新工科背景下智能建筑實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理

新工科背景下智能建筑實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管

理摘要：建筑電氣與智能化專業(yè)是一個隨著新工科專業(yè)建設(shè)發(fā)展起來的多學(xué)科交叉的智能建筑新興專業(yè)。智能建筑實(shí)驗(yàn)室具有實(shí)驗(yàn)設(shè)備繁多、體積大、分布分散、專業(yè)性強(qiáng)和領(lǐng)域的不易操作等特點(diǎn)。傳統(tǒng)的以單一建筑設(shè)備為對象，以教師為主體，在規(guī)定時間固定場所通過手把手教學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已經(jīng)無法滿足智能建筑新工科背景下培養(yǎng)學(xué)生的要求。以現(xiàn)有智能建筑實(shí)驗(yàn)室為對象，對現(xiàn)有智能建筑實(shí)驗(yàn)室設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化重組和物聯(lián)網(wǎng)智能改造，然后利用新一代信息技術(shù)，重點(diǎn)開發(fā)建設(shè)了智能建筑開放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理系統(tǒng)。實(shí)際使用效果表明：該建設(shè)與管理系統(tǒng)不僅提高了實(shí)驗(yàn)室使用率和實(shí)驗(yàn)教師的工作效率，更重要是充分培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、實(shí)踐和創(chuàng)新能力。關(guān)鍵詞：新工科；新一代信息技術(shù)；智能建筑；實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理建筑電氣與智能化專業(yè)是一個隨著新工科專業(yè)建設(shè)發(fā)展起來的多學(xué)科交叉的智能建筑新興專業(yè)。智能建筑實(shí)驗(yàn)室存在實(shí)驗(yàn)設(shè)備繁多、體積大、分布分散、專業(yè)性強(qiáng)和不易操作等特點(diǎn)，另外還存在實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y專業(yè)要求高、招聘難度大、人才缺失嚴(yán)重等問題。傳統(tǒng)的以單一建筑設(shè)備為對象，以老師為主體、規(guī)定時間固定場所老師手把手教學(xué)生實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理體系已經(jīng)無法滿足智能建筑新工科專業(yè)建設(shè)培養(yǎng)學(xué)生的要求。面對日益變化的智能建筑技術(shù)和新工科專業(yè)建設(shè)需求，高校應(yīng)跟上時代腳步，優(yōu)化智能建筑實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，使學(xué)生能夠有更多的時間、自主更好地熟悉、掌握各種智能建筑先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，提升其專業(yè)競爭力，滿足實(shí)踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)需要。建筑電氣與智能化是多學(xué)科交叉的新興專業(yè)，為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能，許多高校根據(jù)自己的專業(yè)特色和優(yōu)勢建設(shè)了智能建筑實(shí)驗(yàn)室。我校充分發(fā)揮控制科學(xué)、土木工程和電氣工程的特長和優(yōu)勢，由建筑電氣智能化實(shí)驗(yàn)室、智能建筑節(jié)能和樓宇自動化實(shí)驗(yàn)室組成智能建筑實(shí)驗(yàn)室。建筑電氣智能化實(shí)驗(yàn)室。由遠(yuǎn)程抄表、消防自動報(bào)警、樓宇供配電綜合、綜合布線與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線樓宇綜合控制、周邊防范、EIB智能照明、閉路監(jiān)控和建筑設(shè)備運(yùn)維管理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成。其中，建筑設(shè)備運(yùn)維管理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是為了緊跟智能建筑技術(shù)革新，響應(yīng)新工科建設(shè)的號召，跟上智能建筑教學(xué)內(nèi)容的改革而新添的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)基于建筑設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)開放式架構(gòu)，結(jié)合AR/VR、大數(shù)據(jù)分析決策技術(shù)，對智能建筑、智能社區(qū)等場景進(jìn)行設(shè)備監(jiān)測管理需求進(jìn)行案例分析，并與BIM機(jī)電設(shè)備進(jìn)行綜合分析，提升虛擬仿真效果。智能建筑節(jié)能實(shí)驗(yàn)室。由人工氣候室、三聯(lián)電梯系統(tǒng)、IBMS智能樓宇集成管理、智能家居和基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的建筑設(shè)備能耗監(jiān)測系統(tǒng)組成。其中，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的建筑設(shè)備能耗監(jiān)測系統(tǒng)是為了緊跟智能建筑技術(shù)革新，響應(yīng)新工科建設(shè)的號召，跟上智能建筑教學(xué)內(nèi)容改革而新添的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以大數(shù)據(jù)技術(shù)為核心的建筑能耗分析平臺和以人工智能技術(shù)為主的建筑節(jié)能控制平臺。學(xué)生通過建筑設(shè)備能耗監(jiān)控系統(tǒng)采集各樓宇傳感器與執(zhí)行器輸出的建筑能耗數(shù)據(jù)，然后將采集到的建筑能耗數(shù)據(jù)在建筑能耗分析平臺進(jìn)行分析、診斷與預(yù)測，并將能耗分析結(jié)果進(jìn)行圖形化，最后在建筑節(jié)能控制平臺上，根據(jù)樓宇的真實(shí)狀況發(fā)出各類針對性的控制指令。智能建筑實(shí)驗(yàn)設(shè)備是提升學(xué)生專業(yè)技能的硬件設(shè)施，也是提高智能建筑教學(xué)水平的基礎(chǔ)。智能建筑實(shí)驗(yàn)設(shè)備存在體積大，設(shè)備分布散、精度高、專業(yè)性強(qiáng)等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)加大了智能建筑實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與管理難度。