摘要:简介了水泵管道、变频器、PLC、灯光、音乐在喷泉中的应用,概述了喷泉控制系统的安装调试。

关键词：变频器、PLC、灯光、音乐、水泵管道、喷泉

引言：随着时代的发展，环境意识让人们越来越重视，作为美化环境的一部分——喷泉，缤纷绚丽的水景，梦幻般的起伏，纵横辉映的水幕，璀璨夺目的多彩灯光，动听的音乐以及相互间的默契配合，融合创意、欣赏、景观为一体的喷泉效果, 演绎出动人的时代美感！同时喷出的细小水珠可湿润空气、减少尘埃；且细小水珠同空气分子撞击产生负氧离子、增进居民身心健康，不断得到了人们的认同。现实生活中不少的车站码头、住宅小区、广场、厂区、宾馆、浴池及家庭院内都开始安装大小不等的喷泉，随着喷泉事业的发展，对喷泉的效果在不断提高，也对电气自动化控制新技术的要求在不断提高，以适应现代喷泉的需要。本文就以喷泉系统的工作原理为例，浅谈水泵管道、变频调速器、PLC控制器、灯光、音乐对于音乐喷泉的应用体会，不当之处，敬请各位专家指正。

喷泉系统运作的概述：

喷泉有室内喷泉、室外喷泉。室内喷泉一般为小型单一的喷泉，在泳池、大厅等作点缀、背景用，喷嘴多以雾喷、喇叭花、小瀑布等为主。室外喷泉分旱地喷泉和水池喷泉，旱地喷泉地下建造水池，它分管道供水和水池直接供水，地面用排水篦子铺设，供行人走路和喷出的水循环流通入水池。水池喷泉一般池内安装艺术雕塑或建造标志造型（有转动、升降、固定），但人不能进入池内。喷泉按照控制方式分以下几种类型：

一、普通喷泉：

{dy}种普通喷泉：只有简单的几种固定水型及灯光，随着电源的开闭而控制喷泉的运行、水型和灯光开关。一般为早期产品或只用于装饰性喷泉时使用，其特点是设计简单，效果单一；

第二种普通程控喷泉：按照池中几种喷嘴系统，在程序控制器中编制几种控制程序，通过程控器发出控制信号控制低压继电器，再由继电器控制水泵交流接触器，使水型及灯光有几种交替的变化样式，这种控制也可以用多路时间继电器、同步控制器、PLC或带有PLC功能人机界面替代。

普通喷泉造价低，档次不高，效果也不尽令人满意，此一般应用于中小型喷泉。

二、娱乐型喷泉：

1、跳跳喷泉

又名光亮泉。是一种高科技水景艺术，水形似根根晶莹透彻地冰柱，一条条、一串串飞向空中，轻舞飞扬，不渐不散。如果是一对跳跳泉，可实现长对跳、中对跳、短对跳、错位跳等，令人目不暇接。如果安装的个数多于两个，编制程序后还可以增加追逐、跟踪等功能。

2、游戏喷泉

游戏喷泉是一种互动式喷泉，人们可以融入喷泉水景中进行各种戏水活动，如穿过由彩虹状水型形成的隧道—彩虹飞渡，由水型形成的矩阵迷宫—迷宫泉，还可以实现水炮打靶—靶泉，人在喷泉上走时突然冒出喷泉—水雷泉，池边安装受话器，用呐喊声音大小，来变频控制喷泉水柱的高低—喊泉，及用脚踩钢琴键发出音符的同时喷出高低对应的水柱—琴音泉，通过触摸改变水柱的颜色或水流方向、形态、产生水雾、气泡甚至跳出彩球和奖品等的各种喷泉，给人带来轻松愉悦的心情。游戏喷泉只根据游人的动作发生反应，这种反应具有不确定性，因此增强了娱乐性和参与性的氛围，给游人其乐无穷美好感受。

3、水珍珠喷泉

利用特殊音波将水变成球体的喷水装置和全频高速闪光灯的视觉残像效果组成的产品：水珍珠可在1秒钟内连续喷出50-60颗大小的水珠，用专用全频高速闪光灯实现水珠悬浮在空中的动人景象。这种全频高速闪光灯和普通闪光灯不同，它可高速闪光，看起来与自然的室内照明无两样。水珍珠与普通喷水不同，它不仅仅是单一的空间装饰，而且可在喷泉设施中利用水的视觉、触觉效果，为人们提供艺术性和观赏性。水珠大小、喷水形状可据不同用途安装在不同的地方。

