對(duì)音樂(lè)噴泉水景工程技術(shù)的結(jié)構(gòu)原理探討

1、精品文檔（可編輯）值得下載 對(duì)音樂(lè)噴泉水景工程技術(shù)的結(jié)構(gòu)原理探討 【摘要】音樂(lè)噴泉水景工程是與給排水工程有關(guān)的景觀 建筑，它可以起到凈化空氣、美化環(huán)境等作用。音樂(lè)噴泉是 水景工程的主要形式，作為城市建設(shè)和園林造景的一部分， 是滿足人們文化需求和精神需求的產(chǎn)品和作品，已經(jīng)成為城 市或建筑的象征。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市建設(shè)步伐加 快，人們對(duì)噴泉的造景功能、娛樂(lè)功能、環(huán)保功能認(rèn)識(shí)的提 髙，開(kāi)拓了噴泉的應(yīng)用范圍，本文就園林給排水工程中音樂(lè) 噴泉的工作原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)控制，以及其基于PLC的電氣控 制進(jìn)行了研究探討。 【關(guān)鍵詞】音樂(lè)噴泉；工作原理；結(jié)構(gòu)控制；電氣 控制 音樂(lè)噴泉主要用于建造公園、廣場(chǎng)等

2、休閑場(chǎng)所，以營(yíng) 造氣氛為目的。而目前的發(fā)展趨勢(shì)是噴泉將隨著音樂(lè)變化改 變其形態(tài)和色彩，并呈現(xiàn)出豐富多彩的花型變化，通過(guò)視覺(jué) 和聽(tīng)覺(jué)共同感受到音樂(lè)豐富的內(nèi)涵。由于每支樂(lè)曲所表達(dá)的 情感不同，噴泉的花型也將隨著音樂(lè)的節(jié)拍作相應(yīng)的變化。 人們對(duì)我國(guó)古典園林以靜水、流水為主的水景形式和西方固 定噴水形式已感到單調(diào)平淡。一方面誅求新奇多變和快節(jié) 奏，另一方面則追求回歸大自然，尋求天然野趣和輕松靜謐。 一、音樂(lè)噴泉的電腦控制原理 （一）高水平的音樂(lè)信號(hào)處理系統(tǒng)利用中科院自動(dòng)化 所在語(yǔ)言識(shí)別方面的國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)，研制了音樂(lè)信號(hào)32位 計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)（MUCS）,將音樂(lè)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析和延時(shí) 處理，提取音樂(lè)信號(hào)

3、中適合噴泉控制的有效成分送給主控 機(jī)，并能將音樂(lè)信號(hào)任意延時(shí)，使噴泉和音樂(lè)同步。 （二）集中分散式控制系統(tǒng)本噴泉由主控機(jī)直接控 制，主控機(jī)具有如下特征： 2.1音樂(lè)信號(hào)采集功能，按頻率特征抽取有效成分。 2. 2對(duì)噴泉設(shè)備進(jìn)行故障診斷，可以對(duì)主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、 漏電及驅(qū)動(dòng)柜工作狀態(tài)進(jìn)行診斷。 2.3中文菜單式操作系統(tǒng)，使操作者能夠在短時(shí)間內(nèi) 學(xué)會(huì)操作，具有音樂(lè)噴泉的各種動(dòng)態(tài)造型和花樣變化顯示功 能，使操作人員通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕就能觀察到噴泉的各種變 化，極大地方便了音樂(lè)噴泉的配曲和操作人員使用。 2.4開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，人機(jī)界面友好，通訊接口及編程技 巧對(duì)用戶開(kāi)放，只需通過(guò)鼠標(biāo)的兩個(gè)鍵即可完成音樂(lè)噴泉的 配

4、曲，這樣就容易使音樂(lè)噴泉配曲庫(kù)不斷豐富，總給人耳目 一新的感覺(jué)。 2.5對(duì)音樂(lè)噴泉的直接控制，直接驅(qū)動(dòng)泵、變頻器或 伺服器。 2.6搖擺電機(jī)的搖擺速度及方向控制，最大控制量 1024或更多。 噴泉控制器采用了 MUCS系統(tǒng)，能夠與音源相接（CD 機(jī)、錄音機(jī)等），在保證音樂(lè)信號(hào)不失真的情況下，使音樂(lè) 與噴泉完全同步。 （三）安全及可靠性。 3.1.1每一路被控制設(shè)備均安裝過(guò)電壓、過(guò)電流、漏 電保護(hù)裝置，一旦發(fā)生故障，能夠自動(dòng)切斷電源，可靠的保 護(hù)該路噴泉設(shè)備不受損失，保證人身安全。 3.1.2從工業(yè)控制工程實(shí)踐中總結(jié)出一套獨(dú)特的接地 保護(hù)方式，進(jìn)一步提高安全性。 3.1.3驅(qū)動(dòng)器部分大規(guī)模地釆用

