دراسة تصميم نافورة موسيقية حضرية

دراسة تصميم نافورة موسيقية حضرية

تنسيق تصميم المسرح والهيدروليكيا والضوء والصوت والتشغيل

تصبح النافورة الموسيقية تجربة دائمة عندما ترتبط حركة الماء وتغير الضوء وبنية الموسيقى ببعضها البعض. يبدأ هذا التنسيق في مرحلة اختيار المعدات: ترتيب الفوهات، وعدد المجموعات المستقلة، وسرعة استجابة المضخات، وموقع المتفرجين، كلها تؤثر على العرض النهائي.

في هذا الفصل، يتم فحص مشروع افتراضي لتوضيح عملية التصميم. إن الأبعاد ومعدلات التدفق والسعات وأوقات الاستجابة هي افتراضات تعليمية ولا تعتبر مواصفات لمشروع أو منتج GSO معين. الهدف هو توضيح العلاقة بين القرارات والحسابات؛ يتطلب الاختيار التنفيذي للمعدات معلومات حقيقية عن المشروع.

44–1. تحديد مهمة المشروع

في المثال الحالي، يتم النظر في وجود نافورة بركة في الفضاء العام المجاور لمجمع ثقافي وتجاري. يشاهد المتفرجون العرض من خارج البركة، ولا يعد وصول الجمهور إلى المياه جزءًا من استخدام الخطة.

يتم تحديد مهمة المشروع في ثلاث حالات:

• العرض الموسيقي: تقديم برامج موقوتة بالماء والضوء والصوت.

• الوضع اليومي: حركة سلسة للمياه بين العروض، مع استهلاك أقل للطاقة.

• الوضع المقيد: تنفيذ البرنامج وفقا للرياح أو قيود التشغيل.

ويجب كتابة هذه الشروط من البداية في وصف الخدمة. إذا تم اختيار الجهاز فقط لأعلى ارتفاع للرش، فقد لا يتمتع بالجودة المطلوبة أو الأداء المستقر في حالة السكون.

يجب أيضًا تحديد نجاح المشروع من خلال معايير يمكن التحقق منها: الرؤية المناسبة للجمهور، وتكرار العرض، وإمكانية الوصول، وإمكانية الإصلاح، وإمكانية إدارة المجموعة بالموارد البشرية والميزانية المتاحة.

44–2. مواصفات العينة ووضع المشهد

العمق المدرج هو مجرد مدخل لحساب الحجم ولا يعتبر مقياسًا لسلامة البركة.

في الوضع الأساسي، يتم استخدام المجموعة المركزية للتركيز الرئيسي ويتم استخدام المجموعات الطرفية الست لإنشاء حركة متسلسلة، وتماثل، واستجابات ثنائية. ويجب تحديد زاوية الرؤية الرئيسية للجمهور قبل تثبيت هذا الترتيب؛ قد يُنظر إلى التركيبة التي يمكن قراءتها من الأمام على أنها مضغوطة من الجوانب.

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 44-1: المخطط المفاهيمي لمشهد النافورة

يتم عرض بركة 24 × 8 م، وست مجموعات محيطية بمعرفات G1 إلى G6 والمجموعة المركزية G7. ويجب أيضًا تحديد منطقة المشاهدة الرئيسية والممر العام وموقع مكبرات الصوت وإمكانية الوصول إلى الصيانة. العنوان الفرعي: "الموضع التعليمي؛ يجب الانتهاء من التباعد بين الفوهات ومنطقة المشاهدة من خلال اختبار الرش وفحص الرؤية.

44–3. تحويل فكرة العرض التوضيحي إلى قدرة المعدات

في هذا المثال، تقوم أربع فوهات من كل مجموعة بتغيير الارتفاع بأمر مشترك. ولذلك فإن النظام يحتوي على سبع وحدات مستقلة لحركة المياه، على الرغم من أنه يحتوي على 28 فوهة.

ويجب أن يكون هذا الاختلاف واضحًا في مستندات الشراء:

عدد الفوهات ليس هو نفس عدد النقاط المستقلة القابلة للبرمجة.

إذا كان صاحب العمل يريد تشغيل وإيقاف كل فوهة بشكل مستقل، فستكون هناك حاجة إلى ترتيب آخر للصمامات والمضخات وأجهزة التحكم.

