النوافير الإيقاعية والمتحكم بها

النوافير الإيقاعية والمتحكم بها

تصميم أنماط الحركة واختيار المعدات وإدارة الأداء اليومي

تخلق النافورة الإيقاعية صورة متحركة عن طريق التغيير المبرمج في ارتفاع أو تسلسل أو اتجاه أو شكل تصريف المياه. يمكن أن تكون الحركة بطيئة ومستمرة، أو تسير في موجات على طول النافورة أو تنشئ تركيبات هندسية عن طريق التنشيط المتناوب لمجموعات مختلفة.

يمكن أداء هذا النوع من النافورات بدون موسيقى، كما أنها تعمل بشكل مختلف في أوقات مختلفة من اليوم، وفقًا لاستخدام البيئة. في ساحة حضرية، قد تكون الحركة المنتظمة للمياه جزءًا من الهوية البصرية للمكان؛ وفي المنطقة التجارية، يمكن لبرنامج قصير أن يجذب انتباه المارة؛ وفي مساحة الجلوس، يمكن للتغييرات الهادئة أن تصاحب الأنشطة اليومية للأشخاص.

يتم تشكيل التصميم الناجح عندما تكون الأنماط المطلوبة، والطاقة الفعلية للمعدات وظروف التشغيل متناغمة مع بعضها البعض منذ البداية.

8–1. الفرق بين النوافير الإيقاعية والمتحكم فيها والموسيقية

لا يتم استخدام مصطلحات الصناعة الشائعة دائمًا بنفس المعنى. ولتفادي الغموض، استخدمت التعريفات التالية في هذا الكتاب:

يمكن أن توجد هذه الميزات في وقت واحد في المشروع. على سبيل المثال، يمكن للنافورة الخاضعة للتحكم أن تؤدي برنامجًا إيقاعيًا طوال اليوم وعرضًا موسيقيًا في وقت معين.

كما أن "التحكم التلقائي" لا يعني بالضرورة "العرض المتحرك". ميزة المياه التي يتم تشغيلها فقط على مدار الساعة ولها ارتفاع ثابت تعمل تلقائيًا، ولكنها لا تؤدي بالضرورة إلى إنشاء عرض إيقاعي.

كما يتم على موقع GSO عرض المشاريع الإيقاعية والموسيقية في مجموعات منفصلة، كما يتم توفير معدات التحكم لأنواع مختلفة من النوافير. المصدر: مقدمة عن النوافير الحضرية GSO^[42]

8–2. ما هي الميزات التي يمكن التحكم فيها؟

قبل اختيار وحدة التحكم، يجب تحديد الخصائص الفيزيائية التي سيتم تغييرها.

المجالات الأربعة الرئيسية هي:

وقت النشاط: تحديد متى سيتم تفعيل كل فوهة أو مجموعة ومدة بقائها في الحالة المطلوبة.

كثافة الإخراج: التغير في معدل التدفق أو الضغط أو سرعة إخراج المياه، والتي، وفقًا لنوع الفوهة والدائرة، يمكن أن تؤثر على ارتفاع وشكل التأثير.

الاتجاه والهندسة: تغيير زاوية الفوهة أو اتجاه الإطلاق أو شكل المخرج بمساعدة آلية مناسبة.

الضوء: تغيير شدة الإضاءة ولونها وتسلسلها لترافق حركة الماء.

ويجب التحقق من هذه الميزات لكل جهاز على حدة. الفوهة التي لديها فقط القدرة على التوصيل والفصل، غير قادرة على ضبط الارتفاع بشكل مستمر بنفسها. كما أن إمكانية التحكم في المضخة لا تعني أن اتجاه الفوهة متحرك.

مثال على التحكم في هندسة الإخراج هو فوهة VarioMaster الخاصة بـ OASE، والتي تقدم الشركة المصنعة لها تغييرًا آليًا لشكل الماء وإمكانية التحكم في DMX. تعتمد هذه الميزة على هيكل نفس المنتج. المصدر: مقدمة VarioMaster في OASE ^[43]

8–3. عدد الفوهات واستقلالية التحكم

أحد أهم قرارات التصميم هو تحديد عدد الوحدات المستقلة.

لنفترض أن نافورتين تحتويان على 24 فوهة لكل منهما:

• في النافورة الأولى، يتم تغذية جميع الفوهات من دائرة مشتركة دون تعديل مستقل.

