未來實(shí)驗(yàn)室的樣子
——智能實(shí)驗(yàn)室

文/ Markus Gehnen

智能實(shí)驗(yàn)室逐步成為了現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的目標(biāo) // 也就是說，實(shí)驗(yàn)室將不再是陰暗、氣味刺鼻……波鴻技術(shù)學(xué)院TFH實(shí)驗(yàn)室的一套“智能建筑系統(tǒng)”正在為此而忙碌，學(xué)生們?cè)谠鯓拥膶?shí)驗(yàn)室中上課、實(shí)驗(yàn)？智能建筑到底有哪些未來感？聽聽Markus Gehnen教授怎么說吧！

“智能家居”到“未來實(shí)驗(yàn)室”

“智能總管”、“智能家居”什么的，總是先從人們生活中開始普及，才會(huì)慢慢的被嫁接到實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)域。20多年前，人們的腦海中就曾涌現(xiàn)出這樣的奇思妙想：是否有一天，建筑物中的所有控制和調(diào)節(jié)任務(wù)都能通過某幾種技術(shù)設(shè)備來總管，以計(jì)算機(jī)世界為例，為數(shù)不多的幾個(gè)操作系統(tǒng)來掌控所有。時(shí)至今日，這些已經(jīng)不再是幻想，也就是說，這樣的一個(gè)智能“總管”終于誕生了。隨之而來的就是，無奇不有的建筑物樓宇自動(dòng)化解決方案，凡是能夠想到的，都是一種可能，推動(dòng)樓宇自動(dòng)化解決方案不斷涌現(xiàn)的動(dòng)力像以前一樣，仍然是多種多樣的控制調(diào)節(jié)任務(wù)，從每家每戶各個(gè)房間里的燈光控制到整個(gè)辦公大樓的空調(diào)控制。

圖1 波鴻Georg Agricola技術(shù)學(xué)院新的‘智能建筑系統(tǒng)’實(shí)驗(yàn)室（學(xué)士生正在上實(shí)驗(yàn)課）。

高樓大廈中最愛挑剔的住戶們對(duì)建筑設(shè)施的配置和使用操作的舒適性也是最挑剔的，隨著物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用的日益推廣，性能越來越強(qiáng)大、體積越來越小、價(jià)格越來越便宜的智能電子技術(shù)不斷涌現(xiàn)，在它們的推波助瀾下，住戶們的要求也在不斷提高。最終發(fā)展趨勢(shì)將向著智能化不斷推進(jìn)。

必不可少的工程技術(shù)人員

建筑中的自動(dòng)化解決方案常因各建筑物所承擔(dān)的不同使命而有著不同的差異。樓宇自動(dòng)化中可以用到多種多樣的控制、調(diào)節(jié)技術(shù)，它們組合后的分支數(shù)量就呈現(xiàn)出冪次增長(zhǎng)。在一個(gè)中央控制室內(nèi)進(jìn)行集中可視化的管理，這種設(shè)想?yún)s不在人們的理想管理框架內(nèi)，各個(gè)專業(yè)技術(shù)的特殊性使得這種集中管理走不了多遠(yuǎn)。

在建筑設(shè)計(jì)、樓宇設(shè)施的調(diào)試使用和樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的日常運(yùn)行中，需要工程技術(shù)人員具有寬、全的專業(yè)知識(shí)面，他們最好都是跨專業(yè)、跨行業(yè)的全能技術(shù)人員，這樣才能夠?qū)怯钭詣?dòng)化中各子系統(tǒng)間的相互作用都了如指掌。

培養(yǎng)“智能建筑實(shí)驗(yàn)室”人才

波鴻Georg Agricola技術(shù)學(xué)院的智能建筑系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室正在培養(yǎng)工程技術(shù)人員。波鴻技術(shù)學(xué)院有這樣的電子技術(shù)系和信息技術(shù)系，來自這兩個(gè)專業(yè)的學(xué)士和碩士們?cè)跇怯钭詣?dòng)化的課程各有不同的重點(diǎn)。學(xué)院實(shí)驗(yàn)室雖然為他們提供不同的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，卻把兩個(gè)學(xué)位之間不同的實(shí)驗(yàn)任務(wù)有機(jī)的結(jié)合起來。

