噴泉運(yùn)行控制設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范

1、噴泉運(yùn)行控制設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范11.5.1控制對象。音樂噴泉是現(xiàn)代科技與高雅藝術(shù)相結(jié)合的多彩動(dòng)態(tài)水景工程，其多彩動(dòng)態(tài)變換是根據(jù)設(shè)計(jì)程序要求或音樂節(jié)奏、強(qiáng)弱、高低、旋律等變化控制以下被控對象（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）實(shí)現(xiàn)的。這些被控對象往往設(shè)在比較惡劣的環(huán)境下，大部分露天布置，要經(jīng)受夏季酷暑和冬季嚴(yán)寒，且常常在水下或水淋下工作，它們布置分散，控制距離較遠(yuǎn)，又是連續(xù)頻繁動(dòng)作，所以對其要求較嚴(yán)格。1離心水泵一一控制水泵的啟停和轉(zhuǎn)速變化。2電磁閥一一控制閥門的開關(guān)。3液壓伺服閥一一控制閥門的開關(guān)和開啟度變化。4電控電磁閥一一控制閥門的開關(guān)。5電動(dòng)調(diào)節(jié)閥一一控制閥門的開關(guān)和開啟度變化。6水下燈一一控制燈的開關(guān)、亮度和顏色變

2、化。7強(qiáng)光燈一一控制燈的開關(guān)、亮度（功率）、顏色（彩色光柵）、光斑（焦距）和投射角度變化。8搖擺機(jī)構(gòu)一一控制搖擺機(jī)構(gòu)的開停、搖擺速度、搖擺角度和停止位置。9旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)開停、旋轉(zhuǎn)速度和方向變化。10自動(dòng)開關(guān)一一有些噴泉項(xiàng)目需要對多種自動(dòng)開關(guān)進(jìn)行控制，常用的有液位開關(guān)、壓力開關(guān)、光電開關(guān)、感應(yīng)開關(guān)、行程開關(guān)等。11集中聯(lián)動(dòng)一一有些大型音樂噴泉和水景表演系統(tǒng)要求噴泉與水幕電影機(jī)、大型投影儀、激光表演系統(tǒng)、現(xiàn)場音響系統(tǒng)等進(jìn)行集中聯(lián)合表演控制。12其他水力機(jī)械一一有時(shí)水景工程還需要控制高壓柱塞泵、隔膜泵、自動(dòng)水力堰板、自動(dòng)加藥裝置、自動(dòng)加熱裝置等。11.5.2控制方法。1程序控制。1）簡單程序

3、控制：可以采用定時(shí)繼電器、交流接觸器或固態(tài)繼電器控制。交流接觸器在工作時(shí)會(huì)發(fā)生嘈雜的響聲，并且工作壽命也遠(yuǎn)比固態(tài)繼電器短，但價(jià)格便宜。2）一般程序控制：大都采用噴泉程序控制器或可編程控制器（PLC）控制。編程器按時(shí)間分段，每段時(shí)間有各種不同組合輸由，啟動(dòng)相應(yīng)的水泵、燈光、搖擺機(jī)構(gòu)等，循環(huán)運(yùn)行。高級編程器還可以輸由多種模擬信號，通過變頻器控制水泵轉(zhuǎn)速。3）高級程序控制：采用計(jì)算機(jī)（PC機(jī)）控制。PC機(jī)可以安排1天、1周或1個(gè)月的播放程序。節(jié)假日與平日，早晨、中午和晚上所播放的程序可以不同。PC機(jī)可以用不同方法控制水泵、燈光和搖擺機(jī)構(gòu)等，使噴泉達(dá)到更好的效果。4）程控噴泉還可以加上背景音樂使噴泉產(chǎn)

4、生更好的氛圍。2音樂控制。1）簡單音樂控制：音源（CD）產(chǎn)生的音頻信號經(jīng)分頻電路送到V/A轉(zhuǎn)換成模擬量信號，通過驅(qū)動(dòng)電路控制噴泉水泵、燈光等。用于交流水泵的驅(qū)動(dòng)電路一般采用移相器或變頻器。工作框圖如圖11.5.21所示。2） 一般音樂控制：音樂噴泉的噴水造型與燈光要與樂曲的旋律和節(jié)奏同步變化，工作框圖如圖11.5.22所示。音樂噴泉不僅有音控功能，還能識別樂曲開始。這樣就保證了樂曲與噴泉的起始同步。為了使每一段旋律都同步，控制器中還應(yīng)有樂曲分段計(jì)時(shí)器，它把每一段旋律演奏的時(shí)間，按序存儲(chǔ)在控制器里，并受樂曲開始信號啟動(dòng)。同時(shí)，把每一段旋律演奏的時(shí)間，傳送給噴水造型組合電路，把規(guī)定的造型組合命令發(fā)

