五一小长假，北京世园会喜迎八方来客。作为这场国际园林盛会的序幕，4月28日晚那场高水准的开幕式演出，通过多种艺术形式与多重科技手段的完美融合，为世界奉上了一台美轮美奂的大型园林情景光影艺术表演，令人观之难忘。

那么，为了呈现唯美的田园意境，这场演出都有哪些舞台机械参与其中？在表演中都发挥了哪些作用？其设计和研发又暗藏着哪些亮点和玄机？下面，就由北特圣迪世园会项目设计团队来为您一一揭秘。

十易其稿，只为拿出最优方案

世园会开幕式的主会场——妫汭剧场是一座融合山水园林风光的开放式建筑。为了提升视听体验，导演组借助妫汭湖水岸景观，将表演区域划分为近、中、远景三个层次，希望运用丰富的舞台技术，打造一个全景观、沉浸式的观演空间。

▲妫汭剧场是个开放式建筑

▲主舞台是演出的核心表演区域

▲40台舞台机械均设置在主舞台区

其中，主舞台作为近景区的主体，是此次开幕式的核心表演区域，需要承担演员上下场、演出场景和道具的快速切换以及丰富、提升演出效果等多种功能。于是，如何通过舞台机械最大限度的满足多样化的演出需求，就成为北特圣迪在方案设计阶段所要解决的首要问题。

▲北特圣迪设计团队反复对方案进行研讨

而这，并非易事。首先，由于工期紧迫，留给方案设计、图纸修改、审核校对的时间只有短短40多天。这对设计人员的设计水平和设计质量，以及公司的流程管理都提出了很高的要求。

▲设计人员加班加点对方案进行调整

再者，按照世园局和导演组的要求，所有舞台机械的设计和安装都必须在两个前提下进行：其一，不得破坏妫汭剧场的周边环境和湖岸线；其二，必须利用既有的观影模式和椭圆舞台。这就意味着，舞台机械设计必须“戴着镣铐舞蹈”。

此外，舞台机械还要在土建条件受到制约的情况下，在实现自身机械运动功能的同时，满足LED屏、灯光、音响、舞美包装等专业的安装条件。这样一来，不仅设计、安装时的技术难度大大增加，而且还需要对舞台机械设备实施更加精准、高效、稳定的自动化控制。

为此，北特圣迪设计团队与导演组反复沟通，不断对设计方案进行论证、调整，对设计参数进行讨论、修改。期间，还经历了多次方案变动。最终，设计人员加班加点，在极为有限的时间内十易其稿，拿出了令各方满意的最优方案，使导演组利用舞台机械重新规划演员流线、增强演出调度灵活性及呈现震撼视觉效果的诸多诉求均得以顺利实现。

▲北特圣迪项目团队向制作方汇报工作进度

打造“利器”，只为将创意变为现实

此次北京世园会开幕式演出以《美丽家园》为主题。在短短40分钟内，导演组精心编排了八个节目，既有朗诵、演唱、交响乐、芭蕾舞，又有钢琴演奏、民乐、舞蹈、模特表演……虽然艺术形式多样、参演人数众多，但整台演出人员、道具调度有序，节奏紧凑而又流畅。

之所以能够在有限的时间和空间内，实现700多位演员的快速上下以及场景的迅速切换，同时还能营造出或唯美或震撼的舞台效果，北特圣迪设计、研发的中心升转台、钢琴升降台、内外环升降台、升降柱等40套舞台机械设备功不可没。