• في النافورة الثانية، تنقسم الفوهات إلى ست مجموعات مستقلة.

• في النافورة الثالثة، كل فوهة لديها مخرج مستقل يمكن التحكم فيه.

قد تبدو التصاميم الثلاثة متشابهة في الصورة الثابتة، لكن قدرتها على خلق الحركة مختلفة.

ولتوضيح هذه المسألة ينبغي التمييز بين مفهومين:

المجموعة المادية: الفوهات التي تشترك في سلوك مشترك بسبب هيكلها الهيدروليكي أو معدات التوجيه.

مجموعة البرامج: مجموعة من المعدات المستقلة التي تتلقى مؤقتًا أمرًا مشتركًا في البرنامج.

إذا كانت كل فوهة مستقلة، فيمكن تجميع الفوهات الزوجية والفردية اليوم ويمكن عمل مجموعات متماثلة في برنامج آخر. ولكن إذا كانت هناك فوهتان في مجموعة مادية دون تحكم مستقل، فلن يتمكن البرنامج وحده من فصل سلوكهما عن بعضهما البعض.

لذلك، يجب استكمال عبارة "24 فوهة تحكم" في وثائق الشراء، وذلك بتحديد نوع التحكم وعدد المنافذ المستقلة وحد التجميع.

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 1-8: رسم تخطيطي مقارن لترتيب 12 فوهة في ثلاثة أوضاع: التحكم المشترك، وست مجموعات ذات فوهتين، والتحكم المستقل في كل فوهة. التسمية التوضيحية المقترحة: "يحدد عدد الوحدات المستقلة نطاق الأنماط القابلة للحياة." يجب أن يتم إعداد الصورة كمخطط تعليمي.

8–4. أنماط الحركة الأساسية

يتم إنشاء جزء كبير من البرامج الإيقاعية من خلال الجمع بين بعض الأنماط البسيطة.

المزيد من السرعة لا يعني دائمًا المزيد من سهولة القراءة. إذا كانت التغييرات أسرع من قدرة المعدات على الاستجابة، فقد يرى الجمهور خليطًا من طبقة الصوت والبقع بدلاً من تسلسل واضح.

يجب التحقق من النمط من الموقع الفعلي للعارض. قد تكون الحركة الواضحة في المنظر العلوي مخفية عن نظر المارة خلف الصفوف الأمامية.

8–5. مثال تعليمي: تصميم الموجة في ست مجموعات

لنفترض أن النافورة بها 12 فوهة مستقلة. بالنسبة لتطبيق معين، يتم تقسيم الفوهات إلى ست مجموعات برمجية ذات فوهتين:

تقوم كل مجموعة بإجراء تغيير سلس ومتكرر في الإخراج. فإذا كانت الدورة الكاملة لهذا التغير 6 ثواني وأردنا أن يكون فرق الطور بين المجموعات الست متساويا:

الفارق الزمني بين المجموعات المتجاورة = الدورة الكاملة ÷ عدد المجموعات

6 ÷ 6 = ثانية واحدة

ونتيجة لذلك، يتم تنفيذ نمط المجموعات من 2 إلى 6 بفارق يتراوح بين ثانية واحدة وخمس ثوان مقارنة بالمجموعة الأولى، على التوالي. وبعد ست ثوان، ستتكرر الدورة.

يوضح هذا المثال توقيت النمط المطلوب. لتحقيق نفس النتيجة في الماء الحقيقي، يجب قياس استجابة المضخات والصمامات والدوائر وإدراجها في البرنامج.

إذا تم فصل الجهاز وتوصيله فقط، فستكون النتيجة تسلسلًا للخطوات. يتطلب إنشاء موجة سلسة في الارتفاع إمكانية الضبط المستمر والاستجابة المناسبة للمعدات.

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 2-8: ستة منحنيات متشابهة مع تحول زمني مدته ثانية واحدة، بالإضافة إلى بضعة إطارات لشكل الماء المطلوب أثناء الدورة. عنوان فرعي مقترح: "تتكون الموجة الإيقاعية من خلال تنفيذ نمط مشترك مع وجود فارق زمني بين المجموعات." الأرقام تعليمية.

8–6. الاختيار بين المضخة متغيرة السرعة وصمام التحكم وآلية الحركة

يجب أن يبدأ اختيار المعدات من السلوك المقصود.

