Как устроен светомузыкальный фонтан: насосы, клапаны, свет и управление

Как устроен светомузыкальный фонтан, проще всего понять, если разложить его на слои. Внизу — инженерная основа: чаша или площадка, насосы, трубы, форсунки, клапаны, водоподготовка. Над ней — свет и звук. Сверху — управление: шоу-контроллер, который знает, что и когда должно происходить, и автоматика, которая следит, чтобы всё работало безопасно. Ниже разберём каждый слой и то, как они связаны между собой.

Статья написана для тех, кто проектирует, строит или эксплуатирует фонтаны, и для заказчиков, которым нужно понимать, из чего складывается такой объект. Гидравлические расчёты здесь не приводятся: их выполняет инженер по конкретному проекту.

Из чего состоит светомузыкальный фонтан

Дальше — подробнее о каждой части и о том, как они взаимодействуют.

Вода: насосы, трубы и форсунки

Струю создаёт насос: он подаёт воду под напором к форсунке, а форсунка формирует струю нужной формы. Чем больше напор, тем выше поднимается вода. Трубы, насосы и форсунки подбирает инженер по гидравлическому расчёту. Программа управления шоу гидравлику не проектирует — она работает с уже построенным объектом и его фактическими характеристиками.

Как меняется высота струи

Чтобы струя «танцевала», её высоту нужно менять по программе. Для этого используют разные решения:

• Насос с частотным преобразователем. Частотник меняет скорость вращения двигателя, а с ней — напор и высоту струи. Частотники обычно принимают управляющий сигнал 0–10 В или команды по Modbus, а не DMX, поэтому для связи с шоу-контроллером нужен DMX-преобразователь 0–10 В.
• DMX-насос — насосный модуль со встроенным DMX-входом. Он принимает команду по DMX сам, без промежуточного преобразователя. Подробнее — в материале о DMX-насосе для фонтана.

Обзор способов и их сравнение — на странице об управлении насосами фонтана.

Клапаны

Клапан открывает и закрывает подачу воды к струе. Клапаны управляются через DMX-реле. Для них важны два ограничения: минимальное время открытия и пауза между срабатываниями. Слишком частые и короткие срабатывания ускоряют износ и повышают риск гидроудара, поэтому эти ограничения задают при настройке оборудования.

Калибровка

Расчётная высота струи и фактическая на объекте могут отличаться. Поэтому при вводе фонтана делают калибровку: замеряют фактическую высоту струи на разных уровнях управления (например, 20 % → 0,4 м, 40 % → 0,9 м), время подъёма и падения, задержки. Замер делают вручную, на работающем фонтане.

Свет

Для подсветки светомузыкального фонтана используют, например, RGB- или RGBW-светильники: цвет складывается из красного, зелёного, синего и, у RGBW, белого каналов. Светильники с DMX-входом управляются шоу-контроллером напрямую, по профилю устройства. Свет должен меняться синхронно с водой и музыкой, поэтому его ставят в той же программе шоу, что и движение струй. В Fontanica для света есть большая база готовых эффектов и генератор новых, а светильники объединяются в группы.

Подробнее о том, как это устроено в Fontanica, — на странице об управлении подсветкой фонтана.

Музыка и звук

Музыку для зрителей воспроизводит акустическая система у фонтана, а источник музыки — шоу-контроллер, который хранит её вместе с программой шоу. Если музыка и команды для воды и света идут из одного устройства, они остаются синхронными. Так работает Fontanica Player: он хранит шоу и музыку на объекте и воспроизводит их локально, без интернета.

За публичное исполнение музыки у фонтана (РАО/ВОИС) отвечает владелец объекта. Вопросы о музыке у фонтана и авторских правах лучше уточнить у юриста.

Управление: шоу-контроллер и автоматика

В управлении светомузыкальным фонтаном есть два уровня с разными задачами. Их важно не смешивать.

Шоу-контроллер

Шоу-контроллер отвечает за само шоу: какая струя на какой высоте, какой цвет, в какой момент музыки. Он хранит программы, запускает их по расписанию или вручную и выдаёт команды оборудованию по DMX512 или Art-Net. В системе Fontanica эту роль выполняет контроллер Fontanica Player. По сигналу датчика ветра или автоматики объекта он может снизить высоту струй, а при остановке или сбое — плавно опустить струи и перевести свет в заданное состояние.

Шкаф управления и автоматика

Автоматика объекта (PLC) отвечает за безопасность: аварийную остановку, уровень воды, защиту насосов, аварийный ветер, ошибки частотных преобразователей и другие инженерные защиты. Шоу-контроллер эти функции не заменяет. В системе с Fontanica ручная кнопка «стоп» на объекте всегда сильнее облака. Подробно — в статье о том, как делятся шкаф управления и шоу-контроллер.

