建筑環境與能源應用工程專業自動化系列課程探討

摘要：在卓越工程師培養模式指導下，探討建筑環境與能源應用工程專業的建筑設備自動化系列課程建設現狀。從課程建設的理論體系、教學內容、實驗體系等方面對建筑設備自動化系列課程進行了初步研究，并探討了該系列課程建設的基本內容。

關鍵詞：建筑設備自動化；卓越工程師；課程建設

作者簡介：魯祥友（1973-），男，安徽靈璧人，安徽建筑大學環境與能源工程學院，副教授。（安徽 合肥 230022）

基金項目：本文系2011年安徽省自然科學基金資助項目（項目編號：11040606M111）、2009年度安徽省省級特色專業建筑環境與設備工程建設項目（項目編號：Z01306）、2010年安徽省教育廳重點教研項目“區域性高校建筑環境與設備工程專業本科培養方案研究”（項目編號：JY1043）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）22-0125-02

教育部“卓越工程師教育培養計劃”是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措，國內一些高校的相關專業由于綜合實力比較雄厚，已經被批準進行卓越工程師的培養模式辦學。大多數高校特別是地方高校的建筑環境與能源應用工程專業，由于辦學力量相對薄弱，因此距離“卓越模式”仍然有許多道路要走，相關研究工作也值得去探討。

一、卓越工程師培養模式自動化系列課程的教學現狀分析[1-10]

為了使本專業能夠更好地適應新時期發展的需求和拓寬專業知識面，專指委在原有的系列課程的基礎上增設了建筑設備自動化系列課程，主要包括“自動控制原理”、“建筑環境測量技術”和“建筑設備自動化”等。對于本專業的學生來說，該系列課程的學科交叉性太強，雖然本專業學生對該系列課程的學習熱情非常高，但是一方面由于該系列課程開設時間相對較短，教師的教學經驗也相對薄弱，另一方面該系列課程的教材和教學大綱仍然難以相對統一，因師施教的現象仍然很嚴重。因此，該系列課程的教學現狀、培養目標、教學大綱及其教學內容等與卓越工程師的培養方向要求相差仍然較大，而且現有的資料大多是針對其中某一門課程進行探討的，針對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，進一步對該系列課程進行探討，以便能夠更加系統地建立建筑設備自動化系列課程的理論和實踐教學體系。

二、卓越工程師培養模式下建筑設備自動化系列課程建設探討[5-8]

1.卓越工程師培養模式下建筑設備自動化系列課程的教學基本目標

按照專指委制定的本專業的培養目標的要求，通過該專業自動化系列課程的學習，使學生掌握和了解系統控制的基本原理和理論知識，能夠對本專業的控制問題提出控制方案，確定控制參數，配合控制工程師設計建筑設備自動控制系統。

2.卓越工程師培養模式下建筑設備自動化系列課程承擔的教學任務

建筑設備自動化系列課程主要包括“計算機網絡技術”、“電工與電子學”、“自動控制原理”、“建筑環境測量技術”、“建筑設備自動化”等，其中“自動控制原理”、“建筑環境測量技術”、“建筑設備自動化”為主干課程。而“建筑環境測量技術”課程已有統編教材，本文不再做進一步討論。本文在專業培養目標的指導下，考慮到安徽建筑大學是大土建專業背景下的地方院校，結合畢業生的就業多年后的反饋信息與課題組多年的教學實踐，對自動控制原理、建筑設備自動化課程的理論和實踐教學內容進行初步研究。

（1）自動控制原理的主要教學內容。根據建筑環境與能源應用工程專業的培養目標和卓越工程師的培養模式要求，自動控制原理的主要授課內容如下：

1）自動控制系統基本概念：自動控制系統組成；自動控制系統的方框圖及分類；自動控制系統的過渡過程及品質指標。

2）被控對象的特性：被控對象的特性參數；被控對象的數學模型；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）基本控制規律：雙位控制及其調節器；PID控制規律。

