水运仪是11世纪北宋水运仪象台（Su Song's clock tower）的动力系统，由二级提水装置（two level noria device）与水轮秤漏装置（waterwheel steelyard-clepsydra device）组成。即藉由一个封闭循环的水运系统，用以产生等时间歇运动之动力装置，是人类最早的水力式步进马达和机械钟的擒纵调速器（escapement regulator）。其中水轮秤漏装置是中国古代水力机械钟的擒纵调速器特有模式，而二级提水装置则是以人力运转河车（helm），将水由低水位逐级提升至高水位，以注入天池（upper reservoir）。这种设计非常适合大水法中的提水装置。

圭表（gnomon）和浑仪是在制订历法过程中最重要的两种天文观测仪器，北宋苏颂浑仪巧妙结合了圭表，是中国古代浑仪发展臻至成熟的标志。苏颂浑仪是天文观测校时装置，由六合仪、三辰仪、四游仪等三个同心圆环组以及中空的窥管（sighting tube）构成可测得任一天体的赤道坐标位置，且每逢正午，更可与圭表配合以校正时间。因此，圆明园的十二生肖兽首能在正午十二点时同时喷水，则需利用圭表来调校时间。

早期欧洲机械塔钟是以重锤为动力源，具有两组重锤动力装置（weight-driven device），分别驱动走时轮系（going train）及报时轮系（striking train）。走时系统（going train system）是利用摆杆机轴擒纵调速器（foliot and verge escapement regulator）来计量时间，报时系统（striking train system）则是利用计数轮（count wheel）来控制敲钟次数。而走时系统和报时系统之间则是利用报时触发机械（striking trigger mechanism）来连动，以达到在 1至12 整点时分别敲钟1至12响 。若问圆明园的十二生肖兽首喷泉每日如何对应各时辰进行喷水，其中的机械装置可以从早期欧洲机械塔钟的机械系统找到答案。