DMX512 и Art-Net

Команды от шоу-контроллера к оборудованию обычно идут по DMX512 — стандартному протоколу управления, пришедшему из сценического света, — или по Art-Net, который передаёт DMX-данные через Ethernet-сеть. Не всякое сетевое устройство работает по Art-Net: это проверяют по документации. Простыми словами о протоколе — в статье «DMX512 для фонтанов».

Как всё связано в шоу

Если проследить путь одной команды от идеи постановщика до воды, получится такая цепочка — на примере Fontanica:

1. Fontanica Studio. Постановщик в браузере работает с планом фонтана, группами струй и готовыми эффектами, ставит воду, RGBW-свет и музыку на одну шкалу.
2. Доставка шоу. Fontanica Cloud подготавливает шоу и доставляет его на Player. Cloud — отдельная лицензия, подключается по желанию; без неё шоу переносят на Player на флешке, карте памяти или по кабелю.
3. Fontanica Player хранит шоу и музыку и воспроизводит их на объекте, выдавая команды по DMX512 или Art-Net.
4. Оборудование. DMX-насосы и светильники получают команды напрямую; насосы с частотниками — через DMX-преобразователи 0–10 В; клапаны — через DMX-реле.
5. Автоматика объекта в это время следит за уровнем воды, защитой насосов и аварийными ситуациями.

Важная особенность: в этой цепочке постановщик не работает с отдельными DMX-каналами. Он ставит эффект на группу струй, а программа сама переводит его в команды для каждого устройства. Главная мысль Fontanica — 24 струи не нужно программировать 24 раза. Подробнее — на странице о создании шоу для фонтана.

Как работает светомузыкальный фонтан во время шоу

Посмотрим, что происходит на объекте от начала до конца одного шоу — на примере системы с Fontanica Player.

1. Запуск. Шоу стартует по расписанию — по дню недели, дате или сезонной программе — либо вручную. Интернет для этого не нужен: шоу, музыка и расписание уже хранятся на Player.
2. Музыка и команды. Player воспроизводит музыку и одновременно выдаёт команды оборудованию по DMX512 или Art-Net. Команды насосам подаются с упреждением: время подъёма струй известно из калибровки.
3. Вода и свет. Насосы меняют высоту струй, клапаны включают и выключают отдельные струи, светильники меняют цвет. Ограничения оборудования соблюдаются внутри каждого эффекта.
4. Внешние условия. Если датчик ветра или автоматика объекта подают сигнал, Player может снизить высоту струй. За аварийный ветер, уровень воды и защиту насосов в это время отвечает автоматика.
5. Окончание или остановка. Шоу заканчивается по программе. При остановке или сбое Player плавно опускает струи и переводит свет в заданное состояние.

Новый фонтан и модернизация действующего

Для нового фонтана систему управления шоу закладывают в проект вместе с гидравликой и шкафом управления: сразу выбирают, как будут управляться насосы, клапаны и свет. Шоу при этом можно поставить заранее и показать заказчику в 3D-предпросмотре и на видео ещё до подписания договора.

На действующем фонтане может быть достаточно заменить шоу-управление, сохранив совместимое оборудование. Что можно сохранить, видно по схеме объекта. Подробнее — на странице о модернизации фонтана.

Почему струя может опаздывать за музыкой

Вода инертна: насосу нужно время на разгон, струе — на подъём. Если подать команду ровно в долю, высокая струя достигнет пика уже после акцента. Поэтому команды подают с упреждением, а время подъёма берут из калибровки. Подробный разбор — в статье «Почему струя опаздывает за музыкой».

Сухой фонтан и классическая чаша

Светомузыкальный фонтан бывает с классической чашей, каскадом или без видимой чаши — сухим (пешеходным): струи бьют из площадки, по которой ходят люди. Состав оборудования у них похож — насосы, клапаны, светильники, шоу-контроллер и автоматика, — а различается раскладка и требования к площадке. Для шоу-управления это тот же план струй и светильников. Подробнее — на странице об управлении сухим фонтаном.

Оборудование для светомузыкального фонтана: что проверить

Если вы выбираете оборудование для нового фонтана или оцениваете действующий, полезно пройтись по нескольким вопросам:

• Как управляются насосы: есть ли у них DMX-вход или они работают через частотные преобразователи с входом 0–10 В или Modbus?
• Как управляются клапаны и подключены ли они через DMX-реле?
• Есть ли у светильников DMX-вход и есть ли для них профиль в системе управления шоу?
• Работает ли шоу-контроллер автономно, без постоянного интернета и ноутбука на объекте?
• Разделены ли функции шоу и безопасности: кто отвечает за аварийную остановку, уровень воды и защиту насосов?
• Предусмотрена ли калибровка высоты струй при вводе объекта?

Частые вопросы