新形勢下建環(huán)專業(yè)自動控制課程設(shè)置探討

廖百勝

摘 要：在新形勢，信息化加速發(fā)展的時代前提下，對建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)培養(yǎng)中自動控制與建筑設(shè)備信息化課程設(shè)置進行了探討，對課程設(shè)置以及實踐環(huán)節(jié)進行了初步設(shè)置。

關(guān)鍵詞：建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程；自動控制；課程設(shè)置

建筑環(huán)境與能源應(yīng)用專業(yè)歷經(jīng)從最初的供熱通風(fēng)及空調(diào)專業(yè)歷經(jīng)發(fā)展，與時俱進的過程中專業(yè)名稱多次改名，設(shè)置課程也歷經(jīng)調(diào)整，以前比較注重學(xué)生的流體力學(xué)、傳熱學(xué)和工程熱力學(xué)三大基礎(chǔ)課程，而比較忽略學(xué)生對于自動控制教學(xué)環(huán)境及經(jīng)典控制理論教學(xué)的教學(xué)環(huán)節(jié)，建筑環(huán)境與能源應(yīng)用專業(yè)學(xué)生對于自動控制中涉及到暖通空調(diào)中的基本控制及編程能力都比較差，而在行業(yè)中不少暖通空調(diào)自控相關(guān)工作被自動化專業(yè)的相關(guān)學(xué)生所承擔(dān)，涉及到行業(yè)的跨越度，如何融合信息自動化以及扎實暖通空調(diào)基本理論的專業(yè)培養(yǎng)要求日益迫切，隨著5G時代的到來以及信息化時代發(fā)展呈現(xiàn)的級數(shù)倍爆發(fā)式發(fā)展，建筑環(huán)境與能源應(yīng)用專業(yè)對于設(shè)置自動化及信息相關(guān)課程的必要性以及重要性越發(fā)突出，學(xué)生學(xué)習(xí)目的應(yīng)以具備基本的自動控制理論以及多協(xié)議串口編程能力，在日后的工作過程中在具備較強學(xué)習(xí)能力前提下能盡快熟悉相關(guān)設(shè)備及控制過程。

目前很多建筑環(huán)境與能源應(yīng)用專業(yè)為了適應(yīng)加強學(xué)生工程鍛煉能力增設(shè)了卓越工程師培養(yǎng)模式，要求學(xué)生在具備扎實基本理論的基礎(chǔ)上，加強工程鍛煉實踐，理論結(jié)合實際，畢業(yè)之后能夠盡快融入到工程項目中去，并能解決實際問題。為了使本專業(yè)能夠更好地適應(yīng)新時期發(fā)展的需求和拓寬專業(yè)知識面，建筑環(huán)境與能源應(yīng)用專指委在原有的系列課程的基礎(chǔ)上增設(shè)了建筑設(shè)備自動化系列課程，主要包括“自動控制原理”、“建筑環(huán)境測量技術(shù)”和“建筑設(shè)備自動化”等。對于本專業(yè)的學(xué)生來說，該系列課程的學(xué)科交叉性太強，雖然本專業(yè)學(xué)生對該系列課程的學(xué)習(xí)熱情非常高，但是一方面由于該系列課程開設(shè)時間相對較短，教師的教學(xué)經(jīng)驗也相對薄弱，另一方面該系列課程的教材和教學(xué)大綱仍然難以相對統(tǒng)一，因師施教的現(xiàn)象仍然很嚴重。因而有必要在“卓越工程師模式”要求下，進一步對該系列課程進行探討，以便能夠更加系統(tǒng)地建立建筑設(shè)備自動化系列課程的理論和實踐教學(xué)體系。

1 自動化相關(guān)課程設(shè)置

建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)自動化課程體系的建立是為了進一步擴大學(xué)生的專業(yè)知識面。目前，建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)開設(shè)和自動化技術(shù)方向有關(guān)的課程包括電工學(xué)、建筑電氣、建筑環(huán)境測試技術(shù)、自動控制原理、建筑設(shè)備自動化5門課程。根據(jù)建筑環(huán)境自動化對電氣、控制、信息三個支撐學(xué)科在就業(yè)崗位所需技能以及模塊在專業(yè)中的定位，為了將理論和應(yīng)用有機結(jié)合，淡化理論推導(dǎo)，強調(diào)理論應(yīng)用，將自動控制原理和建筑設(shè)備自動化兩門課程融合，新的課程名稱更改為建筑設(shè)備自動控制技術(shù)，作為建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)四門必修主干專業(yè)課之一。電工學(xué)和建筑環(huán)境測試技術(shù)作為專業(yè)基礎(chǔ)課，建筑電氣作為專業(yè)任選課，新增加的三門課程作為專業(yè)模塊方向課。

2 自動化教學(xué)內(nèi)容整合與優(yōu)化

建筑環(huán)境自動化模塊課程多數(shù)為交叉學(xué)科課程或傳統(tǒng)自控專業(yè)課程。在組織建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)相應(yīng)課程教學(xué)內(nèi)容時，必須結(jié)合專業(yè)發(fā)展情況，分清重點，把握目標。明確哪些該講，哪些不用講，哪些需要詳細講，哪些僅需簡單了解。