5）執行器及其特性：電動執行器及其特性；氣動執行機構及其特性；調節閥流量特性；調節風門及其特性；電-氣轉換器和電-氣閥門定位器；執行器的選擇。

6）簡單自動控制系統的特性及設計：簡單自動控制系統的特性；被控變量和調節參數的選擇；調節器的選擇。

7）復雜自動控制系統的特性及設計：串級控制系統；比值控制系統；分程控制系統；選擇性控制系統；前饋控制系統。

8）鍋爐的自動控制：鍋爐自動控制的任務；鍋爐給水自動控制的任務及特性；鍋爐給水自動控制系統；鍋爐燃燒過自動控制的任務及特性；鍋爐燃燒過程自動控制。

9）制冷設備與空氣調節系統的自動控制：壓縮機的能量調節與自動保護；蒸發器供液量的自動控制；制冷系統運行參數的自動控制；空調單回路控制；空調多回路控制。

10）典型制冷與空調裝置的自動控制：變頻空調器的自動控制；中央空調系統的自動控制；冷藏庫系統的自動控制。

（2）建筑設備自動化的教學內容。[8]

1）建筑設備自動化概論：建筑設備自動化系統的基本概念及研究內容；建筑設備自動化在我國的發展現狀與未來；建筑設備自動化的3A系統（辦公自動化、通訊自動化、設備自動化）及其研究內容。

2）建筑設備自動化計算機網絡基礎：網絡拓撲；網絡傳輸介質；通訊協議與OSI模型；常用網絡設備；系統的綜合布線。

3）建筑設備自動化的計算機控制技術：分布式控制；DDC控制；Lon Works技術；常用的現場總線；以太網技術。

4）暖通空調的自動化：制冷機組；熱交換站；VRV多聯機；VAV變風量空調系統；定風量空調系統；冷卻塔；風機盤管加新風系統；蓄冷系統等的自動化控制。

5）其他建筑設備自動化簡述：照明系統的監控；供配電監控；給水排水設備監控；電梯監控。

6）建筑物的安保系統：入侵報警系統；電視監控系統；停車場管理及出入口控制。

7）消防聯控系統：火災產生的機理與規律；常用的火災傳感器基本原理與選擇；火災控制器模塊及其線制；消防設施的聯動控制。

8）建筑設備自動化系統工程實例分析。以暖通空調的自動化控制實例為主線，講解幾個典型的建筑自動化系統的控制。

3.課程的實驗體系建設

結合安徽建筑大學作為大土建背景下的地方院校的特點，開設的實驗課程的主要內容如下：

（1）自動控制原理課程實驗主要包括：ON/OFF 兩位控制；PID參數調整；典型環節的時域響應和穩定性試驗分析；控制系統的校正。

（2）建筑設備自動化課程實驗主要包括：網絡布線及網絡拓撲結構連接；空氣處理機組的DDC監控系統；中央空調監控系統的實際操作及系統調試；制冷壓縮機控制系統的實際操作及系統調試。

4.建筑設備自動化課程設計教學實踐

課程設計是建筑設備自動化系列課程教學的重要環節，該環節可培養學生的初步設計能力和獨立解決問題的能力。為了和卓越工程師的培養體系和目標相接軌，結合安徽建筑大學大土建的專業背景，課程設計采取的是請進來和走出去相結合的培養模式，所謂請進來，就是將相關企業和設計院的工程師們請到學校來給學生進行實踐指導，所謂走出去，就是學生要到企業或者相關的設計院進行工程實踐能力的訓練，以盡可能地避免閉門造車，通過帶學生實踐對課題組相關教師的水平提高也是一個很好的機會。

為此，結合社會的需要，規定了課程設計的主要選題范圍如下（同時也鼓勵學生在教師的指導下，自己選題）：建筑設備自動化測控系統的設計（如制冷系統的測控、空氣處理機的測控、VRV多聯機測控、蓄冷系統等）；消防聯控；一卡通系統設計；視頻監控系統設計；入侵報警系統；門禁與樓宇對講系統設計；停車場管理系統設計。

三、結論

在卓越工程師培養模式下，為了使建筑環境與能源應用工程專業的建筑設備自動化系列課程建設取得突破，有必要從課程建設的理論體系、教學內容、實驗體系等方面對建筑設備自動化系列課程進行研究。

參考文獻：

[1]高等學校建筑環境與能源應用工程專業指導委員會.全國高等學校土建類專業本科教育培養目標和培養方案及主干課程教學基本要求[M].北京：中國建筑工業出版社，2012.

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

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

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

[10]張廣麗.“建筑設備自動化”課程開設現狀及展望[J].中國電力教育，2011，（35）：122-123.

（責任編輯：孫輝）