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[摘要]绿色智能建筑是未来建筑发展的必然趋势,学科交叉、系统多,综合性强是其特点,使具有绿色智能建筑知识体系的人才相对缺乏,如何根据绿色智能建筑特点,构建知识体系合理的智能建筑开发管理人才,适应推动绿色智能建筑的发展的需求,是教育部门必须面对和解决的问题。本文以西南科技大学建筑环境与能源工程专业卓越试点班为例,在探讨绿色智能建筑的对人才知识结构需求的基础上,以建筑环境与能源应用工程专业为基础,融合智能建筑相关知识体系,使学生具有建筑环境与能源应用和智能建筑交叉知识体系,构建学生绿色智能完整实践教学体系,拓宽建筑环境与能源应用工程专业学生的知识结构,以适应绿色智能建筑对专业化人才的需求。
[关键词]智能化;绿色建筑;人才培养
1前言
绿色建筑以资源节约的建设理念和目标、体现的是可持续发展的发展理念。智能建筑体现了应用现代先进的建筑设备、控制技术、互联网技术、物联网技术等技术,为使用者提供舒适、便捷的使用环境,体现的是利用现代技术手段,促进建筑的环境和功能的提升。手段和技术是为目标服务的,所以智能建筑是实现绿色建筑目标的重要技术支撑和实现手段,而绿色建筑是智能建筑的所要达到的最终目标[1]。我国目前建筑能耗已占到社会总能耗的三分之一以上,同时,平均每年新建20亿平米左右的建筑,使得建筑能耗不断增加,必将影响到国家社会经济的可持续发展,建筑的节能减排,势在必行。建设部科技司司长赖明指出实现绿色建筑和智能建筑的一体化发展,在为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作和活动空间,同时实现高效率地利用资源、最低限度地影响环境的建筑物[2],实现可持续绿色建筑发展。绿色和智能将是建筑行业的一个必然组成和发展趋势。虽然现代互联网+下的物联网、大数据、云计算等创新技术的发展,为绿色智能新趋势迈进提供了新契机。但是拥有建筑能源应用、智能技术化和绿色建筑理念完整知识体系的人才相当匮乏。本文结合西南科技大学建筑环境与能源应用工程卓越工程师试点班在绿色智能建筑方面的理论和实践教学体系,以期培养具有建筑环境与能源应用工程专业知识体系和智能建筑的知识体系的复合型绿色智能建筑人才,以适应绿色智能建筑发展对专业人才的需求。
2绿色智能建筑人才知识体系特点
绿色智能建筑是以建筑为平台,以计算机、信息、互联网等技术,对建筑的空调、照明、给排水、安防、运输等系统进行全面综合的管理,即利用信息技术监控和改善建筑环境,以满足人们生活和生产过程需要的建筑室内环境。所以智能建筑综合了计算机、信息技术、人工智能、建筑设备等多种学科领域,多学科知识的交叉是智能建筑学科特点。建筑环境与能源应用工程专业作为智能化建筑中建筑能源应用的关键专业,在信息时代快速发展的今天,如何适应互联网+政策,主动应对新一轮科技革命与产业变革,支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等一系列国家战略,充实学生的互联网+的相关知识,显得尤为重要,为此西南科技大学建筑环境与能源应用工程专业结合专业特点,依托教育部产学研协同育人项目,构建了建筑环境专业基础上智能建筑的理论体系和实验教学平台,不但使学生具有建筑环境与能源应用的专业知识,同时学习掌握楼宇自动控制、智能照明、能源管理等实践体系,从而更好地适应建筑互联网+建筑智能化以及建筑节能等发展需求。
3理论课程体系的架构
绿色智能建筑由于知识体系多学科交叉特性,制定具有多学科知识体系培养方案,是培养学生具有综合绿色智能能力的前提。西南科技大学为使建筑环境与能源应用工程专业学生具有绿色智能建筑知识体系,对该专业卓越工程师试点班培养方案进行了一定的修订。培养方案以建筑环境与能源应用工程课程体系为基础,结合智能建筑的特点,在已有建筑电工技术,建筑电子技术,自动控制原理,建筑环境测试技术,建筑设备自动化、C语言等控制与计算机方面的课程基础上,新设置可编程控制器原理及应用(PLC),计算机网络,计算机控制技术,数据库原理等课程。使学生具有建筑环境和智能建筑相结合的知识体系。
