Hệ thống quản lý năng lượng tòa nhà thông minh (BEMS) có khả năng mở rộng với mô-đun Advantech và nền tảng NXP i.MX 95

Những tòa nhà thông minh có khả năng "suy nghĩ" đang dần trở thành hiện thực.

Trước đây, hệ thống quản lý năng lượng tòa nhà (BEMS) chỉ là một "hệ thống đọc đồng hồ". Nó chỉ kiểm tra đồng hồ điện, ghi lại mức sử dụng và lập báo cáo hàng tháng để nhắc nhở mọi người tiết kiệm năng lượng.

Giờ đây, mọi thứ đã khác. Giá điện tiếp tục tăng. Các công ty phải giảm lượng khí thải carbon. ESG đã trở thành một chỉ số hiệu suất kinh doanh quan trọng. Chính phủ cũng yêu cầu công khai thông tin năng lượng và tuân thủ các quy định, vì vậy BEMS không còn chỉ là một công cụ giám sát. Nó phải trở thành một hệ thống thông minh có khả năng suy nghĩ và đưa ra quyết định.

BEMS đang phát triển từ "chỉ xem dữ liệu" đến "đưa ra quyết định về năng lượng theo thời gian thực".

Những điểm mới trong hệ thống quản lý năng lượng tòa nhà (BEMS) hiện đại

Hệ thống quản lý năng lượng tòa nhà (BEMS) mới không chỉ kiểm tra mức tiêu thụ điện năng. Nó còn quản lý: 

• Điều hòa không khí (HVAC)
• Chiếu sáng
• Lưu trữ năng lượng
• Bộ sạc xe điện

Nó có thể quyết định trong thời gian thực:

• Khi nào nên bật điều hòa?
• Khi nào nên sử dụng năng lượng dự trữ trước?
• Khi nào nên trả lại điện năng dư thừa cho lưới điện?

Trí tuệ nhân tạo (AI) dự đoán nhu cầu điện năng cao điểm. Điện toán biên cho phép hệ thống đưa ra quyết định nhanh chóng mà không cần chờ đợi dữ liệu từ đám mây. Đám mây quản lý toàn bộ tòa nhà hoặc thậm chí toàn bộ cộng đồng.

BEMS hiện là "hệ thần kinh trung ương" của các tòa nhà thông minh - không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng.

Các thách thức

Tầm nhìn thì tuyệt vời, nhưng thực tế lại đầy thách thức:

1. Hệ thống chiếu sáng, lưu trữ năng lượng và sạc xe điện cần phản hồi theo thời gian thực. Nếu hiệu suất hệ thống không đủ, hệ thống có thể bị sập.
2. Các dự án kéo dài hơn 10 năm. An ninh và nguồn cung dài hạn phải đáng tin cậy.
3. Một số dự án chỉ là một tòa nhà, một số là cả một cộng đồng. Hệ thống phải có khả năng mở rộng và thu hẹp quy mô.
4. Mỗi dự án đều được xây dựng từ đầu. Chi phí nghiên cứu và phát triển (NRE) cao, thời gian đưa sản phẩm ra thị trường chậm và thành công rất khó sao chép.

Giải pháp

Khách hàng của Advantech sử dụng: NXP i.MX 95 + Advantech SMARC (AOM-5521) + OSM (AOM-2521)

Điều này tạo ra một nền tảng quản lý năng lượng có khả năng mở rộng và tái sử dụng. Tòa nhà giờ đây có một "bộ não lớn" và mỗi thiết bị có một "bộ não nhỏ":

• SMARC (AOM-5521) = bộ não của tòa nhà
• OSM (AOM-2521) = bộ não bên trong mỗi thiết bị

Nó hoạt động như thế nào?

SMARC (AOM-5521) – Bộ não của tòa nhà

Đây là bộ điều khiển trung tâm của hệ thống năng lượng. Nó quyết định cách sử dụng năng lượng hiệu quả nhất.

• Quản lý hệ thống HVAC, phân phối điện và tối ưu hóa năng lượng
• Cân bằng tải 24/7 để tránh nhu cầu tiêu thụ điện năng cao điểm
• Kết nối các thiết bị qua Ethernet và CAN
• Chạy hệ thống quản lý và phân tích năng lượng dựa trên Linux

OSM (AOM-2521) – Bộ não của thiết bị 

Được tích hợp trong đồng hồ đo điện, bộ điều khiển, hệ thống lưu trữ năng lượng và bộ sạc xe điện.

• Điều khiển từng thiết bị trong thời gian thực tại biên
• Xử lý dữ liệu cục bộ và gửi dữ liệu quan trọng một cách an toàn đến bộ não của tòa nhà hoặc đám mây
• Tiêu thụ điện năng thấp, hoạt động ổn định trong thời gian dài 

Cuối cùng, mọi thiết bị đều trở nên thông minh hơn và toàn bộ tòa nhà hoạt động cùng nhau như một hệ thống duy nhất.

Tại sao Advantech chọn NXP i.MX 95?

NXP i.MX 95 giải quyết những vấn đề thực tế mà khách hàng gặp phải:

• Một SoC có thể chạy các ứng dụng điều khiển và hệ thống thời gian thực
• Bảo mật được tích hợp ngay từ đầu, không phải thêm vào sau
• Thiết kế cấp công nghiệp cho hơn 10 năm hoạt động Ít linh kiện bên ngoài hơn = hệ thống đơn giản và ổn định hơn

Khi nền tảng ổn định, các dự án có thể kéo dài hơn.

Kết quả

Advantech và NXP chuyển từ phát triển dựa trên dự án sang phát triển dựa trên nền tảng:

• Phát triển nhanh hơn
• Một nền tảng phần mềm chạy trên cả SMARC (AOM-5521) và OSM (AOM-2521)
• Chi phí hệ thống thấp hơn, không cần thiết kế lại cho mỗi dự án
• Hiệu quả năng lượng tốt hơn, quyết định thời gian thực tại biên
• Dễ dàng mở rộng: từ một phòng → một tòa nhà → toàn bộ cộng đồng

Một SoC, một nền tảng phần mềm, từ điều khiển trung tâm đến các thiết bị đầu cuối đều được hỗ trợ.

Kết luận

Hệ thống quản lý năng lượng tòa nhà (BEMS) không chỉ đơn thuần là tiết kiệm năng lượng. Nó là hệ thống cốt lõi của quá trình chuyển đổi năng lượng từ giám sát thụ động sang ra quyết định theo thời gian thực và phát triển lâu dài. Advantech + NXP i.MX 95 là động lực chính giúp hiện thực hóa sự phát triển này.