五一小長(zhǎng)假，北京世園會(huì)喜迎八方來客。作為這場(chǎng)國(guó)際園林盛會(huì)的序幕，4月28日晚那場(chǎng)高水準(zhǔn)的開幕式演出，通過多種藝術(shù)形式與多重科技手段的完美融合，為世界奉上了一臺(tái)美輪美奐的大型園林情景光影藝術(shù)表演，令人觀之難忘。

那么，為了呈現(xiàn)唯美的田園意境，這場(chǎng)演出都有哪些舞臺(tái)機(jī)械參與其中？在表演中都發(fā)揮了哪些作用？其設(shè)計(jì)和研發(fā)又暗藏著哪些亮點(diǎn)和玄機(jī)？下面，就由北特圣迪世園會(huì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)來為您一一揭秘。

十易其稿，只為拿出最優(yōu)方案

世園會(huì)開幕式的主會(huì)場(chǎng)——媯汭劇場(chǎng)是一座融合山水園林風(fēng)光的開放式建筑。為了提升視聽體驗(yàn)，導(dǎo)演組借助媯汭湖水岸景觀，將表演區(qū)域劃分為近、中、遠(yuǎn)景三個(gè)層次，希望運(yùn)用豐富的舞臺(tái)技術(shù)，打造一個(gè)全景觀、沉浸式的觀演空間。

▲媯汭劇場(chǎng)是個(gè)開放式建筑

▲主舞臺(tái)是演出的核心表演區(qū)域

▲40臺(tái)舞臺(tái)機(jī)械均設(shè)置在主舞臺(tái)區(qū)

其中，主舞臺(tái)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(dān)演員上下場(chǎng)、演出場(chǎng)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(tái)機(jī)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(shè)計(jì)階段所要解決的首要問題。

▲北特圣迪設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)反復(fù)對(duì)方案進(jìn)行研討

而這，并非易事。首先，由于工期緊迫，留給方案設(shè)計(jì)、圖紙修改、審核校對(duì)的時(shí)間只有短短40多天。這對(duì)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)水平和設(shè)計(jì)質(zhì)量，以及公司的流程管理都提出了很高的要求。

▲設(shè)計(jì)人員加班加點(diǎn)對(duì)方案進(jìn)行調(diào)整

再者，按照世園局和導(dǎo)演組的要求，所有舞臺(tái)機(jī)械的設(shè)計(jì)和安裝都必須在兩個(gè)前提下進(jìn)行：其一，不得破壞媯汭劇場(chǎng)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(tái)。這就意味著，舞臺(tái)機(jī)械設(shè)計(jì)必須“戴著鐐銬舞蹈”。

此外，舞臺(tái)機(jī)械還要在土建條件受到制約的情況下，在實(shí)現(xiàn)自身機(jī)械運(yùn)動(dòng)功能的同時(shí)，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(shè)計(jì)、安裝時(shí)的技術(shù)難度大大增加，而且還需要對(duì)舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備實(shí)施更加精準(zhǔn)、高效、穩(wěn)定的自動(dòng)化控制。

為此，北特圣迪設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)與導(dǎo)演組反復(fù)溝通，不斷對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行論證、調(diào)整，對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行討論、修改。期間，還經(jīng)歷了多次方案變動(dòng)。最終，設(shè)計(jì)人員加班加點(diǎn)，在極為有限的時(shí)間內(nèi)十易其稿，拿出了令各方滿意的最優(yōu)方案，使導(dǎo)演組利用舞臺(tái)機(jī)械重新規(guī)劃演員流線、增強(qiáng)演出調(diào)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(shí)現(xiàn)。

▲北特圣迪項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)向制作方匯報(bào)工作進(jìn)度

打造“利器”，只為將創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)

此次北京世園會(huì)開幕式演出以《美麗家園》為主題。在短短40分鐘內(nèi)，導(dǎo)演組精心編排了八個(gè)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(shù)形式多樣、參演人數(shù)眾多，但整臺(tái)演出人員、道具調(diào)度有序，節(jié)奏緊湊而又流暢。

之所以能夠在有限的時(shí)間和空間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)700多位演員的快速上下以及場(chǎng)景的迅速切換，同時(shí)還能營(yíng)造出或唯美或震撼的舞臺(tái)效果，北特圣迪設(shè)計(jì)、研發(fā)的中心升轉(zhuǎn)臺(tái)、鋼琴升降臺(tái)、內(nèi)外環(huán)升降臺(tái)、升降柱等40套舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備功不可沒。

中心升轉(zhuǎn)臺(tái)

第七個(gè)節(jié)目《綿長(zhǎng)的芬芳》是開幕式上最令人驚艷的節(jié)目。當(dāng)舞蹈演員在中心升轉(zhuǎn)臺(tái)翩然舞動(dòng)之際，整個(gè)臺(tái)體突然快速翻轉(zhuǎn)垂直立于舞臺(tái)之上，而翻起的臺(tái)面又成為演員舞動(dòng)的背景。

