建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)自動(dòng)化系列課程探討

摘要：在卓越工程師培養(yǎng)模式指導(dǎo)下，探討建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的建筑設(shè)備自動(dòng)化系列課程建設(shè)現(xiàn)狀。從課程建設(shè)的理論體系、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)體系等方面對(duì)建筑設(shè)備自動(dòng)化系列課程進(jìn)行了初步研究，并探討了該系列課程建設(shè)的基本內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)備自動(dòng)化；卓越工程師；課程建設(shè)

作者簡(jiǎn)介：魯祥友（1973-），男，安徽靈璧人，安徽建筑大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院，副教授。（安徽 合肥 230022）

基金項(xiàng)目：本文系2011年安徽省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：11040606M111）、2009年度安徽省省級(jí)特色專業(yè)建筑環(huán)境與設(shè)備工程建設(shè)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：Z01306）、2010年安徽省教育廳重點(diǎn)教研項(xiàng)目“區(qū)域性高校建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)本科培養(yǎng)方案研究”（項(xiàng)目編號(hào)：JY1043）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）22-0125-02

教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”是促進(jìn)我國(guó)由工程教育大國(guó)邁向工程教育強(qiáng)國(guó)的重大舉措，國(guó)內(nèi)一些高校的相關(guān)專業(yè)由于綜合實(shí)力比較雄厚，已經(jīng)被批準(zhǔn)進(jìn)行卓越工程師的培養(yǎng)模式辦學(xué)。大多數(shù)高校特別是地方高校的建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)，由于辦學(xué)力量相對(duì)薄弱，因此距離“卓越模式”仍然有許多道路要走，相關(guān)研究工作也值得去探討。

一、卓越工程師培養(yǎng)模式自動(dòng)化系列課程的教學(xué)現(xiàn)狀分析[1-10]

為了使本專業(yè)能夠更好地適應(yīng)新時(shí)期發(fā)展的需求和拓寬專業(yè)知識(shí)面，專指委在原有的系列課程的基礎(chǔ)上增設(shè)了建筑設(shè)備自動(dòng)化系列課程，主要包括“自動(dòng)控制原理”、“建筑環(huán)境測(cè)量技術(shù)”和“建筑設(shè)備自動(dòng)化”等。對(duì)于本專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，該系列課程的學(xué)科交叉性太強(qiáng)，雖然本專業(yè)學(xué)生對(duì)該系列課程的學(xué)習(xí)熱情非常高，但是一方面由于該系列課程開(kāi)設(shè)時(shí)間相對(duì)較短，教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)也相對(duì)薄弱，另一方面該系列課程的教材和教學(xué)大綱仍然難以相對(duì)統(tǒng)一，因師施教的現(xiàn)象仍然很嚴(yán)重。因此，該系列課程的教學(xué)現(xiàn)狀、培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)大綱及其教學(xué)內(nèi)容等與卓越工程師的培養(yǎng)方向要求相差仍然較大，而且現(xiàn)有的資料大多是針對(duì)其中某一門課程進(jìn)行探討的，針對(duì)系列課程的研究仍然很少。因而有必要在“卓越工程師模式”要求下，進(jìn)一步對(duì)該系列課程進(jìn)行探討，以便能夠更加系統(tǒng)地建立建筑設(shè)備自動(dòng)化系列課程的理論和實(shí)踐教學(xué)體系。

二、卓越工程師培養(yǎng)模式下建筑設(shè)備自動(dòng)化系列課程建設(shè)探討[5-8]

1.卓越工程師培養(yǎng)模式下建筑設(shè)備自動(dòng)化系列課程的教學(xué)基本目標(biāo)

按照專指委制定的本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)的要求，通過(guò)該專業(yè)自動(dòng)化系列課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握和了解系統(tǒng)控制的基本原理和理論知識(shí)，能夠?qū)Ρ緦I(yè)的控制問(wèn)題提出控制方案，確定控制參數(shù)，配合控制工程師設(shè)計(jì)建筑設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)。

2.卓越工程師培養(yǎng)模式下建筑設(shè)備自動(dòng)化系列課程承擔(dān)的教學(xué)任務(wù)

