《樓宇智能化技術》教學教案

模塊一樓宇智能化基本認識

教學設計

模塊一樓宇智能化基本認識課程類型理論+體驗

課程性質(zhì)職業(yè)能力課程本次類型理論

授課教師***班級樓宇專業(yè)學期1

本次課時6h累計課時6h教學周1-2周

理論課時6h課堂體臉課外作業(yè)

實訓要求4人/組考評方式模塊檢測

教學內(nèi)容

模塊一樓宇智能化基本認識

學習單元1智能建筑基本概述

一、智能建筑簡介

二、智能建筑功能和特點

三、智能建筑產(chǎn)生的背景

四、世界各國對智能建筑的定義

五、智能建筑的技術基礎

學習單元2智能小區(qū)基本概述

一、智能小區(qū)簡介

二、智能小區(qū)建設原則

三、智能小區(qū)功能和特點

四、智能小區(qū)基本組成

學習單元3智能樓宇典型應用

一、智能樓宇在公共建筑中的應用

二、智能樓宇在智能家居中的應用

三、智能樓宇在軌道交通中的應用

學習單元4智能樓宇發(fā)展趨勢

一、智能樓宇監(jiān)控管理平臺的集成化

二、物聯(lián)網(wǎng)技術與智能樓宇的系統(tǒng)集成

三、新能源與建筑節(jié)能的高度融合

模塊小結

復習思考題

教學目標

教學目的：讓學員了解智能樓宇的基本概念、功能和特點；了解智能小區(qū)的建設原

則和基本組成。掌握智能樓宇的技術基礎；智能樓宇的典型應用：智能

樓宇的發(fā)展趨勢。

教學要求：要求教師應對樓宇智能化技術進行入門導學，可結合案例分析向?qū)W生傳

授知識，特別是基本概念要重點強化，課堂上可適當增加體驗環(huán)節(jié)。

教學重點及難點

教學重點：智能建筑基本概述；智能小區(qū)基本概述；智能樓宇典型應用。

教學難點：智能建筑功能特點；智能小區(qū)建設原則；智能樓宇典型應用。

解決辦法：課堂教學結合現(xiàn)場演示、教學仿真等手段進行綜合講解。

教學方法及手段

教學方法：實施直接導入法；案例教學法。

教學手段：教學板書；電子課件；錄像插件。

教學資源：相關的精品課程；網(wǎng)絡教學資源等。

教學板書

模塊一樓宇智能化基本認識

課程引入：課程的專業(yè)地位，課程的知識結構，課程的服務對象。

學習單元1智能建筑基本概述

一■、智能建筑簡介

1.智能建筑的概念

智能建筑是集現(xiàn)代建筑技術、現(xiàn)代控制技術、現(xiàn)代通信技術、現(xiàn)代計算機技術于一

體的高科技建筑群體。

2.智能建筑的起源

智能建筑誕生于美國康涅狄格洲哈特福德市，名為“都市大廈”，是由美國聯(lián)合科

技集團在1984年1月興建的。

3.智能速筑的特征

向人們提供具有高效、安全、舒適和便利的幽雅環(huán)境。

4.智能建筑的基本要素

結構、系統(tǒng)、服務和管理。

二、智能建筑功能和特點

1.智能建筑的組成

r防火監(jiān)控系統(tǒng)(FAS)

［樓宇自動化系統(tǒng)(BAS)，

I保安監(jiān)控系統(tǒng)(SAS)

智能建筑《辦公自動化系統(tǒng)(OAS)

I通信自動化系統(tǒng)(CAS)

2.智能建筑的功能

(1)具有信息處理功能

(2)具有建筑機電設備監(jiān)控功能

(3)具有本地控制和遠程監(jiān)控功能

(4)具有數(shù)據(jù)報表、曲線分析功能

(5)具有建筑防火功能(火災自動報警、消防聯(lián)動控制)

(6)具有安全防范功能(視頻監(jiān)控、入侵報警、出入口管理)

3.智能建筑的特點

(1)集智能化、集成化、協(xié)調(diào)化于一體

(2)系統(tǒng)穩(wěn)定性高，擴展能力強，維護方便

(3)提高建筑物的安全性、舒適性和高效便捷性

(4)具備網(wǎng)絡集成和上位機遠程監(jiān)控

(5)降低設備維護費用和人工管理費用

(6)具有節(jié)能減排、低碳環(huán)保等特點

三、智能建筑產(chǎn)生的背景

1.技術背景

(1)與計算機技術、通信技術、控制技術的發(fā)展密切相關

3

(2)經(jīng)歷了低級階段、中級階段、高級階段

2.經(jīng)濟背景

(1)降低建筑能耗

(2)節(jié)省人工運營成本

(3)資金回收期快

(4)拉動其他產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展

3.社會背景

(1)數(shù)字化城市的快速發(fā)展

(2)加大國際貿(mào)易和交流的往來

(3)生態(tài)環(huán)境促進節(jié)能減排

(4)提升勞動就業(yè)市場

四、世界各國對智能建筑的定義

1.美國標準

(1)注重對建筑物的四個基本要素的優(yōu)化組合

(2)具有高功能，投資合理，提供舒適和高效的建筑環(huán)境

2.日本標準

(1)注重網(wǎng)絡的功能性和通信的便捷性

(2)建筑設備的監(jiān)控管理

(3)具有高度綜合管理功能

3.新加坡標準

(1)注重舒適性和網(wǎng)絡環(huán)境

(2)溫度、濕度和燈光要能進行調(diào)節(jié)