لتغيير الارتفاع بشكل مستمر، يمكن استخدام مضخة متغيرة السرعة أو طريقة مناسبة لضبط التدفق. تعتمد جودة النتيجة على نطاق تشغيل المضخة وخصائص الفوهة وسلوك الدائرة. تم إدخال مجموعة مضخات التحكم والسرعات المتغيرة في منتجات GSO. المصدر: مضخات التحكم في نافورة المدينة GSO^[44]

لفصل التأثير وتوصيله بسرعة، يجب عليك اختيار جهاز مصمم لنفس النوع من الوظائف. على سبيل المثال، تقدم Crystal Fountains فوهات ChoreoSwitch لتشغيل تسلسلات مبرمجة وتشرح تغير الارتفاع مع مضخة الإزاحة المتغيرة. يوضح هذا المثال أن التحكم في وقت الخروج والتحكم في الارتفاع يمكن أن يكونا مهمتين منفصلتين. المصدر: فوهة SWS ChoreoSwitch^[45]

مطلوب آلية تحريك مناسبة لتغيير الاتجاه أو الشكل. وفي هذه الحالة يجب أيضًا تحديد نطاق الحركة والسرعة المسموح بها والموقع المرجعي ومسار نزول الماء.

في بعض الأحيان، يعطي الجمع بين هذه المعدات أفضل إجابة: مضخة لضبط الخرج، وصمام للتسلسل السريع، وآلية متحركة لتغيير الاتجاه. يجب أن يتم تصميم هذا المزيج من حيث التحكم الهيدروليكي والكهربائي والمتكامل.

8–7. العلاقة بين أمر التحكم والارتفاع الفعلي للمياه

قيمة الأمر هي رقم التحكم؛ ارتفاع الماء هو النتيجة المادية لتشغيل مجموعة المعدات.

لا يؤدي الأمر 50% بالضرورة إلى إنشاء ارتفاع يساوي نصف الحد الأقصى للارتفاع. تعتمد العلاقة بين المسافة ومعدل التدفق والرأس وارتفاع المخرج على مواصفات المضخة والفوهة والشبكة.

تعبر قوانين تشابه المضخات أيضًا عن العلاقة بين التغير في السرعة والتغيرات في معدل التدفق والرأس والطاقة في ظل ظروف معينة؛ هذه العلاقات وحدها ليست بديلاً عن فحص نقطة التشغيل والسلوك الفعلي للدائرة. المصدر: قواعد تشبيه المضخة في المرجع الفني KSB^[46]

للحصول على تخطيط أكثر دقة، يجب قياس العلاقة بين الأمر والنتيجة ضمن نطاق العمل المسموح به. يمكن أن يتضمن جدول المعايرة ما يلي:

• قيمة الأمر.

• الارتفاع أو الشكل المستقر للمنفذ.

• الوقت للوصول إلى الحالة المطلوبة.

• شروط القياس، بما في ذلك مستوى المياه وحالة المجموعات الأخرى.

• القيود الملحوظة.

في الدائرة المشتركة، يجب إجراء هذا الفحص للتأكد من التركيبات الفعالة؛ لأن فتح أو إغلاق المجموعات الأخرى قد يغير مخرجات الفوهة.

8–8. فحص الدائرة في أوضاع التنفيذ المختلفة

يتطلب تصميم ميزة المياه الإيقاعية النظر في العديد من مواقف العمل. لا يعد وضع "تشغيل جميع المخرجات" هو الوضع المهم الوحيد.

بالنسبة للدائرة المشتركة، ينبغي على الأقل مراعاة الأوضاع ذات الصلة التالية:

• النشاط المتزامن لجميع المجموعات المرخص لها.

• نشاط أقل عدد من المجموعات.

• التغيير من تكوين إلى آخر .

• خفض الإنتاج في حالة الهدوء أو تقييد الرياح ;

• التوقف والبدء حسب التسلسل المصمم.

وعلى أية حال، فإن إجمالي التدفق الناتج يساوي مجموع التدفق الفعلي للفروع؛ ولكن يمكن تغيير معدل التدفق لكل فرع عن طريق تغيير ضغط الدائرة. ولذلك، فإن جمع معدلات التدفق الاسمية دون التحقق من ظروف العمل لا يكفي لاختيار المضخة.