建筑設(shè)備自動(dòng)化系列課程主要包括“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”、“電工與電子學(xué)”、“自動(dòng)控制原理”、“建筑環(huán)境測(cè)量技術(shù)”、“建筑設(shè)備自動(dòng)化”等，其中“自動(dòng)控制原理”、“建筑環(huán)境測(cè)量技術(shù)”、“建筑設(shè)備自動(dòng)化”為主干課程。而“建筑環(huán)境測(cè)量技術(shù)”課程已有統(tǒng)編教材，本文不再做進(jìn)一步討論。本文在專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的指導(dǎo)下，考慮到安徽建筑大學(xué)是大土建專業(yè)背景下的地方院校，結(jié)合畢業(yè)生的就業(yè)多年后的反饋信息與課題組多年的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)自動(dòng)控制原理、建筑設(shè)備自動(dòng)化課程的理論和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行初步研究。

（1）自動(dòng)控制原理的主要教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和卓越工程師的培養(yǎng)模式要求，自動(dòng)控制原理的主要授課內(nèi)容如下：

1）自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念：自動(dòng)控制系統(tǒng)組成；自動(dòng)控制系統(tǒng)的方框圖及分類；自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程及品質(zhì)指標(biāo)。

2）被控對(duì)象的特性：被控對(duì)象的特性參數(shù)；被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型；被控對(duì)象特性的實(shí)驗(yàn)測(cè)取。

3）測(cè)量變送器及其特性：溫度變送器；空氣濕度傳感器；壓力與壓差則量變送器；流量測(cè)量變送器；液位測(cè)量變送器；熱阻式熱流傳感器；測(cè)量變送器的特性及其性能指標(biāo)。

4）基本控制規(guī)律：雙位控制及其調(diào)節(jié)器；PID控制規(guī)律。

5）執(zhí)行器及其特性：電動(dòng)執(zhí)行器及其特性；氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其特性；調(diào)節(jié)閥流量特性；調(diào)節(jié)風(fēng)門及其特性；電-氣轉(zhuǎn)換器和電-氣閥門定位器；執(zhí)行器的選擇。

6）簡(jiǎn)單自動(dòng)控制系統(tǒng)的特性及設(shè)計(jì)：簡(jiǎn)單自動(dòng)控制系統(tǒng)的特性；被控變量和調(diào)節(jié)參數(shù)的選擇；調(diào)節(jié)器的選擇。

7）復(fù)雜自動(dòng)控制系統(tǒng)的特性及設(shè)計(jì)：串級(jí)控制系統(tǒng)；比值控制系統(tǒng)；分程控制系統(tǒng)；選擇性控制系統(tǒng)；前饋控制系統(tǒng)。

8）鍋爐的自動(dòng)控制：鍋爐自動(dòng)控制的任務(wù)；鍋爐給水自動(dòng)控制的任務(wù)及特性；鍋爐給水自動(dòng)控制系統(tǒng)；鍋爐燃燒過(guò)自動(dòng)控制的任務(wù)及特性；鍋爐燃燒過(guò)程自動(dòng)控制。

9）制冷設(shè)備與空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的自動(dòng)控制：壓縮機(jī)的能量調(diào)節(jié)與自動(dòng)保護(hù)；蒸發(fā)器供液量的自動(dòng)控制；制冷系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的自動(dòng)控制；空調(diào)單回路控制；空調(diào)多回路控制。

10）典型制冷與空調(diào)裝置的自動(dòng)控制：變頻空調(diào)器的自動(dòng)控制；中央空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制；冷藏庫(kù)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。

（2）建筑設(shè)備自動(dòng)化的教學(xué)內(nèi)容。[8]

1）建筑設(shè)備自動(dòng)化概論：建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)的基本概念及研究?jī)?nèi)容；建筑設(shè)備自動(dòng)化在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)；建筑設(shè)備自動(dòng)化的3A系統(tǒng)（辦公自動(dòng)化、通訊自動(dòng)化、設(shè)備自動(dòng)化）及其研究?jī)?nèi)容。

2）建筑設(shè)備自動(dòng)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌痪W(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)；通訊協(xié)議與OSI模型；常用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；系統(tǒng)的綜合布線。

3）建筑設(shè)備自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)：分布式控制；DDC控制；Lon Works技術(shù)；常用的現(xiàn)場(chǎng)總線；以太網(wǎng)技術(shù)。