على سبيل المثال، قدمت فونتانا YSwitch لتوفير تحكم مستقل في المخرجات في ترتيب المضخة المشتركة. يجب فحص هذه الإمكانية في نفس المجموعة الهيدروليكية المحددة ولا يمكن توسيعها تلقائيًا إلى أي صمام أو شبكة. نقدم لكم YSwitch من فونتانا ^[295]

كما تم طرح فوهات التحكم والمضخات متغيرة السرعة ومعدات التحكم على الموقع الإلكتروني لGSO. يجب أن يعتمد اختيار المشروع على منحنى الأداء وخريطة الاتصال للنموذج المقترح. منتجات النافورة الحضرية GSO ^[296]

44–4. حساب معدل تدفق مجموعات الرش

معدل التدفق المفترض لكل فوهة طرفية هو 1.2 متر مكعب في الساعة:

$Q_{outer,group}=4\times 1.2=4.8m^3/h$

دبي ست مجموعات طرفية:

$Q_{outer,total}=6\times 4.8=28.8m^3/h$

يُفترض أن معدل التدفق لكل فوهة مركزية يبلغ ثلاثة أمتار مكعبة في الساعة:

$Q_{center}=4\times 3=12m^3/h$

في النشاط المتزامن لجميع المجموعات:

$Q_{display,max}=28.8+12=40.8m^3/h$

وحدة معدل التدفق هي متر مكعب في الساعة.

هذه القيمة هي التيار المتداول للشاشة. بعد الرش تعود المياه إلى البركة. ولذلك فإن 40.8 متر مكعب في الساعة لا يمثل استهلاك المشروع للمياه العذبة.

44–5. ترتيب دائرة المياه والحجم الأولي

في الترتيب المفاهيمي لهذا المثال، كل مجموعة لديها مضختها الخاصة. يتم أخذ الماء من حوض السباحة، ويمر عبر دائرة نفس المجموعة ويعود إلى حوض السباحة بعد الخروج من الفوهات.

يتم توفير دائرة الفلتر بشكل مستقل بحيث لا يعتمد برنامجها على سطوع الشاشة. يتم تحديد تفاصيل حصاد المياه وحماية المداخل والخلط والوقاية من مناطق الدوران المنخفضة في التصميم التفصيلي.

الحجم الهندسي لمياه البركة:

$V_{basin}=24\times 8\times 0.45=86.4m^3$

لحساب المخزون الإجمالي يجب إضافة حجم المياه للأنابيب والمرشحات وأي خزانات جانبية. حجم 86.4 متر مكعب وحده ليس الأساس النهائي لاختيار المعالجة.

تحتاج نافورة العرض أيضًا إلى خطة لإدارة جودة المياه. يؤكد مركز السيطرة على الأمراض (CDC) على دور الرواسب والأغشية الحيوية ودرجة الحرارة واحتباس الماء والمطهرات المتبقية في السيطرة على الليجيونيلا في النوافير المزخرفة. إرشادات مركز السيطرة على الأمراض للنوافير المزخرفة ^[297]

44–6. تقدير قوة مضخات العرض

لمواصلة المثال، يفترض أن إجمالي الرأس لكل مجموعة محيطية هو 14 مترًا ويفترض أن إجمالي الرأس للمجموعة المركزية هو 24 مترًا. وينبغي الحصول على هذه الرؤوس في المشروع الفعلي من مجموع ضغط الفوهة اللازم وفرق المستوى وهبوط المسار؛ رأس المضخة ليس هو نفس الارتفاع المرئي للنافورة.

يمكن تقدير طاقة الإدخال على النحو التالي:

$P_{electric}=\frac{\rho gQH}{{\eta }_{overall}}$

في هذا الصدد، تشمل الكفاءة الإجمالية المضخة والمحرك والقيادة.