5、大功率無(wú)觸點(diǎn)繼電 器，減少了電磁火花干擾，大大減少了主回路的故障，延長(zhǎng) 了使用壽命。 作為音樂(lè)噴泉，不可能在一天內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間表演，這里因 為：第一耗電量大，第二長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟會(huì)使之缺乏新鮮感，尤 其在白天無(wú)燈光時(shí)，效果欠佳。噴泉作為整個(gè)廣場(chǎng)的一景， 除音樂(lè)表演外還需考慮作為固定景點(diǎn)時(shí)水型的藝術(shù)效果。固 定水型的使用時(shí)間是最長(zhǎng)的。因此，噴泉水型設(shè)計(jì)與選擇上 除考慮表演音樂(lè)時(shí)的美感，同時(shí)也考慮作為水景時(shí)的效果， 所以控制上的設(shè)置有不同的功能。 3.2. 1手動(dòng)控制：在白天或夜間音樂(lè)表演間歇時(shí)，點(diǎn) 擊鼠標(biāo)獨(dú)立打開(kāi)某些水型，形成一組合造型固定不變。節(jié)約 用電，平時(shí)最常用。 3. 2. 2程序控制：如果您希望有

6、不同的組合造型變化, 則可打開(kāi)程度功能，使水型按設(shè)定的程序變化，出現(xiàn)不同的 造型，使人感受不同景色的美妙。 3.2.3實(shí)時(shí)聲控：為目前國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)公司普遍采用 的一種控制方式，它的特點(diǎn)是可響應(yīng)任何音源信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)演 奏卡拉0K等，但此種控制方式有一些缺點(diǎn)。首先，水型動(dòng) 作要比音樂(lè)滯后，使人感覺(jué)噴泉?jiǎng)幼髋c音樂(lè)不協(xié)調(diào)。其次， 水型的出現(xiàn)組合與出現(xiàn)時(shí)間長(zhǎng)短，為固定重復(fù)的而且不論任 何曲目，所以會(huì)出現(xiàn)表演水型與音樂(lè)所表達(dá)的情感不一致。 如激昂的樂(lè)符，可能出現(xiàn)擺動(dòng)水型，而輕柔旋律時(shí)，又出現(xiàn) 高大的水體，使人聽(tīng)覺(jué)感受與視覺(jué)感受不一致。第三，樂(lè)曲 的情感段落與水型變化時(shí)間不符，而且千篇一律。 3.2.4預(yù)編控

7、制方式：是根據(jù)某一首樂(lè)曲的情感與意 境，人工編制各種水型、動(dòng)作、燈光、水泵的開(kāi)啟和關(guān)閉， 使噴泉的表演與音樂(lè)的情感和意境相吻合。此功能在控制技 術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)方面有一定的綜合難度 二、新式電氣技術(shù)在音樂(lè)噴泉工程中的運(yùn)用 （一）新式照明技術(shù)在音樂(lè)噴泉工程中的運(yùn)用 對(duì)于彩色噴泉，照明是其重要組成部分。照明設(shè)計(jì)的 好壞，極大影響水景工程的觀賞效果，照明工程造價(jià)也在工 程造價(jià)中占有相當(dāng)?shù)谋戎?，所以?yīng)引起設(shè)計(jì)者的重視。近年 來(lái)照明專業(yè)技術(shù)發(fā)展很快，新型光源燈具不斷開(kāi)發(fā)應(yīng)用，為 設(shè)計(jì)增添了不少選擇余地：水下彩燈、軟式流星燈、帶燈、 美耐燈（可塑性霓虹燈、彩虹燈）、頻閃燈和管式花園燈、 光導(dǎo)纖維照

8、明、遠(yuǎn)距離投光燈、水柱導(dǎo)光照明燈。 （二）新式控制技術(shù)在噴泉中的運(yùn)用。 （1）積分環(huán)節(jié)。用于消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，它的輸 出與輸入誤差信號(hào)的積分成比例關(guān)系。如果系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài) 后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱之為有差系統(tǒng)，為了消除穩(wěn)態(tài)誤差， 就需要引入“積分項(xiàng)”。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常 數(shù)的選取，隨著積分時(shí)間的增大，積分作用就越強(qiáng)。使用積 分調(diào)節(jié)時(shí)，即便系統(tǒng)的誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨時(shí)間的增加 而增大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小， 直到等于零。因此加入積分調(diào)節(jié)會(huì)使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降， 動(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢。積分調(diào)節(jié)經(jīng)常與其它兩種調(diào)節(jié)作用相配合， 組成比例積分（PI）控制器或PID調(diào)節(jié)器。 （2

9、）微分調(diào)節(jié)。主要反映系統(tǒng)偏差信號(hào)的變化率， 控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成 正比關(guān)系。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì)出 現(xiàn)震蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大的慣性組件（環(huán) 節(jié)）或有滯后組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后 于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超 前”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。微 分調(diào)節(jié)能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，能產(chǎn)生超前的控制作用。具 有微分環(huán)節(jié)的控制器，能夠提前抑制誤差的控制作用等于 零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。但微分環(huán) 節(jié)對(duì)干擾有一定的放大作用，過(guò)強(qiáng)的微分控制對(duì)系統(tǒng)抗干擾 不利。微分環(huán)節(jié)不能單獨(dú)使用，需要與其它兩種調(diào)節(jié)結(jié)合來(lái) 完成系統(tǒng)控制需求。 三、結(jié)束語(yǔ) 音樂(lè)噴泉以其獨(dú)特的魅力和特殊的功能，愈來(lái)愈成為 休閑娛樂(lè)產(chǎn)業(yè)中的一項(xiàng)重要產(chǎn)品。一個(gè)音樂(lè)噴泉的表演效果 在很大一部分上取決于控制系統(tǒng)的性能發(fā)展，人民生活水平 的提高，一些城市的城建、園林主管部門在城市建設(shè)、