(3)具有安全和舒適的環(huán)境

(4)具有強大的計算機網(wǎng)絡和對外通信能力

4.我國標準

(1)對智能建筑實施等級劃分

(2)要求具有開放性、靈活性和擴展性

(3)注重建筑物四個基本要素的優(yōu)化組合

(4)投資和回報的內(nèi)在關系

4

五、智能建筑的技術基礎

1.現(xiàn)代計算機技術

(1)用較低的成本實現(xiàn)高性能、高可靠性的系統(tǒng)集成

(2)利用網(wǎng)絡把整個系統(tǒng)連成一個有機的整體，實現(xiàn)信息、資源的共享

2.現(xiàn)代控制技術

(1)采用集散控制系統(tǒng)

(2)硬件采用標準化、模塊化、系列化的設計

(3)軟件采用具有實時多任務、多用戶分布式操作系統(tǒng)平臺

3,現(xiàn)代通信技術

(1)實現(xiàn)了語音、數(shù)據(jù)、視頻的快速傳遞

(2)采用程控交換、通信網(wǎng)絡、衛(wèi)星通信、移動通信等技術

4.現(xiàn)代圖像顯示技術

(1)數(shù)字化、圖形化的顯示技術

(2)圖形、圖象與變量的鏈接

(3)各種圖象或影像的識別技術

(4)多媒體網(wǎng)絡技術

學習單元2智能小區(qū)基本概述

一、智能小區(qū)簡介

1.智能小區(qū)的概念

智能小區(qū)是建筑智能化技術與現(xiàn)代居住小區(qū)相結合而衍生出來的產(chǎn)物。它將住宅社

區(qū)中的多個系統(tǒng)進行了有效集成，利用智能化集成管理平臺，對住宅社區(qū)實施全面的數(shù)

字化管理。

2.智能小區(qū)的起源

智能小區(qū)問世于20世紀80年代初期，先后被稱為住宅電子化(HE);住宅自動化

(hHA);智慧屋(WH);聰明屋(SH)。

3.智能小區(qū)的基本要求

智能小區(qū)的基本栗求：舒適性、安全性、實用性、先進性、經(jīng)濟性、開發(fā)性、可靠

性、可操作性。

二、智能小區(qū)建設原則

5

1,適應住宅理念的轉(zhuǎn)變

我國住宅建設的理念具有中國特色，以滿足人們居住水平逐步達到小康。

2.住宅建設應以人為本

小區(qū)建設應當以人為本，毋須盲目追求國外一些不適合國情的功能點。

3.經(jīng)濟實用性

住宅小區(qū)建設必須考慮到普通住戶的經(jīng)濟承受能力，特殊功能的服務可讓用戶自由

選擇。

4.做好跨行業(yè)的協(xié)調(diào)

智能化產(chǎn)業(yè)必須在跨行業(yè)的管理問題上加強聯(lián)絡和協(xié)商，促進其進步和發(fā)展。

三、智能小區(qū)的功能和特點

1.智能小區(qū)的功能

(1)運用智能電表技術，實現(xiàn)用電信息自動采集

(2)提升電網(wǎng)自動化水平，保證小區(qū)可靠供電

(3)電力光纖到表到戶，服務互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)和電信網(wǎng)三網(wǎng)融合

(4)智能用電服務互動平臺，實現(xiàn)用戶與供電企業(yè)的實時互動

(5)示范分布式光伏發(fā)電，倡導清潔能源消費

(6)配置電動汽車充電管理設施，滿足居民使用電動汽車需求

(7)家電的遠程監(jiān)測與控制，促進家庭合理用電

(8)設置自助繳費終端，方便客戶繳費

(9)實現(xiàn)水電氣集中抄表，有效整合各運營商的人力資源

(10)實施自動化控制和智能化管理，提升物業(yè)管理水平

2.智能小區(qū)的特點

(1)建筑結構布局合理，經(jīng)濟實用性強

(2)居住環(huán)境舒適、安全、高效便捷

(3)社區(qū)建設低碳節(jié)能、綠色環(huán)保

(4)實施全面的數(shù)字化控制及管理

(5)方便快捷的通信網(wǎng)絡服務設施

(6)集智能化、集成化、協(xié)調(diào)化于一體

(7)系統(tǒng)穩(wěn)定性高、擴展能力強、維護方便

四、智能小區(qū)基本組成

6

智能小區(qū)基本組成：物業(yè)管理、智能家居、社區(qū)安防、信息網(wǎng)絡、一卡通服務。

學習單元3智能樓宇典型應用

一、智能樓宇在公共建筑中的應用

(1)智能樓宇在酒店中的應用

(2)智能樓宇在醫(yī)院中的應用

(3)智能樓宇在熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

(4)智能樓宇在供水監(jiān)測系統(tǒng)中的應用

二、智能樓宇在智能家居中的應用

(1)智能家居遙控器控制

(2)智能家居電話遠程控制

(3)智能家居網(wǎng)絡控制

(4)智能家居定時控制

三、智能樓宇在軌道交通中的應用

學習單元4智能樓宇發(fā)展趨勢

(1)智能樓宇監(jiān)控管理平臺的集成化

(2)物聯(lián)網(wǎng)技術與智能樓宇的系統(tǒng)集成

(3)新能源與建筑節(jié)能的高度融合

模塊小結

復習思考題

課后記

7

模塊二智能建筑系統(tǒng)集成

教學設計

模塊二智能建筑系統(tǒng)集成課程類型理論+體驗

課程性質(zhì)職業(yè)能力課程本次類型理論+體驗

授課教師***班級樓宇專業(yè)學期1

本次課時8h累計課時14h教學周2-4周

理論課時6h課堂體驗2h課外作業(yè)

實訓要求4人/組考評方式模塊檢測+技能操作

教學內(nèi)容

模塊二智能建筑系統(tǒng)集成

學習單元1樓宇自動化系統(tǒng)