5、送給驅(qū)動(dòng)電路，使音樂與噴泉既保證同步又按指定噴水造型組合表演。上述音樂噴泉控制器的樂曲開始識別電路還不能克服水泵啟動(dòng)到噴頭生水的遲后時(shí)間（一般潛水泵約0.40.6s；普通離心泵約1.02.0s和因音箱布置位置不同形成的遲后時(shí)間。為克服這種遲后，必須在噴泉音響系統(tǒng)中增加1臺24位數(shù)字音頻信號處理器。見圖11.5.23,圖中V1為原始音樂信號，V2為遲后信號，補(bǔ)償時(shí)間t=V2V13）多媒體音樂控制：應(yīng)用多媒體計(jì)算機(jī)把音源、動(dòng)畫、控制和管理集成于一體。方框圖如圖11.5.24所示。多媒體音樂噴泉控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)樂曲管理、計(jì)算機(jī)輔助配曲、噴泉多媒體演示仿真等人工智能，還能實(shí)現(xiàn)與其他相關(guān)系統(tǒng)（如激光表演系

6、統(tǒng)、水幕投影表演系統(tǒng)、相關(guān)照明系統(tǒng)等）統(tǒng)一協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)控制。多媒體音樂噴泉控制系統(tǒng)由工業(yè)PC機(jī)、I/O卡、A/D轉(zhuǎn)換卡、聲音解碼器、電平適配器、聲音信號處理器以及監(jiān)控系統(tǒng)等組成。要求高或復(fù)雜的多媒體音樂噴泉控制系統(tǒng)采用現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)總線，由幾臺計(jì)算機(jī)和多臺控制器組成。聲音解碼器是噴泉控制系統(tǒng)特有的控制單元。采用分頻法從樂曲的音頻信號中分解由樂曲的節(jié)奏和強(qiáng)度；采用頻普法還能從樂曲的音頻信號中識別由每件演奏樂器的音頻信號。這樣可以更好的實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制和輔助配曲。多媒體音樂噴泉控制軟件方框圖見圖11.5.25。11.5.3控制系統(tǒng)。噴泉控制系統(tǒng)是一種工業(yè)現(xiàn)場控制系統(tǒng)。尤其對大型音樂噴泉，具造型變化較多，可

7、能有多個(gè)水池組成或水池之間的距離很大，給控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來一定困難。1集中式控制系統(tǒng)（CNC）。集中式控制系統(tǒng)是第一代噴泉控制系統(tǒng)，采用放射式線路，只能滿足控制室離水池較近，規(guī)模較小，水形組合變化較少的噴泉工程。2現(xiàn)場總線式控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線是一種串行數(shù)據(jù)通信鏈路。它溝通了現(xiàn)場基本控制設(shè)備與上級控制設(shè)備之間的聯(lián)系，例如485總線和CAN總線。是第二代噴泉控制系統(tǒng)。1條傳輸線可控制多臺設(shè)備，使控制系統(tǒng)更加簡單。采用數(shù)字通信技術(shù)，抗干擾性強(qiáng)，精度高?？刂乒δ芊稚⒌絿娙F(xiàn)場，提高了電控系統(tǒng)的可靠性和靈活性。3現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)總線式控制系統(tǒng)。即第三代噴泉控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)總線可以有兩個(gè)以上主控制機(jī)，它們之間用網(wǎng)絡(luò)鏈接，是最徹底的分布式控制系統(tǒng)。它使系統(tǒng)運(yùn)行速度更快，以滿足音樂噴泉實(shí)時(shí)控制要求，且穩(wěn)定性也更好。調(diào)試和維護(hù)比其他計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)更加方便。4現(xiàn)場總線噴泉控制設(shè)備。任一種現(xiàn)場總線式噴泉控制系統(tǒng)中都不能采用常規(guī)噴泉控制設(shè)備，因?yàn)閲娙目刂片F(xiàn)場一般在室外，控制設(shè)備需要放在室外、水池邊甚至水池內(nèi)。適合在這種情況下應(yīng)用的噴泉控制設(shè)備有：1）智能化水下一線閥門控制器。只需使用一對控制線（屏蔽雙絞線），即可控制2048個(gè)以內(nèi)的數(shù)控閥，控制距離可達(dá)1200mo2）水下一線變頻器。只需一對控制線，（屏蔽雙絞線）即可控制多臺變頻器，信號傳輸距離可達(dá)1200mo而變頻器有許