4、跑泉

跑泉是在多个一线排列的喷嘴上，利用PLC的程序控制每个喷嘴上安装的喷泉专用电磁阀（电磁阀开关速度达10次/S— 20次/S），将10—20个喷嘴上的电磁阀一起喷水，以3—6个喷嘴为一组，当后一组喷嘴开启时前一组喷嘴关闭，快速循环运行形成奔跑的动态喷泉。利用程序还可以做成跳动波动的喷泉，效果令人有振奋进取的心情。

5、摇摆泉

摇摆喷泉一般由摇摆机和对称的两组喷水管道及管道上多个喷嘴组成，摇摆机经变频调速后控制两组管道转动，控制管道上喷出水柱的摇摆速度，形成如“ 鲲鹏展翅”、“光芒万丈”等横向、纵向、斜向、三三摇摆造型喷泉，令人象是置身于虚无缥缈的境界，有心旷神怡的感受。

6、水幕激光喷泉

水幕电影是通过高压水泵和特制水幕发生器，将水高速喷出，雾化后形成扇形透明的水膜“银幕”， 将激光器发出的激光束射在水膜上（由激光头、激光电源、控制器及水过滤器等组成），激光束由激光控制系统控制（激光精度控制有：编程、直接和实用程序控制），可发出多种多样的图案及色彩，照射在晶莹透明的水膜上，形成斑斓夺目的奇异效果。

水幕电影是将特制的录影带，利用投影机的发动机通过光学传感投射在“银幕”上，形成一种特殊的光学效果，水幕的视觉穿透性可使画面具有一种立体的感觉，影片的内容可与水幕面巧妙的结合，更有一种身临其境般的奇幻感觉。扇形水幕与自然夜空融为一体，当人物出入画面时，好似人物腾起飞向天空或自天而降，产生一种梦幻般的感觉，令人神往。水幕电影投影机由机械装置、控制支架、通讯口、软件、时间信号界面及接口组成。

现代喷泉利用灯光效果，做成的还有空中礼花喷泉、孔雀开屏喷泉、轻舞飞扬扭摆喷泉、火泉彩雾等，给人民带来无尽的生活美感和艺术欣赏。

 

三、音乐喷泉：

乐曲本身的四大要素是：旋律及节奏、音量的变化、音色的安排和音符的修饰。如何运用音乐溶入喷泉，这就分了音乐背景型、音乐音频控制型和按音乐编程型。

1、音乐背景型：一般用于程控或普通喷泉，其特点是音乐和喷泉不能同步，常播放轻音乐作衬托。

2、音控制控型喷泉：

喷泉的运行xx受到音乐的控制其控制方法有两种：

{dy}种：从VCD机电路中取得低音频信号，约40几伏交流电压信号，通过电路整流、限压成可调的0—10V模拟直流信号，再把模拟量输入到变频器控制频率（上一台变频器可把模拟量传输到下一台变频器），通过变频器的频率变换控制水泵运行速度，利用这种变频调速系统，从而达到音乐与喷泉同步，这一般用于小型音乐喷泉。

第二种：从VCD机电路中取得音频信号，利用音频处理器把音频信号分成三个或六个分频点，把分频点接入PLC或数据同步控制器，PLC或数据同步控制器按照音频的高低输出模拟信号控制多台变频器的频率，通过对变频器控制水泵，从而达到音乐与喷泉同步，控制效果明显，这一般用于大中型音乐喷泉。

利用变频器中简易PLC功能或数据同步控制器，可以编制几种简单程序，可以增加喷泉的变化。

3、按音乐编制程序型喷泉：

大中型喷泉包含了前面介绍的多个种类的喷泉和下节概叙的多种样式的喷嘴，而且各成体系，按照选定的某首歌，在计算机编制PLC程序，让水型编排有机地程序化，跟随音乐良好地结合在一起，通过PLC及扩展对变频器、电磁阀、继电器等电气的运行进行程序控制，形成音乐与喷泉同步的动态音乐喷泉，{zh0}每一首歌都进行编程，才能达到{zj0}效果。