一、樓宇自動化系統(tǒng)組成

二、樓宇自動化系統(tǒng)監(jiān)控

樓宇自動化系統(tǒng)課堂體驗

1.演示制冷站監(jiān)控系統(tǒng)原理

2.演示空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控原理

學習單元2辦公自動化系統(tǒng)

一、辦公自動化系統(tǒng)組成

二、辦公自動化系統(tǒng)主要功能

學習單元3通信自動化系統(tǒng)

一、通信自動化系統(tǒng)基本組成

二、通信自動化系統(tǒng)基本要素

三、通信自動化系統(tǒng)安全保障

模塊小結

復習思考題

教學目標

教學目的：通過本模塊的學習，使學員基本了解智能建筑的系統(tǒng)集成。掌握樓宇自

動化系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、通信自動化系統(tǒng)的功能和特點。

教學要求：要求教師應對智能建筑的系統(tǒng)集成進行開篇介紹，可結合案例分析向?qū)W

生傳授知識，特別是學習的重點和難點要突出，課堂上可適當增加體驗

環(huán)節(jié)。

教學重點及難點

教學重點：樓宇自動化系統(tǒng)；辦公自動化系統(tǒng)。

教學難點：樓宇自動化系統(tǒng)監(jiān)控；辦公自動化系統(tǒng)主要功能。

解決辦法：課堂教學結合現(xiàn)場演示、教學仿真等手段進行綜合講解。

教學方法及手段

教學方法：實施直接導入法；案例教學法。

教學手段：教學板書；電子課件；錄像插件。

教學資源：相關的精品課程；網(wǎng)絡教學資源等。

教學板書

模塊一智能建筑系統(tǒng)集成

樓宇自動化系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、通信自動化系統(tǒng)構成了一個現(xiàn)代化的系統(tǒng)

監(jiān)控和管理平臺，通常稱其為3A系統(tǒng)。

學習單元1樓宇自動化系統(tǒng)

一、樓宇自動化系統(tǒng)組成

樓宇自動化系統(tǒng)（BAS）是以計算機為核心（符合工業(yè)標準）的網(wǎng)絡，主要連接

現(xiàn)場控制器（DDC）,通過特定的末端設備，實現(xiàn)對建筑機電設備的集中監(jiān)控和管理。

1.中央控制室

中央控制室是運行值班的場所。通過上位計算機，可實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的監(jiān)控和

管理。值班人員通過人機界面實施人機交互。

2.現(xiàn)場控制器

現(xiàn)場控制器（直接數(shù)字控制器，DDC）隸屬于嵌入式計算機，它具有較強的運算

功能和較復雜的控制功能?！皵?shù)字”是指它可以利用計算機完成控制功能，“直接”

意味著它可以安裝在被控設備附近。

3.現(xiàn)場末端設備

現(xiàn)場末端設備用來實現(xiàn)對現(xiàn)場信息的采集和輸出控制，由傳感器、變送器、閥

門、驅(qū)動器、執(zhí)行器、電動機等組成。

9

4.網(wǎng)絡通信環(huán)境

樓宇自動化系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線實現(xiàn)DDC與DDC之間；PC與DDC之間的網(wǎng)絡連接。

常用的現(xiàn)場總線有LonWorks總線、Prof的us總線、CAN總線、HART總線、CC-Iink

總線等。

二、樓宇自動化系統(tǒng)監(jiān)控

1.BAS監(jiān)控系統(tǒng)的組成

(1)空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)［空氣處理機、新風機組、制冷站、換熱站、送排風］

(2)給排水監(jiān)控系統(tǒng)［給水設備、排水設備、污水處理、鍋爐設備、水位監(jiān)測］

(3)電力供應監(jiān)控系統(tǒng)［高低壓配電開關、電量參數(shù)、電力變壓器溫度、功率

因數(shù)、備用電源］

(4)照明監(jiān)控系統(tǒng)［辦公區(qū)域、公共區(qū)域、生活區(qū)域、大樓泛光］

(5)交通設備監(jiān)控系統(tǒng)［客運電梯、貨運電梯、自動扶梯、電梯門狀態(tài)、運行

狀態(tài)及故障報警］

(6)消防監(jiān)控系統(tǒng)［火災自動報警、消防聯(lián)動控制］

(7)安全防范系統(tǒng)［視頻監(jiān)控、入侵報警、出入口管理、可視對講、巡更］

(8)車庫管理系統(tǒng)［車輛進出檢測、車輛存取控制、車輛檔案管理］

2.BAS監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控原則

(1)數(shù)字兩控制(運行狀態(tài)、故障報警、手/自動轉(zhuǎn)換、啟?？刂?

(2)模擬量輸入(溫度、濕度、壓力、流量、電量等設定值)

(3)模擬量輸入(溫度、濕度、壓力、流量、電量等現(xiàn)行值)

(4)模擬量輸出(驅(qū)動器、執(zhí)行器、電動機、智能控制單元等控制)

3.速筑機電設備監(jiān)控系統(tǒng)

(1)新風機組主要監(jiān)控項目

?送風溫度、濕度

?新風溫度、濕度

?盤管電動水閥控制

?送風加濕器控制

?過濾網(wǎng)淤塞壓差報警

?防霜凍低溫報警

?送風機手/自動狀態(tài)

?送風機前后壓差檢測

10

?送風機運行狀態(tài)

?送風機故障報警

?送風機啟?？刂?/p>

(2)空氣處理機(變風量)主要監(jiān)控項目

?送風溫度、濕度

?送風壓力

?盤管電動水閥調(diào)節(jié)

?送風加濕閥調(diào)節(jié)

?送風機手/自動狀態(tài)

?送風機運行模式

?送風機運行狀態(tài)

