新形勢下建環(huán)專業(yè)自動控制課程設置探討

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)境與能源應用工程專業(yè)培養(yǎng)中自動控制與建筑設備信息化課程設置進行了探討，對課程設置以及實踐環(huán)節(jié)進行了初步設置。

關鍵詞：建筑環(huán)境與能源應用工程；自動控制；課程設置

建筑環(huán)境與能源應用專業(yè)歷經從最初的供熱通風及空調專業(yè)歷經發(fā)展，與時俱進的過程中專業(yè)名稱多次改名，設置課程也歷經調整，以前比較注重學生的流體力學、傳熱學和工程熱力學三大基礎課程，而比較忽略學生對于自動控制教學環(huán)境及經典控制理論教學的教學環(huán)節(jié)，建筑環(huán)境與能源應用專業(yè)學生對于自動控制中涉及到暖通空調中的基本控制及編程能力都比較差，而在行業(yè)中不少暖通空調自控相關工作被自動化專業(yè)的相關學生所承擔，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)的級數倍爆發(fā)式發(fā)展，建筑環(huán)境與能源應用專業(yè)對于設置自動化及信息相關課程的必要性以及重要性越發(fā)突出，學生學習目的應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習能力前提下能盡快熟悉相關設備及控制過程。

目前很多建筑環(huán)境與能源應用專業(yè)為了適應加強學生工程鍛煉能力增設了卓越工程師培養(yǎng)模式，要求學生在具備扎實基本理論的基礎上，加強工程鍛煉實踐，理論結合實際，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)境與能源應用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(huán)境測量技術”和“建筑設備自動化”等。對于本專業(yè)的學生來說，該系列課程的學科交叉性太強，雖然本專業(yè)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(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)地建立建筑設備自動化系列課程的理論和實踐教學體系。

1 自動化相關課程設置

建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)自動化課程體系的建立是為了進一步擴大學生的專業(yè)知識面。目前，建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)開設和自動化技術方向有關的課程包括電工學、建筑電氣、建筑環(huán)境測試技術、自動控制原理、建筑設備自動化5門課程。根據建筑環(huán)境自動化對電氣、控制、信息三個支撐學科在就業(yè)崗位所需技能以及模塊在專業(yè)中的定位，為了將理論和應用有機結合，淡化理論推導，強調理論應用，將自動控制原理和建筑設備自動化兩門課程融合，新的課程名稱更改為建筑設備自動控制技術，作為建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)四門必修主干專業(yè)課之一。電工學和建筑環(huán)境測試技術作為專業(yè)基礎課，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 自動化教學內容整合與優(yōu)化

建筑環(huán)境自動化模塊課程多數為交叉學科課程或傳統(tǒng)自控專業(yè)課程。在組織建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)相應課程教學內容時，必須結合專業(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)境與能源應用在大土建專業(yè)背景下，結合畢業(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。

2.1 自動控制原理的主要教學內容

根據建筑環(huán)境與能源應用工程專業(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(guī)律：雙位控制及其調節(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)行機構及其特性；調節(jié)閥流量特性；調節(jié)風門及其特性；電-氣轉換器和電-氣閥門定位器；執(zhí)行器的選擇。6）簡單自動控制系統(tǒng)的特性及設計：簡單自動控制系統(tǒng)的特性；被控變量和調節(jié)參數的選擇；調節(jié)器的選擇。7）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(tǒng)；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。8）制冷設備與空氣調節(jié)系統(tǒng)的自動控制：壓縮機的能量調節(jié)與自動保護；蒸發(fā)器供液量的自動控制；制冷系統(tǒng)運行參數的自動控制；空調單回路控制；空調多回路控制。9）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(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)的設置

學生應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，能進行數據采集和模擬數字量控制。

1）根據自控設計的標準和規(guī)范確定建筑環(huán)境與能源系統(tǒng)自動控制方案。2）確定設計對象的測量參數、被控參數，及相應的控制策略。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)行器數量。根據傳感器和執(zhí)行器樣本，列表統(tǒng)計編號、名稱、型號、規(guī)格、參數和生產廠家等信息。 4）根據傳感器、執(zhí)行器的輸入輸出信號和IO點數，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)控網絡拓撲結構。5）繪制相應建筑環(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)控網絡拓撲結構圖等。

3 結論

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，以適應社會的需求，建筑環(huán)境與能源應用專業(yè)中的自動控制與信息化必須適應現(xiàn)代建筑中智能建筑、綠色建筑所要求的各方面環(huán)節(jié)，讓學生成為重基礎寬口徑的復合型人才。

參考文獻

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