大型音楽噴水の作動原理と制御原理

音楽噴水は、美しさと音楽を組み合わせた現代のレジャーおよびエンターテインメント施設です。最も原始的な単純な噴水から現在の音楽噴水へ、そしてその後の映画噴水へと、継続的な発展過程を経て、今日ではより美しく、トレンドに沿ったものになっています。今日は、音楽噴水の生成原理についてご紹介します。

音楽噴水は、変化する噴水の形とカラフルな照明を通じて音楽の含蓄とテーマを反映します。良い音楽噴水においては、水流の形の変化が音楽を十分に表現できる必要があります。これはプログラム制御式噴水に基づき、音楽制御システムを追加したものです。コンピュータはオーディオ信号やMIDI信号を認識し、デコードおよびエンコードして、最終的にその信号を制御システムに送信します。これにより、噴水の形やライトの変化が音楽と同期し、噴水の水流、光、色の変化と音楽の雰囲気が完璧に組み合わさり、噴水のパフォーマンスがより生き生きとし、より意味深いものとなり、水の芸術を表現します。

音楽噴水の原理を簡単に説明すると、実際にはオーディオ信号を電気周波数信号に変換します。この電気周波数信号はインバータを通じてウォーターポンプを制御し、ポンプの圧力が音楽のリズムに合わせて変わります。水柱は再生される音楽に基づいて制御され、音楽と同期する効果を達成します。水柱はウォーターポンプによって制御され、それは三相誘導電動機で構成されています。もし三相誘導電動機の速度が工業用周波数電源に接続されている場合、その速度は変わりません。周波数変換器はモーター速度調整専用の装置です。周波数変換器はモーターの速度を制御して水柱を変化させます。周波数を変えることでモーターの速度が変わり、それに伴ってウォーターポンプの圧力も変わります。音楽の異なる周波数は単片マイクロコンピュータによって処理され、可変周波数モーターの制御端子に送信され、モーターの速度が音楽のトーン、リズム、強度に応じて変わり、ウォーターポンプの圧力もそれに応じて変わり、噴き出す水は高さや低さの変化を持ちます。さらに、噴水の形状は複数のノズルグループをいくつかの設備セットによって制御されます。音楽のリズムと強度は制御信号に変換され、これは電圧制御装置を制御します。電力がこの電圧制御装置を通じて流れると、出力電圧も音楽の変化に応じて変わり、その後ウォーターポンプモーターを制御します。

音楽噴水では、いくつかの企業がWINDOWS NTに基づく最先端の分散コンピュータ制御システムを採用しています。このシステムには5つの主要な特徴があります：先進性、開放性、実用性、そして安全性。

自動制御技術は音楽噴水において最も重要な技術であり、その主な特徴は以下の通りです：

I. 高度な音楽信号処理システム
自動言語認識における国際的な最先端技術を使用し、32ビット音楽信号コンピュータ処理システム（MUCS）を開発しました。これにより、音楽信号に対してスペクトル解析と遅延処理を行い、噴水制御に適した音楽信号の有効成分を抽出してメインコントロール機に送信し、さらに音楽信号を任意に遅延させて噴水と音楽を同期させることができます。

II. 集中型および分散型制御システム
この噴水はメイン制御機によって直接制御されており、以下の特長があります：
1. 音楽信号取得機能。周波数特性に基づいて有効な成分を抽出します。
2. 噴水装置の故障診断およびメインマシンの動作状態、漏れ、ドライブキャビネットの動作状態の診断。
3. 中国語メニューのオペレーティングシステムで、操作者が短期間で操作を学べます。音楽噴水のさまざまな動的形状やパターン変更表示機能があり、操作者はコンピュータ画面を通じて噴水のさまざまな変化を観察でき、これにより音楽アレンジと操作者の使用が大幅に容易になります。
4. 開放型の構造で、親しみやすい人機インターフェース、通信インターフェース、およびプログラミングスキルがユーザーに公開されています。音楽噴水の音楽ライブラリを完成させるにはマウスの2つのボタンだけで十分であり、これにより音楽噴水の音楽ライブラリを簡単に充実させることができ、常に新鮮な感覚を与えることができます。
5. 音楽噴水の直接制御、ポンプ、インバータ、またはサーバーを直接駆動します。
6. スイングモーターの速度と方向の制御、噴水コントローラは任意の音源（CDプレイヤー、レコーダー、生演奏など）に接続でき、音楽信号が歪むことなく、音楽と噴水が完全に同期します。

III. 安全性と信頼性
1. 各制御装置には過電圧、過電流、リーク保護装置が装備されており、故障が発生した場合でも自動的に電源を遮断し、噴水設備の損失を確実に防ぎ、個人の安全を確保します。
2. 工業制御エンジニアリングの実践からまとめられた独自の接地保護方法により、安全性がさらに向上します。
3. ドライバ部では大規模に高電力タッチレスタイプリレーを採用し、電磁スパーク干渉を低減し、メイン回路の故障を大幅に減少させ、寿命を延ばしました。

音楽噴水として、一日に長時間のパフォーマンスを行うのは不可能です。その理由は以下の通りです：第一に、多くの電力を消費します。第二に、長時間オンにすると新鮮さが失われます。特に昼間は光がないため、効果が良くありません。広場全体の景観として、噴水は音楽パフォーマンスだけでなく、固定された観光スポットとしての水のデザインの芸術的効果も考慮する必要があります。固定された水のタイプは最も長い使用時間が可能です。したがって、噴水の水タイプの設計と選択においては、音楽を演奏する際の美しさだけでなく、水景として使用されるときの効果も考慮され、そのため制御設定には異なる機能があります。

1. 手動制御：昼間や夜間に音楽パフォーマンスのインターバル中、マウスをクリックして特定の水タイプを独立して開き、固定された組み合わせ形状を作成します。節電のために、通常時によく使われます。

2. プログラム制御: 異なる組み合わせの形状変化を希望する場合は、度数機能をオンにして、設定されたプログラムに従って水流を変化させることができます。これにより、異なる形状が現れ、人々がさまざまな風景の美しさを感じることができます。

3. リアルタイム音声制御：これは中国のほとんどの企業で一般的に使用されている制御方法です。その特徴は、任意の音源信号に反応し、即座にカラオケを実行することができるなどですが、この制御方法にはいくつかの欠点があります。第一に、水のパターンの動きが音楽に遅れることで、人々が噴水の動きが音楽と調和していないと感じることがあります。第二に、音楽の種類に関係なく、水のパターンの組み合わせと持続時間が固定されており繰り返されるため、パフォーマンスの水のパターンが音楽で表現される感情と一致しません。例えば、音楽が情熱的な場合でも、揺れる水のパターンが現れたり、メロディーが柔らかい場合でも高い水柱が現れたりして、聴覚的体験と視覚的体験が一致しないことがあります。第三に、音楽の感情的な部分と水のパターンの変化のタイミングが一致せず、形式的であることです。

4. 事前にプログラミングされた制御方法: 特定の音楽の感情や芸術的意境に従い、さまざまな水のパターン、動き、ライト、およびウォーターポンプが手動で開閉プログラムされ、噴水のパフォーマンスが音楽の感情や芸術的意境と一致するようにします。この機能には、制御技術、コンピュータ技術、通信技術において一定の総合的な難易度があります。