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智能楼宇弱电系统实训室建设及应用

2016-01-30 01:23:10中国弱电招标网

  践,讨论了实训室建设规划、实施和在教学中的应用改进以及弱电系统综合集成中OPC技术的应用。

  侯立功,无锡职业技术学院工程师智能楼宇是以建筑为平台,兼顾建筑设备、办公自动化通信网络系统,集结构、系统、服务、管理以及它们之间的最优化组合,向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。从上世纪90年代我国智能楼宇建设起步以来,现己经进入蓬勃发展时期。随着城市智能楼宇建设进程加快以及人们对智能楼宇概念的理解和应用的深入,许多过去的网络公司也转型成了智能楼宇弱电系统集成公司,大量的智能楼宇在各个城市如雨后春笋,与之配套的智能楼宇工程技术人员逐渐成为制约智能楼宇发展的瓶颈,楼宇智能化设计、实施、管理和维护等高等职业技术应用型人才短缺的问题提上日程,人才培养迫在眉睫。为此,无锡职业技术学院计算机系转型原有应用专业方向为楼宇专业方向,全面培养能从事智能楼宇弱电系统的规划设计、安装调试和运行管理维护等工作的高等技术应用型人才。为实现此培养目标,达到教学要求,满足实践教学需要,学院投资建设了智能楼宇弱电系统分项实训室和智能楼宇弱电系统综合实训室。

  一、智能楼宇弱电系统实训室建设原则和规划为服务智能楼宇建设目标,需建立多个不同结构和功能的弱电子系统对楼宇内部各环节进行管理和控制,子系统包括楼宇自动化系统BAS)、安保系统SAS)、消防系统FAS)、通信自动化系统CAS)及办公自动化系OAS),也就是所谓的5A系统。每个子系统都可以独立完成分项特定功能。这些子系统之间的优化组合,也就是5A系统的集成,其集成目的,是为了将智能楼宇中分离的设备、功能、信息通过计算机网络集成为一个相互关联、统一协调的系统,实现信息、资源、任务的重组和共享,以实现科学合理地运用楼宇内各种资源。通过综合管理,提供优质服务,提高运行效率,降低能耗和运行成本,这也是智能楼宇核心所在。由此可见,智能楼宇技术是一门跨学科的应用技术,建设智能楼宇弱电系统实训室,其内置系统应满足以下要求:首先,要保证系统主流性、可靠性和可扩展性,能够紧密围绕当前技术的应用和发展,给学生提供直观而又具体的认识,使学生能够真正了解到技术应用范围及发展方向;其次,还要学生在该实训室掌握智能楼宇各子系统的组成原理和设计选型技术,能够对设备进行应用、故障诊断和维护,并能根据需求实现子系统集成;提高学生对所学理论知识的理解和认识,使学生能够做到紧密联系实际,举一反三,锻炼提高实践和创新能力,这也是实训室建设的原则。

  实训室建设还要符合高职院校应用型人才培养的目标,要求充分调研智能楼宇领域技术和人才市场行情,适应市场不断变化的新形势。学校、系统集成公司和生产商三方校企合作,既把实训室作为培养在校学生的场所,也要把实训室建设成为校外智能楼宇工程技术人员的培训中心,成为“楼宇自控设备从业人员”“智能楼宇工程师”和“智能楼宇管理师”的职业资格论证的培训场所。

  确定了以上实训室建设原则,经过充分调研,学校、系统集成商和智能楼宇生产商三方多次讨论协商、研究论证,充分考虑系统的真实性、应用性与原理性的关系,给出了实训室建设规划方案。方案中确定了在该实训室中视频监控系统、门禁系统、防盗报警系统、楼宇对讲系统和停车场系统以及视频会议系统都采用弱电工程实际设备,楼宇自控系统的机械设备采用原理模型,其控制部分采用ALERTON公司控制产品来配置整个实训室的设备。最终根据具体实训功能需求,采用实物与模型相结合的方式,构建一个智能楼宇分项实训室和一个智能楼宇弱电系统综合实训室。分项实训室给学生提供充分有序真实的实训条件,使学生在了解子系统原理的基础上,认识系统的组成设备,理解其功能原理,掌握其应用管理和维护方法;综合实训室主要让学生学会弱电工程各个子系统特别是自控系统的规划设计和选型,以及智能楼宇综合管理系统的应用技术,最后自主完成智能楼宇弱电系统集成。