機(jī)械的翻動(dòng)結(jié)合投影、燈光、音樂和演員的輕盈舞動(dòng)，讓人瞬間有種時(shí)空穿越之感。頓時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)掌聲四起，觀眾無不被科技與藝術(shù)完美融合所營(yíng)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(zhuǎn)臺(tái)在空中互動(dòng)，產(chǎn)生震撼的舞臺(tái)效果

▲中心升降臺(tái)可快速翻轉(zhuǎn)至90度

而使這個(gè)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(zhuǎn)臺(tái)。作為開幕式演出中最重要的舞臺(tái)裝置之一，這個(gè)直徑8米的圓形升降臺(tái)不僅是演員們表演的舞臺(tái)，還具有運(yùn)送演員、道具上下場(chǎng)及參與節(jié)目表演的功能。其上層圓臺(tái)可翻轉(zhuǎn)90度，頂面設(shè)置自動(dòng)翻轉(zhuǎn)式威壓吊點(diǎn)，可吊掛演員參與表演。

由于集多種功能于一身，中心升轉(zhuǎn)臺(tái)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)方式、制動(dòng)能力、整體布置等方面都有許多亮點(diǎn)和特色。

在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，中心升轉(zhuǎn)臺(tái)必須同時(shí)滿足多方面的要求：支持結(jié)構(gòu)要牢固可靠；翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)既要輕便靈活便于快速翻轉(zhuǎn)，還需承受8級(jí)風(fēng)載以便在露天環(huán)境下安全運(yùn)行；驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)需承受載荷偏移及運(yùn)動(dòng)變化載荷。此外，為了安裝LED地屏及布線，其臺(tái)體表面及周圍還需具有承受LED地屏重量的承載力。

驅(qū)動(dòng)部件方面，主升降驅(qū)動(dòng)使整體快速升降，子臺(tái)體驅(qū)動(dòng)及翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)使臺(tái)體實(shí)現(xiàn)90度翻轉(zhuǎn)，威亞的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)使演員在臺(tái)體翻轉(zhuǎn)后能夠在空中上下翻飛表演。而且，中心升轉(zhuǎn)臺(tái)的子臺(tái)可在5秒內(nèi)快速升至預(yù)定位置，為翻轉(zhuǎn)做好準(zhǔn)備。子臺(tái)翻轉(zhuǎn)采用快速多級(jí)油缸驅(qū)動(dòng)，在短短15秒內(nèi)即可快速翻轉(zhuǎn)至90度。另外，子臺(tái)的液壓系統(tǒng)采用了特殊設(shè)計(jì)的油路控制，可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)缸均勻、快速伸縮，從而確保子臺(tái)的翻轉(zhuǎn)能夠安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。

制動(dòng)能力方面，在電機(jī)輸出端及一級(jí)減速輸出端設(shè)置液壓制動(dòng)器，形成雙制動(dòng)保護(hù)。 所有驅(qū)動(dòng)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(chǎng)基坑基礎(chǔ)條件限制，中心升轉(zhuǎn)臺(tái)的兩套升降驅(qū)動(dòng)采用柔性柱傳動(dòng)，能滿足淺基坑大行程的需要，翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)采用多級(jí)油缸傳動(dòng)，帶漲緊裝置的威亞驅(qū)動(dòng)則隱藏在翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)內(nèi)部，從而實(shí)現(xiàn)了空間占用的最小化，使中心升轉(zhuǎn)臺(tái)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(tái)

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

▲大規(guī)模的人員和道具換場(chǎng)都通過內(nèi)外環(huán)升降臺(tái)實(shí)現(xiàn)

內(nèi)外環(huán)升降臺(tái)在設(shè)計(jì)時(shí)要求整體結(jié)構(gòu)滿足臺(tái)面面積大、承載能力強(qiáng)等需求，因此結(jié)構(gòu)必須牢固、安全、可靠。另外，其臺(tái)面及周圍由異形不規(guī)則曲線組成，需要在保證結(jié)構(gòu)安全及LED屏安裝的同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)的合理性，以便于運(yùn)輸及現(xiàn)場(chǎng)安裝。

驅(qū)動(dòng)部件方面，主升降驅(qū)動(dòng)要滿足整體快速升降, 驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)需要能承受載荷偏移及運(yùn)動(dòng)變化載荷。臺(tái)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(tái)驅(qū)動(dòng)

制動(dòng)能力方面，在電機(jī)輸出端及一級(jí)減速輸出端設(shè)置液壓制動(dòng)器，形成雙制動(dòng)保護(hù)。所有驅(qū)動(dòng)設(shè)置防水裝置保證極端天氣下的演出需要。

多級(jí)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(tái)設(shè)備。它們?cè)谡麍?chǎng)節(jié)目中貫穿始終，不僅可作為視頻柱增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的視覺沖擊力和藝術(shù)感染力，還可以隨音樂起伏升降。無怪乎總導(dǎo)演沙曉嵐會(huì)對(duì)其贊譽(yù)有加，認(rèn)為“這29根柱子在世界范圍內(nèi)都是機(jī)械裝置用的最巧妙的?！?/p>

