五一小長假，北京世園會喜迎八方來客。作為這場國際園林盛會的序幕，4月28日晚那場高水準的開幕式演出，通過多種藝術形式與多重科技手段的完美融合，為世界奉上了一臺美輪美奐的大型園林情景光影藝術表演，令人觀之難忘。

那么，為了呈現(xiàn)唯美的田園意境，這場演出都有哪些舞臺機械參與其中？在表演中都發(fā)揮了哪些作用？其設計和研發(fā)又暗藏著哪些亮點和玄機？下面，就由北特圣迪世園會項目設計團隊來為您一一揭秘。

十易其稿，只為拿出最優(yōu)方案

世園會開幕式的主會場——媯汭劇場是一座融合山水園林風光的開放式建筑。為了提升視聽體驗，導演組借助媯汭湖水岸景觀，將表演區(qū)域劃分為近、中、遠景三個層次，希望運用豐富的舞臺技術，打造一個全景觀、沉浸式的觀演空間。

▲媯汭劇場是個開放式建筑

▲主舞臺是演出的核心表演區(qū)域

▲40臺舞臺機械均設置在主舞臺區(qū)

其中，主舞臺作為近景區(qū)的主體，是此次開幕式的核心表演區(qū)域，需要承擔演員上下場、演出場景和道具的快速切換以及豐富、提升演出效果等多種功能。于是，如何通過舞臺機械最大限度的滿足多樣化的演出需求，就成為北特圣迪在方案設計階段所要解決的首要問題。

▲北特圣迪設計團隊反復對方案進行研討

而這，并非易事。首先，由于工期緊迫，留給方案設計、圖紙修改、審核校對的時間只有短短40多天。這對設計人員的設計水平和設計質量，以及公司的流程管理都提出了很高的要求。

▲設計人員加班加點對方案進行調整

再者，按照世園局和導演組的要求，所有舞臺機械的設計和安裝都必須在兩個前提下進行：其一，不得破壞媯汭劇場的周邊環(huán)境和湖岸線；其二，必須利用既有的觀影模式和橢圓舞臺。這就意味著，舞臺機械設計必須“戴著鐐銬舞蹈”。

此外，舞臺機械還要在土建條件受到制約的情況下，在實現(xiàn)自身機械運動功能的同時，滿足LED屏、燈光、音響、舞美包裝等專業(yè)的安裝條件。這樣一來，不僅設計、安裝時的技術難度大大增加，而且還需要對舞臺機械設備實施更加精準、高效、穩(wěn)定的自動化控制。

為此，北特圣迪設計團隊與導演組反復溝通，不斷對設計方案進行論證、調整，對設計參數(shù)進行討論、修改。期間，還經(jīng)歷了多次方案變動。最終，設計人員加班加點，在極為有限的時間內(nèi)十易其稿，拿出了令各方滿意的最優(yōu)方案，使導演組利用舞臺機械重新規(guī)劃演員流線、增強演出調度靈活性及呈現(xiàn)震撼視覺效果的諸多訴求均得以順利實現(xiàn)。

▲北特圣迪項目團隊向制作方匯報工作進度

打造“利器”，只為將創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實

此次北京世園會開幕式演出以《美麗家園》為主題。在短短40分鐘內(nèi)，導演組精心編排了八個節(jié)目，既有朗誦、演唱、交響樂、芭蕾舞，又有鋼琴演奏、民樂、舞蹈、模特表演……雖然藝術形式多樣、參演人數(shù)眾多，但整臺演出人員、道具調度有序，節(jié)奏緊湊而又流暢。

之所以能夠在有限的時間和空間內(nèi)，實現(xiàn)700多位演員的快速上下以及場景的迅速切換，同時還能營造出或唯美或震撼的舞臺效果，北特圣迪設計、研發(fā)的中心升轉臺、鋼琴升降臺、內(nèi)外環(huán)升降臺、升降柱等40套舞臺機械設備功不可沒。

中心升轉臺

第七個節(jié)目《綿長的芬芳》是開幕式上最令人驚艷的節(jié)目。當舞蹈演員在中心升轉臺翩然舞動之際，整個臺體突然快速翻轉垂直立于舞臺之上，而翻起的臺面又成為演員舞動的背景。

機械的翻動結合投影、燈光、音樂和演員的輕盈舞動，讓人瞬間有種時空穿越之感。頓時，現(xiàn)場掌聲四起，觀眾無不被科技與藝術完美融合所營造出的視覺奇觀所震撼和驚嘆。