  二、智能楼宇弱电系统实训室建设和应用智能楼宇分项实训室的设备配置,主要包括INFINOVA公司视频监控子系统、OLETCH公司防盗报警子系统、COSON公司门禁子系统、安居宝公司楼宇对讲子系统和同道公司背景音乐子系统,每个子系统的分项实训设备都配备了多套,可以供学生分小组开展实训。智能家居子系统选用基于PLCBUS通信的索博公司产品,该系统电路模块数量较多但不同功能模块原理和接线方式接近,因此虽然只配备了一套,仍然可以供学生充分实训。

  具体教学过程中,采用校外智能楼宇工程师和校内专业教师搭配培养学生的方式进行理论和实践教学,取得了一定的成绩。但是在实训过程中,由于学生不断搬动设备,拖拉线材,直接在设备上进行接线和调试工作,实训室内显得杂乱无章,设备损耗很大,而智能楼宇设备相对其他实训器材要昂贵得多,所以实训室建设亟待完善。在教学实践中,我们既要求学生通过实训能真实体会工程项目的实施,又要求能尽量减少设备损耗。在这两个前提下,校内外教师持续研究不断改进实训装置和设备:把所有分系统设备安装在一块块带网孔钢板上,设备的接线端子引出到二次接线排中,这样每块钢板就形成一个子系统散件集中模块。学生根据对系统接线的规划设计,选择系统散件集中模块简单安装在学生专用实训台上,就可以在二次接线排上进行接线和调试。以门禁系统为例,门禁主控设备包括门禁控制器、读卡器、电锁和出门按钮,放在学生实训台区,在学生实训台和主机控制台之间拉有两端标注的485通信线,当门禁子系统需要和其主机通信的时候,只要插接到相应二次接线端子上就可以了,不再需要学生重新布线。实训过程秩序井然,实训效率提高,实训设备损耗降低,达到了初步的改进要求。

  智能楼宇综合实训室的设备配置,包括楼宇自控系统、视频会议系统、停车场系统和综合管理系统,在该综合实训室中由于经费所限,每套子系统设备只购置了一套。停车场系统和视频会议系统利用学校资源搭建成为真实系统环境;电梯系统、空调系统和给排水系统的机械设备,模拟实际分别制作对应的实物压缩版构造成为模拟仿真系统,系统外围尽量采用透明玻璃板,其构造和应用原理在缩小后的模型中清晰可见。在这个前提下选择智能楼宇自控系统,采用艾顿公司基于BACNET协议产品,这三个系统的控制部分分别做在三个展示板上,采集模块、分控模块以及中控模块都是实际使用的产品。板的正面是彩色框图和实际控制模块,基本工作原理及系统结构在板面上展示得非常清楚。展示板的背面则为实际综合布线,这三块展板之间还留有连接口,可以挂接在总控制器上,通过总控制器连接到系统服务器,形成一个完整的可以适时工作的自控实训系统。实训的时候,可以分小组进行,每个小组实训负责一部分,共同完成一个完整自控系统实训任务。

  智能楼宇弱电系统综合实训室还配备一个总服务器,通过OPC技术O代表开放性Openness和互操作性interoperability,P代表产业性Productivity和高性能Performance,C代表连通性Connectivity和协作性Collaboration),在综合管理系统中建立OPCClientOPC客户瘁,获取各个子系统包括自控系统、停车场系统、视频监控系统、门禁系统等)OPCServerOPC服务器)数据源的数据,从而实现智能楼宇弱电系统综合管理,最终完成系统集成工作,如所示。系统集成中充分利用学校资源,发挥各个子系统的自身功能,把智能楼宇综合实训室作为学校实用视频监控系统、门禁系统、防盗报警系统和背景音乐系统的控制中心。在综合管理系统中可以看到校园弱电系统的全景,整个校园也就成为了学生综合实践的实际工程项目所在地。

  智能楼宇弱电系统综合了计算机、网络通信、自动检测等技术,属于跨学科范畴,无论是实训室自身建设还是学生有效学习难度都比较大,因此必须把实训室建设作为一项长期持续的工作来抓,一方面让专业负责人或骨干教师做实训室主任,在实训室建设中实现对专业教师的梯队培养;另一方面随着智能楼宇弱电系统行业市场的发展情况,做好可持续发展工作:不断完善实训装置、改进实践教学模式、更新实践教学内容,强化实训组织,提高实践教学质量,培养符合社会需要的智能楼宇工程技术应用型人才。

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