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【关键词】智能化;建筑;建筑电气;设备
建筑电气技术的使用,令智能建筑的功能得以实现,并确保了智能建筑在使用中的安全节能。将智能建筑与建筑电气技术邮寄的结合起来,可以更好的满足人们的生活需要,是促进我国社会主义现代化建设的重要保证。
1 智能建筑的含义
智能建筑是集现代科学技术之大成的产物。其技术基础主要由现代建筑技术、现代电脑技术、现代通讯技术和现代控制技术所组成。上个世纪70年代末,在美国,首先产生了智能建筑的概念。它的兴起和发展主要是适应社会信息化与经济国际化的需要。智能建筑是指利用系统集成方法,将智能型计算机技术、通信技术、信息技术与建筑艺术有机结合,通过对设备的自动监控、对信息资源的优化组合,所获得的投资合理、适合信息社会需要并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物。这一定义对于我们更多的认识和了解智能建筑,有很大帮助。而在国外,关于智能建筑的记载是:“智能建筑”就是高功能大楼,是有效地利用现代信息与通信设备,采用楼宇自动化技术高度综合管理的大楼。
2建筑电气智能化的优势
1. 传统的自动控制是建立在确定的模型基础上的,而智能控制的研究对象则存在模型严重的不确定性,即模型未知或知之甚少者模型的结构和参数在很大的范围内变动,比如工业过程的病态结构问题、某些干扰的无法预测,致使无法建立其模型,这些问题对基于模型的传统自动控制来说很难解决。
2. 传统的自动控制系统的输入或输出设备与人及外界环境的信息交换很不方便,希望制造出能接受印刷体、图形甚至手写体和口头命令等形式的信息输入装置,能够更加深入而灵活地和系统进行信息交流,同时还要扩大输出装置的能力,能够用文字、图纸、立体形象、语言等形式输出信息. 另外,通常的自动装置不能接受、分析和感知各种看得见、听得着的形象、声音的组合以及外界其它的情况. 为扩大信息通道,就必须给自动装置安上能够以机械方式模拟各种感觉的精确的送音器,即文字、声音、物体识别装置. 可喜的是,近几年计算机及多媒体技术的迅速发展,为智能控制在这一方面的发展提供了物质上的准备,使智能控制变成了多方位“立体”的控制系统。
3. 传统的自动控制系统对控制任务的要求要么使输出量为定值(调节系统) ,要么使输出量跟随期望的运动轨迹(跟随系统) ,因此具有控制任务单一性的特点,而智能控制系统的控制任务可比较复杂,例如在智能机器人系统中,它要求系统对一个复杂的任务具有自动规划和决策的能力,有自动躲避障碍物运动到某一预期目标位置的能力等. 对于这些具有复杂的任务要求的系统,采用智能控制的方式便可以满足。
4. 传统的控制理论对线性问题有较成熟的理论,而对高度非线性的控制对象虽然有一些非线性方法可以利用,但不尽人意. 而智能控制为解决这类复杂的非线性问题找到了一个出路,成为解决这类问题行之有效的途径. 工业过程智能控制系统除具有上述几个特点外,又有另外一些特点,如被控对象往往是动态的,而且控制系统在线运动,一般要求有较高的实时响应速度等,恰恰是这些特点又决定了它与其它智能控制系统如智能机器人系统、航空航天控制系统、交通运输控制系统等的区别,决定了它的控制方法以及形式的独特之处。
3 建筑电气系统
电气技术在智能建筑中的重要作用,智能建筑是在建筑平台上实现的,脱离了建筑这个平台,那么智能建筑也就无法实施。建筑电气系统是现代建筑实行智能化的核心,它对整个建筑物功能的发挥、建筑布局和结构的选择、建筑艺术的体现、建筑的灵活性以及建筑安全的保证等方面,都起着十分重要的作用。建筑电气信号系统是建筑电气系统中专门用于传输各类信号的弱电系统。智能建筑中弱电系统的设备、缆线安全必须依靠电气技术如:电源技术、防雷与接地技术、防谐波技术、抗干扰技术、屏蔽技术、防静电技术、布线技术、等电位技术等众多的电气技术来支持方可奏效。建筑电气信号系统主要有:消防监测系统、闭路监视系统、电脑管理系统、共用电视天线系统、广播系统和无线呼叫系统等。
4 智能化建筑的发展现状
智能建筑是八十年代中期在美国出现的,1984年在美国康涅狄格州哈特福德市建成了世界第一幢智能大厦――城市广场,仅仅几十年里,美国现已有上万座智能建筑。目前,日本新建的大型建筑,大概 60%都是属于智能型建筑;在我国,从上个世纪 90 年代起,智能建筑如雨后春笋般涌现,上海、北京、广州、深圳已建和在建几十座高楼大厦都采用了建筑智能化系统。人们已经认识到并开始享受到智能建筑带来的方便、安全、便捷和效益。中国智能建筑是逐步发展起来的,据不完全统计,至 2001 年底,国内已建成的智能建筑约有 2300 幢。目前在建的智能建筑大厦已转向大型公共建筑,如会展中心、图书馆、体育场馆、文化艺术中心、博物馆等。据相关数据预测,21 世纪以后中国的智能化建筑将达到世界的一半以上。在我国步入信息社会的今天,现代建筑作为城市的信息单元,是信息社会最重要的基础设施之一,因此,它的高速发展是必然趋势。
5建筑电气智能化存在的主要问题
(1)、建筑智能化水平逐步提高,但是参差不齐,与国外相比还有一定差距。我国具有完善的建筑设备自动化(BA)、通讯自动化(AC)和办公自动化(OA),简称3A系统。目前主要集中在大城市,发展不平衡
(2)、 智能化技术和产品依赖进口,缺少国产化系统集成产品。到目前我国还没有开发成套的智能建筑系统集成产品。
(3)、还没有统一的国家标准和设计规范。
6建筑电气智能化发展趋势
1、智能化小区及数字化社区。
2、智能建筑的节能和绿色环保。如何采用高科技的手段,节约能源和降低污染应成为智能建筑永恒的话题。
3、开放式的智能化建筑。必须采用标准的通信协议,而且该协议必须是主流的,要被各厂家接受认可。智能建筑是一个动态的、发展的系统,开放式系统的智能大厦能够不断吸收新的技术,更新旧的设备,从而使整个智能化系统设施运行得更好。
4、智能建筑的个性化。个性化设计就是坚持以大系统、动态运行的角度进行建筑对象和使用对象的系统分析,针对特定建筑的具体需求,根据系统运行状态,深入到特定细节的设计。以大系统的角度进行个性化设计就是贴近环境条件的差异性,贴近用户能力的差异性,贴近应用需要的差异性,还要贴近管理的差异性,对不同管理模式采取不同设计,还应该细化到对同一幢建筑里不同功能区域的差异性。
参考文献:
[1]陈志新,李英姿,张少军,周渡海,王亚慧.建筑电气与智能化实验教学示范中心的建设[j].实验技术与管理,2009,(1).
[2]吴成东.国内外智能大厦与智能化住宅的发展[j].城市建筑智能系统,2005.9.