音乐喷泉可以安装人机界面，设计可视化图形的控制软件，可以根据音乐的情调来进行组合喷泉造型。

喷嘴系统的应用

1、喷嘴的种类：

通常采用的喷头有：可调直流喷头：喷成线性水柱；摇摆喷头：产生多种水姿的组合，扭摆造型水形灵活、别致、扭摆幅度大、动感强；花篮：由多个喷头组成一个大型花篮；孔雀开屏：由可调直流喷头组成水形，如同孔雀开屏；可调多头直上喷头：喷头喷气时射流粗壮高大，气势雄伟，喷水水氛浓；中心喷头：喷水时射流粗壮高大，气势雄伟，喷水气氛浓，一般来做大型喷泉中的主要喷头；加气喷头：利用吸入空气，用较少的水量可产生丰满的射流，水柱呈白色不透明状，反光效果较好，空气越多，泡沫越细，水珠的颜色越白，适应于室外庭院广场大型喷水池用；冰柱喷头：喷头喷水洁白似冰柱，反光效果好；涌泉喷头：在喷咀四周形成水气混合的白色水丘，以较少的水量给人们丰满庞大的景观，反光效果好；雾化喷头：利用喷水作用力使水喷成烟雾状，如烟如雾；喷头：外形美观，喷出的水膜均匀，水声小，造型别致；半球喷头：用水少，喷水时水声小，水膜均匀,形似蘑菇，半球形；立式旋转喷头：利用喷水反作用力或离心力推动喷头形成曲线旋转体水型，犹如嫦娥舒袖，是音乐喷泉变化喷泉水池设计中心的必备喷头；卧式旋转喷头：利用水力的推动，以360度旋转，水姿如车轮飞转，别具一格；花柱喷头：喷水效果层次分明，水压低时优美动人，水压高时，喷水水柱强而有力，喷水时外观形似花束；花边喷头：随着进口水压不同，形成大小不同的扇形水花；蒲公英喷头：由一个球体伸出许多支管，形成一个大球体，喷水时如同蒲公英花球，雄伟壮观，可单独设置或高低交错设置；半球蒲公英喷头：造型如同孔雀开屏，出水口小，喷水噪声小等。

2、喷嘴的安装：

旱喷池中，喷头一般安装在排水蓖子下面3—5cm左右，注意不能让排水蓖子阻挡喷头喷水。

水池中安装喷头，喷嘴头要高出水面3—4cm左右，低于溢水口3cm左右，喷嘴头要水平、垂直、规则排列成一线，高低前后不要超过1—2cm，喇叭花、牵牛花等要按照其要求高出水面，达到效果。

喷嘴堵塞要及时清理，生料带、麻丝不能留在喷嘴内。

过滤系统的应用

在喷泉系统中要对水进行循环过滤处理，保持喷泉清洁无污染，就能延长喷泉的使用寿命；对水进行过滤处理后的重复循环使用，可以达到节约用水、保护水资源的作用，这在水资源比较贫乏的地区就显得尤其重要。

喷泉的过滤是按照10立方的水，选用3匹循环泵 ，S450的沙缸，石英沙75公斤，投药泵0.75P，8KW的恒温器配置。

室外喷泉的过滤循环进水管道是由水池送入机房的，由于池上风沙大、垃圾多的原因，{zh0}在进水管到循环泵前安装粗过滤缸器作{dy}道粗过滤（要求粗过滤缸内垃圾、泥沙非常便于清理且能常清理），再把水经循环泵泵水，送入过滤沙缸作第二道精过滤，（沙缸受柄的方向表示：1.WAST直排，2.FILTER过滤，3.BACKWASH反排缸内藏污，4.RINSE反排管内藏污，5.CIRCULATE不过滤循环，6.CLOSE关闭）。在冬天水结冰的地区，要在沙缸出水管上安装恒温器，且管内要有足够水压顶开恒温器启动开关，再由恒温器出水管安装投药泵投送药的三通口和安装止回阀，这样就可把循环水送入水池，如果循环过滤量不够可再增设几组循环过滤系统。

