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[摘要]綠色智能建筑是未來建筑發展的必然趨勢,學科交叉、系統多,綜合性強是其特點,使具有綠色智能建筑知識體系的人才相對缺乏,如何根據綠色智能建筑特點,構建知識體系合理的智能建筑開發管理人才,適應推動綠色智能建筑的發展的需求,是教育部門必須面對和解決的問題。本文以西南科技大學建筑環境與能源工程專業卓越試點班為例,在探討綠色智能建筑的對人才知識結構需求的基礎上,以建筑環境與能源應用工程專業為基礎,融合智能建筑相關知識體系,使學生具有建筑環境與能源應用和智能建筑交叉知識體系,構建學生綠色智能完整實踐教學體系,拓寬建筑環境與能源應用工程專業學生的知識結構,以適應綠色智能建筑對專業化人才的需求。
[關鍵詞]智能化;綠色建筑;人才培養
1前言
綠色建筑以資源節約的建設理念和目標、體現的是可持續發展的發展理念。智能建筑體現了應用現代先進的建筑設備、控制技術、互聯網技術、物聯網技術等技術,為使用者提供舒適、便捷的使用環境,體現的是利用現代技術手段,促進建筑的環境和功能的提升。手段和技術是為目標服務的,所以智能建筑是實現綠色建筑目標的重要技術支撐和實現手段,而綠色建筑是智能建筑的所要達到的最終目標[1]。我國目前建筑能耗已占到社會總能耗的三分之一以上,同時,平均每年新建20億平米左右的建筑,使得建筑能耗不斷增加,必將影響到國家社會經濟的可持續發展,建筑的節能減排,勢在必行。建設部科技司司長賴明指出實現綠色建筑和智能建筑的一體化發展,在為人們提供健康、舒適、安全的居住、工作和活動空間,同時實現高效率地利用資源、最低限度地影響環境的建筑物[2],實現可持續綠色建筑發展。綠色和智能將是建筑行業的一個必然組成和發展趨勢。雖然現代互聯網+下的物聯網、大數據、云計算等創新技術的發展,為綠色智能新趨勢邁進提供了新契機。但是擁有建筑能源應用、智能技術化和綠色建筑理念完整知識體系的人才相當匱乏。本文結合西南科技大學建筑環境與能源應用工程卓越工程師試點班在綠色智能建筑方面的理論和實踐教學體系,以期培養具有建筑環境與能源應用工程專業知識體系和智能建筑的知識體系的復合型綠色智能建筑人才,以適應綠色智能建筑發展對專業人才的需求。
2綠色智能建筑人才知識體系特點
綠色智能建筑是以建筑為平臺,以計算機、信息、互聯網等技術,對建筑的空調、照明、給排水、安防、運輸等系統進行全面綜合的管理,即利用信息技術監控和改善建筑環境,以滿足人們生活和生產過程需要的建筑室內環境。所以智能建筑綜合了計算機、信息技術、人工智能、建筑設備等多種學科領域,多學科知識的交叉是智能建筑學科特點。建筑環境與能源應用工程專業作為智能化建筑中建筑能源應用的關鍵專業,在信息時代快速發展的今天,如何適應互聯網+政策,主動應對新一輪科技革命與產業變革,支撐服務創新驅動發展、“中國制造2025”等一系列國家戰略,充實學生的互聯網+的相關知識,顯得尤為重要,為此西南科技大學建筑環境與能源應用工程專業結合專業特點,依托教育部產學研協同育人項目,構建了建筑環境專業基礎上智能建筑的理論體系和實驗教學平臺,不但使學生具有建筑環境與能源應用的專業知識,同時學習掌握樓宇自動控制、智能照明、能源管理等實踐體系,從而更好地適應建筑互聯網+建筑智能化以及建筑節能等發展需求。
3理論課程體系的架構
綠色智能建筑由于知識體系多學科交叉特性,制定具有多學科知識體系培養方案,是培養學生具有綜合綠色智能能力的前提。西南科技大學為使建筑環境與能源應用工程專業學生具有綠色智能建筑知識體系,對該專業卓越工程師試點班培養方案進行了一定的修訂。培養方案以建筑環境與能源應用工程課程體系為基礎,結合智能建筑的特點,在已有建筑電工技術,建筑電子技術,自動控制原理,建筑環境測試技術,建筑設備自動化、C語言等控制與計算機方面的課程基礎上,新設置可編程控制器原理及應用(PLC),計算機網絡,計算機控制技術,數據庫原理等課程。使學生具有建筑環境和智能建筑相結合的知識體系。