【关键词】智能化;建筑;建筑电气;设备
随着社会结构和人们生活方式的改变,建筑规模不断扩大,人们的工作和生活环境越来越依赖于建筑物,也对建筑物的功能提出了越来越高的要求。现代化建筑已经不仅仅是一种艺术体现、文化表现,也是一个国家先进科技的表达。通过现代化建筑的智能化标准可以衡量一个国家现如今的高科技水平。据相关数据预测,21世纪以后中国的智能化建筑将达到世界的一半以上。现如今,我国建筑电气经过电气化阶段、自动化阶段两个阶段后,已迈进智能化阶段。智能化建筑技术的发展非常迅速。
1 智能建筑的含义
智能建筑是集现代科学技术之大成的产物。其技术基础主要由现代建筑技术、现代电脑技术、现代通讯技术和现代控制技术所组成。上个世纪70年代末,在美国,首先产生了智能建筑(IntelligentBuilding)的概念。它的兴起和发展主要是适应社会信息化与经济国际化的需要。1997年6月,清华大学张瑞武教授就智能建筑给出了如下定义:智能建筑是指利用系统集成方法,将智能型计算机技术、通信技术、信息技术与建筑艺术有机结合,通过对设备的自动监控、对信息资源的优化组合,所获得的投资合理、适合信息社会需要并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物。这一定义对于我们更多的认识和了解智能建筑,有很大帮助。而在国外,关于智能建筑的记载是:“智能建筑”就是高功能大楼,是有效地利用现代信息与通信设备,采用楼宇自动化技术高度综合管理的大楼(日本)。
美国智能建筑学会(A IB I)关于智能建筑的相关描述是:智能建筑就是通过建筑的四个基本要求,即结构、系统、服务和管理进行最优化的组合,为用户提供一个高经济性、高效率、高舒适性的建筑物。以上是国外提供的智能建筑的定义。
2 智能建筑的特点与发展过程
与传统自动控制系统相比,智能控制系统具有足够的关于人的控制策略、被控对象及环境的有关知识以及运用这些知识的能力;智能控制系统具有变结构特点,可以总体自寻优,具有自适应、自组织、自学习和自协调的能力。总而言之,与传统的控制理论相比,智能控制系统通过智能机自动地完成其目标的控制过程,可以在熟悉或不熟悉的环境中自动地或人─机交互地完成拟人任务,对高度非线性的控制对象处理比较完美。
由于智能建筑的“智能”特性是以 IT 技术和计算机技术为基础的,它们的发展直接决定了智能建筑的发展,因而可将智能建筑的发展分为如下四个阶段:
2.1 单功能系统:上世纪80 年代初期,随着计算机控制技术在建筑设备自控领域的应用,出现了以通用型控制器为基础的直接数字控制系统。并逐渐形成了以闭路电视监控、火灾自动报警、空调设备监控等系统为代表的“孤立系统”。在这种控制系统中,由于控制器只需调整相应控制参数即可应用于不同系统,因而这些设备是通用的、可互换的。
2.2 多功能系统:上世纪 90 年代中期,随着信息技术以及微电子技术的发展,出现了以微控制器(MCU,MicroController Unit)为核心的专用控制器(ASC,Application SpecificController)。这种控制器一般都是根据具体应用进行定制的,也就是只能完成特定的功能。
2.3 集成系统:上世纪 90 年代末期,互联网的风靡给人们带来了思想上的变革。以往的“孤立系统”已经不能满足人们日益增长的物质文化需求,因此,控制现场通信协议由专有型向开放型转变。目前在智能建筑领域只有BACnet和LonWorks成为公认的两大开放性标准。
由于所有的现场总线通信协议或标准在制订之初都是以面向现场设备为目标的,而不是面向企业应用集成,因而造成建筑设备管理系统不能很好地与物业信息管理系统互联和信息共享。
2.4 集成管理智能化系统:系统集成工作以计算机网络为核心,实现整个智能建筑系统的系统化、集成化与智能化运行和管理。从集成上看,智能建筑已经从基于单机应用发展到基于网络的协同应用,特别是基于Internet 和 Intranet 网络集成的应用。从信息处理上来看,已经从简单的状态信息组合和基于监控的处理,发展到基于内容的处理和融合,以及基于虚拟现实与多媒体技术的人机接口。
3 建筑电气系统
电气技术在智能建筑中的重要作用,智能建筑是在建筑平台上实现的,脱离了建筑这个平台,那么智能建筑也就无法实施。建筑电气系统是现代建筑实行智能化的核心,它对整个建筑物功能的发挥、建筑布局和结构的选择、建筑艺术的体现、建筑的灵活性以及建筑安全的保证等方面,都起着十分重要的作用。建筑电气信号系统是建筑电气系统中专门用于传输各类信号的弱电系统。智能建筑中弱电系统的设备、缆线安全必须依靠电气技术如:电源技术、防雷与接地技术、防谐波技术、抗干扰技术、屏蔽技术、防静电技术、布线技术、等电位技术等众多的电气技术来支持方可奏效。建筑电气信号系统主要有:消防监测系统、闭路监视系统、电脑管理系统、共用电视天线系统、广播系统和无线呼叫系统等。
4 智能化建筑的发展现状
智能建筑是八十年代中期在美国出现的,1984年在美国康涅狄格州哈特福德市建成了世界第一幢智能大厦——城市广场,仅仅几十年里,美国现已有上万座智能建筑。目前,日本新建的大型建筑,大概60%都是属于智能型建筑;在我国,从上个世纪90年代起,智能建筑如雨后春笋般涌现,上海、北京、广州、深圳已建和在建几十座高楼大厦都采用了建筑智能化系统。人们已经认识到并开始享受到智能建筑带来的方便、安全、便捷和效益。中国智能建筑是逐步发展起来的,据不完全统计,至2001年底,国内已建成的智能建筑约有2300幢。目前在建的智能建筑大厦已转向大型公共建筑,如会展中心、图书馆、体育场馆、文化艺术中心、博物馆等。据相关数据预测,21世纪以后中国的智能化建筑将达到世界的一半以上。在我国步入信息社会的今天,现代建筑作为城市的信息单元,是信息社会最重要的基础设施之一,因此,它的高速发展是必然趋势。
5 结束语
现代建筑电气技术是伴随现代建筑——智能化建筑的发展而发展的,现代建筑是科学技术和经济水平的综合体现,已成为一个国家、地区和城市现代化水平的重要标志之一。目前从事建筑电气专业的人才无论是数量上还是知识结构上都不能满足市场的需求,而建筑电气不仅是建筑物内必需和重要的组成部分之一,而且其作用和地位日益增强和提高,那么建筑电气设计、施工、调试、运行和检修等工作将需要大批建筑电气专业人才,我国这方面技术人才非常短缺,现已引起建筑设计人员及建设者的广泛关注和重视。
参考文献
【关键词】建筑电气与智能化;毕业设计;模式
在建筑电气与智能化专业的实践教学体系中,毕业设计是一个非常重要的实践教学环节,也是理工科学生从学校走向社会的重要过渡阶段。自2014年起,“建筑电气与智能化专业多校联合毕业设计”在高等学校建筑电气与智能化学科专业教学指导委员会的支持和鼓励下,不断推进和发展,在青岛理工大学、北京建筑大学、天津城建大学、山东建筑大学、吉林建筑大学、郑州轻工业学院六所北方院校建筑电气与智能化专业多校联合毕业设计模式实践过程中,探索出了一些经验,但同时问题也不断显露出来,制约着联合毕业设计进一步发展,所以针对联合毕业设计模式的总结和思考尤为重要。
一、本科生联合毕业设计模式改革
以参加联合毕设的青岛理工大学为例,该校自动化工程学院在2015年首次参加联合毕设,对于学生的选择都是学院指定,没有通过学生申报和筛选,所以学生的覆盖面和积极性相对差些。在第二年的教学改革方案中该院建筑电气与智能化专业多校联合毕业设计经过学生自由申报,学院筛选的方式,通过这样的方式每年除了遴选出若干优秀大四学生参加本年度的多校联合毕业设计,还鼓励大三的学生提前参与到多校联合毕业设计当中去。采取这种方式的联合毕业设计既可保证完成专业培养计划,又有利于拓宽学生的知识面,培养学生创新能力;既可使学生在毕业设计阶段能够接触更多的工程实际课题,又有利于培养学生工程设计、科学研究能力及团队合作精神,对提高教学质量具有重大的现实意义。
二、确保多校联合毕业设计选题的高质量和创新性
本科生毕业设计题目的选择和确定,是毕业设计工作成功与否的第一步,毕业设计题目的质量将直接影响到毕业设计论文的质量。毕业设计题目可以来自企业,也可以合作开发。但是,对于建筑电气及智能化专业这种工程应用类专业,毕业设计题目一定要保证具有一定的工程技术背景和创新性。在确定联合毕业设计题目后,出题教师要及时与各校沟通,将学生论文题目及摘要大纲、建筑图纸等发给各校,以保证各校的指导教师及其学生对毕业设计课题足够了解。学生在联合毕业设计过程中,如有疑问可与出题教师进行及时的沟通,以便更好的完善联合毕业设计题目。因此,对联合毕业设计的题目进行仔细的分析和充分的探讨,尽早确定题目,保证题目的质量和数量,是多校联合毕业设计至关重要的第一步。
三、建筑电气及智能化专业多校联合毕业设计评价体系的建立
如何评价这些参加多校联合毕业设计的学生的表现和成绩以及指导教师的工作成果,使之与本校毕业设计环节相吻合是至关重要。通过三年的联合毕设实践经验,我们建立了一套建筑电气及智能化专业多校联合毕业设计评价体系来衡量评价参与学生和指导教师。评价体系中针对学生的各项评价指标包括:开题汇报成绩、中期汇报成绩、最终答辩成绩、设计图纸质量、指导教师评价。针对指导教师的各项评价指标包括:是否为出题教师、出题质量、学生参与面和积极性、指导学生毕业设计成绩。
四、通过建筑电气及智能化专业多校联合毕业设计模式,促进卓越工程师培养计划的实施
我们通过对联合毕业设计模式的探索与实践,为建筑工程各专业的毕业设计找到了一个新的方向和思路。在学生毕业设计这一重要阶段,联合建筑电气及智能化专业相关学校,发挥群体智慧,使学生拓展视野,提高设计能力和专业合作能力,教学内容也得以丰富并完善,但同时也对我们的教学提出了新要求,通过持续的实践探索,更多更好地培养社会需要的卓越工程师。
作者:刘胜荣 杨世忠 崔明辉 单位:青岛理工大学自动化工程学院
参考文献:
[1]叶晓甦,曹宇薇,吴书霞,邹开.基于《华盛顿协议》的土建类多专业联合毕业设计质量评价机制构建研究——以重庆大学为例[J].高等建筑教育,2016,(3).