机房内要求安装排污管和排水管道及地漏，供滤沙缸排污系统排污和防止管道漏水。循环水管道要和配电柜隔离开，禁止管道循环水喷射、浸泡电器设备。机房内循环过滤系统的所有管道必须排列整齐，布局合理，操作快捷，维护方便。循环过滤系统管道安装完毕后，进行灌水试压调试，管道内压力达到8公斤以上。注意调节多项阀时应先关掉循环泵。

潜水泵、管道的应用

一、潜水泵的应用：所选用的各种喷嘴、阀门和泵都应该防堵塞、耐锈、耐腐、耐磨损、易于操作。在选用水泵时要考虑国产水泵所标的是管道供水扬程，而喷泉使用的是空中扬程，且国产的水泵性能比较低，为了喷泉扬程有足够的可调余地，所以选购的水泵额定扬程流量要比实际使用扬程流量大2—2.5倍（{zh0}使用力矩大绝缘等级高的水泵），要每个水嘴上安装截止阀，改变喷嘴的扬程大小来调制水景样式。水池内要有集水井排污泵，排污泵的大小根据池水的立方而定。

二、管道的应用：为了防止水的腐蚀，一般采用PVC上水管、热镀锌管、不锈钢管、紫铜管等作喷泉管道，冬天气温太低喷泉不用时，要把水放光以免冻裂水泵及管道，管道与水泵连接处要用法兰连接，便于水泵维修。主管道要按照规范安装支架，所有螺纹连接处要牢靠，以免喷水时由于振动而造成管件及喷嘴脱落，导致喷头歪斜抖动。所有管件、水泵、喷头外表面都要做防腐处理，铁件生锈铜件发黑升绿锈。水泵、摇摆机在陆地试车时其运转时间不得超过5分钟。

变频器的应用

一、变频器对于喷泉的应用：

为了喷泉扬程有足够的可调余地，所以选购的水泵额定扬程流量都比实际使用扬程流量大，这样就导致水泵本身浪费了部分用电量。安装后调制水景样式，调节每个水嘴上的截止阀，来改变喷嘴的扬程大小，这样势必造成水泵的负荷和管道内压力增大，水泵负荷增大导致了用电量的增大，整个系统长期硬性运行，容易造成水泵损坏、管道性能降低、用电量严重浪费、电器易损坏等问题。如果甲方要求更改一下喷水的高低，那就还要一个个地调节每个水嘴的截止阀，操作非常烦琐。

以上这些缺陷在音乐喷泉利用变频器的控制系统中得到很好的完善和解决，音乐喷泉控制系统是：音频信号通过音频信号处理器送达PLC控制器，通过PLC控制器对多台变频器变换频率的控制，实现水泵软停软启和平滑加减速，降低对电网容量要求，减小对电力冲击，减少水泵的故障率，延长使用寿命，节约水泵多消耗的电能，又可控制水泵转速达到可调喷嘴扬程大小的随意性；灯光系统则由音频信号通过PLC控制器对灯光控制器控制，达到对灯光亮暗调节和色彩变化的控制，形成灯光、音响、水景统一的立体效果。

二、变频调速控制系统控制水泵扬程和流量的分析：

一般笼型异步三相交流潜水泵的是有一个固定扬程和流量的，而音乐喷泉的水柱需要时大时小，时高时低多变化运作方式，这需要控制水泵的转速才能达到（以前直流电机可调速，交流电机不能调速），而水泵电机转速和三相电源的频率有关n?=60??/p：n?—旋转磁场转速，(r/min)；??—三相交流电源的频率，Hz；p—旋转磁场的磁极对数。因此必须安装变频调速控制系统才能去控制水泵调速运行，一般用于三相交流水泵的变频器，是交—直—交变频调速系统变频器，其原理是首先将50Hz的三相交流经晶闸管可控整流变为直流电，再用逆变器变为频率可调的三相交流电，供给三相交流水泵电源并控制它的转速，以达到控制水泵的扬程和流量，实现平滑的、宽范围、高效率无极调速系统。伴随着音乐的节奏，音乐高亢雄壮时水咀喷出激励高大的水柱，音乐低沉时水咀喷出缓慢低矮水柱。

