hợp, giám sát và quản lý các số liệu trên khoảng 1.100 tòa nhà từ một hệ thống quản lý tòa nhà thông minh tập trung.

Những lợi ích của hệ thống này bao gồm khả năng giảm chi phí năng lượng, hiệu suất sử dụng của tòa nhà tốt hơn và cải thiện sự an toàn cũng như sức khỏe của giáo viên và học sinh. Những lợi ích này cũng thúc đẩy tính minh bạch, quản lý tòa nhà hiệu quả và dữ liệu liên quan cho các quyết định quản lý trong tương lai. Ví dụ về một số tính năng mong muốn bao gồm:

• Kiểm soát hiệu quả điều kiện nhiệt độ và độ ẩm bên trong tòa nhà
• Giám sát chất lượng không khí trong nhà cho nhân viên, học sinh và khách, điều này càng trở nên quan trọng hơn trong đại dịch COVID-19
• Xác định tiết kiệm năng lượng trên các tiện ích chính
• Có được khả năng giám sát điều kiện tại các trường học không được giám sát trước đây
• Hợp nhất dữ liệu trên nhiều hệ thống tự động hóa tòa nhà thành một giải pháp dựa trên đám mây duy nhất.

Mô tả hệ thống

Giải pháp này bao gồm gateway UNO-420 của Advantech và KMC Commander®, Nền tảng IoT và Tự động hóa từ KMC Controls®, một đối tác chiến lược của Advantech. Advantech là công ty hàng đầu thế giới và là chuyên gia về gateway và máy tính điện toán biên IoT. Hơn nữa, với quyền truy cập vào công nghệ phần cứng đa dạng trong mạng, Advantech đóng một vai trò quan trọng trong khuôn khổ phức tạp này, đảm bảo hiệu quả hoạt động.

Gateway UNO-420 của Advantech có thiết kế không quạt với Bộ vi xử lý Intel® Atom™ E3815, 3 cổng COM, 2 cổng LAN (bao gồm công nghệ Cấp nguồn qua Ethernet - PoE) và 8 x GPIO có thể lập trình. UNO-420 hỗ trợ cáp Ethernet để cung cấp cả dữ liệu và nguồn và hoạt động hiệu quả ở các nhiệt độ và điều kiện hoạt động khác nhau.

Gateway UNO-420 sẽ thu thập dữ liệu từ các cảm biến, thiết bị, bộ điều khiển và các hệ thống tòa nhà khác trên khoảng 1.100 cơ sở cho dự án CPS, sau đó dữ liệu này sẽ được đưa vào Nền tảng IoT Commander của KMC.

Nền tảng IoT và tự động hóa KMC Commander là một nền tảng an toàn, theo dõi dữ liệu và xu hướng dựa trên các tùy chọn do CPS đặt. Người dùng cũng có thể sử dụng KMC Commander để thiết lập cảnh báo và thông báo, tạo lịch trình và định cấu hình hồ sơ người dùng bên trong và bên ngoài được phân đoạn theo ủy quyền với bảng điều khiển tùy chỉnh. Các tính năng bổ sung của KMC Commander bao gồm giao diện người dùng phản hồi nhanh, khả năng di động và dịch vụ đám mây do Amazon Web Services (AWS) cung cấp.

Sơ đồ hệ thống

Kết luận

Do chi phí năng lượng ngày càng tăng, các cân nhắc về môi trường, nhu cầu sử dụng các tòa nhà một cách an toàn và phúc lợi của người sử dụng ngày càng tăng, sự kết hợp giữa gateway UNO-420 của Advantech và KMC Commander từ KMC Controls tạo ra một hệ thống quản lý tòa nhà thông minh để giám sát và cải thiện hiệu suất của tòa nhà cho CPS. Gateway UNO-420 của Advantech sẽ thu thập dữ liệu từ các cảm biến, thiết bị và hệ thống tòa nhà trên cơ sở hạ tầng của CPS, sau đó dữ liệu này sẽ đưa vào nền tảng KMC Commander IoT. Là một dự án kéo dài nhiều năm, CPS cuối cùng sẽ triển khai hệ thống quản lý tòa nhà thông minh tập trung này trên khoảng 1.100 tòa nhà của họ.

Cũng đáng chú ý là sau khi chạy thử nghiệm POC ở học khu CPS, khoản tiết kiệm chi phí liên quan đến năng lượng đã lên tới hơn $700.000 USD ở hai trường trong vòng một năm. Hơn nữa, những khoản tiết kiệm chi phí và năng lượng này sẽ tăng đáng kể trên tất cả các trường CPS, dẫn đến Lợi tức Đầu tư (ROI) đáng kể.

KMC Commander sẽ cải thiện mức tiêu thụ năng lượng, tối ưu hóa hiệu quả hoạt động, cải thiện sức khỏe và sự an toàn của người sử dụng toà nhà, đồng thời cung cấp quyền truy cập vào dữ liệu và hiểu biết sâu sắc về hiệu suất của tòa nhà.