[2]张绢,李雪莲,黄薇,史增录.面向“卓越计划”的农业机械化及其自动化专业实践教学改革探讨[J].中国管理信息化,2016,(15).
[3]章瑾,朱欣尔,侯伟.建筑工程多专业联合毕业设计模式的探讨——以某大学实验楼工程改造设计为例[J].当代教育实践与教学研究,2015,(8).
关键词:翻译;建筑电气与智能化;专业名称
作者简介:刘建峰(1978-),男,江苏江阴人,南京工业大学自动化与电气工程学院,讲师,国家注册电气工程师;周玉庭(1972-),女,四川高县人,南京工业大学自动化与电气工程学院,讲师。(江苏 南京 211816)
中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)08-0064-02
一、建筑电气与智能化专业的内涵
1.建筑电气与智能化专业的定义[1]
建筑电气与智能化专业是一个在土木工程学科背景下,研究以建筑物为载体时对电能的产生、传输、转换、控制、利用和对信息的获取、传输、处理和利用的专业。随着现代建筑技术的发展,土木工程学科的发展不断吸收了基础科学、材料科学、管理科学和电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术等学科的最新研究成果与技术发展成就。作为土木类新增专业,建筑电气与智能化专业填补了土木类专业中缺少“电”(或“电气”)的空缺,与计算机技术、信息技术、物联网技术、节能技术等新兴技术融合,是典型的多学科的交叉和融汇。
建筑电气与智能化的内涵随着时代前进而不断地发展变化。现阶段,“智能建筑”的出现使其内涵延伸到“电气+信息”;另外,随着节能、环保相关技术的发展及应用以及绿色建筑概念的提出与发展,建筑电气与智能化专业逐步形成了“建筑+电气+信息+节能”的内涵,与传统的建筑电气专业有着本质的不同。
2.建筑电气与智能化专业的培养目标
建筑电气与智能化专业的培养目标是培养适应社会主义现代化建设需要,掌握电工、电子、控制、信息、建筑学等较宽领域的基础理论,掌握对建筑相关设备进行供电、控制、保护、监视等所需的专业知识和技术,综合素质高、实践能力强、具备执业注册工程师基础知识和基本能力的建筑电气与智能化专业高级工程技术人才。
建筑电气与智能化专业毕业生能够从事工业与民用建筑电气及智能化技术相关的工程设计、工程建设与管理、系统集成、信息处理等工作,并具有建筑电气与智能化技术应用研究和开发的初步能力。
从以上内容可以看出,建筑电气与智能化主要面向建筑物内部的各种设备,包括对各种设备进行供电、控制、保护、监视的设施与系统。
二、建筑电气与智能化相近专业的英文名称
建筑电气与智能化专业是教育部新近批准的专业,目前没有一个公认的英文名称,各高校根据自己的理解,有多种不同的翻译方法。相对而言,国内外土木建筑类有一些专业建立时间较长,其专业名称一般有固定的英文名称。
1.建筑学:Architecture
建筑学,从广义上来说,是研究建筑及其环境的学科,通常是指与建筑设计和建造相关的艺术和技术的综合。[2]建筑学专业的培养目标是培养具备建筑设计、城市设计、室内设计等方面的知识,能在设计部门从事设计工作,并具有多种职业适应能力的通用型、复合型高级工程技术人才。
2.土木工程:Civil Engineering
土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工维修等技术活动;也指工程建设的对象。[3]该专业的培养目标是培养掌握工程力学、流体力学、岩土力学和市政工程学科的基本理论与基本知识,具备从事土木工程的项目规划、设计、研究开发、施工及管理的能力,能在房屋建筑、地下建筑、隧道、道路、桥梁、矿井等的设计、研究、施工、教育、管理、投资、开发部门从事技术或管理工作的高级工程技术人才。
3.给排水科学与工程:Drainage Science and Engineering(原建筑给排水:Building Water Supply and Drainage)
给排水科学与工程是一门应用很广泛的学科,它是以城市水的输送、净化及水资源保护与利用有关的理论与技术为主要研究内容。[4]该专业的培养目标是培养具备城市给水工程、排水工程、取水工程、防洪工程、建筑给水排水工程、工业给水排水工程、水污染控制规划和水资源保护等方面的知识,能在规划部门、环保部门、设计单位等从事规划、设计、施工、教育和研究开发方面工作的给水排水工程学科的高级工程技术人才。
4.建筑环境与能源应用工程:Building Environment and Energy Applications Engineering
建筑环境与能源应用工程专业由原建筑节能技术与工程、建筑设施智能技术(部分)与建筑环境与设备工程专业合并而成。[5,6]该专业主要培养能够从事以下三个方面工作的专业技术人才:一是能从事建筑物采暖、空调、通风除尘、空气净化和燃气应用等系统与设备以及相关的城市供热、供燃气系统与设备的设计、安装调试与运行工作;二是对建筑中环境系统和供能设施的设计、安装、估价、调试、运行、维护,技术经济分析和管理;三是能适应低碳经济建设与社会可持续发展的需要,具备建筑节能设计、建造、运行管理的基本理论与专业技能,知识面宽,具有向土建类相关领域拓展渗透的能力、适应能力和实际工作能力。
5.建筑设备工程技术:Construction Equipment Engineering
建筑设备技术是普通高职高专土建大类专业目录下设的一门专业,属于建筑设备类专业。该专业为普通高等学校专科层次。建筑设备技术专业主要培养掌握建筑设备工程的基本知识和技术,具备建筑水、电、通风与空调、楼宇智能化等设备工程的设计、预决算、安装施工、运行与维护、质量检验及工程管理等能力的高素质技能型人才。
6.智能建筑技术与管理:Intelligent Building Technology and Management
香港科技大学开设的智能建筑技术与管理专业,是为建筑物装备行业专业技术人员开设的研究生课程。学生通过学习掌握智能建筑相关技术和管理的基本概念与原理,学习内容涵盖安全与健康、风险管理、能量消耗监控、室内空气质量、设施管理等内容,属于典型的最新尖端技术与管理策略的交叉融合专业。
7.建筑装备工程:Building Services Engineering
香港大学开设了“建筑装备工程”(Building Services Engineering,简称BSE)专业。该专业主要学习各种工程装备设施与建筑环境的相关规范、设计、安装与管理。
8.其他相关院校的专业
国内外其他相关院校类似专业还有:美国宾州州立大学大学园开设的建筑技术专业(Building Technology);英国南安普顿大学开设的能源、环境与建筑物专业(Energy,Environment and Buildings);马来西亚淡马锡理工学院开设的智能建筑技术专业(Intelligent Building Technology);香港理工大学开设的建筑电气设备与系统专业(Electrical Installations and Systems in Buildings)。
三、对相关英文翻译的分析
建筑电气与智能化的主题词为“建筑”、“电气”与“智能化”三个,下文分别予以讨论。
1.对“建筑”的翻译[7,8]
从上述相关专业名称可知,当研究建筑设计本身时,一般用Architecture居多;当研究建筑内部设施时,一般用Building居多。在与相关专业的留学生讨论时,留学生也指出:在国外提到建筑内部的设施时,建筑一词一般用Building,而不用Architecture。Construction一词多指建筑物本身或建造、施工的过程与技术,也可以表示建筑物内部的设施与设备的设计、建造过程,其涵盖范围比Building更广。但在习惯上,提到建筑内部的设施,一般用Building的居多。因此,建筑电气与智能化中的“建筑”一词,用Building较为合适。
2.对“电气”与“智能化”的翻译[7,8]
对“电气”与“智能化”的翻译,相对容易确定。“电气”一词在专业名称或相关规范中,一般用Electrical或Electricity;“智能化”一般采用Intelligent、Intelligentization或Intelligence。根据建筑电气与智能化的内涵,此处的“电气”与“智能化”,应指对建筑物内部的各种设备进行供电、控制、保护、监视的设施与系统,即此处的“电气”与“智能化”应是名词,而非形容词,故用Electricity与Intelligence为好,而不用Electrical与Intelligent。
3.Intelligence与Intelligentization的区别
根据英文翻译,Intelligence与Intelligentization都有智能化的含义。在具体应用上,“Intelligence”偏向于智能、智慧之意;当用在建筑物时,可以引申为建筑物经各种设备支持,具有“人工智能”或“能进行高度智能的自我管理”之意,成为具有一定“智慧”的建筑物。“Intelligentization”用作建筑物时,偏向于建筑物经过各种设备的支持,具有了“可控制、可遥控”的功能。相比较而言,面对未来的智能建筑发展,Intelligence比Intelligentization更能体现智能建筑的本质。
四、南京工业大学建筑电气与智能化专业的名称
根据建筑电气的定义、培养目标、相关专业的英文名称以及传统习惯等,认为“建筑电气与智能化”的英文名称,用“Building Electricity and Intelligence”为好。在南京工业大学最新的专业与课程英文名称汇总中,即采用Building Electricity and Intelligence的名称。当然,由于各高校对建筑电气与智能化专业理解的侧重点不同以及对专业内涵理解的不断深入、专业本身与科学技术的发展,其英文名称可能有所不同。希望通过讨论,能尽早确定一种比较权威的统一名称,以利于进一步扩大国际交流。
参考文献:
[1]教育部建筑电气与智能化专业指导委员会.建筑电气与智能化专业规范[Z].2010.