1、变频器调节频率控制水泵的水柱喷射启动：

三相异步电动机用电源直接启动时，启动电流往往是额定电流的4—7倍。利用变频器控制电动机低速启动时是控制电动机电压和频率，保持电动机磁通不饱和，输出恒转矩方式运行的。

音乐喷泉中音乐开始，信号送给PLC机控制变频器频率上升，水泵通电运行，到喷嘴开始喷射出水柱，一般会出现喷嘴节流滞后喷射，水柱瞬时喷出的扬程不能跟随音乐同步，这些现象可这样解决：

让喷嘴能够跟随音乐的节奏，及时喷出水柱，缩短水泵启动时间，可在变频器控制面板中，功能码可设定0.7s 加速时间。

选购的水泵一般额定扬程流量都比使用扬程流量大2—2.5倍，选择加大功率水泵就加大了水泵的瞬时扬程和流量，加快水柱的喷出。这样虽然变频器具有过载、过压、过流、欠压、电源缺相等自动保护及声光报警系统，即使在节奏很快时，也不易出现变频器频繁自动保护。

开启喷泉后曲终时或音乐很低时，可让电动机低速保压运行，一旦给定信号，水泵运行，水柱迅速达到喷射扬程，可在变频器面板上功能码设定下限频率10Hz。

2、变频器良好的减速系统：

变频器P、B输入端子配上能耗电阻，在加、减速时将机械能转换为电能消耗在电阻上，成为能耗制动状态水泵实现制动减速。（制动电阻按照水泵电机功率选用的5.5KW选80Ω，4KW选120Ω）。

水泵虽然已停止通电，由于惯性水泵还要运转一段时间，造成喷嘴继续喷出水来的状态。要达到水泵能跟随音乐的节奏及时减速，可在变频器控制面板功能码设定0.7s减速时间。

3、变频器频率跟踪和电动机正反转：

变频器可以保证频率跟踪，即水泵停止运转后，在再次运行时水泵将能跟踪停转时的频率继续运行。

如果发现水泵反转，导致水泵的扬程变小，可在变频器控制面板功能码设定正转、反转。不需要更改水泵三相电源的相位，操作方便易行。

三、变频器节能效果：

由水泵的原理得出，流量和转速成正比，扬程和转速成正比，转速与频率成正比，而轴功率等于流量乘于扬程，轴功率与转速的三次方成正比。以目标频率38HZ，下限频率10HZ计，变化率为：76%—20%之间。得出平均率为：50%。

设水泵全速流量空载损耗为0.1（Y0≈cosnt）

以本例水泵总功率：5.5KW+5.5KW+4KW+2.2KW=17.2KW                全速功率:17.2-17.2×0.1=15.48KW

变频功率: 17.2×0.1+50%?×15.48KW=3.655KW                     节约功率:15.48KW-3.655KW=11.825KW

喷泉受到天气的影响，每年有240天左右可以运行的时间，以每天喷泉开启3小时计每年用电量:15.48KW×3h×240天×0.7元/kwh=7801.9元≈7.8千元。

每年用电量:11.825KW×3h×240天×0.7元/kwh=5959.8元≈6千元。

实际消耗用电量仅:3.655KW×3h×240天×0.7元/kwh=1842.1元≈1.8千元。

为了便于让建设方直观理解音乐喷泉的省电效果,由上可得:

节电明显,能让建设单位xx做得起喷泉养不起喷泉的疑虑，即使频繁使用喷泉，不会因费用太大而产生顾虑。

PLC的应用

一、喷泉中的PLC编程：

为了达到优美的喷泉艺术效果，就要运用高科技智能自动化技术控制喷泉， PLC可编程控制器具有的准确、精密、快速、稳定的特点和多点控制的功能已使它成为现代高技术音乐喷泉工程中不可缺少的设备。PLC采用模块化设计，系统扩展性好，兼容性强，安装和维护使用方便。

PLC的中央处理单元CPU象是婴儿的大脑一样空白的，要让他做什么要先输入程序才能让他干什么。编制CPU程序，首先要在计算机里安装编程软件，把PC/PPI数据电缆的RS-232口接入计算机，RS-485口接入CPU，就可以在计算机编制程序了。