中心升转台

第七个节目《绵长的芬芳》是开幕式上最令人惊艳的节目。当舞蹈演员在中心升转台翩然舞动之际，整个台体突然快速翻转垂直立于舞台之上，而翻起的台面又成为演员舞动的背景。

机械的翻动结合投影、灯光、音乐和演员的轻盈舞动，让人瞬间有种时空穿越之感。顿时，现场掌声四起，观众无不被科技与艺术完美融合所营造出的视觉奇观所震撼和惊叹。

▲舞蹈演员可与立起的中心升转台在空中互动，产生震撼的舞台效果

▲中心升降台可快速翻转至90度

而使这个精彩创意得以呈现的“推手”是北特圣迪专为此次开幕式研发的创新产品——中心升转台。作为开幕式演出中最重要的舞台装置之一，这个直径8米的圆形升降台不仅是演员们表演的舞台，还具有运送演员、道具上下场及参与节目表演的功能。其上层圆台可翻转90度，顶面设置自动翻转式威压吊点，可吊挂演员参与表演。

由于集多种功能于一身，中心升转台在结构设计、驱动方式、制动能力、整体布置等方面都有许多亮点和特色。

在整体结构设计上，中心升转台必须同时满足多方面的要求：支持结构要牢固可靠；翻转结构既要轻便灵活便于快速翻转，还需承受8级风载以便在露天环境下安全运行；驱动导向结构需承受载荷偏移及运动变化载荷。此外，为了安装LED地屏及布线，其台体表面及周围还需具有承受LED地屏重量的承载力。

驱动部件方面，主升降驱动使整体快速升降，子台体驱动及翻转驱动使台体实现90度翻转，威亚的驱动结构使演员在台体翻转后能够在空中上下翻飞表演。而且，中心升转台的子台可在5秒内快速升至预定位置，为翻转做好准备。子台翻转采用快速多级油缸驱动，在短短15秒内即可快速翻转至90度。另外，子台的液压系统采用了特殊设计的油路控制，可以实现多级缸均匀、快速伸缩，从而确保子台的翻转能够安全、稳定地运行。

制动能力方面，在电机输出端及一级减速输出端设置液压制动器，形成双制动保护。 所有驱动均具有防水功能，以保证极端天气下的演出需要。

整体布置方面，由于现场基坑基础条件限制，中心升转台的两套升降驱动采用柔性柱传动，能满足浅基坑大行程的需要，翻转驱动采用多级油缸传动，带涨紧装置的威亚驱动则隐藏在翻转结构内部，从而实现了空间占用的最小化，使中心升转台的整体布置既满足了功能又做到了紧凑合理。

内外环升降台

此次开幕式共采用6套内外环升降台。它们分别由三块大面积的异形升降台组成，具有运送演员和道具上下的功能，亦可同时或独立升降，参与节目表演。 

▲大规模的人员和道具换场都通过内外环升降台实现

内外环升降台在设计时要求整体结构满足台面面积大、承载能力强等需求，因此结构必须牢固、安全、可靠。另外，其台面及周围由异形不规则曲线组成，需要在保证结构安全及LED屏安装的同时考虑结构的合理性，以便于运输及现场安装。

驱动部件方面，主升降驱动要满足整体快速升降, 驱动导向结构需要能承受载荷偏移及运动变化载荷。台体表面及周围需承受LED地屏重量便于地屏安装及布线。

▲内外环升降台驱动

制动能力方面，在电机输出端及一级减速输出端设置液压制动器，形成双制动保护。所有驱动设置防水装置保证极端天气下的演出需要。

多级LED升降立柱

此次演出中采用的29套升降柱同样是北特圣迪专为开幕式研发的舞台设备。它们在整场节目中贯穿始终，不仅可作为视频柱增强现场的视觉冲击力和艺术感染力，还可以随音乐起伏升降。无怪乎总导演沙晓岚会对其赞誉有加，认为“这29根柱子在世界范围内都是机械装置用的最巧妙的。”

▲29套升降柱在演出中被频繁使用，几乎每一幕都会出现

▲升降柱可以给舞美带来极大的灵活性

这些升降柱直径1米，下降状态高7.6米，行程8米，总重量约2.3吨。总体结构设计紧凑，采用二级升降行程，在升降柱1米直径范围内布置三层相互运动的钢结构，空间狭小且要保证结构强度,设计还需承受8级风载。