[2]本书编委会.建筑大辞典[M].北京:地震出版社,1992.
[3]中国土木建筑百科辞典(建筑)[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.
[4]本书编委.中国土木建筑百科辞典(建筑设备工程)[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.
[5]教育部.普通高等学校本科专业目录(2012年)[Z].2012.
[6]教育部.普通高等学校本科专业设置管理规定[Z].2012.
关键词:建筑电气与智能化;现场总线;教学改革;工程设计
中图分类号:G642.3文献标识码:A文章编号:1009-3044(2012)10-2286-03
Exploration of Teaching Reforms in Fieldbus Technology of Building Electrical and Intelligent Engineering
YANG Ya-long
(School of Electronic & Information Engineering, Anhui University of Architecture, Hefei 230022, China)
Abstract: According to the personnel training plan, analyzing the special requirements for the course of fieldbus technology in Building Electrical and Intelligent Engineering and exploring the teaching reforms. Based on experiment and training center and skill competition, an experiment simulation platform is developed and the practical teaching is strengthened. The ability of students in engineering design and the teaching quality have been improved through the reforms.
Key words: Building Electrical and Intelligent Engineering; fieldbus; teaching reforms; engineering design
随着信息化技术的发展,建筑业与信息技术紧密结合是大势所趋,从业人员需要掌握更高要求的建筑智能化专业知识。为满足社会对专业人才的需求,2006年教育部和原建设部共同审核并批准了智能建筑新专业“建筑电气与智能化”,该专业一经批准设置便得到国内高校的广泛关注[1]。安徽建筑工业学院是首批开办此新兴专业的高校之一,旨在为我国建筑电气与智能化行业培养专业人才。现场总线技术是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线技术,它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题,广泛用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连[2]。因此,“现场总线技术”课程是机电、自动化、测控、建筑电气与智能化等专业的一门非常重要的专业课程,它具有理论密切联系实际、工程实践性强、知识内容庞大、知识不断更新等特点。2011年,按照教育部全国高等学校建筑电气与智能化学科专业指导小组新制定的专业规范我校重新修订了建筑电气与智能化专业培养计划,现场总线技术课程的教学大纲与实验大纲也做了大幅度调整,使其更加符合建筑电气与智能化专业教学的特色。
1改革教学内容,适应专业发展
教学内容改革是课程教学改革的首要任务。现场总线技术发展迅猛,常用的形成标准且具有一定影响力的现场总线有几十种,而且每年还在不断地递增[3],因此,现场总线技术课程是一门知识更新很快的课程,包含内容十分广泛,课堂上除了介绍现场总线技术的基本原理,也只能选择几种最有代表性的现场总线加以学习。值得注意的是现场总线技术具有非常明显的行业特点,不同行业常用的现场总线标准不同,例如CAN总线主要应用在汽车领域,Lonworks总线主要应用在楼宇控制领域等。现场总线技术是自动化专业传统的专业课程,目前教材大多针对自动化专业学生培养而编写,因此对于代表性现场总线的选择并不从行业特色出发,大都讲解应用最广泛的总线技术,如CAN总线、Profibus总线、Lonworks总线、FF总线、HART总线等。然而,建筑电气与智能化专业具有非常明显的行业特色,它培养智能建筑相关人才,目前应用于楼宇控制的主要现场总线是Lonworks总线、BACnet总线和KNX总线,CAN总线与工业以太网也有部分应用。由于现有教材内容与专业需求不相符,如果只按照教材教学,会出现有用的知识学生接触不到,而学到的东西有部分对本专业没用的情况,不利于学生的培养。针对这些问题,首先,在教学过程中迅速将国内外总线技术的发展动态、国际、国内和行业新规范、新标准整理归纳到教学内容中去;其次,注重教学目的性和适用性,根据建筑电气与智能化专业特点调整教学内容,减少不相关总线技术的讲解,增加并重点讲解BACnet、KNX等与行业密切相关的总线知识;再次,根据专业规范,剖析专业培养的能力结构,形成合理的教学内容构架,使学生通过学习能够获掌握现场总线基本概念、基本原理和基本设计方法,培养学生工程设计的能力,为以后的学习、创新、工程设计和科学研究工作打下扎实的理论与实践基础。
2改革教学方法,提高教学质量
教学方法是为达到教学目标而开展的教学活动总和。“教必有法,教无定法”。在教学过程中,我们针对本课程涉及知识面宽、 内容复杂且理论知识多等特点,讲授时不断注意变化教学方法,在课前充分准备、精心组织设计。
2.1联系实际,合理采用多媒体教学
《现场总线技术》是一门应用性很强的课程,在传统的板书授课模式下,老师只靠一块黑板、一张嘴的教学方法,完全是纸上谈兵,不仅费时费力,学生也很难懂,教学效率低下。如果结合建筑施工现场实际进行教学,虽然能提高学生学习兴趣,但在目前课程内容多、课时少的情况下,难以完成教学内容。为使学生能在有限时间内学到更多的知识,合理采用多媒体教学,在课件中增加图片与多媒体资料。一方面可以在限定的学时内增加教学内容,提高课堂教学的信息量与质量;另一方面,通过观看建筑施工现场的操作录像.让学生身临其境感受现场氛围,远程捕捉现场总线在智能楼宇中的施工方法。
2.2结合课程内容,选择教学方法
每门课程有自己的特点,所以它们的教学方法是不一样的,要根据课程特点来选择教学方法[4]。现场总线技术课程所采用的教学方法很多,比如项目教学法、案例教学法、启发式教学法、“教、学、做”一体教学法、行为教学法、现场教学法、任务驱动教学法、易位教学法等。教学方法都有各自的优点,应根据教学内容的差异采用不同的教学方法,利用不同教学方法的特点,培养学生的动手能力、实际操作能力,提高学生独立分析和解决问题的能力。在教学过程中,根据学生的实际情况和信息反馈,现场总线技术课程不同的教学章节采用不同的教学方法。比如在讲解现场总线理论知识的时候,注重启发式教学法的运用;在讲解现场总线控制系统时,采用案例教学法;在讲解常用现场总线在智能建筑中的应用时,采用项目教学法等。另外注重学生信息的反馈,采用多种方式与学生讨论、交流,获取学生的学习情况,提高教学效果。
3强化实践环节,培养工程能力
3.1结合技能大赛,提高工程能力
建筑电气与智能化专业学生学习现场总线课程旨在让其学会合理选用不同类型的现场总线连接各种智能化设备,实现楼宇智能化。因此,在工程实践中主要是结合楼宇的某种智能化要求,进行项目设计,画出设计图,选取适合控制要求的现场总线类型,然后进行安装、网络连接与调试。楼宇智能化监控的上层计算机一般选用组态软件与总线网络进行连接,通过组态界面、接口程序的编写,实现远程计算机监控,满足智能化要求。因此,开展工程实践,需要学生有较好的现场总线控制网络设计能力、电气设备控制设计能力和组态软件编程能力等,是对学生所学软硬件知识的综合考验。