列如将这些喷泉水形变化速率、喷泉水形启喷时间和喷泉水形停留时间对应旋律及节奏；喷泉水形的高低起伏量对应音量的变化；不同的音色对应不同的水形：笛子与旋转喷头对应，小提琴与直调喷头对应，小号与喇叭花水形对应等；水形形状调节对应音色的安排。控制跑泉、跳泉、摇摆泉、内抛泉、直射泉、花柱泉按照音乐，配合时间顺序喷射运行，达到喷水流极具音乐动感。配合灯光控制器，交替控制变换每一路灯光。PLC内可设置多个程序，与人机界面配合使用程序可随时调用；与音频处理器连接可直接跟随音乐控制变频器自动运行。

照明系统的应用

就是在音乐喷泉系统中用到的各种灯具，如不同材质和不同功率的水下彩色射灯、水下光纤、水下霓虹灯、大功率多功能电脑调控彩灯、激光发光器、彩色放电投光灯等。通过主机的控制让喷水、灯光和音乐组成xx的配合，给人以艺术享受。根据工程的实际使用要求，公共景观场所中，水下彩灯的选择要把人身安全作为{dy}要素，因此必须按照国标的明确规定，游泳池、喷水池、嬉水池采用12V安全电压的水下彩灯。

（1）照明功能

照明功能主要指光源的发光亮度。它可根据照射高度、投光面积来选择不同功率的水彩灯。水下彩灯的颜色，一般有红、黄、绿、蓝、白五种，可根据应用场合、照射对象及营造的气氛来选用。

（2）外观造型及外壳材料

水下彩灯虽然在水下使用，不太显目。但外形材质与灯具的比重有关。若比重太小，则产生较大浮力，容易将水下彩灯的固定螺钉松动，使灯具飘浮水面而太重双使灯架难以支撑。

（3）经济性

水下彩灯的经济性是指灯具的一次性投资及运行费用的总和。现市场有的灯具质量鱼龙混杂，一般来说，质量较好水下彩灯，其灯具价格较高，使用寿命较长、运行费用较小，反之，质量较差的水下彩灯，虽价格便宜，但常因亮度低、彩灯褪色、寿命短、漏水、漏电而导致失明，不但增加了运行费用，且维护困难，有的甚至影响到整个工程的验收，造成建设方的疑虑和不信任，信誉下降。（现场安装中原装的菲利浦、美国喜活、欧司郎、GE、赛克司灯比较可靠，赛克司光源最多）。

水下彩灯的应用

在选择了满意的水下彩灯后，正确地使用是重要环节，一般应注意如下方面：

（1）灯具分布要均匀

水下彩灯是针对照射某一对对象而设置的，所以要根据对象的大小、高度来布置灯的位置和确定数量及颜色，当需要较强光照时，在无特殊要求的情况下，宁可多选用几个同类灯具，不可用几个大功率灯。这对灯具的备货和维修都带来方便。

（2）灯具的安装高度要适当

水下彩灯一般安装在水面下50-100mm左右，过深会影响光效，过浅因下落水体的强烈冲而影响使用寿命。水下彩灯灯泡露出水面，灯泡的寿命就会缩短，所以使用喷泉时水位尽量不能低。

（3）灯具的电缆应有足够的负载余量

防水电缆的导线面积是保证电流通畅的前提。若过小，则电流在导线损耗太多，使发光效率大为降低；若过大则费用就增加，一般12V100W水下彩灯的导线截面应不低于2.5mm2；12V300W水下彩灯应不低于6mm2。

（4）变压器的输出电压要适当

对于水下彩灯的安全来说，必须要提供12V工作电压，它是通过变压器来实现的。虽然在变压器输出12V电压，但因导线损耗而在灯具端的电压就会低于12V，发光亮度会明显降低，所以应根据导线长度，考虑其损耗，故意提高变压器输出电压，以确保灯具端的12V工作电压，同时要求同一变压器上的水下彩灯其电缆长度应一致，使灯具间的发光亮度保持均匀性。

（5）变压器的位置要合理

变压器的位置直接关系到水下彩灯的电缆长度及灯具的发江亮度，一般应尽量靠近水池边，缩短电缆长度，减小电压损耗。同时变压器应安装在防雨电器箱内，或在休闲椅下，或建筑小品的隐蔽处。