كما أن إغلاق المنافذ لا ينبغي أن يضع المضخة أو الشبكة في حالة غير مسموح بها. يجب تحديد ضرورة المسار الالتفافي أو تغيير سرعة الدوران أو تسلسل تشغيل الصمام أو أي حل آخر في التصميم الميكانيكي.

في البرمجة يجب أن تكون التركيبات المسموح بها واضحة بحيث لا يؤدي تغيير البرنامج إلى انتهاك حدود الدائرة.

8–9. سرعة الحركة وتكرار الأداء

في النافورة الإيقاعية، بالإضافة إلى ساعات العمل، فإن عدد مرات أداء بعض الأجزاء مهم.

لنفترض أن الصمام يقوم بدورة كاملة من الفتح والإغلاق كل 4 ثوانٍ، ويستمر هذا النمط لمدة 8 ساعات يوميًا:

عدد الدورات اليومية = وقت العمل بالثواني ÷ زمن كل دورة

8 × 3600 ÷ 4 = 7200 دورة في اليوم

هذه القيمة ليست بيانات منتج معين؛ ومن الأمثلة على ذلك إظهار تأثير البرنامج التوضيحي على أداء المعدات. في هذا المثال، تتكون الدورة الكاملة من الافتتاح والإغلاق. عند المقارنة مع معلومات الشركة المصنعة، ينبغي توضيح ما إذا كان العمر المعلن يعتمد على "الدورات" أو "عدد العمليات".

لاختيار المعدات، يجب التحقق من الحد الأقصى للسرعة والتشغيل المستمر أو المتقطع وظروف المياه واحتياجات الخدمة.

كما أن تغيير الإخراج من خلال أمر التحكم يختلف عن توصيل وفصل الطاقة الرئيسية للجهاز. قد يكون الجهاز مصممًا لإجراء تغييرات متكررة في الإخراج، ولكن به قيد آخر لعمليات بدء التشغيل الكهربائية المتكررة.

8–10. الجدول اليومي وطرق التشغيل

قد تكون النافورة الحضرية نشطة لعدة ساعات. لمثل هذا التطبيق، من المفيد تصميم بعض الأوضاع المميزة:

يعد الانتقال بين الأوضاع أيضًا جزءًا من التصميم. قد لا يكون التغيير المفاجئ من برنامج هادئ إلى الحد الأقصى من الإخراج متوافقًا مع السلوك المرغوب للدائرة أو التجربة المرئية للمساحة.

يجب تحديد الحالة التي سينتقل إليها النظام في حالة عودة التيار الكهربائي أو الاتصال وما هي الشروط اللازمة للبدء من جديد. يجب أيضًا أن يعمل الأمر اليدوي للمشغل ضمن حدود الحماية المحددة.

8–11. الإضاءة مع إيقاع الماء

في النافورة الإيقاعية، يمكن للضوء أن يجعل الحركة أكثر وضوحًا. على سبيل المثال، يمكن أن يكون التنشيط المتسلسل للمجموعات المائية مصحوبًا بتحول تدريجي في السطوع.

الطرق العملية الثلاثة هي:

الضوء المتوافق مع الحركة: يتغير لون الضوء أو شدته مع تسلسل الماء.

الضوء الثابت مع الماء المتغير: الضوء الثابت يحافظ على التركيز على شكل الماء وحركته.

طبقات مختلفة: تلعب مجموعة واحدة دور الخلفية الضوئية وتقوم المجموعة الأخرى بإنشاء الحركة الرئيسية.

يجب أن يكون اختيار الطريقة متوافقًا مع بنية البيئة. قد يؤدي تغيير كافة الألوان على التوالي إلى تقليل إمكانية قراءة نمط الماء؛ خاصة عندما تكون المباني واللافتات والإضاءة المحيطة متنوعة أيضًا.

من الأفضل تقييم برنامج النهار والليل بشكل منفصل. قد يتطلب التأثير الذي يمكن رؤيته في الليل بمساعدة الضوء تغيير الماكياج أو نطاق الحركة خلال النهار.

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 3-8: ثلاثة إطارات متتالية من مشروع GSO حقيقي، بزاوية كاميرا ثابتة وتظهر تغير الماء والضوء. التسمية التوضيحية المقترحة: "تُظهر تسلسلات الصور السلوك الإيقاعي للنافورة بشكل أفضل من صورة واحدة." يفضل أن يتم استخراج الإطارات من الفيلم وبفاصل زمني معين.