考慮到建筑環(huán)境與能源應(yīng)用在大土建專業(yè)背景下，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)實踐，對自動控制原理、建筑設(shè)備自動化課程的理論和實踐教學(xué)內(nèi)容進行初步研究。

2.1 自動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)目標和卓越工程師的培養(yǎng)模式要求，自動控制原理的主要授課內(nèi)容如下：

1）自動控制系統(tǒng)基本概念：自動控制系統(tǒng)組成；自動控制系統(tǒng)的方框圖及分類；自動控制系統(tǒng)的過渡過程及品質(zhì)指標。2）被控對象的特性：被控對象的特性參數(shù)；被控對象的數(shù)學(xué)模型；被控對象特性的實驗測取。3）測量變送器及其特性：溫度變送器；空氣濕度傳感器；壓力與壓差則量變送器；流量測量變送器；液位測量變送器；熱阻式熱流傳感器；測量變送器的特性及其性能指標。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：電動執(zhí)行器及其特性；氣動執(zhí)行機構(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）簡單自動控制系統(tǒng)的特性及設(shè)計：簡單自動控制系統(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）鍋爐的自動控制：鍋爐自動控制的任務(wù)；鍋爐給水自動控制的任務(wù)及特性；鍋爐給水自動控制系統(tǒng)；鍋爐燃燒過自動控制的任務(wù)及特性；鍋爐燃燒過程自動控制。8）制冷設(shè)備與空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的自動控制：壓縮機的能量調(diào)節(jié)與自動保護；蒸發(fā)器供液量的自動控制；制冷系統(tǒng)運行參數(shù)的自動控制；空調(diào)單回路控制；空調(diào)多回路控制。9）典型制冷與空調(diào)裝置的自動控制：變頻空調(diào)器的自動控制；中央空調(diào)系統(tǒng)的自動控制；冷藏庫系統(tǒng)的自動控制。

2.2 實驗環(huán)節(jié)的設(shè)置

學(xué)生應(yīng)具備基本的編程能力，至少能掌握一門編程語言，比如VB，VC或者DELPHI，能具體基本的串口通訊編程能力，能進行數(shù)據(jù)采集和模擬數(shù)字量控制。

1）根據(jù)自控設(shè)計的標準和規(guī)范確定建筑環(huán)境與能源系統(tǒng)自動控制方案。2）確定設(shè)計對象的測量參數(shù)、被控參數(shù)，及相應(yīng)的控制策略。3）合理選擇傳感器、執(zhí)行器類型，布置傳感器和執(zhí)行器位置，統(tǒng)計傳感器和執(zhí)行器數(shù)量。根據(jù)傳感器和執(zhí)行器樣本，列表統(tǒng)計編號、名稱、型號、規(guī)格、參數(shù)和生產(chǎn)廠家等信息。 4）根據(jù)傳感器、執(zhí)行器的輸入輸出信號和IO點數(shù)，以及廠家提供的樣本信息合理選取智能模塊（包括現(xiàn)場控制器模塊、PLC模塊等）和現(xiàn)場總線形式，形成計算機監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。5）繪制相應(yīng)建筑環(huán)境與能源系統(tǒng)自動控制DDC圖、電氣控制電路圖、智能模塊接線圖、計算機監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖等。

3 結(jié)論

在一帶一路的大背景及信息化大發(fā)展時代，專業(yè)培養(yǎng)必須與時俱進，以適應(yīng)社會的需求，建筑環(huán)境與能源應(yīng)用專業(yè)中的自動控制與信息化必須適應(yīng)現(xiàn)代建筑中智能建筑、綠色建筑所要求的各方面環(huán)節(jié)，讓學(xué)生成為重基礎(chǔ)寬口徑的復(fù)合型人才。

參考文獻

[1]高等學(xué)校建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)指導(dǎo)委員會.全國高等學(xué)校土建類專業(yè)本科教育培養(yǎng)目標和培養(yǎng)方案及主干課程教學(xué)基本要求[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[2]谷士艷，孫清，敖永華.建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)實踐教學(xué)改革探索[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2011，13（2）：212-215.

[3]張昌，鄭萬兵，湯文華.建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)課程體系的研究與實踐[J].高等建筑教育，2008，17（3）：35-40.

[4]楊喜光，張娓娓.建筑設(shè)備自動化的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].精密制造與自動化，2012，（4）：61-64.

[5]李霞，姜文娟.新形勢下“自動控制原理”課程教學(xué)改革探討[J].中國電力教育，2012，（35）：43-44.

[6]李玉云.建筑設(shè)備自動化系列課程教學(xué)內(nèi)容的研究[J].高等建筑教育，2005，14（1）：64-66.

[7]馮增喜，于軍琪，何波，等.建筑設(shè)備自動化課程設(shè)計教學(xué)實踐與研究[J].長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報（高教研究版），2011，32（3）：46-47.

[8]魯祥友.“建筑設(shè)備自動化”應(yīng)用型課程建設(shè)[J].中國電力教育，2010，（16）：98-99.

[9]董春橋，袁博，張亞男，等.“建筑設(shè)備自動化”課程建設(shè)探討[J].暖通空調(diào)，2006，36（7）：49-51.