?送風機故障報警

?送風機啟?？刂?/p>

?送風機運行頻率

?新風溫度、濕度

?新風風閥開度調(diào)節(jié)

?回風溫度、濕度

?回風風閥開度調(diào)節(jié)

?空氣質(zhì)量

?過濾網(wǎng)淤塞壓差報警

?防霜凍低溫報警

(3)制冷站主要監(jiān)控項目

?冷凍水供、回水溫度

?冷卻水供、回水溫度

?冷凍水回水流量

?冷水機組(冷凍)電動蝶閥

?冷凍水供水壓力

?冷凍水泵手/自動狀態(tài)

?冷凍水泵運行狀態(tài)

?冷凍水泵故障報警

?冷凍水泵運行使能

?冷凍水泵運行頻率

?冷凍水泵水流指示

11

?冷水機組(冷卻)電動蝶閥

?冷卻水供水壓力

?冷卻水泵手/自動狀態(tài)

?冷卻水泵運行狀態(tài)

?冷卻水泵故障報警

?冷卻水泵運行使能

?冷卻水泵運行頻率

?冷卻塔電動蝶閥

?冷卻塔風機手/自動狀態(tài)

?冷卻塔風機運行狀態(tài)

?冷卻塔風機故障報警

?冷凍泵啟停控制

(4)換熱站主要監(jiān)控項目

?一次稅］供、回水溫度

?一次例1供、回水壓差

?一次例］回水流量

?一次例］水閥調(diào)節(jié)

?二次低|供、回水溫度

?二次低］回水流量

?二次低I供水壓力

?冷水機組(冷凍)電動蝶閥

?二次例1水泵手/自動狀態(tài)

?二次例］水泵運行狀態(tài)

?二次例1水泵故障報警

?二次例1水泵運行使能

?二次例］水泵運行頻率

?二次例1水泵水流指示

(5)送排風主要監(jiān)控項目

?送風機手/自動狀態(tài)

?送風機運行狀態(tài)

?送風機故障報警

?送風機啟?？刂?/p>

?排風機手/自動狀態(tài)

12

?排風機運行狀態(tài)

?排風機故障報警

?排風機啟停控制

(6)給排水主要監(jiān)控項目

?二次供水管網(wǎng)壓力、流量

?給水泵手/自動狀態(tài)

?給水泵運行狀態(tài)

?給水泵故障報警

?給水泵運行使能

?給水泵運行頻率

?給水泵水流指示

?排污泵手/自動狀態(tài)

?排污泵運行狀態(tài)

?排污泵故障報警

?排污泵啟?？刂?/p>

?排污泵水流指示

?污水池液位指示

?消防系統(tǒng)高層水箱液位指示

(7)照明主要監(jiān)控項目

?辦公區(qū)域照明手/自動狀態(tài)

?辦公區(qū)域照明運行狀態(tài)

?辦公區(qū)域照明故障報警

?辦公區(qū)域照明啟?？刂?/p>

?公共區(qū)域照明手/自動狀態(tài)

?公共區(qū)域照明運行狀態(tài)

?公共區(qū)域照明故障報警

?公共區(qū)域照明啟?？刂?/p>

?生活區(qū)域照明手/自動狀態(tài)

?生活區(qū)域照明運行狀態(tài)

?生活區(qū)域照明故障報警

?生活區(qū)域照明啟?？刂?/p>

?節(jié)日泛光照明手/自動狀態(tài)

?節(jié)日泛光照明運行狀態(tài)

13

?節(jié)日泛光照明故障報警

?節(jié)日泛光照明啟停控制

(8)供配電主要監(jiān)控項目

?變壓器溫度

?瓦斯氣體繼電器報警

?高壓負荷開關狀態(tài)

?低壓負荷開關狀態(tài)

?電量參數(shù)監(jiān)測

?電源功率因數(shù)

(9)電梯主要監(jiān)控項目

?電梯運行狀態(tài)(上、下行)

?電梯門狀態(tài)(開、關門)

?電梯故障報警

?電梯應急呼叫

4.消防主要監(jiān)控項目

?探測器

?消防模塊

?消防其他配套單元

?報警輸出單元

?消防噴淋泵

?消火栓泵

?電動防火門

?防排煙風機

?正壓補風機

?防火卷簾

?消防廣播

?電梯聯(lián)動

5.安全防范主要監(jiān)控項目

?攝像機、云臺

?矩陣控制器

?硬盤錄像機

?視頻服務器

14

?視頻交換機

?入侵探測器(有線、無線)

?手動報警

?入侵報警主機

?讀卡器

?電子門鎖

?門禁控制器

?門禁管理

6.停車場管理主要監(jiān)控項目

?進出讀卡器

?車輛檢測

?閘機控制

?車位狀態(tài)(有車、無車)

?車輛管理(進入、駛出)

?計費管理

學習單元2辦公自動化系統(tǒng)

一、辦公自動化系統(tǒng)組成

辦公自動化系統(tǒng)是指利用先進的科學技術，使部分辦公業(yè)務活動物化于人以外

的各種現(xiàn)代化辦公設備中，由人與技術設備構成服務于某種辦公業(yè)務目的的人機信

息處理系統(tǒng)。

辦公自動化系統(tǒng)包含了三個不同的辦公層次，即事務層辦公系統(tǒng)、信息管理層

辦公系統(tǒng)、決策支持層辦公系統(tǒng)。

辦公自動化系統(tǒng)的宗旨是把基于不同技術的辦公設備用聯(lián)網(wǎng)的方式集成為一

體。建立信息的采集、加工、傳輸、保存體系和計算機終端、打印機、復印機、傳

真機等設備的資源共享。

1.事務層辦公系統(tǒng)

