2021年江浙沪灯光调研报告--吊挂技术篇

调研组：陈建民 沈倩 沈勇 钟国淼 陈江榕 曲国军 王京池

　　10月14日—16日，中国照明学会舞台电影电视照明专业委员会(以下简称：专委会)组织调研组，先后到浙江大丰实业股份有限公司(以下简称：浙江大丰)、上海汇焰智能科技有限公司(以下简称：上海汇焰)、江苏建声影视设备研制有限公司 (以下简称：江苏建声)三家企业走访调研。调研组专家与各企业家及工程技术人员就产品特点、新技术、市场需求、行业动态等方面进行了深入的交流探讨。

　　各企业始终重视科研团队建设，加大灯光技术研发及应用创新的资金投入，不断稳步提升产品品质，同时注意专利技术保护。企业各有特色，有的从传统演播室剧场灯光和体育场馆灯光，已经延伸到夜游灯光、文旅演艺灯光并有成功案例;有的专注于舞台灯光控制系统、智能吊挂系统、数字化舞台机械系统、数字化舞台集成设备等产品的研发和生产;有的从事舞台机械生产和视听工程施工几十年，始终做好产品安全、依标生产、依规设计和施工。本文以吊挂技术角度,从使用案例、智能控制模式、智能化吊杆、吊挂安全监测等内容，与大家分享。

　　一、吊挂系统的运用范围全面拓宽

　　吊挂系统发展到今天，已不仅仅局限于灯具设备的吊装。参与舞美布景演出已成为常态，通过智能控制，吊装的冰屏、彩幕、动能球等设备参与舞美的置景

　　演出，给舞台设计提供了更丰富的元素。

　　1、吊挂装置应用央视春晚

　　浙江大丰作为文体产业整体集成方案解决商，与央视春晚合作20余载，有着丰富的合作经验。2019年央视春晚，运用吊挂装置，实现了悬挂在舞台上空的98套“冰屏”与台下“会跳舞的舞台”完美融合，舞台机械的智能互动,舞美效果的交相辉映，凸显全方位的立体感受，为观众带来清晰透彻的3D视觉冲击和舞美体验。

图1：2019央视春晚舞美效果

　　春晚主舞台上空悬挂有38套LED冰屏，冰屏外形尺寸1m×1m，升降速度为0.5m/s，分排布置，每2排为一组，可作升降、平移、平推三个动作，根据舞美需要，可集中和分散布置，也可作为冰屏背景墙使用。观众厅中央区域上空悬挂有13套LED冰屏，分4排布置，第一排外形尺寸1 m×2 m，后面三排外形尺寸2 m×2 m，升降速度为0.5m/s，可作升降、平移运动。观众厅两侧区域上空共悬挂有9套LED冰屏，外形尺寸2 m×2 m，观众厅后部区域上空悬挂有1套LED冰屏，外形尺寸3 m×3 m，10套冰屏可作升降运动，速度为0.5m/s，配合主舞台演出需要，形成不同的观众厅上空造型。

图2：2019央视春晚吊挂平面布置图

　　2、吊挂技术特点

　　央视春晚中这近百套吊挂设备布置在有限空间内，既要便于安装，又要兼顾维护并可靠的工作，给设计工作带来了极大的挑战。主要在以下各方面进行了优化设计，保证设备稳定运行。

　　1)行走轨道系统优化设计

　　因设备众多，而且全部悬挂在栅顶底下，为减少栅顶载荷，行走轨道系统采用高精度定制型材和低噪音行走轮相结合的方式，具有重量轻、变形小、噪音低等优点。

　　2)提升平移驱动控制精准

　　高精度双卷筒的提升驱动系统，具有机构紧凑、重量轻的优点，水平驱动采用齿轮齿条驱动，具有运行平稳、定位准确的优点，配合防晃动算法叠加抛物线式的加速算法等技术，确保“冰屏”的高性能响应、高速稳定性和平滑性，有效的解决了轻盈的“冰屏”在平移、升降的过程中极易晃动的问题，实现多个冰屏的精准拼合。

　　3)平推系统的应用

　　在传统LED屏升降、平移二维运动基础上增加了平推功能，后排冰屏可通过平推运动穿插在前排各冰屏之间，前后冰屏可以组合成一体参与演出，运动过程中可形成错落有致的造型。

　　4)电缆随动有特点

　　为配合冰屏简洁、轻巧的特点，电缆管理系统没有采用传统的电缆卷筒来收取电缆，电缆卷筒收取电缆时由于有外加动力，非常容易造成冰屏晃动，因此采用了同步钢丝绳导向收取电缆的方式，使舞台上空电缆排列整齐，收取隐蔽，达到了很好的舞台视觉效果。