▲舞蹈演員可與立起的中心升轉臺在空中互動，產(chǎn)生震撼的舞臺效果

▲中心升降臺可快速翻轉至90度

而使這個精彩創(chuàng)意得以呈現(xiàn)的“推手”是北特圣迪專為此次開幕式研發(fā)的創(chuàng)新產(chǎn)品——中心升轉臺。作為開幕式演出中最重要的舞臺裝置之一，這個直徑8米的圓形升降臺不僅是演員們表演的舞臺，還具有運送演員、道具上下場及參與節(jié)目表演的功能。其上層圓臺可翻轉90度，頂面設置自動翻轉式威壓吊點，可吊掛演員參與表演。

由于集多種功能于一身，中心升轉臺在結構設計、驅動方式、制動能力、整體布置等方面都有許多亮點和特色。

在整體結構設計上，中心升轉臺必須同時滿足多方面的要求：支持結構要牢固可靠；翻轉結構既要輕便靈活便于快速翻轉，還需承受8級風載以便在露天環(huán)境下安全運行；驅動導向結構需承受載荷偏移及運動變化載荷。此外，為了安裝LED地屏及布線，其臺體表面及周圍還需具有承受LED地屏重量的承載力。

驅動部件方面，主升降驅動使整體快速升降，子臺體驅動及翻轉驅動使臺體實現(xiàn)90度翻轉，威亞的驅動結構使演員在臺體翻轉后能夠在空中上下翻飛表演。而且，中心升轉臺的子臺可在5秒內(nèi)快速升至預定位置，為翻轉做好準備。子臺翻轉采用快速多級油缸驅動，在短短15秒內(nèi)即可快速翻轉至90度。另外，子臺的液壓系統(tǒng)采用了特殊設計的油路控制，可以實現(xiàn)多級缸均勻、快速伸縮，從而確保子臺的翻轉能夠安全、穩(wěn)定地運行。

制動能力方面，在電機輸出端及一級減速輸出端設置液壓制動器，形成雙制動保護。 所有驅動均具有防水功能，以保證極端天氣下的演出需要。

整體布置方面，由于現(xiàn)場基坑基礎條件限制，中心升轉臺的兩套升降驅動采用柔性柱傳動，能滿足淺基坑大行程的需要，翻轉驅動采用多級油缸傳動，帶漲緊裝置的威亞驅動則隱藏在翻轉結構內(nèi)部，從而實現(xiàn)了空間占用的最小化，使中心升轉臺的整體布置既滿足了功能又做到了緊湊合理。

內(nèi)外環(huán)升降臺

此次開幕式共采用6套內(nèi)外環(huán)升降臺。它們分別由三塊大面積的異形升降臺組成，具有運送演員和道具上下的功能，亦可同時或獨立升降，參與節(jié)目表演。 

▲大規(guī)模的人員和道具換場都通過內(nèi)外環(huán)升降臺實現(xiàn)

內(nèi)外環(huán)升降臺在設計時要求整體結構滿足臺面面積大、承載能力強等需求，因此結構必須牢固、安全、可靠。另外，其臺面及周圍由異形不規(guī)則曲線組成，需要在保證結構安全及LED屏安裝的同時考慮結構的合理性，以便于運輸及現(xiàn)場安裝。

驅動部件方面，主升降驅動要滿足整體快速升降, 驅動導向結構需要能承受載荷偏移及運動變化載荷。臺體表面及周圍需承受LED地屏重量便于地屏安裝及布線。

▲內(nèi)外環(huán)升降臺驅動

制動能力方面，在電機輸出端及一級減速輸出端設置液壓制動器，形成雙制動保護。所有驅動設置防水裝置保證極端天氣下的演出需要。

多級LED升降立柱

此次演出中采用的29套升降柱同樣是北特圣迪專為開幕式研發(fā)的舞臺設備。它們在整場節(jié)目中貫穿始終，不僅可作為視頻柱增強現(xiàn)場的視覺沖擊力和藝術感染力，還可以隨音樂起伏升降。無怪乎總導演沙曉嵐會對其贊譽有加，認為“這29根柱子在世界范圍內(nèi)都是機械裝置用的最巧妙的。”

▲29套升降柱在演出中被頻繁使用，幾乎每一幕都會出現(xiàn)

▲升降柱可以給舞美帶來極大的靈活性

這些升降柱直徑1米，下降狀態(tài)高7.6米，行程8米，總重量約2.3噸?？傮w結構設計緊湊，采用二級升降行程，在升降柱1米直徑范圍內(nèi)布置三層相互運動的鋼結構，空間狹小且要保證結構強度,設計還需承受8級風載。

