立志将来当电气工程师,不错的选择。那么高中时期应当做哪些准备呢?
首先,我们来看看电气工程师有哪些:
有建筑电气业的电气工程师,有在企业中从事于工业配电和控制的电气工程师,有配电设备制造业的电气工程师,等等。
我们来看第一个例子,高层建筑
建设中的高楼,电气工程师在本工程中要做什么?
电气工程师要根据设计方案,配套各种配电设施,例如高压配电柜、电力变压器和低压配电柜,还有各种配电箱。并且,要根据用电设备用电情况,例如各种电梯、扶梯和中央空调等等,设计输配电的电缆和控制电缆,当然还有各种控制装置,以及控制方案;此外,还需要设计高楼的照明系统和相应的缆线;根据网络配置情况,设计弱电电缆,以及各种网管系统;对于消防系统,要设计消防专用设施及相应的应急控制装置,以及消防管线。
电气工程师要协助并参与设计一项重要的控制系统,叫做楼宇自控系统BAS。
我们来很粗浅地了解一下BAS系统,如下:
楼宇自动化系统BAS的英文名称是:building automation system,缩写为BAS。
一座现代化建筑内有许多设备,例如供配电设备、空调设备、电梯设备等等。
随着建筑物的规模增大,标准提高,这些设备的种类、数量急剧增加,要求的监测控制点可多达几千点至上万点。这些设备和测量控制点一般分散到建筑物的各层和各个角落,因此采用分散管理,就地监测和操作将占用大量人力资源,有时几乎难以实现。
利用计算机和网络技术,对这些设备进行集中管理和自动监测,对节省运行人力,保持设备正常,具有极大的意义。同时通过计算机系统及时启停各有关设备,避免设备不必要的运行,又可以节省系统运行能耗。这中智能化的检测和管理系统就是BAS。
BAS包括若干子系统,这些子系统有:
1 电力供应系统、2 照明系统管理系统、3 空调系统、4 给排水系统、5 消防系统、6 保安系统、7 交通系统等等。
BAS系统当然很复杂,但最低层仍是探测各物理量的各种传感器、执行控制动作的各种执行器以及直接连接这些传感器、执行器的现场计算机(又称DCU,RTU,DDC分站等)。这些现场计算机接收相应的传感受器信息,并将其转换为数字信号,随时向上一级管理计算机发送,再根据上一级的管理计算机命令及传感器测出的系统状态,驱动执行器完成所要求的控制调节任务。
BAS系统涉及的监控对象不同,传感器、执行器会很不相同。例如空调的冷热源及水系统的传感器、执行器与电力、照明、给排水系统的传感器和执行器截然不同。不过,从层次的结构看,除传感器、执行器不同外,都是采用多个探测测头共用总线的方式。将总线连入区域控制器,在区域控制器解码,确定出每个探测器的输出状态。这样,区域控制器也类似于一台现场控制机,由此,在现场控制机这一层次以上,各分系统就无大区别。
所以,BAS所研究的问题就成为如何将分布于建筑物各处的现场控制机连接,以实现它们之间的数据交换。如何设置各分系统的管理级计算机及BAS总的管理中央计算机,什么样的管理组态软件适宜系统管理控制等。
以上这些系统都与建筑电气工程师的设计密切相关,尤其是建筑设计院的电气工程师们,更是他们的主要工作内容。
第二个例子:发电和供配电
供配电当然指的就是发电、供配电和用电的配电网了。
这里面的技术是不言而喻的。这里既有发电机(水电、风电、核电和火力发电等等),有高压输配电,有各类变电站,还有低压供配电。所涉及到的行业和工业门类极其丰富,也与我们的生活密切相关。
下图是北京的某条街区。看到这些夜景,能想到它与供配电有何种关系?
在这里,除了国家电网外,世界电气业界的三巨头:ABB、西门子和施耐德是世界公认的行业领头羊,而这里所涉及到的技术领域和知识,已经不是这个帖子能够表达出来的。
第三个例子:企业的自控技术
工业自控技术,是一门很大的技术范畴。它即涉及到电气技术本身,也与生产的工艺过程密切相关。电气工程师和工艺工程师,就是保障系统正常运行的责任人。
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从以上例子中我们看到,电气工程师的知识面相当宽广,若只知道中学那一点电气知识就想知晓这一切,显然是不可能的。
我们需要读许多知识。这些知识有:电路分析、供配电知识、模拟电子技术和数字电子技术、单片机技术、电力电子技术、电机学及电机与拖动、电器学、工厂供电、高压电器和低压电器,还有工程检测技术和电气及机械制图等等。
而这里所需要的数学工具包括:高等数学、线性代数、复变函数、概率统计和泛函分析等等。
为什么要读复变函数?是因为电气参量往往既有幅值变化,也有时间变化或者频率变化。描述幅值和
频域最好的工具就是复数,而复数域的数学分析工具就是复变函数。
至于计算机测控技术,也是我们的最主要课程之一。
对于高中生而言,这些知识太过庞大,也太过遥远。我的看法是:认真地念好自己的应读课程,课余时看一些有关电气的科普知识。同时,积极参与学校安排的各种实验课,提高自己的动手能力。
总之,事在人为。只要我们采取积极向上的态度面对未来,心想事成也是极有可能的。
最后,祝福这位题主,期望他的愿望能实现!