驱动导向结构需承受载荷偏移并保证偏移量在15mm范围内及运动变化载荷；结构安装上采用模块式整体安装保证工期要求；升降柱外表面铺设高分辨率柔性LED屏，采用磁吸加捆扎方式固定，方便可靠。

驱动采用双制动电机减速机的钢丝绳卷扬机，只有钢丝绳进入升降柱内，确保驱动占用柱内空间最小。每个柱子内有多达10根钢丝绳连接。由于采用二级行程，钢丝绳的连接采用闭环方式，保证升降柱上下运行可靠。 

29套升降柱可单独升降，也可编组运行，配合外表面的LED屏幕和顶部的电脑灯，可以给舞美带来极大的灵活性，营造出层次丰富、造型多变的舞台效果。

控制系统

除了舞台机械设备表现亮眼之外，此次开幕式舞台机械的控制系统同样可圈可点、亮点多多。主要表现在以下几个方面：

▲控制团队在进行方案讨论和优化

通过软件算法解决了多级油缸变径时因流量差引起的冲击力过强的技术难题，实现了中心升降台翻板运行状态的平稳过渡。

通过时间码，实现了液压系统、威亚系统、视频完美融合，达到了艺术效果的完美呈现。

依据导演组的造型要求，编制了多种复杂拟合曲线和场景数据库，采用场景分割、合并等多重技术手段，快速响应导演的各种创意需求，实现了LED升降柱的动态艺术效果，得到了导演组的一致好评。

上位机通过软件优化实现了分台并行控制，互为备用，解决了毫秒级场景切换时操作难题，提高了系统的安全可靠性。

通过多种现场数字信息反馈技术，快速定位故障点，缩小了故障排查范围，减少了故障排查时间，提高了主控系统故障恢复效率。

冗余设计，只为杜绝 “万一”发生

作为我国2019年重要的外事活动之一，北京世园会开幕式的重要性不言而喻。因此，开幕式演出不容有任何闪失。

而作为舞台的重要组成部分，舞台机械是否能够稳定、可靠运行，无意是决定整场演出能否顺利进行的关键。为了确保40套舞台机械在演出中万无一失，北特圣迪在设备选型、加工制造、安装调试、彩排技术保障等每一个环节都精益求精。

尤其值得一提的是，作为一支曾参与北京奥运会开闭幕式技术支持与保障的团队，北特圣迪在此次世园会项目中也依照奥运会的经验，在演出设备和控制系统中，采用了冗余设计的做法。如中心升转台、内外环升降台、钢琴升降台等设备，其传动均采用双电机同轴冗余设计，在设备万一出现问题后也能及时切换备用驱动，从而确保演出不受影响。

▲为确保万无一失，控制系统也采用了冗余设计

控制系统也采用了同样的冗余设计。其备用控制系统完全独立于主控系统，通过一键切换技术屏蔽多重故障（如电机、编码器、通讯、控制台、PLC、元器件等），备用控制系统即可切换至任意升降台且不受主控系统干扰，实现了演出过程中故障设备的快速切换，为排查故障争取时间。当故障排除后，还可迅速切换回原状态，使主、备控制系统均处于健康状态。

▲开幕式主会场妫汭剧场正喜迎八方来客

世园画卷盛装展开，园艺美景异彩纷呈。如今，万花之园的大门已经敞开，正拥抱来自五湖四海的游人。而本场演出作为开幕式的重要组成部分，也将在2019北京世园会162天的展期内进行常态化演出，让更多的观众能与国际一流水准的表演“亲密接触”。届时，北特圣迪的高科技舞台机械也将会和众多的科技手段一起，为前来妫汭剧场欣赏演出的观众带来震撼的视听体验，为将北京世园会办成一届具有时代特征、中国特色、世界一流的精彩园艺盛会做出自己的一份努力。