新形势下建环专业自动控制课程设置探讨

廖百胜

摘 要：在新形势，信息化加速发展的时代前提下，对建筑环境与能源应用工程专业培养中自动控制与建筑设备信息化课程设置进行了探讨，对课程设置以及实践环节进行了初步设置。

关键词：建筑环境与能源应用工程；自动控制；课程设置

建筑环境与能源应用专业历经从最初的供热通风及空调专业历经发展，与时俱进的过程中专业名称多次改名，设置课程也历经调整，以前比较注重学生的流体力学、传热学和工程热力学三大基础课程，而比较忽略学生对于自动控制教学环境及经典控制理论教学的教学环节，建筑环境与能源应用專业学生对于自动控制中涉及到暖通空调中的基本控制及编程能力都比较差，而在行业中不少暖通空调自控相关工作被自动化专业的相关学生所承担，涉及到行业的跨越度，如何融合信息自动化以及扎实暖通空调基本理论的专业培养要求日益迫切，随着5G时代的到来以及信息化时代发展呈现的级数倍爆发式发展，建筑环境与能源应用专业对于设置自动化及信息相关课程的必要性以及重要性越发突出，学生学习目的应以具备基本的自动控制理论以及多协议串口编程能力，在日后的工作过程中在具备较强学习能力前提下能尽快熟悉相关设备及控制过程。

目前很多建筑环境与能源应用专业为了适应加强学生工程锻炼能力增设了卓越工程师培养模式，要求学生在具备扎实基本理论的基础上，加强工程锻炼实践，理论结合实际，毕业之后能够尽快融入到工程项目中去，并能解决实际问题。为了使本专业能够更好地适应新时期发展的需求和拓宽专业知识面，建筑环境与能源应用专指委在原有的系列课程的基础上增设了建筑设备自动化系列课程，主要包括“自动控制原理”、“建筑环境测量技术”和“建筑设备自动化”等。对于本专业的学生来说，该系列课程的学科交叉性太强，虽然本专业学生对该系列课程的学习热情非常高，但是一方面由于该系列课程开设时间相对较短，教师的教学经验也相对薄弱，另一方面该系列课程的教材和教学大纲仍然难以相对统一，因师施教的现象仍然很严重。因而有必要在“卓越工程师模式”要求下，进一步对该系列课程进行探讨，以便能够更加系统地建立建筑设备自动化系列课程的理论和实践教学体系。

1 自动化相关课程设置

建筑环境与能源应用工程专业自动化课程体系的建立是为了进一步扩大学生的专业知识面。目前，建筑环境与能源应用工程专业开设和自动化技术方向有关的课程包括电工学、建筑电气、建筑环境测试技术、自动控制原理、建筑设备自动化5门课程。根据建筑环境自动化对电气、控制、信息三个支撑学科在就业岗位所需技能以及模块在专业中的定位，为了将理论和应用有机结合，淡化理论推导，强调理论应用，将自动控制原理和建筑设备自动化两门课程融合，新的课程名称更改为建筑设备自动控制技术，作为建筑环境与能源应用工程专业四门必修主干专业课之一。电工学和建筑环境测试技术作为专业基础课，建筑电气作为专业任选课，新增加的三门课程作为专业模块方向课。

2 自动化教学内容整合与优化

建筑环境自动化模块课程多数为交叉学科课程或传统自控专业课程。在组织建筑环境与能源应用工程专业相应课程教学内容时，必须结合专业发展情况，分清重点，把握目标。明确哪些该讲，哪些不用讲，哪些需要详细讲，哪些仅需简单了解。

考虑到建筑环境与能源应用在大土建专业背景下，结合毕业生的就业多年后的反馈信息与课题组多年的教学实践，对自动控制原理、建筑设备自动化课程的理论和实践教学内容进行初步研究。

2.1 自动控制原理的主要教学内容

根据建筑环境与能源应用工程专业的培养目标和卓越工程师的培养模式要求，自动控制原理的主要授课内容如下：

1）自动控制系统基本概念：自动控制系统组成；自动控制系统的方框图及分类；自动控制系统的过渡过程及品质指标。2）被控对象的特性：被控对象的特性参数；被控对象的数学模型；被控对象特性的实验测取。3）测量变送器及其特性：温度变送器；空气湿度传感器；压力与压差则量变送器；流量测量变送器；液位测量变送器；热阻式热流传感器；测量变送器的特性及其性能指标。4）基本控制规律：双位控制及其调节器；PID控制规律。5）执行器及其特性：电动执行器及其特性；气动执行机构及其特性；调节阀流量特性；调节风门及其特性；电-气转换器和电-气阀门定位器；执行器的选择。6）简单自动控制系统的特性及设计：简单自动控制系统的特性；被控变量和调节参数的选择；调节器的选择。7）锅炉的自动控制：锅炉自动控制的任务；锅炉给水自动控制的任务及特性；锅炉给水自动控制系统；锅炉燃烧过自动控制的任务及特性；锅炉燃烧过程自动控制。8）制冷设备与空气调节系统的自动控制：压缩机的能量调节与自动保护；蒸发器供液量的自动控制；制冷系统运行参数的自动控制；空调单回路控制；空调多回路控制。9）典型制冷与空调装置的自动控制：变频空调器的自动控制；中央空调系统的自动控制；冷藏库系统的自动控制。

2.2 实验环节的设置

学生应具备基本的编程能力，至少能掌握一门编程语言，比如VB，VC或者DELPHI，能具体基本的串口通讯编程能力，能进行数据采集和模拟数字量控制。

1）根据自控设计的标准和规范确定建筑环境与能源系统自动控制方案。2）确定设计对象的测量参数、被控参数，及相应的控制策略。3）合理选择传感器、执行器类型，布置传感器和执行器位置，统计传感器和执行器数量。根据传感器和执行器样本，列表统计编号、名称、型号、规格、参数和生产厂家等信息。 4）根据传感器、执行器的输入输出信号和IO点数，以及厂家提供的样本信息合理选取智能模块（包括现场控制器模块、PLC模块等）和现场总线形式，形成计算机监控网络拓扑结构。5）绘制相应建筑环境与能源系统自动控制DDC图、电气控制电路图、智能模块接线图、计算机监控网络拓扑结构图等。

3 结论

在一带一路的大背景及信息化大发展时代，专业培养必须与时俱进，以适应社会的需求，建筑环境与能源应用专业中的自动控制与信息化必须适应现代建筑中智能建筑、绿色建筑所要求的各方面环节，让学生成为重基础宽口径的复合型人才。

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