4綜合實驗平臺的組成
綠色智能建筑綜合性、實踐性強,為建立完整高水平的智能建筑教學實驗教學平臺,充分緊跟智能化建筑發展動態,聯合和欣控制建立了樓宇自動控制、智能照明控制、能源計量系統、客房智能控制系統、能源物聯網管理系統、節能管理系統的實驗操作平臺。同時共享企業在全國建立的智能建筑的數據,為學生提供智能建筑運行分析的基礎數據。主要平臺如下:4.1樓宇自動控制系統實驗平臺。該實驗操作平臺,可完成如對制冷、供熱、通風和空調系統、給排水系統、變配電系統、電梯系統等需要控制設備或系統的控制方案進行設計,同時根據設計方案連接進行實際操作,使學生掌握相關的技術原理和控制原理,也使學生實際經歷和學習如何創造高效、節能、舒適、自動控制系統的設計方法。4.2智能照明控制系統實驗平臺。該實驗操作平臺,可完成對建筑照明的控制設計、集中管理和實際操作,通過實訓,使學生掌握建筑照明的特點、控制策略及其智能照明控制系統的設計方法。4.3能源計量系統實驗平臺。該實驗平臺提供建筑能耗監測,提供設備運行策略,通過該平臺使學生掌握不同系統建筑能耗監測技術、以及建筑設備運行狀態和節能措施,學會分析中央空調、風機、水泵、采暖、照明等系統設備運行效率,以及運行節能控制策略,掌握先進高效的綜合能源管理解決方案的設計。4.4酒店客控系統實驗平臺。該實驗操作平臺,可實現對酒店客房內各類電器進行智能化控制,實時反映服務狀況以及設備情況,協助酒店管理人員對客房資源進行實時監管,通過該平臺實際操作,使學生掌握客房運行模式,了解智能客房控制系統的原理、軟硬件組成以及相應的設計方法并進行相應的設計和改進。4.5能源物聯網系統。該實訓平臺學生可進行智能控制系統設計、實施、性能分析。系統針對現代智能化建筑的智能化控制需求,建立基于BACnet組網技術能源物聯網管理,提供建筑物空調、照明、電梯、變配電、冷熱源系統等聯合控制的系統化集成管理系統,實時反映各個系統的運行工況,同時根據建筑物及建筑群產生的大數據,由人工智能進行算法分析,促使學生掌握智能化建筑中機電設備的運行控制策略,同時掌握無人化值守原理及系統框架。4.6設備監控節能管理系統。學生可以通過實習實現動手組網,完成相關調試。全面掌握智能控制方法及全面了建筑及建筑群的整體工作狀況。該系統在IP控制網絡層可實現現場級別的過程控制、邏輯控制、工藝控制;其次將參數傳輸至現場系統應用層Webtalk服務器,現場應用層融合建筑內部所有系統參數后,將初步節能優化策略信號發送至IP控制網絡層DDC控制器實現初級節能目標;同時將所有能耗、環境和運行數據通過互聯網傳輸至智慧能源云管理服務平臺,云平臺對能耗數據、環境數據、及設備運行數據作整體數據分析,并根據氣象信息庫、專家優化算法庫等信息,進行區域能耗和建筑能耗的仿真計算,確定針對性的節能和再分配策略,發送至建筑系統應用層和區域能源調配系統,對區域建筑群落、單體建筑和分布式能源的進行綜合優化、匹配及再分配,實現能源的按需供給和具體系統設備的節能優化,實現整體節能目標。
5結語
綠色智能建筑是社會經濟可持續發展的必然要求,需要知識體系綜合的人才以適應綠色智能建筑高度集成化系統發展對人才的需求。西南科技大學建筑環境與能源工程專業卓越試點班,以建筑環境與能源應用工程專業為基礎,融合智能建筑相關知識體系,以期培養具有可持續競爭力的復合型綠色智能建筑人才。
參考文獻
[1]季文娟,顧永松.智能技術在綠色建筑中的節能應用[J].江蘇建筑,2014,(3):100-102.
[2]常侃,楊知深.綠色建筑與建筑節能:建筑智能化管理系統在綠色建筑中的作用[J].中國儀器儀表,2010,(7):23-27.
作者:胥海倫 劉東 王亮 張情 單位:西南科技大學土木工程與建筑學院