بالنسبة لمجموعة هامشية، مع إجمالي عائد مفترض قدره 0.55:

$P_{outer,group}=\frac{1000\times 9.81\times (4.8/3600)\times 14}{0.55}\approx 333W$

قوة ست مجموعات:

$P_{outer,total}\approx 6\times 0.333=2.00kW$

بالنسبة للمجموعة المركزية، مع إجمالي العائد المفترض 0.60:

$P_{center}=\frac{1000\times 9.81\times (12/3600)\times 24}{0.60}\approx 1.31kW$

لذلك:

$P_{display,max}\approx 3.31kW$

هذا الرقم هو تقدير طاقة الإدخال عند نقاط العمل الافتراضية. يجب التحكم في القوة المقدرة للمحرك، ونطاق العمل المسموح به، وظروف الشفط والأداء عند السرعات المختلفة من خلال المنحنى الفعلي للمعدات.

44–7. تغير الارتفاع وحد استجابة المضخة

في ظروف التشابه المناسب لمضخة ذات قطر دافع ثابت، يتم إنشاء العلاقات التقريبية التالية:

$Q\propto nH\propto n^{2}P\propto n^3$

يشرح KSB هذه العلاقات بالتشابه وينتج عنها افتراضات وقيود. قواعد تشابه المضخة من KSB ^[298]

بالنسبة لنسبة الدوران 0.8، ستكون نسب الرأس والطاقة النظرية 0.64 و0.512 على التوالي. ومع ذلك، يعتمد التحول الفعلي لنقطة التشغيل أيضًا على منحنى الشبكة وكفاءتها؛ لا تحدد هذه النسب بشكل مباشر نسبة توفير الطاقة للنافورة بأكملها.

عند التخطيط للعرض، يجب تنسيق أوقات الصعود والهبوط مع الاستجابة الفعلية للمجموعة. إذا كانت الموسيقى تحتوي على 120 نبضة في الدقيقة، فإن الفاصل الزمني للإيقاع يساوي:

$t_{beat}=\frac{60}{120}=0.5s$

المجموعة التي تستغرق أكثر من ثانية واحدة للوصول إلى الحالة المستهدفة لا يمكنها التبديل بين حالتين مستقرتين كل نصف ثانية. في مثل هذا القسم، يمكن ضبط التغييرات المائية على عبارات موسيقية أطول ويمكن ترك اللهجات الأقصر للضوء.

44–8. تعويض تأخير الماء والضوء والصوت

إرسال الأوامر في نفس الوقت لا يؤدي بالضرورة إلى رؤية النتيجة في نفس الوقت. وينبغي قياس استجابة المياه والإضاءة وسلسلة الصوت.

بالنسبة لحدث افتراضي، نأخذ في الاعتبار التأخيرات التالية عند نقطة العرض المرجعية:

إذا كان الوقت الأمثل لتلقي الأحداث الثلاثة هو 60 ثانية:

$t_{command}=t_{target}-\tau$

وبالتالي فإن الأوقات المقابلة هي:

• التحكم في الماء: 58.90 ثانية؛

• أمر الضوء: 59.96 ثانية؛

• الأمر الصوتي أو الموضع المقابل: 59.92 ثانية.

في التشغيل المستمر للموسيقى، يتم ضبط الصوت عادةً عن طريق محاذاة الجدول الزمني وتأخير المسار بأكمله؛ ليس من الضروري تشغيل ملف صوتي منفصل لكل نبضة.

كما أن تأخير الماء ليس هو نفسه بالنسبة لجميع التغييرات. قد يختلف الانتقال من الارتفاع إلى الارتفاع المرتفع عن التغيير بين ارتفاعين قريبين. يجب إكمال جدول الاستجابة الخاص بكل مجموعة عند الإعداد.

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 2-44: مخطط توقيت لحدث ما

يتم عرض ثلاثة صفوف من الماء والضوء والصوت مع وقت إرسال الأمر وخط عمودي مشترك عند 60 ثانية. العنوان الفرعي: "الأرقام وهمية؛ "سيتم تعديل التوقيت النهائي بناء على القياسات في الموقع."

44–9. تصميم هيكل عرض مدته اثني عشر دقيقة

ولهذه الدراسة يقترح الهيكل الأساسي التالي:

هذا الجدول هو إطار التجميع. يجب أن يتكيف طول المقاطع مع الموسيقى المختارة.

في الإصدار الأول، من الأفضل أن يكون لكل قسم فكرة مرئية يمكن التعرف عليها. تعمل جميع الأضواء والنشاط المستمر لجميع الفوهات على الحد من إمكانية إحداث فرق بين المقاطع المنخفضة والذروة.