图1楼宇工程实践模拟平台
为提高学生工程实践能力,我校结合建筑电气与智能化专业目前全国最高规格的大学生技能竞赛“亚龙杯”全国大学生智能建筑工程实践技能竞赛开展实验实训教学。竞赛在如图1所示的楼宇工程实践模拟平台上进行,要求学生以模拟平台作为智能楼宇对象,给出楼宇智能化子系统,如智能照明子系统、视频监控及周边安防子系统等的设计方案,按照设计方案合理选择器件在平台上安装,同时利用组态在计算机上编程实现远程监控,设计中会用到Lonworks总线等现场总线的软硬件知识。目前我校现场总线技术课程的教学与竞赛紧密结合,学生学完相关知识后,在课堂上进行分组,每组4-5人,组成一个设计团队,每组学生自主选择感兴趣的课题,按照课题内容设计楼宇智能化子系统中的现场总线系统,然后在课堂集中讨论各组设计的优缺点,并进行指导和评比。学生修改设计方案符合要求后,让其按照设计内容在规定时间内实际在模拟平台上操作,按大赛的评分标准打分并计入实验成绩,设计与操作成绩优秀的同学优先推荐加入竞赛的选拔。这样的教学方式下,竞争与协作并存,极大程度上调动了学生学习的积极性,提高了学生的工程能力,取得了良好的教学效果。我校建筑电气与智能化专业的学生已连续两届夺得了“亚龙杯”全国大学生智能建筑工程实践技能竞赛特等奖,更证明了教学方式的可行性与先进性。
3.2注重实验教学,增强课程实训
实验教学是高等教育体系的重要组成部分,通过科学实验训练,可以使学生强化所学理论知识、熟练掌握仪器设备基本操作方法,提高学生动手和创新能力。现场总线技术课程的实验教学环节在整个教学过程中占据非常重要的位置。现场总线课程依托我校省级“楼宇控制与节能优化实验实训中心”现场总线技术实验室开展实验教学,目前课程开设的项目有:现场总线认识实验、串行通信接口实验,CAN总线智能节点设计实验、Lonworks智能控制网络设计实验、BACnet总线控制系统设计实验等。此外,实验教学 还开设了楼宇控制相关的综合性实验项目,在实验中培养学生动手能力。目前,现场总线技术实验教学在全国大部分高校都存在硬件设备不齐全、较落后且实验台套数不够的问题,这是由于现场总线设备价格较高,开设现场总线技术的专业多,因而学生人数较多的原因。我校同样也面临这样的问题,为此笔者利用组态软件开发了一套面向建筑电气与智能化专业的现场总线实验仿真平台,如图2所示。利用该平台,学生可以先进行现场总线系统的仿真搭建,熟悉现场总线如何应用于楼宇控制环境,后再在硬件系统上实际动手操作,这样软硬结合的实验教学方式,既缓解了实验室硬件设备难以与学生人数匹配的问题,又锻炼了学生软件编程的能力,可谓一举两得。
图2现场总线技术实验仿真平台
通过教学实践证明,在教学中充分激发学生学习的积极性,运用现代化教学手段,精心安排教学内容,结合实际加强学生设计与工程能力的培养,就能获得良好的教学效果。作为现场总线技术课程的教师,我深切感受到对于多专业适用的课程,只有切实分析各专业学生的学习需求,有区分度的进行教学,注重实验实训,才能有的放矢,真正为国家培养出合格的人才。
参考文献:
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关键词:智能化建筑;电气设计;电气节能;优化设计;节能水平;安全性能 文献标识码:A
中图分类号:TU855 文章编号:1009-2374(2017)01-0118-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2017.01.057
随着我国经济社会的快速发展及城市化进程的不断加快,我国各行各业都取得了长足的发展,尤其是建筑业,一直保持着高速发展的良好态势。智能化建筑是建筑业未来的主要发展方向,随着人们节能环保意识的不断提高,越来越多的人开始关注智能化建筑电气节能优化设计问题。在智能化建筑电气设计中,落实节能环保理念,提高建筑的节能水平及安全性能,将有利于推动建筑业的良性发展。
1 智能化建筑的概述
智能化建筑与传统建筑相比有很大的区别,主要是融入了现代智能技术及计算机技术,通过利用这些先进的技术手段来进行建筑管理,并对公共安全系统进行优化组合。智能化建筑的发展与科技进步密切相关,这种建筑形式在我国发展时间不长,但发展速度很快,在现阶段,仍然是以学习借鉴国外先进技术为主,在具体应用过程中还存在一些问题,比如系统运行不稳定、操作复杂等,因此我们有必要对智能化建筑的一些技术及管理问题进行深入研究,尤其是在电气节能优化设计方面,对保障智能化建筑的安全稳定运行非常有益。
2 智能化建筑气的概述
计算机技术及智能化技术的快速发展,从根本上改变了传统建筑业的发展模式,智能化建筑开始逐渐取代传统建筑,成为建筑业的主要发展方向,并对我们的生活产生深刻影响。在智能化建筑中,电气系统的优化设计非常关键。区别于传统建筑业的电气系统,智能化建筑中能够利用智能系统来对建筑设备进行监控,对各种电气设备的运行状态进行调整,对电气系统的能耗进行在线监测与评估,通过调整系列参数来对电气设备进行控制,以实现节能效果,并保障电气系统运行安全稳定。智能化建筑的智能控制系统能最大程度地发挥出电气设备的节能功效,从而避免资源浪费,保障建筑安全。简单而言,智能化建筑类似于是由各种智能设备构建而成的一个智能网络,智能化建筑的电气系统是整个网络的重要组成部分,通过利用智能化技术及计算机技术来实现对电气系统进行在线监测与控制,以此来保障建筑安全,并实现节能环保的目的。
3 智能化建筑电气的节能现状
我国智能化建筑经过近些年的发展虽然取得了很大的进步,但在节能优化设计方面仍然存在不少问题,主要表现在变压器选择不当、照明光源选择不当、电气监控设备运行不合理、通风系统设计存在缺陷、辅助设施安装不到位及缺乏全面的质量安全监督等方面,这些问题对智能化建筑的安全稳定运行产生了很大影响,造成建筑电气设计难以达到预期设计目标,在一定程度上阻碍了智能化建筑的发展。
变压器选择不当的根本原因是在对智能化建筑进行电气设计时没有准确计算用电负荷或是用电数据统计不完全,导致变压器选择过大,造成变压器的运行效率低下。照明光源选择不当主要是由于照明制度设计不规范造成的,这将会导致能源浪费。目前,在一些大型公共建筑中,电气监控设备通常都是24小时不间断运行,相比普通建筑,这类智能化建筑的用电量会超出30%,造成电力资源浪费。大型智能化公共建筑存在的问题是比较多的,一些单位出于自身利益的考虑,在这类建筑中没有安装在线检测及监控设备,导致智能化系统功能不完善,影响了建筑电气的节能效果。通风系统设计存在缺陷主要表现为在一些智能化建筑中,由于设计不合理导致空调冷量超出标准,一些中央空调的运行制度不合理,智能通风不畅,空调冷耗量过大等。辅助设施安装不到位主要体现在供暖通风系统以及给排水系统方面,相关统计数据表明,如果供暖系统设备及给排水系统设备运行方式设计不合理,将会导致能耗大幅度增加,严重影响节能效果。在质量监督方面,由于当前我国智能化建筑还处在初级发展阶段,缺乏完善的质量监督制度,也缺乏有针对性的监督措施,再加上设计人员的综合素质有待提高,因此,这也在一定程度上影响了智能化建筑电气节能优化设计的水平。由此可知,对智能化建筑电气进行节能优化设计是很有必要的,其目的就是为了提高电能使用效率,避免资源浪费,保障建筑运行安全。
4 智能化建筑电气节能优化设计的原则
对智能化建筑电气系统进行节能优化设计的目的就是为了减少建筑电气设备的能源消耗,在实现节能环保目的的同时,为人们提供良好的生活和工作环境,满足人们的日常需求。建筑电气设计人员应从建筑电气设备布局、用电负荷核算、建筑电气设备特点等方面进行综合考虑,通过研究制定出科学合理的优化节能方案,保障电气设备安全可靠运行,并实现节能环保的目的。因此,从整体上来说,智能化建筑电气节能优化设计应遵循以下原则:首先,要保障建筑安全,保障人们能够正常使用建筑并能够得到良好的服务;其次,设计人员在设计过程中,要充分考虑节能运行的成本,通过选择合理的节能方式及选择恰当的设备及材料,来进行成本控制;最后,智能化建筑的运行系统应充分考虑各种节能因素,尽最大可能地降低能源消耗,通过选择合理的节能手段,来实现节能环保目的,提高能源使用效率。
5 智能化建筑电气节能优化设计方法分析
5.1 优化供电系统