▲29套升降柱在演出中被頻繁使用，幾乎每一幕都會(huì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，采用二級(jí)升降行程，在升降柱1米直徑范圍內(nèi)布置三層相互運(yùn)動(dòng)的鋼結(jié)構(gòu)，空間狹小且要保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,設(shè)計(jì)還需承受8級(jí)風(fēng)載。

驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)需承受載荷偏移并保證偏移量在15mm范圍內(nèi)及運(yùn)動(dòng)變化載荷；結(jié)構(gòu)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(shè)高分辨率柔性LED屏，采用磁吸加捆扎方式固定，方便可靠。

驅(qū)動(dòng)采用雙制動(dòng)電機(jī)減速機(jī)的鋼絲繩卷揚(yáng)機(jī)，只有鋼絲繩進(jìn)入升降柱內(nèi)，確保驅(qū)動(dòng)占用柱內(nèi)空間最小。每個(gè)柱子內(nèi)有多達(dá)10根鋼絲繩連接。由于采用二級(jí)行程，鋼絲繩的連接采用閉環(huán)方式，保證升降柱上下運(yùn)行可靠。 

29套升降柱可單獨(dú)升降，也可編組運(yùn)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(yíng)造出層次豐富、造型多變的舞臺(tái)效果。

控制系統(tǒng)

除了舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備表現(xiàn)亮眼之外，此次開幕式舞臺(tái)機(jī)械的控制系統(tǒng)同樣可圈可點(diǎn)、亮點(diǎn)多多。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

▲控制團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行方案討論和優(yōu)化

通過軟件算法解決了多級(jí)油缸變徑時(shí)因流量差引起的沖擊力過強(qiáng)的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了中心升降臺(tái)翻板運(yùn)行狀態(tài)的平穩(wěn)過渡。

通過時(shí)間碼，實(shí)現(xiàn)了液壓系統(tǒng)、威亞系統(tǒng)、視頻完美融合，達(dá)到了藝術(shù)效果的完美呈現(xiàn)。

依據(jù)導(dǎo)演組的造型要求，編制了多種復(fù)雜擬合曲線和場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫，采用場(chǎng)景分割、合并等多重技術(shù)手段，快速響應(yīng)導(dǎo)演的各種創(chuàng)意需求，實(shí)現(xiàn)了LED升降柱的動(dòng)態(tài)藝術(shù)效果，得到了導(dǎo)演組的一致好評(píng)。

上位機(jī)通過軟件優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了分臺(tái)并行控制，互為備用，解決了毫秒級(jí)場(chǎng)景切換時(shí)操作難題，提高了系統(tǒng)的安全可靠性。

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

冗余設(shè)計(jì)，只為杜絕 “萬一”發(fā)生

作為我國(guó)2019年重要的外事活動(dòng)之一，北京世園會(huì)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(tái)的重要組成部分，舞臺(tái)機(jī)械是否能夠穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，無意是決定整場(chǎng)演出能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵。為了確保40套舞臺(tái)機(jī)械在演出中萬無一失，北特圣迪在設(shè)備選型、加工制造、安裝調(diào)試、彩排技術(shù)保障等每一個(gè)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(yùn)會(huì)開閉幕式技術(shù)支持與保障的團(tuán)隊(duì)，北特圣迪在此次世園會(huì)項(xiàng)目中也依照奧運(yùn)會(huì)的經(jīng)驗(yàn)，在演出設(shè)備和控制系統(tǒng)中，采用了冗余設(shè)計(jì)的做法。如中心升轉(zhuǎn)臺(tái)、內(nèi)外環(huán)升降臺(tái)、鋼琴升降臺(tái)等設(shè)備，其傳動(dòng)均采用雙電機(jī)同軸冗余設(shè)計(jì)，在設(shè)備萬一出現(xiàn)問題后也能及時(shí)切換備用驅(qū)動(dòng)，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(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)也采用了同樣的冗余設(shè)計(jì)。其備用控制系統(tǒng)完全獨(dú)立于主控系統(tǒng)，通過一鍵切換技術(shù)屏蔽多重故障（如電機(jī)、編碼器、通訊、控制臺(tái)、PLC、元器件等），備用控制系統(tǒng)即可切換至任意升降臺(tái)且不受主控系統(tǒng)干擾，實(shí)現(xiàn)了演出過程中故障設(shè)備的快速切換，為排查故障爭(zhēng)取時(shí)間。當(dāng)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(huì)場(chǎng)媯汭劇場(chǎng)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(chǎng)演出作為開幕式的重要組成部分，也將在2019北京世園會(huì)162天的展期內(nèi)進(jìn)行常態(tài)化演出，讓更多的觀眾能與國(guó)際一流水準(zhǔn)的表演“親密接觸”。屆時(shí)，北特圣迪的高科技舞臺(tái)機(jī)械也將會(huì)和眾多的科技手段一起，為前來媯汭劇場(chǎng)欣賞演出的觀眾帶來震撼的視聽體驗(yàn)，為將北京世園會(huì)辦成一屆具有時(shí)代特征、中國(guó)特色、世界一流的精彩園藝盛會(huì)做出自己的一份努力。