胡力勤 赵筱斌

（浙江建设职业技术学院，浙江 杭州 311231）

0 前言

21 世纪， 智能建筑与绿色生态建筑的结合将成为建筑业发展的主流，智能建筑市场的迅猛发展,直接拉动了对建筑智能化新职业人才的需求.智能建筑人才已被住房与城乡建设部列为紧缺性技能型人才。 建筑智能化工程技术专业是我院国家骨干院校建设重点建设专业之一， 是中德合作学习领域课程体系改革项目试点专业， 是浙江省特色专业， 是培养高素质技能型人才的重点专业之一。 《建筑设备监控系统计划与实施》 属于建筑智能化工程专业专业核心课程， 主要涉及空调通风、 给水排水、 供配电照明电梯的计算机自动控制； 要求学生掌握计算机控制和信息处理， 控制器硬、软件安装、编程、调试、设置。在传统实验教学的基础上加入虚拟仿真技术， 既能够提高学生对理论知识的理解， 又能够培养学生的创新能力， 真正实现以学生为主体、教师为主导的实验教学模式[1]。基于校园网络的虚拟实训系统， 通过计算机模拟出场景、 仪器设备、实验现象、操作流程和环节，开展实训教学；突破常规诸多缺点； 适用于开放式实新环境， 方便学生从事创新实训，有助于培养学生创新精神、实践能力、自主学习能力。

1 设计

目前虚拟实训系统的设计与开发都是基于某一门课程的实现[2-3]。

1.1 功能分析

建筑设备监控虚拟实训系统运用计算机技术、网络技术、 虚拟技术、 多媒体技术， 使学生在教学情境中， 在计算机上完成实训项目的操作与交互， 其实训系统应满足教学的要求：

全面展示建筑设备监控系统的典型结构和主要设备,能逼真实现建筑设备监控系统的主要功能,完成建筑设备监控系统的原理性实验教学与技能型操作训练; 为建筑设备监控系统的运行管理提供一个全面的实训环境。 为今后的教师科研提供一个开放的系统平台, 进一步跟踪、 提高建筑设备监控系统集成技术水平;应该能通过校园网访问，完成系统原理图绘制、元器件选择、设备接线、编程各项技能训练。

1.2 实训设计

实训内容用模块化的设计思路， 满足虚拟实训系统的操作性和交互性， 主要分为素材资源库、 实训演示与操作、主要故障现象排除、评价四大模块。 模块的开发研究实训目的、实训内容、教学环境分析、教学方法、 教学评价等方面。 教学以典型工程实施任务为主线，从基础——单项——复合的规律安排，注重控制系统技术方案的确定， 注重工作过程应用能力的培养。素材资源库模块收集国家工程技术规范、 各种技术原理、 实训指导书、 操作演示。 工程产品包括各种传感器、执行机构、DDC、通讯接口、各类线材、上位机，以3D 技术逼真展现，使学生了解其元器件构造、技术参数、工作原理、接线端口，其他以图片、视频、动画、文本各种资源展现， 全部实现分类检索。 虚拟实训项目演示与操作模块主要包括建筑设备监控系统配置、控制原理演示、通讯原理演示，接线、组态。 建筑设备监控系统配置利用素材资源库元件构建监控系统， 组态实现各种监控系统组网和控制流程编写。 主要故障现象排除模块展现各类监控系统常见现象， 要求学生判断故障源， 运用资源中的元件替换故障源设备。 评价模块主要根据厂家认证工程师资格要求对应知、 应会两块内容逐条考核。 传感器、执行器的安装、接线、测控、检修和维护；DDC 的安装、接线、编程、调试、测控、检修、维护、故障排查；使学生在评价模块实训中掌握各系统的使用、调试、维护技术。

1.3 系统结构设计

建筑设备监控虚拟实训系统结构分为上位机虚拟仿真软件、下位机、通信接口。 虚拟仿真软件模拟大楼内部各种机电设备三维模型和场景， 通过通信接口，与下位机交换数据，实现机电设备各场景启动、停止、控制。下位机为DDC 和各种传感器、执行机构组成。虚拟现实建模语言(virtual reality modeling language，VRML)是桌面虚拟现实系统中最经典、 最著名的虚拟现实技术[4]。开发工具采用Photoshop，AutoCAD，3DS MAX 等软件结合VRP 平台，可以在尽量保证场景真实性的前提下加速图像帧的实时生成，完成实时漫游的功能。VRP内嵌编程语言，进行脚本编辑，控制各机电设备动作。接口模块采用STC12C5A60S2 型号的单片机作为数据处理核心，包括电源电路、时钟电路、复位电路和输入输出接口等[6]。 DDC 采用LonWorks 现场总线技术HW—BA5000 控制器， 将传感器、 执行机构与DDC 控制器进行模拟与数字信号的连接， 控制模式选用PID调节，将数据与上位机虚拟软件通过通信接口交换。

2 虚拟实训系统应用

建筑设备监控虚拟实训系统可以实施的实训项目以智能照明控制系统为例， 说明智能照明实训的应用情况。 DDC 可根据主控计算机发来的命令和数据或自带的控制程序(EPROM)，再根据现场各种执行器和传感器反馈的数据和状态对受控设备进行监控。LonMarke 编程主要步骤，工程调试配套程序安装,导入资源文件， 拷贝节点程序注册Plugin 插件程序， 组建LON 网，添加新的信道，添加路由器，保存建立的Lon网络文件，关闭Visio 绘图软件。组态编程，编写脚本程序和动作设置，以Forcecontrol6.1 系统组态软件为工具来操作的。

3 总结

《建筑设备监控系统计划与实施》系建筑智能化工程专业核心课程,在实训系统引入虚拟技术，通过开发与应用研究， 全面展示建筑设备监控系统的典型结构和主要设备, 能逼真实现建筑设备监控系统的主要功能, 完成建筑设备监控系统的原理性实验教学与技能型操作训练;从而节约实验室设备的资金投入，促进校内实训设备的建设与功能的完善； 培养学生的动手能力和创新意识。