驅動導向結構需承受載荷偏移并保證偏移量在15mm范圍內(nèi)及運動變化載荷；結構安裝上采用模塊式整體安裝保證工期要求；升降柱外表面鋪設高分辨率柔性LED屏，采用磁吸加捆扎方式固定，方便可靠。

驅動采用雙制動電機減速機的鋼絲繩卷揚機，只有鋼絲繩進入升降柱內(nèi)，確保驅動占用柱內(nèi)空間最小。每個柱子內(nèi)有多達10根鋼絲繩連接。由于采用二級行程，鋼絲繩的連接采用閉環(huán)方式，保證升降柱上下運行可靠。 

29套升降柱可單獨升降，也可編組運行，配合外表面的LED屏幕和頂部的電腦燈，可以給舞美帶來極大的靈活性，營造出層次豐富、造型多變的舞臺效果。

控制系統(tǒng)

除了舞臺機械設備表現(xiàn)亮眼之外，此次開幕式舞臺機械的控制系統(tǒng)同樣可圈可點、亮點多多。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

▲控制團隊在進行方案討論和優(yōu)化

通過軟件算法解決了多級油缸變徑時因流量差引起的沖擊力過強的技術難題，實現(xiàn)了中心升降臺翻板運行狀態(tài)的平穩(wěn)過渡。

通過時間碼，實現(xiàn)了液壓系統(tǒng)、威亞系統(tǒng)、視頻完美融合，達到了藝術效果的完美呈現(xiàn)。

依據(jù)導演組的造型要求，編制了多種復雜擬合曲線和場景數(shù)據(jù)庫，采用場景分割、合并等多重技術手段，快速響應導演的各種創(chuàng)意需求，實現(xiàn)了LED升降柱的動態(tài)藝術效果，得到了導演組的一致好評。

上位機通過軟件優(yōu)化實現(xiàn)了分臺并行控制，互為備用，解決了毫秒級場景切換時操作難題，提高了系統(tǒng)的安全可靠性。

通過多種現(xiàn)場數(shù)字信息反饋技術，快速定位故障點，縮小了故障排查范圍，減少了故障排查時間，提高了主控系統(tǒng)故障恢復效率。

冗余設計，只為杜絕 “萬一”發(fā)生

作為我國2019年重要的外事活動之一，北京世園會開幕式的重要性不言而喻。因此，開幕式演出不容有任何閃失。

而作為舞臺的重要組成部分，舞臺機械是否能夠穩(wěn)定、可靠運行，無意是決定整場演出能否順利進行的關鍵。為了確保40套舞臺機械在演出中萬無一失，北特圣迪在設備選型、加工制造、安裝調試、彩排技術保障等每一個環(huán)節(jié)都精益求精。

尤其值得一提的是，作為一支曾參與北京奧運會開閉幕式技術支持與保障的團隊，北特圣迪在此次世園會項目中也依照奧運會的經(jīng)驗，在演出設備和控制系統(tǒng)中，采用了冗余設計的做法。如中心升轉臺、內(nèi)外環(huán)升降臺、鋼琴升降臺等設備，其傳動均采用雙電機同軸冗余設計，在設備萬一出現(xiàn)問題后也能及時切換備用驅動，從而確保演出不受影響。

▲為確保萬無一失，控制系統(tǒng)也采用了冗余設計

控制系統(tǒng)也采用了同樣的冗余設計。其備用控制系統(tǒng)完全獨立于主控系統(tǒng)，通過一鍵切換技術屏蔽多重故障（如電機、編碼器、通訊、控制臺、PLC、元器件等），備用控制系統(tǒng)即可切換至任意升降臺且不受主控系統(tǒng)干擾，實現(xiàn)了演出過程中故障設備的快速切換，為排查故障爭取時間。當故障排除后，還可迅速切換回原狀態(tài)，使主、備控制系統(tǒng)均處于健康狀態(tài)。

▲開幕式主會場媯汭劇場正喜迎八方來客

世園畫卷盛裝展開，園藝美景異彩紛呈。如今，萬花之園的大門已經(jīng)敞開，正擁抱來自五湖四海的游人。而本場演出作為開幕式的重要組成部分，也將在2019北京世園會162天的展期內(nèi)進行常態(tài)化演出，讓更多的觀眾能與國際一流水準的表演“親密接觸”。屆時，北特圣迪的高科技舞臺機械也將會和眾多的科技手段一起，為前來媯汭劇場欣賞演出的觀眾帶來震撼的視聽體驗，為將北京世園會辦成一屆具有時代特征、中國特色、世界一流的精彩園藝盛會做出自己的一份努力。