學(xué)士學(xué)位的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)

實(shí)驗(yàn)室向?qū)W士學(xué)位的大學(xué)生傳授掌握、處理實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有系統(tǒng)的種種能力。學(xué)士學(xué)位的大學(xué)生們?cè)趯?shí)驗(yàn)室控制下完成種種樓宇自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)。做好充分準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師演示一些重要的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)。例如經(jīng)典的KNX傳統(tǒng)系統(tǒng)、最新的數(shù)字電源系統(tǒng)等等。切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材準(zhǔn)確的描述了學(xué)生們需要完成的任務(wù)，實(shí)驗(yàn)課程、課時(shí)等都被安排在教學(xué)計(jì)劃中。

圖2 模塊化的實(shí)驗(yàn)元器件可以幫助學(xué)生們靈活的完成實(shí)驗(yàn)課題。

碩士學(xué)位的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)

高層次的碩士學(xué)位實(shí)驗(yàn)課則與學(xué)士學(xué)位的實(shí)驗(yàn)課不同。碩士學(xué)位的大學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課時(shí)，實(shí)驗(yàn)室提供了科學(xué)實(shí)驗(yàn)的可能性。學(xué)生們兩三人為一個(gè)小組，每個(gè)小組都得到一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)課題，要求他們利用現(xiàn)在市場(chǎng)中可以購置到的元器件、利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)施來完成這些實(shí)驗(yàn)課題，但也允許讓他們嘗試完成自己設(shè)想的一些瘋狂的設(shè)想。每個(gè)課題的完成時(shí)間為一學(xué)期，沒有指定固定的課時(shí)、也沒有給出實(shí)驗(yàn)流程。一般情況下也很少有成套的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生們所要完成的實(shí)驗(yàn)課題常常是一個(gè)大項(xiàng)目中的各個(gè)子項(xiàng)目。學(xué)生小組完成課題時(shí)所需的元器件、物資有學(xué)生小組提出、實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)人評(píng)審。這樣的實(shí)驗(yàn)課就像真實(shí)的實(shí)際工作一樣。

LABInfo+lab.vogel.com.cn*掃一掃，撈干貨

LP本刊提示

關(guān)于波鴻Georg Agricola技術(shù)學(xué)院

在建筑設(shè)計(jì)、樓宇設(shè)施的調(diào)試使用和樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的日常運(yùn)行中，需要的工程技術(shù)人員應(yīng)具有非常寬的專業(yè)知識(shí)面，他們應(yīng)該是跨專業(yè)、跨行業(yè)的專業(yè)技術(shù)人員，應(yīng)對(duì)樓宇自動(dòng)化中的各子系統(tǒng)間的相互作用都了如指掌。波鴻Georg Agricola技術(shù)學(xué)院的智能建筑系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室正在培養(yǎng)這樣的工程技術(shù)人員。波鴻技術(shù)學(xué)院的電子技術(shù)系和信息技術(shù)系的學(xué)士生和碩士生們，在樓宇自動(dòng)化的課程中各有不同的側(cè)重點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)室雖然為兩個(gè)學(xué)位的大學(xué)生們提供不同的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，卻把兩個(gè)學(xué)位間不同的實(shí)驗(yàn)任務(wù)有機(jī)的結(jié)合了起來。

圖3 實(shí)驗(yàn)室落成典禮上的Gehnen教授。

一學(xué)期下來，碩士生們就掌握了非常豐富的經(jīng)驗(yàn)。一些碩士生的項(xiàng)目成果將在學(xué)士生的實(shí)驗(yàn)課題中進(jìn)一步驗(yàn)證，其他能夠成為系統(tǒng)構(gòu)架中優(yōu)秀的碩士生成果則一步步的融入解決特殊任務(wù)之中，成為其中的子系統(tǒng)。而完成了本學(xué)期實(shí)驗(yàn)課題的碩士生在下學(xué)期也有足夠的實(shí)驗(yàn)課題等著他們?nèi)ネ瓿伞?/p>