(1)事務層辦公系統(tǒng)支持辦公部門利用網(wǎng)絡完成分散的事務處理

(2)事務層辦公系統(tǒng)可以是單機系統(tǒng)，也可以是多機系統(tǒng)

2.信息管理層辦公系統(tǒng)

(1)信息管理層辦公系統(tǒng)具有辦公事務處理的功能

(2)信息管理層辦公系統(tǒng)具有辦公業(yè)務處理和管理的功能

15

(3)信息管理層辦公系統(tǒng)為一些公用服務事業(yè)單位提供綜合數(shù)據(jù)庫

(4)信息管理層辦公系統(tǒng)多數(shù)是以局域網(wǎng)為主體構成的網(wǎng)絡系統(tǒng)

(5)信息管理層辦公系統(tǒng)采用三級通信網(wǎng)絡結構

3.決策支持層辦公系統(tǒng)

(1)決策支持層系統(tǒng)具有決策或輔助決策功能

(2)決策支持層系統(tǒng)是最高級的辦公自動化系統(tǒng)

(3)決策支持層系統(tǒng)可幫助決策者利用數(shù)據(jù)和模型求解問題，作出判斷

二、辦公自動化系統(tǒng)的主要功能

(1)文字處理

(2)數(shù)據(jù)處理

(3)語音處理

(4)圖形和圖像處理

(5)行政管理

(6)電子郵件

(7)個人用戶管理

(8)檔案管理

(9)會議管理

(10)遠程辦公

(11)綜合管理

學習單元3通信自動化系統(tǒng)

一、通信自動化系統(tǒng)基本組成

(1)綜合布線系統(tǒng)、

(2)電話通信系統(tǒng)

(3)聲訊服務通信系統(tǒng)

(4)視頻會議系統(tǒng)

(5)有線電視系統(tǒng)

(6)衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)

二、通信自動化系統(tǒng)基本要素

(1)網(wǎng)絡通信模式

(2)網(wǎng)絡通信協(xié)議

16

三、通信自動化系統(tǒng)安全保障

(1)通信網(wǎng)絡安全保障措施

(2)軟件安全保障措施

(3)數(shù)據(jù)安全保障措施

模塊小結

復習思考題

課后記

17

模塊三智能樓宇現(xiàn)場控制設備

教學設計

模塊三智能樓宇現(xiàn)場控制設備課程類型理論+體驗

課程性質(zhì)職業(yè)能力課程本次類型理論+體驗

授課教師***班級樓宇專業(yè)學期1

本次課時12h累計課時26h教學周4-7周

理論課時8h課堂體驗4h課外作業(yè)