供电系统是智能化建筑电气系统的关键,在进行电气节能优化设计时首先就要考虑对供电系统进行优化设计。对智能建筑供电系统进行优化设计主要考虑两个因素:一是各种用电设备如何进行布局;二是各种用电设备都有什么样的特点。具体而言,设计人员应根据实际情况,从供配电布线、用电电压、用电设备功率、负荷容量及用电设备布局等方面进行综合考虑。首先,是要选择最为合适的供配电节能设备,从源头上减少能源消耗;其次,由于在供电系统中变压器的电能损耗较大,设计人员应重点考虑变压器负载问题,应在尽量降低成本的情况下,选择与驱动负载能力相互匹配的变压器,合理分配变压器的负载,以此来减少电能消耗。设计人员在对供电系统进行优化设计的过程中,必须要考虑到满足用户的日常用电需求,保障供电系统稳定运行,在此基础上选择能源消耗最少的节能设备以及最为合适的变压器,尽最大可能地降低能源消耗,实现节能目的。
5.2 对供水、空调以及通风电气进行优化
除了供电系统以外,智能化建筑的通风系统、供水系统以及空调系统都是设计人员重点考虑的能够降低能耗的地方,建筑设计人员在进行电气节能优化设计时,应根据实际需求,合理选择风机、水泵及空调等各种用电设备。通风系统在智能化建筑中是非重要的,而风机通常都是大功率的耗能设备,设计人员应根据实际需要,选择经济实用的风机,这样就不仅保障了智能化建筑中有良好的空气环境,又能实现节能目标。供水系统在智能化建筑中的重要性是不言而喻的,设计人员应选择那些既节能环保又能够净化水质的设备,这样不仅可以满足用户的用水需求,还能够实现节能目的,通常情况下应选择无压供水装置。空调系统是智能化建筑中电能消耗量较大的系统,设计人员在选择空调设备时要充分考虑各种因素,尽量选择那些节能环保、零排放的空调,在现阶段,一般情况都选择水源热泵空调,这种空调相比其他空调更为节能。
5.3 优化照明系统
在智能化建筑中,照明系统的能耗很大,而照明系统是具有最大节能优化空间的系统。由于灯具的型号和种类非常多,设计人员应根据实际需求,在控制运行成本的情况下,选择那些能够节约电量的智能化灯具,选择能够减少能源浪费的声控开关。另外,在设计智能化建筑的过程中,工程设计人员应充分考虑采光情况,尽可能地多利用自然光,这样不仅可以提高建筑物室内的自然照明程度,提高自然光的利用效率,还能够减少能源消耗。
5.4 充分利用其他再生资源
考虑利用再生资源是进行建筑电气节能优化设计的一个重要方面。目前,能够利用的再生资源主要为太阳能和风能,因此,在进行电气节能优化设计时,应在建筑物中增加能够利用太阳能和风能的设备,减少那些能耗较高的用电设备,提高再生资源的利用效率。智能建筑的室内装宜采用各种节能产品,而建筑物的外墙也应多采用节能材料,这样不仅实现了节能环保的目的,也能够提高建筑物的质量,为用户提供更好的生活及工作环境。
5.5 提升工程系统的控制水平
除了优化供电系统、供水系统、通风系统、空调系统、照明系统以及充分利用可再生资源外,智能建筑电气节能优化设计的另外一个方面就是要提高建筑工程系统的控制水平。智能化建筑设的智能控制能力是体现其设计水平的一个重要标志,通过利用工程系统来对空气温度、湿度、风力、风速等进行自动调节,不仅能为用户提供舒适、方便的生活环境,还能够实现节能的目的。除此之外,通过利用工程控制系统,对各种用电设备进行监控,并对其运行参数进行调节,使各种用电设备都维持在最优的运行状态,这样不仅能够保障用电设备安全稳定运行,也能够最大程度地降低能源损耗。智能化建筑电气的节能优化设计是非常复杂的,涉及到很多方面的内容,设计人员应充分考虑各种因素,通过深入研究,来制定最为合理的设计方案,不断提高工程系统的控制水平,最终实现节能环保的目的。
6 结语
当前,我国正大力建设两型社会,随着人们节能环保理念的不断提升,人们对建筑电气节能优化设计必将会更加关注。智能化建筑是建筑业未来的主要发展方向,因橹悄芑建筑融入了现代科技,能为人们提供更加舒适、更加方便的生活环境和工作环境。对智能建筑电气进行节能优化设计是一项非常重要的工作,不仅能够提高智能化建筑的设计水平,也能够提高能源使用效率,实现节能环保的目标。智能化建筑电气设计人员应不断提高自身的节能环保意识,在工作过程中落实节能环保理念,在为人们设计出舒适便利的建筑的同时,推动我国建筑业健康可持续发展。
参考文献
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[关键字]建筑电气工程;智能化技术;应用;作用;发展
中图分类号:F407.6 文献标识号:A 文章编号:2306-1499(2014)08-0051-01
社会经济的日益进步,使建筑业的发展得到更快、更好的发展。也随着人们生活方式的改变和人们对生活质量要求的提高,建筑业也越来越火,规模也日趋扩大。为了满足人们的生活需求和精神满足,建筑业的发展和当今计算机网络技术相互协调渗入,并且得到可观的效果――建筑电气工程的智能化技术应运而生。要想给人们制造舒适安全的生活环境,就要大力开发建筑电气工程的智能化技术,了解和掌握更多的相关知识和技能,使此技术在人们的生活中发挥其最大的潜力和功能,从而更好地造福人类。
1.建筑电气工程智能化技术
“建筑电气工程”就是一门制造、维护和改善空间、环境的科学,它以电能、电气设备及电气技术为主要手段来达到其目的的。这个学科包含了土木建筑和电气工程两大学科的内容,其内容就更加的充实丰富,也更加复杂多变。经过多年的发展,它的理论知识体系和技术体系已逐步完善,并且也已发展成为一门独立的科学,并且也得到了国家,乃至世界的重视。
“智能化”是指由现代通信与信息技术、计算机网络技术、专业技能、智能控制技术集一体的;“智能化系统”是指将其“智能化”针对某一方面的应用设备;“建筑电气工程的智能化技术”就是将电气工程、智能化系统综合运用于建筑行业的一门高新技术。随着现代信息技术、计算机网络技术以及控制工程技术的快速发展,人们生活水平的不断提高,居住条件的不断改善的情况下,智能化的概念、相关内容和技术也被更多的人提及,也因此,智能化的应用越来越普遍,范围也越来越广泛。
2.应用设备及技术
在建筑电气工程智能化技术应用中,智能化技术的应用不仅有效的减少了人工实际操作量,也提高了实际工作的工作速度及效率,还有效保证了建筑工程的质量,进而也减省了建筑成本,方便了工程上类似维护、修理等很多问题的解决。
“建筑电气工程智能化技术”的应用范围主要在建筑环境和设备维修护理等方面。例如:现代建筑电气自动化技术,现代建筑信息及传输技术,各种电器、电路的安装技术,建筑供配电技术,电气照明技术,建筑设备电气控制技术,消防和安全防范技术、防雷、接地与电气安全技术等。
下面就以“建筑电气工程的智能化技术”在最常见的电气自动照明系统为例进行简单的论述。随着照明系统的场合及要求的不断变化和提高,智能化电气照明系统便显得尤为重要了,也是必要的。建筑的电气照明控制系统分为照明控制、现场控制和火灾控制和监控系统等。首先,电气照明系统控制具体分为三方面,分别为:整体设计,即灯具造型;光源控制;照明控制。我们可以采用新型的节能环保高采光材料,用低能耗,具有经济性的方法,完成其整体设计。其次,建筑电气工程的自动照明系统的现场控制的应用就是,在建筑中,合适的场合,比如楼道,楼梯口处安装声控装置或者光控装置,这样既方便了建筑住户的出行,还能完成自动控制照明灯的开关,也节省了电能;最后,建筑电气工程智能化技术在电气自动照明系统中的更加重要的环节就是火灾控制和监控系统,在此处的应用也将智能化的特性发挥的淋漓尽致了。当发生火灾时,系统应该自动启动火灾情景下的应急照明系统,自动关闭普通的,会带来危害的照明电路闭合回路,并且以电气照明系统中的智能化控制系统对火灾状况进行监察和采取相应的应急措施。
3.作用
建筑电气工程的智能化技术随着科技、经济的进步,以及人们对生活质量的高要求,电气工程的智能化技术在建筑行业中的应用广泛度不言而喻。大到建筑环境的大型设备,小到家居电器设备的各个小部件。以它的应用广泛度看来,它在人们现代社会生活中的作用是不容小觑的。基于建筑的电气工程的智能化技术在实际应用中的作用有:
(1)利用智能化技术进行电气系统的控制和保护。在电气工程中往往会出现一些故障,如果故障诊断不及时或出现故障后诊断不准确都会导致严重的后果。在建筑电气工程中我们可以通过故障出现的前兆与故障本身之间存在的联系,利用智能化技术进行电气系统的控制和保护。
(2)监控作用。在控制的时候智能化会清晰反馈出电气系统所存在的问题,对问题出现的部位进行监控。