所有人都會(huì)從中受益，碩士生們從實(shí)踐性實(shí)驗(yàn)課題中收獲了當(dāng)前技術(shù)領(lǐng)域中的經(jīng)驗(yàn)，波鴻學(xué)院實(shí)驗(yàn)室也得到了當(dāng)前最新水平的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)成果。實(shí)驗(yàn)室也滿足了對(duì)它們提出的要求，培訓(xùn)當(dāng)代最高水平的樓宇自動(dòng)化技術(shù)人才。

技術(shù)的相互交融

也可以在波鴻學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室中完成樓宇自動(dòng)化技術(shù)人員的在職培訓(xùn)，通常情況下需要在多個(gè)試驗(yàn)臺(tái)上才能完成的，有著許多技術(shù)分支的子系統(tǒng)安裝實(shí)驗(yàn)。此時(shí)使用的實(shí)驗(yàn)臺(tái)有著今天市場(chǎng)中常見的、各種不同的數(shù)據(jù)線。各種規(guī)格尺寸的穿線管和通道保證了也可以在這些試驗(yàn)臺(tái)上使用最新的樓宇自動(dòng)化技術(shù)，為它們的安裝留下了空間。另外還有一個(gè)用于安裝中央控制元器件的電氣柜、一套實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的IT基礎(chǔ)設(shè)施和WLAN系統(tǒng)，這使得用于在職技術(shù)培訓(xùn)的整個(gè)樓宇自動(dòng)化設(shè)施更加配套了。

這一實(shí)驗(yàn)室的外觀也充分顯示了它的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)室的裝修都是自動(dòng)化的，并從室內(nèi)自動(dòng)化到了室外。通常情況下這樣的豪華裝修只能是靠捐贈(zèng)才能得到。燈光照明使用的都是LED照明燈，所有的燈照點(diǎn)都是單獨(dú)定位設(shè)置的。

實(shí)驗(yàn)室的窗戶上，內(nèi)部有遮光窗簾、外部有調(diào)整陽光入射角的百葉窗。而且這種百葉窗也是可以單獨(dú)控制調(diào)節(jié)的，百葉窗的上端有調(diào)節(jié)陽光入射角的旋轉(zhuǎn)軸，可以根據(jù)不同時(shí)刻的太陽來調(diào)整百葉窗葉片的旋轉(zhuǎn)角度。至于是否有必要根據(jù)太陽高低來調(diào)整百葉窗的葉片角度，需要向當(dāng)?shù)氐臍庀缶肿稍儯照{(diào)設(shè)備也使得這一實(shí)驗(yàn)室更加完美。無線通訊用的網(wǎng)關(guān)提供了相互交流、通訊的能力。

未來實(shí)驗(yàn)室的樣子

這一實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)是在非常有意義的情況下投入教學(xué)使用的，而且也為樓宇自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步開發(fā)提供實(shí)驗(yàn)服務(wù)。例如，實(shí)驗(yàn)室本身就承擔(dān)著光照、遮陽設(shè)備、空調(diào)設(shè)備作為一個(gè)整體的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)體。上述所有子系統(tǒng)的總能耗始終保持最低的實(shí)驗(yàn)。準(zhǔn)確的說就是在陽光充足的日子里遮陽設(shè)施避免過多的陽光照射到室內(nèi)、從而減輕空調(diào)系統(tǒng)的工作負(fù)荷。而此時(shí)的百葉窗葉片仍然保持合適的開啟角度，能夠讓恰到好處的陽光照入室內(nèi)、不必開啟室內(nèi)的人工照明。

這樣，在每一個(gè)房間內(nèi)都集成了許多先進(jìn)的、精心設(shè)計(jì)的功能。這樣的房間控制方案也分成了多個(gè)不同的等級(jí)，有著不同的功能自動(dòng)執(zhí)行的基本功能、物體探測(cè)器發(fā)信號(hào)控制的基本照明、遮光保護(hù)功能和根據(jù)太陽位置、天氣情況的自動(dòng)調(diào)光。房門上的控制屏增加了許多人工控制的基本功能。例如，室內(nèi)明暗的準(zhǔn)確控制。更高等級(jí)的房間控制是在一個(gè)手持式的移動(dòng)控制器中實(shí)現(xiàn)房間控制的可視化。這也正是樓宇自動(dòng)化當(dāng)前進(jìn)一步研發(fā)的項(xiàng)目之一，而且肯定不是最后的一個(gè)項(xiàng)目。 ■