若設(shè)備不能及時進(jìn)行維護(hù)和修理，不僅會降低設(shè)備的使用壽命，同時也會帶來實(shí)驗(yàn)安全問題。隨著新工科專業(yè)建設(shè)的改革深化，智能建筑實(shí)驗(yàn)設(shè)備會不斷地更新?？茖W(xué)、合理、便捷的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理方案不僅可以提高實(shí)驗(yàn)場地和設(shè)備的使用率，同時可以提升設(shè)備的使用壽命、降低使用費(fèi)用。針對智能建筑實(shí)驗(yàn)室存在實(shí)驗(yàn)設(shè)備繁多、體積大、分布分散、專業(yè)性強(qiáng)和不易操作等特點(diǎn)，為了有效解決智能建筑實(shí)驗(yàn)老師專業(yè)要求高、招聘難度大、人才缺失等問題，提高智能建筑實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理的效率，提升智能建筑學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力，以我校智能建筑實(shí)驗(yàn)室為對象，進(jìn)行了“新工科”背景下基于新一代信息的智能建筑實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理的研究與探索。（一） 構(gòu)建智能建筑實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理體系智能建筑實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)功能是由學(xué)生、實(shí)驗(yàn)室人員和學(xué)校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)管理組成。學(xué)生和實(shí)驗(yàn)室人員通過微信小程序進(jìn)行日常工作和學(xué)習(xí)，學(xué)?？梢酝ㄟ^系統(tǒng)后臺對實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行統(tǒng)一管理。（二） 智能建筑實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先對現(xiàn)有智能建筑3個實(shí)驗(yàn)室原有實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化重組和智能改造，構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的智能建筑實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理系統(tǒng)。利用LAN、4G、WiFi等有線和無線的通信網(wǎng)絡(luò)將智能建筑實(shí)驗(yàn)室設(shè)備進(jìn)行智能網(wǎng)絡(luò)化改造，將智能網(wǎng)絡(luò)化改造后設(shè)備按照實(shí)驗(yàn)使用頻率科學(xué)進(jìn)行重新布置。另外在每個實(shí)驗(yàn)室門口加裝智能門禁系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)室里加裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，且每套實(shí)驗(yàn)設(shè)備上加裝取電掃碼器，方便遠(yuǎn)程監(jiān)控管理與大數(shù)據(jù)記錄分析。建設(shè)智能建筑實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，存儲管理實(shí)驗(yàn)室智能設(shè)備信息和學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。（1）感知層主要負(fù)責(zé)采集物體信息和實(shí)現(xiàn)物體識別。系統(tǒng)的感知層是由每個實(shí)驗(yàn)室門口的二維碼掃碼器組成。學(xué)生通過微信小程序生成二維碼，實(shí)驗(yàn)室門口掃碼器掃碼、簽到和解除門禁。掃碼器將接受到的信息通過網(wǎng)絡(luò)層傳輸至應(yīng)用層。（2） 網(wǎng)絡(luò)層通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)將采集信息傳遞到中央信息系統(tǒng)。本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層包括LAN、3G/4G/5G、WIFI等有線和無線的通信網(wǎng)絡(luò)。（3） 應(yīng)用層是提供實(shí)際應(yīng)用服務(wù)支撐，通過開放性互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息交換和共享，實(shí)現(xiàn)對物體的管理。應(yīng)用層包括學(xué)生和實(shí)驗(yàn)室人員管理的微信小程序、實(shí)驗(yàn)室管理的Web瀏覽器和儲存學(xué)生和實(shí)驗(yàn)室人員數(shù)據(jù)信息的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。三、 結(jié)語在新工科建設(shè)背景下，科學(xué)、高效的智能建筑實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理已經(jīng)成為建筑電氣與智能化專業(yè)高質(zhì)量培養(yǎng)學(xué)生的重要條件。智能建筑實(shí)驗(yàn)建設(shè)與管理系統(tǒng)可以全面、高效和便捷地建設(shè)和管理實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)設(shè)備。學(xué)生自主完成實(shí)驗(yàn)，擁有了更多的實(shí)驗(yàn)動手機(jī)會，提高了實(shí)踐和創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)室老師通過該系統(tǒng)可以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作效率，1人能監(jiān)管多個實(shí)驗(yàn)室，解決人手缺乏問題。學(xué)校通過該系統(tǒng)提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率，降低學(xué)校管理成本，并實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備及時維修與升級。四、 參考文獻(xiàn)項(xiàng)新建，姚佳娜，鄭永平，等.新工科背景下智能建筑實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2021,40(12):262-266.劉燕,張奕,秦維勇，等.新工科背景下集成化智能配電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)研究[J].中國教育信息化(高