8–12. تكلفة الطاقة والتشغيل

يمكن أن تسمح إمكانية التحكم بتعديل ساعات التشغيل وكثافة الإخراج، ولكن يجب حساب مقدار التوفير بناءً على الأداء الفعلي.

لتقدير طاقة عدة أوضاع عمل، يمكننا أن نكتب:

استهلاك الطاقة = مجموع متوسط الطاقة لكل وضع × مدة ذلك الوضع

إذا تم إدخال الطاقة بالكيلوواط والوقت بالساعات، فستكون النتيجة بالكيلوواط/ساعة.

يجب أن تكون حدود القياس واضحة في الحساب: هل يتم أخذ المضخات بعين الاعتبار فقط أم يتم أخذ الإضاءة والتحكم والمعالجة والمعدات المساعدة في الاعتبار أيضًا؟

بالنسبة للشاشة المتغيرة، فإن الطاقة المقدرة للمحرك لا تساوي بالضرورة متوسط استهلاك الطاقة. يوفر تسجيل الاستهلاك في التنفيذ الفعلي للبرنامج أساسًا أكثر ملاءمة لتقييم الاستخدام.

ينبغي أيضًا النظر إلى تكلفة الصيانة جنبًا إلى جنب مع الطاقة. قد يكون للتطبيق الذي يحتوي على عدد كبير من الوظائف متطلبات خدمة مختلفة عن التطبيق الهادئ. يجب أن يؤدي اختيار الروتين إلى تحقيق التوازن بين جودة الرؤية والاستهلاك وعمر المعدات.

8–13. معايير التسليم والقبول

بالنسبة للنافورة الإيقاعية، يجب أن يعتمد التسليم على أنماط محددة وقابلة للاختبار.

ويجب الاتفاق على حدود القبول قبل التنفيذ. على سبيل المثال، يجب تعريف "الحركة السلسة" ببرنامج مرجعي وطريقة مراقبة أو قياس مناسبة بحيث لا يعتمد التقييم على الذوق الفردي وحده.

8–14. صيانة وتعديل البرامج

يُرى أحيانًا فقدان الجودة في النافورة الإيقاعية قبل التوقف الكامل للمعدات: ترتفع مجموعة واحدة لاحقًا، أو أن فوهتين من نفس المجموعة لهما ارتفاعات مختلفة، أو أن الحركة المتماثلة أصبحت غير متماثلة.

للمراجعة، ينبغي النظر في إمكانية التغيير في المجالات الثلاثة:

الميكانيكا والهيدروليكية: الانسداد أو تغيير إعدادات الفوهة أو حالة الصمام أو تشغيل المضخة أو مستوى الماء.

الطاقة والاتصالات: حالة الطاقة، والاتصالات، وناقل الحركة والتوجيه.

البرنامج والإعدادات: العنونة والجدولة وحد الإخراج وإصدار البرنامج.

قد يؤدي تغيير البرنامج لإخفاء خطأ ميكانيكي إلى زيادة صعوبة تشخيص المشكلة. أولاً يجب تحديد السبب ومن ثم إجراء التعديلات اللازمة.

إن وجود جدول اختبار قصير ومتسق، إلى جانب النتائج المسجلة عند تسليمها، يساعد في مقارنة حالة الدورات المختلفة.

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 4-8: صورة فنية لإعداد الفوهات أو فحص المعدات في مشروع فعلي، بالإضافة إلى نظرة عامة على نفس النافورة. العنوان الفرعي المقترح: "يعتمد الحفاظ على ترتيب الحركة على صحة المعدات والضبط الصحيح والتحكم الدوري في الأداء."

يمكن أن يكون للنافورة الإيقاعية حضور مستمر وتناسب الحياة اليومية للمدينة. يتم الحصول على جودتها من الاختيار الصحيح للوحدات المستقلة، وتصميم أنماط قابلة للقراءة والتنفيذ الموثوق به بمرور الوقت.

في الفصل التاسع، يتم فحص نوافير الأرضية الجافة؛ النوافير حيث يلعب التنسيق بين المعدات المخفية والأرضيات وتجميع المياه وطريقة تواجد الناس فيها دورًا حاسمًا.