4）暖通空調(diào)的自動(dòng)化：制冷機(jī)組；熱交換站；VRV多聯(lián)機(jī)；VAV變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)；定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)；冷卻塔；風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)；蓄冷系統(tǒng)等的自動(dòng)化控制。

5）其他建筑設(shè)備自動(dòng)化簡(jiǎn)述：照明系統(tǒng)的監(jiān)控；供配電監(jiān)控；給水排水設(shè)備監(jiān)控；電梯監(jiān)控。

6）建筑物的安保系統(tǒng)：入侵報(bào)警系統(tǒng)；電視監(jiān)控系統(tǒng)；停車場(chǎng)管理及出入口控制。

7）消防聯(lián)控系統(tǒng)：火災(zāi)產(chǎn)生的機(jī)理與規(guī)律；常用的火災(zāi)傳感器基本原理與選擇；火災(zāi)控制器模塊及其線制；消防設(shè)施的聯(lián)動(dòng)控制。

8）建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)工程實(shí)例分析。以暖通空調(diào)的自動(dòng)化控制實(shí)例為主線，講解幾個(gè)典型的建筑自動(dòng)化系統(tǒng)的控制。

3.課程的實(shí)驗(yàn)體系建設(shè)

結(jié)合安徽建筑大學(xué)作為大土建背景下的地方院校的特點(diǎn)，開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程的主要內(nèi)容如下：

（1）自動(dòng)控制原理課程實(shí)驗(yàn)主要包括：ON/OFF 兩位控制；PID參數(shù)調(diào)整；典型環(huán)節(jié)的時(shí)域響應(yīng)和穩(wěn)定性試驗(yàn)分析；控制系統(tǒng)的校正。

（2）建筑設(shè)備自動(dòng)化課程實(shí)驗(yàn)主要包括：網(wǎng)絡(luò)布線及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接；空氣處理機(jī)組的DDC監(jiān)控系統(tǒng)；中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際操作及系統(tǒng)調(diào)試；制冷壓縮機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)際操作及系統(tǒng)調(diào)試。

4.建筑設(shè)備自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐

課程設(shè)計(jì)是建筑設(shè)備自動(dòng)化系列課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)可培養(yǎng)學(xué)生的初步設(shè)計(jì)能力和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。為了和卓越工程師的培養(yǎng)體系和目標(biāo)相接軌，結(jié)合安徽建筑大學(xué)大土建的專業(yè)背景，課程設(shè)計(jì)采取的是請(qǐng)進(jìn)來(lái)和走出去相結(jié)合的培養(yǎng)模式，所謂請(qǐng)進(jìn)來(lái)，就是將相關(guān)企業(yè)和設(shè)計(jì)院的工程師們請(qǐng)到學(xué)校來(lái)給學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐指導(dǎo)，所謂走出去，就是學(xué)生要到企業(yè)或者相關(guān)的設(shè)計(jì)院進(jìn)行工程實(shí)踐能力的訓(xùn)練，以盡可能地避免閉門造車，通過(guò)帶學(xué)生實(shí)踐對(duì)課題組相關(guān)教師的水平提高也是一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。

為此，結(jié)合社會(huì)的需要，規(guī)定了課程設(shè)計(jì)的主要選題范圍如下（同時(shí)也鼓勵(lì)學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，自己選題）：建筑設(shè)備自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（如制冷系統(tǒng)的測(cè)控、空氣處理機(jī)的測(cè)控、VRV多聯(lián)機(jī)測(cè)控、蓄冷系統(tǒng)等）；消防聯(lián)控；一卡通系統(tǒng)設(shè)計(jì)；視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)；入侵報(bào)警系統(tǒng)；門禁與樓宇對(duì)講系統(tǒng)設(shè)計(jì)；停車場(chǎng)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

三、結(jié)論

在卓越工程師培養(yǎng)模式下，為了使建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的建筑設(shè)備自動(dòng)化系列課程建設(shè)取得突破，有必要從課程建設(shè)的理論體系、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)體系等方面對(duì)建筑設(shè)備自動(dòng)化系列課程進(jìn)行研究。

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（責(zé)任編輯：孫輝）