（6）照明电源的总负载应保持三相平衡

一般选用变压器均为单相220V工作电压，所以在变压器接电源时，应将数个变压器的功率均匀地分布在三相上，避免因三相不平衡而带来电气故障。

（7）工作电压要稳定

灯具的额定工作电压是灯具电气参数指标，它直接决定了灯的使用环境，即是实际工作电压必须要与额定工作电压一致。实际工作电压的波动也直接影响着灯具的寿命和发光效果。经理论计算和实验证明，当工作电压偏高额定电压5%时，寿命将缩短了设计值的50%，当偏高10%时，则寿命只有设计值的30%，此时亮度虽然增高，但发光效率仅增加20%。相反，若工作电压偏低5%时，则使用寿命几乎增加一倍，而发光效率只损失15%。所以，有些使用单位在权衡得失之下，宁可采用降压使用。

喷泉的布线

一、喷泉的线路控制：

音乐喷泉系统控制方式有三种形式，集中式控制系统，现场总线式控制系统，网络总线式控制系统。

1、   集中式控制系统

集中式控制系统采用放射型结构，能满足控制室离水池较近，规模较小，花型变化较少的音乐喷泉。当水池远离控制中心时，工程所花费的电线线路投资也就会增加。

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。它沟通了喷泉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。现场总线的优点如下现场总线是一种串行数据通信链路。

（1）一条传输线可控制多台设备，使控制系统更加简单，因此也就缩短了工程施工的周期，安装加维护也更容易；

（2）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、   网络现场总线式控制系统

网络现场总线结构与现场总线相同，但在性能上却有配制上的提高。主要表现在以下几方面，稳定性也更好；

（1）网络现场总线是最彻底的分布式控制系统，它使电控系统运行速度更快，达到了音乐喷泉实时控制的要求，稳定性好；

（2）由于网络连接结构的种类很多，能支持总线型也支持放射型，也可以混合结构。

（3）网络现场总线与现场总线的主要差别是网络现场总线采用了专用网络操作系统来保证网络各个设备之间的相互操作。

到底采用哪种控制方式，还要根据控制要求、现场情况和投资等决定。

二、喷泉的线路安装：

（1）音箱线、照明和水泵线路由配电室引入水池和室外地面，要求穿管敷设，线管可采用PVC管和热镀锌薄电线管，管壁要防腐处理。电源线要采用防水电缆敷设，穿线截面积不大于穿线管径的60%。

（2）音箱线、照明和水泵线路进入水池内管口和室外地面，要用防水填料封堵，不能让池水和雨水倒灌进入配电房。

（3）水池中敷设水下灯和水泵的防水电缆，要沿管道用扎带捆绑整齐，接头处要刷锡，并用高压防水胶布粘牢，再用环氧树脂浇灌或用专用的水下防水盒。

三、喷泉配电柜的控制：

喷泉控制柜由主开关、音频器、音控、灯控器、PLC、变频器、手动/自动转换装置及运行指示等单元组成，实行集中控制。它集计算机多媒体技术、音乐控制、可编程序控制、人工智能控制等技术于一身，综合当今国际上{zlx}的先进科技成果，能实现现场全程实时音控、能自行识别乐曲旋律、节奏、乐感和音频的强弱度，系统应有音频与水形的同步功能，有方便的操作界面和编配乐曲功能。控制和操作平台可采用工业入式智能平台，控制编程软件包括数据服务器、逻辑处理器、过程处理器、人机界面、信息处理等工业控制系统软件。可以根据音乐的情调来进行水型编排，组合成千变万化的造型。在控制编程软件界面下，可以用鼠标点击想要打开的任意一台水泵或一组彩灯。可以用于调整水型或固定打开一些水型。可以随机播放或自动循环播放音乐喷泉表演。控制软件可采用图形可视化设计，电脑屏幕上可以实时显示喷泉平面图中水型的动作状态。对相应的音响、灯光、水泵等进行自动化控制。