توفر أنظمة مثل WECS III الخاصة بـ OASE تنسيقًا لمعدات النافورة وتلقي معلومات الحالة عبر DMX/RDM. إن وجود مثل هذه الأدوات لا يلغي الحاجة إلى التحرير الفني والتعديل في الموقع. نقدم لكم جهاز التحكم بالنافورة من OASE ^[299]

44–10. تقدير الأحمال الكهربائية والإضاءة

بافتراض 28 مصباحًا بقوة 24 وات:

$P_{LED,DC}=28\times 24=672W$

إذا كانت كفاءة مصدر الطاقة 90%:

$P_{lighting,AC}=\frac{672}{0.90}\approx 747W$

في حالة مصدر الطاقة المباشر 24 فولت، فإن المجموع النظري لتيار الخرج للمصادر:

$I_{DC,total}=\frac{672}{24}=28A$

هذا الرقم ليس تيار كابل واحد. يجب حساب تقسيم الدوائر وطول المسار وانخفاض الجهد وحماية كل فرع على حدة.

بالنسبة للتقدير الأولي للتحميل المتزامن، نضيف الافتراضات التالية:

هذا المجموع ليس السعة النهائية للفرع أو اللوحة. يجب مراعاة التيار الفعلي للمعدات، وعامل الطاقة، وسلوك القيادة، وظروف البدء، والأحمال الجانبية في التصميم الكهربائي.

44–11. تصميم الصوت لنطاق العرض

الهدف من تصميم الصوت هو سماع الموسيقى بوضوح داخل الجمهور مع التحكم في التشويش على المناطق المحيطة.

في هذا المثال، تتضمن نقاط التقييم مركز منطقة العرض وطرفيها وأقرب مستخدم حساس. يجب أن يتم اختيار عدد واتجاه السماعات باستخدام الهندسة الفعلية للمساحة.

لا تشير القوة المقدرة لمكبر الصوت أو مكبر الصوت وحده إلى التغطية الصوتية. عند تسليم المشروع، ينبغي قياس تجانس التغطية والوضوح والتأخير ومستوى الصوت في نقاط محددة. وينبغي أيضًا تسجيل حدود القبول في مواصفات المشروع قبل شراء المعدات.

إذا تم وضع الجمهور على مسافات مختلفة جدًا، فإن التزامن الملحوظ بين الماء والصوت لن يكون هو نفسه بالنسبة للجميع. يجب أن يعتمد الإعداد النهائي على نطاق العرض الأصلي.

44–12. الإصدارات السيئة والبديلة من العرض

يمكن للرياح أن تغير شكل النافورة ومكان هبوط الماء ونوعية الإضاءة. يتم أيضًا توفير تقليل الارتفاع خطوة بخطوة أو التوقف التلقائي في معدات التحكم في الرياح الخاصة بـ OASE. التحكم المعتمد على الرياح OASE ^[300]

بالنسبة لنموذج المشروع، تم تحديد ثلاثة إصدارات:

وينبغي تحديد عتبات الرياح العددية من خلال اتجاه الرياح، والمسافة من الفوهة إلى الحافة، ونوع الرش، واختبار الموقع.

كما يجب أن يكون للعودة من الوضع المحدود إلى الوضع الكامل تأخير ومسافة مناسبة بين عتبة الدخول والخروج حتى لا يتسبب تقلب الرياح في تغيرات متكررة في الوضع. في حالة عدم وجود بيانات صالحة للرياح، يجب أن يكون لدى وحدة التحكم استجابة محددة مسبقًا.

44–13. حساب الطاقة اليومية

تشكل ثمانية عروض مدتها اثني عشر دقيقة أوقات التشغيل اليومية التالية:

$t_{show}=8\times \frac{12}{60}=1.6h/day$

بالنسبة لمثال ميزانية الطاقة، فإننا نفترض القيم التالية:

وقت التنقية الذي يبلغ اثنتي عشرة ساعة هو مجرد افتراض لحساب الطاقة؛ وينبغي تحديد المدة الفعلية للعمل من خطة إدارة المياه. إذا كان نفس الحمل المساعد نشطًا لمدة 24 ساعة، فستزيد الطاقة اليومية للطاولة بمقدار 14.4 كيلووات في الساعة.

