喷泉运行控制设计技术规范

喷泉运行控制设计技术规范

11．5．1 控制对象。

音乐喷泉是现代科技与高雅艺术相结合的多彩动态水景工程，其多彩动态变换是根据设计程序要求或音乐节奏、强弱、高低、旋律等变化控制以下被控对象(执行机构)实现的。这些被控对象往往设在比较恶劣的环境下，大部分露天布置，要经受夏季酷暑和冬季严寒，且常常在水下或水淋下工作，它们布置分散，控制距离较远，又是连续频繁动作，所以对其要求较严格。

1 离心水泵——控制水泵的启停和转速变化。

2 电磁阀——控制阀门的开关。

3 液压伺服阀——控制阀门的开关和开启度变化。

4 数控电磁阀——控制阀门的开关。

5 电动调节阀——控制阀门的开关和开启度变化。

6 水下灯——控制灯的开关、亮度和颜色变化。

7 强光灯——控制灯的开关、亮度(功率)、颜色(彩色光栅)、光斑(焦距)和投射角度变化。

8 摇摆机构——控制摇摆机构的开停、摇摆速度、摇摆

角度和停止位置。

9 旋转机构——控制旋转机构开停、旋转速度和方向变化。

10 自动开关——有些喷泉项目需要对多种自动开关进

行控制，常用的有液位开关、压力开关、光电开关、感应开关、行程开关等。

11 集中联动——有些大型音乐喷泉和水景表演系统要求喷泉与水幕电影机、大型投影仪、激光表演系统、现场音响系统等进行集中联合表演控制。

12 其他水力机械——有时水景工程还需要控制高压柱塞泵、隔膜泵、自动水力堰板、自动加药装置、自动加热装置等。

11．5．2 控制方法。

1 程序控制。

1) 简单程序控制：可以采用定时继电器、交流接触器或固态继电器控制。交流接触器在工作时会发出嘈杂的响声，并且工作寿命也远比固态继电器短，但价格便宜。

2）一般程序控制：大都采用喷泉程序控制器或可编程控制器(PLC)控制。编程器按时间分段，

每段时间有各种不同组合输出，启动相应的水泵、灯光、摇摆机构等，循环运行。高级编程器还可以输出多种模拟信号，通过变频器控制水泵转速。

3）高级程序控制：采用计算机(PC机)控制。PC机可以安排1天、1周或1个月的播放程序。

节假日与平日，早晨、中午和晚上所播放的程序可以不同。PC机可以用不同方法控制水泵、灯光和摇摆机构等，使喷

泉达到更好的效果。

4）程控喷泉还可以加上背景音乐使喷泉产生更好的氛围。

2 音乐控制。

1) 简单音乐控制：音源(CD)产生的音频信号经分频电路送到V／A转换成模拟量信号，通过驱动电路控制喷泉水泵、灯光等。用于交流水泵的驱动电路一般采用移相器或变频器。工作框图如图11．5．2—1所示。

2）一般音乐控制：音乐喷泉的喷水造型与灯光要与乐曲的旋律和节奏同步变化，工作框图如图11．5．2—2所示。

音乐喷泉不仅有音控功能，还能识别乐曲开始。这样就保证了乐曲与喷泉的起始同步。为了使每一段旋律都同步，控制器中还应有乐曲分段计时器，它把每一段旋律演奏的时间，按序存储在控制器里，并受乐曲开始信号启动。同时，把每一段旋律演奏的时间，传送给喷水造型组合电路，把规定的造型组合命令发送给驱动电路，使音乐与喷泉既保证同步又按指定喷水造型组合表演。

上述音乐喷泉控制器的乐曲开始识别电路还不能克服水泵启动到喷头出水的迟后时间(一般潜水泵约0．4～0．6s；普通离心泵约1．0～2．0s和因音箱布置位置不同形成的迟后时间。为克服这种迟后，必须在喷泉音响系统中增加1台24位数字音频信号处理器。见图11．5．2—3，图中V1为

原始音乐信号，V2为迟后信号，补偿时间△t＝V2—V1。

3）多媒体音乐控制：应用多媒体计算机把音源、动画、控制和管理集成于一体。方框图如图11．5．2—4所示。

多媒体音乐喷泉控制系统能实现乐曲管理、计算机辅助配曲、喷泉多媒体演示仿真等人工智能，还能实现与其他相关系统(如激光表演系统、水幕投影表演系统、相关照明系统等)统一协调联动控制。

多媒体音乐喷泉控制系统由工业PC机、I/O卡、A／D转换卡、声音解码器、电平适配器、声音信号处理器以及监控系统等组成。要求高或复杂的多媒体音乐喷泉控制系统采用现场网络总线，由几台计算机和多台控制器组成。

声音解码器是喷泉控制系统特有的控制单元。采用分频法从乐曲的音频信号中分解出乐曲的节奏和强度；采用频普法还能从乐曲的音频信号中识别出每件演奏乐器的音频信号。这样可以更好的实现计算机实时控制和辅助配曲。

多媒体音乐喷泉控制软件方框图见图11．5．2—5。11．5．3 控制系统。

喷泉控制系统是一种工业现场控制系统。尤其对大型音乐

喷泉，其造型变化较多，可能有多个水池组成或水池之间的

距离很大，给控制系统设计带来一定困难。

1 集中式控制系统(CNC)。

集中式控制系统是第一代喷泉控制系统，采用放射式线

路，只能满足控制室离水池较近，规模较小，水形组合变化较少的喷泉工程。

2 现场总线式控制系统。

现场总线是一种串行数据通信链路。它沟通了现场基本控制设备与上级控制设备之间的联系，例如485总线和CAN 总线。是第二代喷泉控制系统。1条传输线可控制多台设备，使控制系统更加简单。采用数字通信技术，抗干扰性强，精度高。控制功能分散到喷泉现场，提高了电控系统的可靠性和灵活性。

3 现场网络总线式控制系统。

即第三代喷泉控制系统。现场网络总线可以有两个以上主控制机，它们之间用网络链接，是最彻底的分布式控制系统。它使系统运行速度更快，以满足音乐喷泉实时控制要求，且稳定性也更好。调试和维护比其他计算机控制系统更加方便。

4 现场总线喷泉控制设备。

任一种现场总线式喷泉控制系统中都不能采用常规喷泉控制设备，因为喷泉的控制现场一般在室外，控制设备需要放在室外、水池边甚至水池内。适合在这种情况下应用的喷泉控制设备有：

1) 智能化水下一线阀门控制器。

只需使用一对控制线(屏蔽双绞线)，即可控制2048个以内