四、喷泉配电柜的安装：

(1)安装的环境：

温度范围为-10—+50?C，温度超过40?C应增加通风。

无腐蚀、易燃，易爆、蒸气、油烟、灰尘。

安装场所应坚固无震动、无电磁干扰、清洁干燥。

(2)安装方法和空间：在控制柜内垂直安装、多台设备尽量水平横向安装，必须上下安装时尽量增大纵向距离，上下左右保持足够空间，柜上方{zh0}安装排风扇保证散热良好。

(3)接地装置：

务必使用设备的专用接地端子，不要使用外壳接地，并且连接可靠。

各台设备应分开接地，避免同强电设备共用接地极，接地电阻小于10Ω。

(4)接线要求:

控制回路为弱电信号线，应尽量与主回路分开走线，如与主回路平行时，间距要大于200mm，如与主回路交叉时，要采用垂直交叉的方式。为避免主回路的高次谐波信号进入控制线路产生干扰, 尽量使用屏蔽线。

五、喷泉的调试：

通电前应检查安装环境是否合符要求，设备是否破损，接线有无松动、脱落。检查开关、线径、连接方式、配置是否安全, 布局是否合理。

调试时把安装好的水泵不通过变频器接入三相漏电开关下端，用三相交流电直接启动，如果因水泵长时间不运转而轴轮咬死，或在出厂运输过程中，已造成水泵内部漏电、短路等损坏问题，能及时处理，排除故障。

再把水泵接入变频器，在变频器的控制面板上，功能码设置使用频率50HZ，然后调节频率由小逐步增大，观看变频器和潜水泵有无异常现象，再让水泵全速运行一段时间，检查变频器和潜水泵运行是否正常。然后，在变频器的控制面板上，功能码设置上限频率使水泵达到实际需要的扬程和流量，再细调喷泉水池喷水咀上的截流阀，调节出每个水咀的扬程，让其构成图案。

打开PLC、音频器、灯控器音控系统，给定变频器信号，观察启动电流的变化，如启动电流过大，则应适当延长启动时间；在给定信号衰弱时，观看是否出现过流和过压现象，如有应适当延长减速时间。

如果甲方提出要求如喷水池因风大水易飘出池面，或喷出的水不高而不够壮观等问题，需要重新调节水咀喷射的扬程和流量，只在变频器上重新设置一下目标频率即可。

水下灯调试：注意灯具是否进水，先把每路灯接到漏电开关下端，一路一路调亮水下灯，灯坏的及时更换，然后接入灯光控制器，微调灯光的控制效果。

六、小结

随着社会发展和科技的进步，人们对自下而上环境质量提出了愈来愈高的要求，在美化环境的同时，一切设施都必须要以人身安全为前提，作为现代化国际大都市，要与世界接轨，必须要规范操作。我们通过对变频器、PLC、水下彩灯、音频器、灯控器、音控系统的应用实践,感到自动化控制不但得到优美动人的动感喷泉效果，并喷泉设备有效使用寿命还得到延长，用电量得到大量节省，优点无法比拟。我在公司参与建设单位的设计中，必将致力于向甲方推广音乐喷泉的应用。

七、结束语:

公司为追求高节能、高质量、高品位、高效果的音乐喷泉，一心致力于喷泉内部结构及控制系统的研究设计，认识到自动化智能控制系统的音乐喷泉，将是喷泉以后发展的主流。在进行音乐喷泉设计时，首先根据社区的环境和居民的喜好，设计出几种主要的表现主题，并做出动画或效果图，然后根据设计要求确定喷淋系、音效系和灯光系。根据“三系”的控制要求和现场的情况，选择控制柜、可编程控制器和主机进行配置。编出合理的工程实施方案，统计出工程中所有配置的造价进行报价。当合同签订后，要预订喷头、音效、灯光控制设备，预购管道设备加工制作，进入现场预埋管道配合泥瓦工等工种施工。

综合以上所叙，不同的喷泉要不同的配置，会出现不同的造价，建设方可以按照本文作参考，进行自行挑选匹配，降低造价。

由于本人学识有限，不能更好地表达和举例，文中的错误和不足敬请专家、老师多多指导宝贵意见。

参考文献：     《音乐喷泉自动控制系统》江月山著、《水下彩灯的选择与应用》、《西门子变频器使用说明》、《西门子PLC使用说明》