實訓要求4人/組考評方式模塊檢測+技能操作

教學內(nèi)容

模塊三智能樓宇現(xiàn)場控制設備

學習單元1傳感器與驅(qū)動裝置

一、傳感器的基本概念

二、智能樓宇中常用的傳感器

傳感器的實際應用課堂體驗

1.演示傳感器的主要功能

2.演示傳感器的控制原理

3.播放傳感器的典型控制

三、閥門、驅(qū)動器、執(zhí)行器的基本概念

四、智能樓宇中常用的控制閥

閥門、執(zhí)行器的實際應用課堂體驗

1.演示閥門、執(zhí)行器的主要功能

2.演示閥門、執(zhí)行器的工作原理

3.播放閥門、執(zhí)行器的典型控制

學習單元2直接數(shù)字控制器

一、直接數(shù)字控制器概述

二、直接數(shù)字控制器的硬件結構

三、直接數(shù)字控制器工作原理

四、直接數(shù)字控制器編程方法

五、直接數(shù)字控制器典型應用

六、常用的直接數(shù)字控制器產(chǎn)品

18

DDC的課堂體驗

1.演示照明監(jiān)控系統(tǒng)（DDC控制）的運行

2.演示電梯系統(tǒng)（DDC控制）的運行

3.演示高層供水系統(tǒng)（DDC控制）的運行

學習單元3可編程控制器

一、可編程控制器概述

二、可編程控制器的系統(tǒng)組成

三、可編程控制器的工作原理

四、可編程控制器的控制與處理功能

五、可編程控制器在建筑設備上的應用

六、可編程控制器產(chǎn)品介紹

PLC控制的課堂體驗

1.演示污水處理（PLC控制）的運行

2.演示電梯門開、關（PLC控制）的運行

3.演示物料混配系統(tǒng)（PLC控制）的運行

模塊小結

復習思考題

教學目標

教學目的：本模塊針對智能樓宇中常用的現(xiàn)場控制設備進行學習，通過學習可使學

員基本了解智能樓宇現(xiàn)場控制設備的組成。理解檢測設備、控制設備、

執(zhí)行設備之間的相互關系。掌握現(xiàn)場控制器的各種功能和工作原理。了

解現(xiàn)場控制設備在智能樓宇中的典型應用。

教學要求：要求教師結合智能樓宇現(xiàn)場控制設備進行系統(tǒng)的講解，介紹其功能和特

點，主要結構和工作原理。并結合案例分析向?qū)W生傳授知識，課堂上可

增加體驗和互動環(huán)節(jié)。

教學重點及難點

教學重點：傳感器與驅(qū)動裝置；直接數(shù)字控制器；可編程序控制器；可編程控制器

控制與處理。

教學難點：傳感器工作原理；直接數(shù)字控制器工作原理：可編程控制器結構與處理

功能。

解決辦法：課堂教學結合現(xiàn)場演示、教學仿真等手段進行綜合講解。

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教學方法及手段

教學方法：實施直接導入法；案例教學法。

教學手段：教學板書；電子課件；錄像插件。

教學資源：相關的精品課程；網(wǎng)絡教學資源等。

教學板書

模塊三智能樓宇現(xiàn)場控制設備

智能樓宇現(xiàn)場控制設備通常由檢測設備、控制設備、執(zhí)行設備等組成，它是構成樓

字自動化的三大基本要素。

學習單元1傳感器與驅(qū)動裝置

一、傳感器的基本概念

傳感器是一種能感受被測量特性并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電量的器件或裝置。其信號

需要經(jīng)過變換和放大處理后構成可執(zhí)行的電量。

1.傳感器的組成

傳感器通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測量元件組成。

2.傳感器的分類

(1)按被測量分類：物理量、化學量、生物量

(2)按工作原理分類：有源傳感器和無源傳感器

(3)按輸出信號性質(zhì)分類：模擬量傳感器和數(shù)字量(開關量)傳感器。

3.傳感器的基本特性

(1)靜態(tài)特性

?線性度

?靈敏度

?遲滯

?重復性

?分辯力

?穩(wěn)定性

?飄移

?可靠性

(2)動態(tài)特性

20

?節(jié)躍響應法

?頻率響應法

二、智能樓宇中常用的傳感器

1.開關量傳感器

(1)溫控器

(2)氣體流量開關

(3)壓差開關

(4)防霜凍低溫保護開關

(5)電接點壓力表

(6)水流開關

(7)液位開關

2.模擬量傳感器

(1)溫度傳感器

(2)濕度傳感器

(3)壓力、壓差傳感器

(4)電阻式遠程壓力表

(5)靜壓傳感器

(6)流量傳感器

(7)二氧化碳傳感器

(8)電量變送器

三、閥門、驅(qū)動器、執(zhí)行器的概念

1.閥門的基本概念

(1)閥門的概念

(2)風閥的概念

(3)閥門的技術參數(shù)

?閥體類型

?閥體材質(zhì)

?閥芯材質(zhì)

?閥門類型

?閥門口徑

?連接方式

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?流體介質(zhì)

?流體溫度

?流體壓力

?流體流量

2.驅(qū)動器、執(zhí)行器的基本概念

(1)驅(qū)動器的概念

(2)執(zhí)行器的概念

(3)驅(qū)動器、執(zhí)行器的控制方式

?電動控制

?比例控制

?電動機控制

四、智能樓宇中常用的控制閥

1.開關量控制閥

(1)電動二通閥

(2)電動三通閥

(3)電動球閥

(4)電動蝶閥

(5)暖氣溫控閥

2.模擬量控制閥

(1)電動比例調(diào)節(jié)閥

(2)電動風閥執(zhí)行器

學習單元2直接數(shù)字控制器

一、直接數(shù)字控制器概述

直接數(shù)字控制器簡稱為DDC,目前廣泛用于智能樓宇和工業(yè)過程控制。

1.DDC的概念

(1)DDC隸屬于嵌入式計算機系統(tǒng)

(2)DDC具有通用的數(shù)字量輸入/輸出接口

(3)DDC具有通用的模擬量輸入/輸出接口

(4)DDC的通信功能十分強大，支持多種通信協(xié)議

(5)DDC可完成較復雜的控制和運算

22

(6)DDC可實現(xiàn)控制現(xiàn)場的本地控制和聯(lián)網(wǎng)控制

2.DDC的分類

(1)具有完整一體化結構的可擴展式控制器

(2)具有分布式模塊化結構的控制器

3.DDC的功能

(1)具有內(nèi)部P、PI、PID的模擬運算和自適應的控制功能

(2)可實時地管理控制參數(shù)、運行狀態(tài)、能耗記錄、烙值計算

(3)具有事件報警與聯(lián)鎖控制功能，并向上位機發(fā)送警報信息

(4)具有分布式模塊組合結構，可隨意進行I/O點和特殊模塊的選擇

(5)支持與上位監(jiān)控計算機聯(lián)網(wǎng)通信、數(shù)據(jù)傳輸、遠程控制功能

(6)主機具備邏輯控制功能、數(shù)據(jù)運算功能、趨勢存儲功能、失電保護功能等

(7)具有現(xiàn)場編程接口，一般為RS232接口，支持計算機高級語言編程

(8)具有特定的屬性定義，可按建筑操作的實際情況作出復雜而精確的控制

4.DDC的特點

(1)具有多種編程手段，極大地方便了工程技術人員的現(xiàn)場調(diào)試

(2)控制電路接線少、可靠性高、使用壽命長

(3)具有開放性、靈活性、可擴展性

(4)編程語言簡單、控制能力強、可實現(xiàn)在線監(jiān)控

(5)易于施工、安裝、操作和維護

(6)內(nèi)部時鐘無需校準，可減少維修保養(yǎng)費用，并長期保持精度

二、直接數(shù)字控制器的硬件結構

1.DDC的基本組成

(1)主控系統(tǒng)

(2)通信接口

(3)I/O接口

2.DDC的硬件功能

(1)主控系統(tǒng)：CPU構成的整體控制、運算核心

(2)通信接口:支持多種通信協(xié)議的信息傳輸通道

(3)I/O接口：接收外部輸入信號/輸出新號給外部驅(qū)動設備

三、直接數(shù)字控制器工作原理

23

1.DDC控制系統(tǒng)基本組成

濕

壓

送

溫

過

水

度

度

力

潦

風

濾

傳

開

傳

傳

機

網(wǎng)

感

關

感

感

運

堵

印

S打

器

器

行

塞

S.0??SSe

..