(3)通常都运用智能化系统中专业技术,对发生故障的部位进行分析。对建筑用电器进行精准,快速的诊断,并快速的采取正确措施,快速解决问题。然而传统的人工检修故障需要的时间长,浪费人力物力资源,既浪费时间还不能提高准确度,还会出现故障分析需错误的现象,如果出现扬中的问题可能导致整个电气系统瘫痪。但是电气工程的智能化技术诊断是通过对变压器中渗漏油的分解气体进行分析,快速找到变压器发生故障的大致范围,然后再把范围逐步缩小找出发生故障的具置并对其进行检修。现在运用智能化能过清晰准确地确定判断出故障所在。
(4)电气工程的智能化能够提高工作效率。在以往的建筑设备维护、检修等过程中,利用人力时时常会发生低工效、高耗能、质量低的情况,但在智能化技术应用于电气工程中,不仅提高了电气自动化控制过程中的工作效率,而且还降低了工程的投入成本,减轻了控制人员的工作压力,实现了对人力资源的合理配置。
4.发展
当今社会经济的迅猛发展,带动着社会生活结构的改变,人们的生活质量越来越高,因此相应的社会产业也发生变化,相关的技术领域也得到高速发展。就以人们的“住”说起,建筑业的发展已经与计算机网络相结合,相互渗透,已经发展成为了一项新兴的建筑制造技术“电气工程智能化技术”。这种技术的高效正确的应用,为我国的建筑业带来质的大跨步,也为人们的高质量的生活环境做了很大的贡献。目前,电气工程的智能化技术的应用在我国已经很普遍了,尤其是在城市化建设当中应用很广泛。智能化控制在建筑电气工程的广泛运用更加肯定了智能化技术的优越性,并使其在其他领域发展奠定了良好的基础。在电气工程的控制工作中加入智能化技术,便可以实现电气工程控制的无人操作化、远程化、高效化以及主动化,给智能化控制创造出一个良好的发展空间。二十一世纪是一个计算机网络快速发展和得以应用的科技时代,人们生活的一切也与此息息相关。智能建筑具有智商高、器官全、功能强等特点。第一,智商高,就是智能系统不但都能想到人们能够想到的事,而且由于它的思维敏捷,还应该超前于人们的思维;第二,器官全,就是它本身具有人类各器官的功能,除了能够和人一样看、听、讲并且能接收、发送、存贮各种信息,还能操作、控制各个机构、系统;第三,功能强,就是它所具有的各种功能,都能够精准、快速、敏睿地完成。由此看来,建筑电气工程智能化技术的应用有很广袤的发展空间,而这种发展趋势也与日俱增。
建筑电气工程的智能化技术不仅满足了人们对生活质量的要求,而且也提高了建筑的安全指标及性能,还降低了制造成本,提高了实用性,使得建筑的整体创造价值有很大的提升,也更加的环保经济。
参考文献
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关键词:建筑;电气设计;探讨
中图分类号:TS958文献标识码: A
之所以要努力做到建筑智能化,就是要给使用的人提供更加舒适、更加安全、更加高效的工作和生活环境。智能建筑继承了以往建筑中优秀的部分,又随着科技的发展,采用了很多新的技术。通过这些方面的结合,力求营造出更加人性化的空间,也只有作为主体的人的状态能保持最佳时,智能建筑的智能化才能得到真正的体现。智能建筑电气设计方案的质量的高低不仅直接影响到电气设备的成本,而且还影响到以后运行状态,所以在日常的实际工作中,在认真执行建筑电气设计规范的同时,还要仔细研究项目的实际情况,紧密联系实际。争取做到使设计既不影响将来的发展,又节约了资金;使每一个电气设计项目在保证可靠性的同时,又充分体现设计的经济性。
1、智能建筑强电系统的设计方法
强电部分的设计主要包括高压配电系统、低压配电系统、动力照明干线系统、配电箱系统和导线电缆的敷设等,这一部分设计的基本要求是可靠性、灵活性、安全性。高压配电系统是一项工程配电的源头,这一部分的经济合理性主要体现在不出故障,以避免整个工程断电,因而必须选用可靠的产品。根据用电负荷容量及其分布、用电设备特点及负荷等级,合理设计供配电系统,使系统在最佳状态下运行,使供配电系统在运行中的损耗减至最低,实现供配电系统的经济运行。
1.1 减少低压柜的出线回路
首先将负荷的种类和位置确定,将同一区域性质相同的负荷,由低压母钱馈出的一个回路供电,这样做可以减少低压柜的出线回路,减少低压柜的台数,降低设备成本,但是当出线端故障或馈电回路检修时会造成大范围的断电。然而此种情况在现实中发生的可能性非常低。我们在实际生活中的住宅楼一年或者更长时间基本上不停电,而这种住宅楼的电源进线大部分都是大容量的单回路供电的,而且现在电气设备的性能越来越好,通常在不出现电气故障的情况下是不用检修的,因此在非重要负荷采用大容量回路出线是可行的,也是降低电气设备成本的有效方法。
1.2 正确选择需要系数、同时系数以及功率因数
这几个系数直接影响到一栋建筑电气设备的投资,功率因数选用是否准确直接影响到计算电流,从而影响电缆 、保护开关的大小;需要系数选用是否准确亦直接影响到计算电流,从而影响电缆、保护开关的大小;同时系数取值还直接影响变压器大小的选择,若取值偏大而选择大容量变压器时,会造成将来变压器运行时损耗的增大,同时也造成资金的浪费。因此在实际的设计中一定要根据建筑物在实际中设备的运行情况,合理选择计算系数,做设计时要考虑发展前景,留有余量,要根据实际情况,恰到好处。随着建筑智能化水平的提高,电量并没有大幅上升,因此我们在设计中尽量取较低一点的系数。
2、智能建筑设计中应注意的问题
2.1 综合布线系统
综合布线系统是智能建筑的神经系统,起着联系各种终端和数据传输的任务。在设计中如何安排好这些盘根错节的线路,使之经济高效,是每一个设计人员都应该好好研究的问题。线路的走向分水平和垂直两个方向。垂直方向的走线通常都布置在每层的设备小间中,但智能建筑的设备小间由于要布置综合布线跳线架和相关网络设备,面积应比以往的弱电间面积大些,而且在设计时还应在每个层面上留一定的剩余空间,以备未来不时之需。
2.2 电气工程的投入产出比
高档次生活品质总是意味着高的投入,因此找到一个合适的投入产出比是别墅电气设计中的关键环节。更为人性、更为周全的用电设备的配置,使得别墅单体内电气系统的复杂程度加剧,投入也相应提高与普通住宅的电气工程收取配套费不同,别墅一般都是按实结算的,其费用构成主要是由设备的电气级别和数量决定的。电气级别的设计主要和小区的总容量有着直接的关系,因此单位面积用电指标、总体用电同时使用系数是方案设计中的两个重要参数。
2.3 层高设计
智能建筑的层高,始终是一个比较棘手的问题,层高若过高,则会在经济上造成很大的浪费,因此在设计时我们都在满足使用功能前提下尽量降低层高。智能建筑布置的管线相比普通建筑要多了许多,除一般建筑都有的空间风管、自动喷洒消防管、强弱电电缆、消防联动管线、共用电视天线、保安监控线外,还增加了大量综合布线系统的桥架和数据线,这些设备也要占用一定的空间,所以智能建筑的层高也应当比一般建筑要高些。
2.4 地面天花板和墙面
智能建筑中的地面,除具备普通建筑地面平整、舒适、耐磨这些基本特征外,还担负着水平布线的重要任务。目前我国智能建筑地面设计常见的三种方式:架空地面、预埋线地面、特制地毯下配线地面,各有优点,具体设计中该采用哪种地面,主要应由建筑的类型及各种地面的特点决定。
天花板部分的设计也很重要,现在智能建筑的天花板可谓是已经到了不堪重负的程度了,除了布置照明灯具、空调送风回风管、温感报警区/喷洒头外.也要担负起一定的布线任务,设计人员一定要将这些功能安排的井然有序。
智能建筑墙体通常用来安设接线插座,目前常用的方式有两种,第一种是墙体内走线、表面安放插座的方式。该方式适合于墙置不会变更的智能住宅。而办公类智能建筑,因为内墙常常需要重新布置,这种方式并不适合。第二种墙体是配电系统墙,实际上就是为一些配电设备设定的局部的固定的墙体,主要是解决一些较大配电设备的安置问题。
3、如何提高智能建筑电气设计的合理性和经济性
供配电系统设计的基本要求是可靠性、灵活性、安全性。可靠性:同一电压等级供电系统变配电级数不宜多于三级,尽量减少变电级数过多产生的电能损耗,保证在各种运行方式下提高供电的连续性,力求稳定、可靠供电。灵活性:主结线力求简单、明显、没有多余的电气设备;投入或切除某些设备或线路的操作方便。这样既可以避免误操作,又能提高运行的可靠性,处理事故也能简单迅速,且维修起来简单、方便。灵活性还表现在具有适应发展的可能性。 安全性是指保证在进行一切操作切换时,工作人员和设备的安全以及运行安全可靠,并且能在安全条件下进行维护检修工作。