4综合实验平台的组成
绿色智能建筑综合性、实践性强,为建立完整高水平的智能建筑教学实验教学平台,充分紧跟智能化建筑发展动态,联合和欣控制建立了楼宇自动控制、智能照明控制、能源计量系统、客房智能控制系统、能源物联网管理系统、节能管理系统的实验操作平台。同时共享企业在全国建立的智能建筑的数据,为学生提供智能建筑运行分析的基础数据。主要平台如下:4.1楼宇自动控制系统实验平台。该实验操作平台,可完成如对制冷、供热、通风和空调系统、给排水系统、变配电系统、电梯系统等需要控制设备或系统的控制方案进行设计,同时根据设计方案连接进行实际操作,使学生掌握相关的技术原理和控制原理,也使学生实际经历和学习如何创造高效、节能、舒适、自动控制系统的设计方法。4.2智能照明控制系统实验平台。该实验操作平台,可完成对建筑照明的控制设计、集中管理和实际操作,通过实训,使学生掌握建筑照明的特点、控制策略及其智能照明控制系统的设计方法。4.3能源计量系统实验平台。该实验平台提供建筑能耗监测,提供设备运行策略,通过该平台使学生掌握不同系统建筑能耗监测技术、以及建筑设备运行状态和节能措施,学会分析中央空调、风机、水泵、采暖、照明等系统设备运行效率,以及运行节能控制策略,掌握先进高效的综合能源管理解决方案的设计。4.4酒店客控系统实验平台。该实验操作平台,可实现对酒店客房内各类电器进行智能化控制,实时反映服务状况以及设备情况,协助酒店管理人员对客房资源进行实时监管,通过该平台实际操作,使学生掌握客房运行模式,了解智能客房控制系统的原理、软硬件组成以及相应的设计方法并进行相应的设计和改进。4.5能源物联网系统。该实训平台学生可进行智能控制系统设计、实施、性能分析。系统针对现代智能化建筑的智能化控制需求,建立基于BACnet组网技术能源物联网管理,提供建筑物空调、照明、电梯、变配电、冷热源系统等联合控制的系统化集成管理系统,实时反映各个系统的运行工况,同时根据建筑物及建筑群产生的大数据,由人工智能进行算法分析,促使学生掌握智能化建筑中机电设备的运行控制策略,同时掌握无人化值守原理及系统框架。4.6设备监控节能管理系统。学生可以通过实习实现动手组网,完成相关调试。全面掌握智能控制方法及全面了建筑及建筑群的整体工作状况。该系统在IP控制网络层可实现现场级别的过程控制、逻辑控制、工艺控制;其次将参数传输至现场系统应用层Webtalk服务器,现场应用层融合建筑内部所有系统参数后,将初步节能优化策略信号发送至IP控制网络层DDC控制器实现初级节能目标;同时将所有能耗、环境和运行数据通过互联网传输至智慧能源云管理服务平台,云平台对能耗数据、环境数据、及设备运行数据作整体数据分析,并根据气象信息库、专家优化算法库等信息,进行区域能耗和建筑能耗的仿真计算,确定针对性的节能和再分配策略,发送至建筑系统应用层和区域能源调配系统,对区域建筑群落、单体建筑和分布式能源的进行综合优化、匹配及再分配,实现能源的按需供给和具体系统设备的节能优化,实现整体节能目标。
5结语
绿色智能建筑是社会经济可持续发展的必然要求,需要知识体系综合的人才以适应绿色智能建筑高度集成化系统发展对人才的需求。西南科技大学建筑环境与能源工程专业卓越试点班,以建筑环境与能源应用工程专业为基础,融合智能建筑相关知识体系,以期培养具有可持续竞争力的复合型绿色智能建筑人才。
参考文献
[1]季文娟,顾永松.智能技术在绿色建筑中的节能应用[J].江苏建筑,2014,(3):100-102.
[2]常侃,杨知深.绿色建筑与建筑节能:建筑智能化管理系统在绿色建筑中的作用[J].中国仪器仪表,2010,(7):23-27.
作者:胥海伦 刘东 王亮 张情 单位:西南科技大学土木工程与建筑学院