監(jiān)

數(shù)輸入端口(DI.AI)

控

據(jù)

畫

設

面

定

顯

示

、

傳

、

輸

聯(lián)

網(wǎng)

目.■工|聯(lián)網(wǎng)DDC

O

-

辦

電

公

排

水

動

風

送聯(lián)網(wǎng)DDC

照

風

水

風

泵

閥

明

機

機

閥

2.DDC的內(nèi)部功能

(1)邏輯控制功能

(2)數(shù)值運算功能

(3)PID調(diào)節(jié)功能

(4)系統(tǒng)屬性及構件

(5)內(nèi)部時鐘控制

四、直接數(shù)字控制器的編程方法

1.BASIC語言編程方法

BASIC語言是一種計算機高級語言，它具有一定的語法結構，利用不同的指令可以

構成系統(tǒng)的運算和控制并形成用戶程序。

2.圖形化編程語言

圖形化編程是利用圖元排列出邏輯控制關系，再根據(jù)邏輯控制進行屬性定義，變量

賦值、腳本程序、參數(shù)設置等。

五、直接數(shù)字控制器典型應用

1.DDC在空調(diào)中的應用

利用DDC對室內(nèi)的環(huán)境(溫度、濕度)實施調(diào)節(jié)，如新風、回風風閥；盤管水閥；

加濕閥的調(diào)節(jié)。送風、回風溫度；送風、回風濕度；二氧化碳培值等參數(shù)進行采集。送

風機的狀態(tài)監(jiān)測和控制；過濾網(wǎng)堵塞；防霜凍低溫報警等參數(shù)的采集。

2.DDC在換熱站中的應用

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利用DDC對換熱器的一次溫度、壓力、流量；二次溫度、壓力、流量進行檢測；控

制一次調(diào)節(jié)水閥的開度；供水泵、變頻器的控制；供水泵運行狀態(tài)、故障報警、水流開

關狀態(tài)等參數(shù)進行采集。

六、常用的直接數(shù)字控制器產(chǎn)品

1,霍尼韋爾DDC

霍尼韋爾是美國的公司，其DDC產(chǎn)品為Excel5000系列，是一套專門用于智能樓

字系統(tǒng)的DDC產(chǎn)品。主要包括Excel10、Excel20、Excel50、Excel100、Excel300、

ExceI500、ExceI600、ExceI800等。

2.江森DDC

江森是美國的公司，其DDC產(chǎn)品為DX、FX系列，是一套專門用于智能樓宇系統(tǒng)的

DDC產(chǎn)品0

3.西門子DDC

西門子是德國的公司，其DDC產(chǎn)品為PXCModular、MBC、MEC、PXC、FLNC等，是

一套專門用于智能樓宇系統(tǒng)的DDC產(chǎn)品。

4.清華同方DDC

清華同方是中國的公司，其DDC產(chǎn)品為Techcon09系列、Techcon04系列。是一套

專門用于智能樓宇系統(tǒng)的DDC產(chǎn)品。

5.德易安（海灣）DDC

德易安（海灣）DDC是近年來異軍突起的高科技產(chǎn)品，特別是在高職院校的教學設

備和全國職業(yè)技能大賽設備中使用，其DDC產(chǎn)品為HW-BA5000系列和DED-BA-E7500系

列。是一套專門用于智能樓宇系統(tǒng)的DDC產(chǎn)品。

學習單元3可編程控制器

可編程控制器是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、半導體技術、自動控制技

術、數(shù)字技術和網(wǎng)絡通信技術發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動控制裝置，簡稱為PLC。

一、可編程控制器概述

1.PLC的概念

西門子是德國的公司，其DDC產(chǎn)品為PXCModular.MBC、MEC、PXC、FLNC等，是

一套專門用于智能樓宇系統(tǒng)的DDC產(chǎn)品。

25

(1)PLC誕生于1968年，由美國通用汽車公司研發(fā)

(2)第一臺PLC用于GM公司汽車裝配線

(3)PLC是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計

(4)PLC采用了可編程的存儲器，具有邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算

術運算等操作命令

(5)PLC通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或自動化設

備以及生產(chǎn)過程

2.PLC的基本說明

(1)PLC由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成

(2)PLC主要用于工業(yè)控制和樓宇自動化控制

3.PLC的功能

(1)邏輯處理功能

(2)順序控制功能

(3)數(shù)據(jù)運算功能

(4)準確定時功能(高檔PLC可進行毫秒級計時)

(5)高速計數(shù)功能(高檔PLC計數(shù)頻率可高達幾百赫茲)

(6)中斷處理功能(利用此功能可實現(xiàn)各種內(nèi)外中斷)

(7)程序與數(shù)據(jù)存儲功能

(8)聯(lián)網(wǎng)通信功能

(9)自檢測、自診斷功能

4.PLC的特點

(1)體積小，重量輕，功耗低

(2)使用方便，通用性強

(3)功能強大、完善、通用，適應面廣

(4)可靠性高，抗干擾能力強

(5)編程方法簡單，容易掌握

(6)設計、安裝、調(diào)試和維修方便容易

(7)性能價格比好，經(jīng)濟核算

(8)系統(tǒng)組網(wǎng)方便、簡單

二、可編程控制器的系統(tǒng)組成

1.PLC的硬件系統(tǒng)

26

(1)主控部分

(2)供電部分

(3)通信部分

(4)驅(qū)動部分

2.PLC的軟件系統(tǒng)

(1)系統(tǒng)程序

(2)用戶程序

3.PLC的內(nèi)部結構及功能

(1)中央處理器

(2)存儲器

(3)輸入/輸出單元

(4)通信接口

(5)智能接口模塊

(6)編程裝置

(7)電源

(8)其他外部設備

三、可編程控制器的工作原理

1.PLC的掃描工作方式

(1)PLC對用戶程序的掃描是周而復始的，始終處于循環(huán)過程

(2)PLC對用戶程序逐條解讀并加以執(zhí)行，直到用戶程序結束，如此循環(huán)

