文/ Markus Gehnen

智能實驗室逐步成為了現(xiàn)代實驗室發(fā)展的目標(biāo) // 也就是說，實驗室將不再是陰暗、氣味刺鼻……波鴻技術(shù)學(xué)院TFH實驗室的一套“智能建筑系統(tǒng)”正在為此而忙碌，學(xué)生們在怎樣的實驗室中上課、實驗？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“未來實驗室”

“智能總管”、“智能家居”什么的，總是先從人們生活中開始普及，才會慢慢的被嫁接到實驗室領(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，以計算機世界為例，為數(shù)不多的幾個操作系統(tǒng)來掌控所有。時至今日，這些已經(jīng)不再是幻想，也就是說，這樣的一個智能“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化解決方案，凡是能夠想到的，都是一種可能，推動樓宇自動化解決方案不斷涌現(xiàn)的動力像以前一樣，仍然是多種多樣的控制調(diào)節(jié)任務(wù)，從每家每戶各個房間里的燈光控制到整個辦公大樓的空調(diào)控制。

圖1 波鴻Georg Agricola技術(shù)學(xué)院新的‘智能建筑系統(tǒng)’實驗室（學(xué)士生正在上實驗課）。

高樓大廈中最愛挑剔的住戶們對建筑設(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)實際應(yīng)用的日益推廣，性能越來越強大、體積越來越小、價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)展趨勢將向著智能化不斷推進。

必不可少的工程技術(shù)人員

建筑中的自動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。在一個中央控制室內(nèi)進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)，各個專業(yè)技術(shù)的特殊性使得這種集中管理走不了多遠。

在建筑設(shè)計、樓宇設(shè)施的調(diào)試使用和樓宇自動化系統(tǒng)的日常運行中，需要工程技術(shù)人員具有寬、全的專業(yè)知識面，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)怯钭詣踊懈髯酉到y(tǒng)間的相互作用都了如指掌。

培養(yǎng)“智能建筑實驗室”人才

波鴻Georg Agricola技術(shù)學(xué)院的智能建筑系統(tǒng)實驗室正在培養(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，來自這兩個專業(yè)的學(xué)士和碩士們在樓宇自動化的課程各有不同的重點。學(xué)院實驗室雖然為他們提供不同的教學(xué)實驗，卻把兩個學(xué)位之間不同的實驗任務(wù)有機的結(jié)合起來。

學(xué)士學(xué)位的實驗室教學(xué)

實驗室向?qū)W士學(xué)位的大學(xué)生傳授掌握、處理實驗室現(xiàn)有系統(tǒng)的種種能力。學(xué)士學(xué)位的大學(xué)生們在實驗室控制下完成種種樓宇自動化實驗。做好充分準(zhǔn)備的實驗指導(dǎo)教師演示一些重要的樓宇自動化系統(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。切實可行的實驗指導(dǎo)教材準(zhǔn)確的描述了學(xué)生們需要完成的任務(wù)，實驗課程、課時等都被安排在教學(xué)計劃中。

圖2 模塊化的實驗元器件可以幫助學(xué)生們靈活的完成實驗課題。

碩士學(xué)位的實驗室教學(xué)

高層次的碩士學(xué)位實驗課則與學(xué)士學(xué)位的實驗課不同。碩士學(xué)位的大學(xué)生上實驗課時，實驗室提供了科學(xué)實驗的可能性。學(xué)生們兩三人為一個小組，每個小組都得到一項實驗課題，要求他們利用現(xiàn)在市場中可以購置到的元器件、利用實驗室現(xiàn)有的實驗設(shè)施來完成這些實驗課題，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。每個課題的完成時間為一學(xué)期，沒有指定固定的課時、也沒有給出實驗流程。一般情況下也很少有成套的實驗項目，學(xué)生們所要完成的實驗課題常常是一個大項目中的各個子項目。學(xué)生小組完成課題時所需的元器件、物資有學(xué)生小組提出、實驗室領(lǐng)導(dǎo)人評審。這樣的實驗課就像真實的實際工作一樣。

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LP本刊提示

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

在建筑設(shè)計、樓宇設(shè)施的調(diào)試使用和樓宇自動化系統(tǒng)的日常運行中，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)對樓宇自動化中的各子系統(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)實驗室正在培養(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，在樓宇自動化的課程中各有不同的側(cè)重點。實驗室雖然為兩個學(xué)位的大學(xué)生們提供不同的教學(xué)實驗，卻把兩個學(xué)位間不同的實驗任務(wù)有機的結(jié)合了起來。

圖3 實驗室落成典禮上的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。一些碩士生的項目成果將在學(xué)士生的實驗課題中進一步驗證，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)期實驗課題的碩士生在下學(xué)期也有足夠的實驗課題等著他們?nèi)ネ瓿伞?/p>

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

技術(shù)的相互交融

也可以在波鴻學(xué)院的實驗室中完成樓宇自動化技術(shù)人員的在職培訓(xùn)，通常情況下需要在多個試驗臺上才能完成的，有著許多技術(shù)分支的子系統(tǒng)安裝實驗。此時使用的實驗臺有著今天市場中常見的、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臺上使用最新的樓宇自動化技術(shù)，為它們的安裝留下了空間。另外還有一個用于安裝中央控制元器件的電氣柜、一套實驗室級別的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)的整個樓宇自動化設(shè)施更加配套了。

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

實驗室的窗戶上，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)備也使得這一實驗室更加完美。無線通訊用的網(wǎng)關(guān)提供了相互交流、通訊的能力。

未來實驗室的樣子

這一實驗室系統(tǒng)是在非常有意義的情況下投入教學(xué)使用的，而且也為樓宇自動化技術(shù)的進一步開發(fā)提供實驗服務(wù)。例如，實驗室本身就承擔(dān)著光照、遮陽設(shè)備、空調(diào)設(shè)備作為一個整體的系統(tǒng)實驗實體。上述所有子系統(tǒng)的總能耗始終保持最低的實驗。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，在每一個房間內(nèi)都集成了許多先進的、精心設(shè)計的功能。這樣的房間控制方案也分成了多個不同的等級，有著不同的功能自動執(zhí)行的基本功能、物體探測器發(fā)信號控制的基本照明、遮光保護功能和根據(jù)太陽位置、天氣情況的自動調(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。更高等級的房間控制是在一個手持式的移動控制器中實現(xiàn)房間控制的可視化。這也正是樓宇自動化當(dāng)前進一步研發(fā)的項目之一，而且肯定不是最后的一個項目。 ■