通常在设计中只要满足规范的要求就基本上能满足上述三点要求,但经济性同样是设计电气各系统的重要原则。考虑经济性时,必需从整个建筑的全局出发,根据建筑本身的特点,经济合理地设计电气的各系统。然而,可靠性与经济性二者之间既矛盾又统一,如果过分强调可靠性,以配电系统为例,大部分设备由变配电所低压母线放射式供电,势必造成设备增多,投资增大,导致不必要的浪费,使经济性下降;如果过分强调经济性,减少设备,简化结线,就必然会影响可靠性,当发生事故时会造成较大面积的停电,又会带来损失,可见这样的结果是不但降低了可靠性,同时经济性也降低。因此在处理这些矛盾时,应当先满足可靠性再提高经济性。
4、结束语
随着人民生活水平的不断提高和住宅产业的发展, 在我国经济发达地区出现了许多中高档别墅住宅小区, 在综合布线的基础上用计算机对这几个部分进行综合集成,统一管理,让各个部分之间创造出高效、舒适的生活工作环境时,那么该建筑是具有智能化的。这些智能别墅住宅小区面积多达数十万平方米, 其电气设计也向着高档次和智能化的方向发展。然而我国而现有的民用建筑电气设计规范主要针对普通住宅, 对于高级别墅区的电气设计还没有相应的明确规范, 只能采用经验和规范相结合的设计方法。
因此,只有我们不断的学习、不断的积累经验,才能使我们的智能化电气设计水平逐步提高,才能满足人民生活水平的提高和社会发展进步的需要。
参考文献:
关键词:电气自动化;智能建筑;应用
中图分类号:F407.6 文献标识码:A 文章编号:
引言
当今社会随着经济的迅猛发展,人们生活水平不断提高,推进了建筑业的蓬勃发展。同时人们对建筑环境的舒适性的要求越来越高,要求建筑系统有完善的服务设施、便捷的信息通讯等配套系统。人们对建筑物功能的多样化及个性化的需求也不断的增强,这就使传统电气系统的缺陷逐渐暴露出来。在这种情况下,传统的电气控制技术就严重制约了现代建筑功能的拓展。因此,智能建筑中电气自动化控制技术得到了快速的发展和应用。
一、智能建筑中电气自动化技术的应用特点及发展趋势
1.1 智能建筑
所谓智能建筑是建筑技术与现代社会信息化技术有机结合的成果,就是以建筑为平台,兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统,集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优组合,向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。其基本内涵是:以综合布线为基础,以计算机网络为桥梁,综合配置建筑内的各功能子系统,全面实现对通信系统、办公自动化系统、大楼内各种设备(空调、供热、给排水、变配电、照明、消防、公共安全)等的综合管理。
1.2 楼宇自动化控制的特点及其发展趋势
现代智能建筑自动化控制系统主要是指通过具有高速处理能力的现场控制器对楼宇中的空调系统、变配电系统、给排水系统、照明系统、通风系统和电梯系统等设备实现集散控制。主要特点是优化建筑物内建筑设备的运行状态,节省建筑设备能耗,提高建筑设备自动化水平和管理水平,提供良好的室内办公和居住环境,以及提高设备和管理人员的工作效率,节省运行费用。
现代电气自动化控制技术其主要优势表现在,实现了设备与系统全工作流程的高效监控,对系统进行实时的数字化监控,准确及时的把控制中心的指令传达到整个系统,并能将反馈信息同时传递到控制中心,以实现对整个系统高效、实时、不间断的控制和管理。同时系统的联动性将不断提高,通过控制中心能联动相关系统,及时实现预设的各种方案。系统的安全性、可靠性能也将得到不断的加强。整个系统的数据信息将更加完备,计算也将更加精确。
二、电气自动化在智能建筑中的应用
2.1 智能建筑的系统自动化控制原理
智能建筑的自动化控制系统是基于现代控制理论的集散型计算机控制系统,又称之为分布式控制系统(Distributedcontro systems DCS)。其实现原理是采取“分散控制、集中管理”的模式,通过对现场终端设备上的微型计算机控制装置(即DDC)进行实时检测和分布控制任务,而设备终端上的微型计算机控制装置实现对终端设备的控制以及管理,对终端设备进行信号采集,通过传感器进行信号传输,将传输信号送至智能设备上,实现对设备的工况管理和自动控制。这样就避免了计算机集中控制带来的高危险性,同时也弥补了单机设备管理的局限性。
2.2 LONWORKS技术的应用
LONWORKS技术原本是为工厂管理服务的,是以工厂测量和控制机器间的数字通讯为主的现场网络,通过将通讯的数字化,使得终端多点化成为可能,实现了传感器、终端设备和控制器之间的特化通讯。由于LONWORKS技术支持分布式网络控制,同时又是一个开发性的可交互操作的控制技术平台,其优势正符合智能建筑的系统需要。在早期的智能建筑中,并没有控制网络,其控制系统只是采用电线将气动控制装置连接而成,这种控制组成结构简单,不利于设备扩展。同时由于终端设备厂商所使用的通讯协议互不兼容,导致无法实现系统的整体自动化控制。随着计算机技术的发展,网络技术也越来越完善,基于网络开发的系统LONWORKS技术被逐步应用到智能建筑中。
LONWORKS技术能实现终端设备和智能设备在简单网络上可以进行对等的通信,能形成一个低成本、可相互操作的控制系统,便于服务定制、程序编写、功能扩容。在智能建筑的电气系统中,采用LONWORKS技术,将照明、保暖、通风、安保等终端设备进行资源整合,通过传感器控制为单一的开放式网络,节约了安装和运营成本。LONWORKS技术中,房间中的多功能传感器可以将房间的供暖控制器的运行状态进行改变,根据用户需要可从待机状态转为用户需要的模式;房间中的光感传感器对自然光进行检测,并将检测到的自然光数据通过网络传输给LONWORKS控制器,控制器根据设置自动进行区域内灯光照度的调节,可在外部阳光充足时,关闭房间内照明灯具,在房间光线较暗时,自动开启照明灯具,并可以根据用户的个人爱好或预先设定好的环境模式来调整灯光亮度。
LONWORKS技术中的Honeywell自动化控制系统控制着智能建筑的照明设备以及暖通空调,该系统与住户的门禁系统、闭路电视监控系统、消防报警系统以及防盗系统进行系统集成,通过对各个工作站通讯和信息综合,实现对住户特定生活需要的提供。例如:当智能建筑中的住户回到家时,楼道上的门禁控制系统输入安全代码,系统开始启动HVAC系统,将照明控制和暖通空调系统调节至用户离开前的照明度和室温。而在住户外出时,输入代码后实现对照明系统、空调系统的自动关闭,并将各设备调节至节能状态。在HVAC系统中,其控制器可根据房主的要求,将卧室和居室的温度维持在一定理想范围内,采用PI算法控制的FCU通过与暖气片的连接实现自动运行,达到对室内温度、湿度的自动调节、自动控制。
2.3 基于IP+无线技术的新型电气控制技术
在智能建筑的发展中,IP+无线技术是随着计算机技术和计算机网络技术的完善而产生的,是计算机网络技术在智能建筑中的具体应用。通过IP+无线网络技术,构成了特有的智能家居系统。由于终端设备采用IP管理,传输通过无线方式进行,可实现双向通信,其好处不言而喻,这也是智能建筑的系统控制的发展趋势。
在计算机网络时代下,智能建筑的电气设备不在是单一、独立运行的终端设备,系统需要采用设备IP绑定,通过无线进行数据和信息传输,这就增加了电气设备的自动化难度。在电气自动化控制系统中,终端设备要具有智能性,如智能电源转换器、无线红外转发器、智能开关、智能插座、安防报警系统、智能窗帘系统以及网络摄像机等,并在设备上进行IP分配,通过智能网关和网络,将数据传输至智能主机,智能主机进行实时监控和任务分配,实现对电气设备的控制和管理。
智能建筑中的智能门锁、对讲可视系统、房间对讲系统、照明系统、空调系统、安防系统、音乐系统以及环境监测等都通过WEB控制,用户即使是在房间外,也能实现对房间内温度、照明、设备开关的控制,并能对建筑设备的运行状况、运行报警情况、性能参数等等进行了解。
结束语
在智能化建筑的自动控制系统中,电气自动化设计占有非常重要的地位。目前电气自动化在我国智能建筑中的应用还处于一个比较新的技术领域,随着越来越多的智能化建筑物的出现,将会有更加先进的新兴技术补充到这一技术领域中,使这一技术能不断完善。
参考文献:
[1]宋瑞杰.浅谈电气自动化控制在智能建筑中的应用[J].科技论坛2013(07).
[2]杨成睿.关于电气自动化控制技术在智能建筑中的应用研究[J].电脑知识与技术,2011(04).