وينبغي أيضًا تصحيح متوسط القوى عن طريق القياس بعد بدء التشغيل. تحديد الاستهلاك السنوي على أساس القوة الاسمية للمحرك وعدد العروض لا يكفي وحده.

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 44-3: مخطط الطاقة اليومي

ارسم رسمًا بيانيًا شريطيًا مع حصة الصفوف الستة في الجدول أعلاه. العنوان: "موازنة الطاقة على أساس الفرضيات التربوية". يتم عرض استهلاك وقت العرض واستهلاك وقت غير العرض بألوان مميزة.

44–14. التحكم في المنطق وسلوك الخطأ

يجب أن يكون للتحكم في المشروع ثلاث مهام محددة:

• تنفيذ الجدول الفني.

• التحقق من جاهزية المعدات وظروف التشغيل.

• تنفيذ الحمايات والتوقفات اللازمة.

يتم تنفيذ أمر show فقط في الظروف المصرح بها. على سبيل المثال، يجب عدم تجاهل انخفاض مستوى الماء أو خطأ في المضخة أو جهاز استشعار غير صالح من خلال متابعة ملف الموسيقى.

في حالة فشل المجموعة الطرفية، يمكن تحديد نسخة محدودة من المجموعة التي تم اختبارها مسبقًا. وفي حالة فشل المجموعة المركزية، يجب أن يكون واضحًا أيضًا أن العرض سيتوقف أو أن هناك نسخة بديلة.

إن الاحتفاظ بقيمة الأمر الأخير بعد قطع الاتصال ليس مناسبًا لجميع الأجهزة. يجب تسجيل حالة كل مخرج أثناء انقطاع البيانات وانقطاع الطاقة وعودة الطاقة في جدول السبب والنتيجة. يجب عدم إعادة تشغيل العرض عن غير قصد بعد استعادة الطاقة دون التحقق من جاهزيته.

44–15. اختبار التسليم والترتيب الفني

يجب أن يغطي تسليم النافورة الموسيقية الاختبار الفني وإعداد العرض.

يجب أن يتم اختبار المجموعات بشكل منفصل ومجمع. كما أن قبول التزامن يجب أن يعتمد على نقاط زمنية ومواقع مراقبة محددة؛ ولا توفر عبارات مثل "التوافق الكامل" أساسًا واضحًا للتسليم بدون طريقة قياس.

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 44-4: فيلم وثائقي عن الإعداد الليلي من أرشيف الشركة

حدد منظرًا عامًا للاختبار التشغيلي وصورة للمشغل الذي يقوم بإعداد البرنامج. يجب أن يتضمن العنوان الفرعي اسم المشروع الفعلي ومرحلة العمل وموضوع الاختبار. لا ينبغي تقديم الصورة باعتبارها تنفيذ مشروع افتراضي لهذا الفصل.

44–16. الوثائق النهائية وقابلية التطوير

النتائج الرئيسية لهذه الدراسة هي:

يجب أن يتضمن ملف التسليم رسومات جاهزة ومواصفات المعدات والإعدادات النهائية وجدول استجابة المجموعة وبرامج النسخ الاحتياطي وتعليمات التشغيل. يجب أيضًا أن تكون ملفات العرض القابلة للتحرير، وتراخيص البرامج، والقيود المفروضة على سلطة صاحب العمل في التغيير أو الإضافة إلى البرنامج واضحة في العقد.

للتطوير المستقبلي، ينبغي النظر في قدرة التحكم ومساحة اللوحة وإمكانية إضافة التأثيرات إلى جانب القدرة الكهربائية والهيدروليكية وموقع التثبيت. إن إضافة عدد قليل من مخرجات البرامج وحدها لا يعني أن النافورة جاهزة لمزيد من المعدات.

ستعتمد القيمة طويلة المدى لهذا المشروع على القدرة على تنفيذ محتواه وصيانته وتحديثه بانتظام. يجب أن يتيح التصميم للمجمع الاستمرار في تشغيله بجودة يمكن التنبؤ بها بعد تغيير المواسم أو البرامج الثقافية أو احتياجات العملاء.