(3)PLC的掃描包括執(zhí)行用戶程序、內(nèi)部處理、通信服務

(4)PLC執(zhí)行一次掃描操作所需的時間，通常為1?100ms

2.PLC的工作執(zhí)行過程

PLC的工作模式分為運行模式RUN和停止模式STOPo當PLC處于RUN運行模式時,

PLC可通過反復執(zhí)行用戶程序來實現(xiàn)控制功能。同時，還栗完成輸入采樣、執(zhí)行程序、

輸出刷新工作。

四、可編程控制器的控制與處理功能

(1)邏輯控制

(2)順序控制

(3)運動控制

27

(4)過程控制

(5)數(shù)據(jù)處理

(6)通信聯(lián)網(wǎng)

(7)遠程控制

(8)編程語言

五、可編程控制器在建筑設備上的應用

1.在高層供水系統(tǒng)中的應用

(1)電動機起動

(2)變頻器運行

(3)PLC控制

(4)壓力檢測

(5)繼電邏輯控制

2.在群控電梯中的應用

群控電梯就是多臺電梯集中排列，共用廳外召喚按鈕，按規(guī)定程序集中調(diào)度和控制

的電梯。

每臺電梯先進行獨立的PLC控制(電梯的升降、電梯門的開關、電梯平層等)，

然后再進行群控。無論哪部電梯接收到呼叫命令，都會傳輸給主站，由主站根據(jù)各

部電梯所處的位置協(xié)調(diào)控制。所以，PLC不僅控制電梯的應答，還控制變頻器實現(xiàn)

電梯升降過程中的調(diào)速和平層。

六、可編程控制器產(chǎn)品介紹

1.西門子PLC

(1)S7-200系列

(2)S7-1200系列

(3)S7-300系列

(4)S7-400系列

2.三菱PLC

(1)FX系列

(2)A系列

(3)Q系列

28

模塊小結

復習思考題

課后記

29

模塊E9智能樓宇計算機控制技術

教學設計

模塊四智能樓宇計算機控制技術課程類型理論+體驗

課程性質(zhì)職業(yè)能力課程本次類型理論+體驗

授課教師***班級樓宇專業(yè)學期1

本次課時8h累計課時34h教學周7-9周

理論課時5h課堂體驗3h課外作業(yè)

實訓要求4人/組考評方式模塊檢測+技能操作

教學內(nèi)容

模塊四智能樓宇計算機控制技術

學習單元1計算機控制技術

一、計算機控制系統(tǒng)基本概述

二、計算機硬件系統(tǒng)

三、計算機軟件系統(tǒng)

四、計算機編程技術

五、計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)

局域網(wǎng)的建立課堂體驗

1.局域網(wǎng)的參數(shù)設置

2.局域網(wǎng)IP地址的劃分

3.局域網(wǎng)計算機的共享

學習單元2集散控制技術

一、集散控制基本概念

二、集散控制系統(tǒng)功能和特點

三、集散控制系統(tǒng)典型應用

城市污水處理的課堂體驗

1.污水處理控制工藝

2.污水處理控制編程

3.污水處理遠程監(jiān)控

學習單元3組態(tài)控制技術

一、組態(tài)控制基本概念

30

二、組態(tài)開發(fā)過程

三、組態(tài)運行過程

四、組態(tài)技術發(fā)展趨勢

高層恒壓供水的課堂體驗

1.管網(wǎng)壓力的恒定原則

2.供水泵的工頻、變頻切換

3.變頻泵的基本控制原理

學習單元4現(xiàn)場總線技術

一、現(xiàn)場總線技術基本概述

二、智能樓宇中的現(xiàn)場總線技術

學習單元5無線通信技術

一、無線通信技術基本概念

二、常用的無線通信技術

模塊小結

復習思考題

教學目標

教學目的：本模塊針對智能樓宇計算機控制技術相關內(nèi)容進行學習，通過學習可使

學員基本理解計算機控制系統(tǒng)的組成和應用；掌握集散控制技術、組態(tài)

控制技術的主要功能和典型應用；了解現(xiàn)場總線技術和無線通信技術的

連接協(xié)議和通信方式。

教學要求：要求教師結合智能樓宇計算機控制技術中所涉及的內(nèi)容進行系統(tǒng)的講解,

介紹其功能和特點，主要結構和運行方式。并結合案例分析向?qū)W生傳授

知識，課堂上可增加體驗和互動環(huán)節(jié)。

教學重點及難點

教學重點：計算機控制技術；集散控制技術；組態(tài)控制技術；現(xiàn)場總線技術。

教學難點：計算機控制系統(tǒng)組成；計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)；集散控制系統(tǒng)功能和特點。

解決辦法：課堂教學結合現(xiàn)場演示、教學仿真等手段進行綜合講解。

教學方法及手段

教學方法：實施直接導入法；案例教學法。

教學手段：教學板書；電子課件；錄像插件。

31

教學資源：相關的精品課程；網(wǎng)絡教學資源等。

教學板書

模塊四智能樓宇計算機控制技術

計算機控制技術是以計算機為核心部件的自動控制系統(tǒng)。它承擔著數(shù)據(jù)采集與處

理、順序控制與數(shù)值控制、直接數(shù)字控制與監(jiān)督控制、最優(yōu)控制與自適應控制、生產(chǎn)管

理與經(jīng)營調(diào)度等任務。

學習單元1計算機控制技術

一、計算機控制系統(tǒng)基本組成

1.工業(yè)控制系統(tǒng)基本組成

自動控制方式包括開環(huán)控制和閉環(huán)控制。主要包括輸入給定值、控制器、執(zhí)行機構、

被控對象、輸出被控參數(shù)、測量元件、變