　　5)采用国际标准的控制系统

　　据企业介绍，采用国内唯一符合SIL3国际安全标准的DAFENG STACON控制系统，应用效果显著，实时监控设备的运行状态，电机的运行速度、运行位置以及抱闸的逻辑监控系统，做到了舞台动作、舞美视频、音频及演员的全方位在同一个时间点大融合，达到完美的视觉呈现。

　　二、新型吊挂技术与传统吊挂的有机结合

　　随着技术的不断进步和和节目制作形式的不断变化，企业不断开发改进产品满足需求，新型吊挂技术与传统吊挂的有机结合就是例证。

　　1、汇焰舞台机械智能吊挂系统

　　上海汇焰是文化设施项目的友好合作伙伴，公司主营业务为舞台机械智能吊挂系统。公司开发的一体式吊挂控制系统解决了传统的吊杆(PLC控制)和新型数控葫芦的一体式控制等问题。

图3： 汇焰一体式吊挂控制系统图

(右半部分为传统PLC控制的卷扬机水平吊杆，左半部分为新型数控葫芦吊装桁架)

　　该控制系统为电视演播厅、剧场剧院、演艺中心、体育中心及展示中心、多功能厅、主题公园等场所和设施提供了智能吊挂系统解决方案。将数控葫芦作为单点吊机作为演播厅、剧场剧院水平吊杆的补充，使原来传统的吊杆模式具备了多样化的吊挂方式，给设计师提供了更多的设计思路。

　　据了解，具备网络控制的传统吊挂系统经过改造适配便可以与该公司的控制系统实现一体式控制。因此，传统吊杆部分即可正常保留使用，又可以使用数控葫芦组合桁架吊挂，数控葫芦可灵活扩展，易于安装拆卸，具有安全灵活等特点。还可以根据舞台设计要求随意组合桁架，吊挂各类舞美道具、灯具、LED屏幕等设备。对数控葫芦编程控制，进行各种高度和角度的升降、偏转，为舞台空间造型提供更加丰富的元素。控制界面还能实时反馈桁架运动状态，载荷实时监控、承重安全等功能。

　　2、建声的新型智能化吊杆

　　江苏建声是中国最早生产舞台设备的企业之一，公司的新型智能化吊杆相比市场上的旋转升降吊杆，增加了平行移动功能，实现了杆体平行移动、旋转、升降等多向动作。吊杆长度2.5m(延长杆可伸缩至3.5m)，有效荷载达到250kg，平行移动行程距离可根据用户需求定制，升降和平移精度≤土2mm，旋转精度≤土5mm。每台吊杆由三个电机驱动组件构成精巧的传动机构，分为平移驱动、旋转及升降驱动三部分，采用便捷式安装设计。吊杆可悬挂灯具、LED屏和各类布景、道具等。

图4：建声智能化水平吊杆

　　电动升降装置采用0.55kW电机和减速机组成，运用数控电动调速，实现平移、旋转、升降吊挂等六轴功能，动作电机和编码器与变频器结合，实现精确定位，并具有记忆功能。六轴传动装置位于设备层上面，方便设备安装和检修。吊杆设有储线槽，灯光电源插座、网络插座及DMX512信号插座，并带状态显示号码牌。水平吊杆通过回转驱动部件，可实现±180°无死角旋转功能。

　　吊杆采用4条专用钢带对吊杆升降。据企业介绍，钢带的强度优于传统的钢丝绳，还解决了钢丝绳传动运行中易抖动、吊杆易倾斜的缺点，且具有使用寿命长、传动噪声低等优点。另外，旋转、平移、升降及钢带收揽机构全部设计在栅顶设备层上，便于工作人员直观的对钢带外观进行检查，有利于发现隐患和维护保养。

图5：建声智能化水平吊杆组成图

　　吊杆具备平行移动距离、垂直升降高度、水平旋转角度、提升速度、运行状况、载荷等多重机械设备运行状态设定及全程监控功能，其提供的矢量变频器实行调速控制时，在吊杆零转速时仍能保证额定扭矩输出，使吊杆在无制动状况下就可实行悬停。双制动器在零转速时动作几乎没有磨损、经久耐用、安全可靠。在超载荷20%的情况下，变频器将发出信号，在控制台上显示报警。升降装置具有过载过轻保护、松断钢带保护、上下限位保护、防冲顶保护。各种动作位置实时监察与变频器、PLC实现闭环控制。

　　吊杆操作台可按预先设定的程序，一键式布光布景，精准到位，响应速度快，各种信息能直观显示，减少了布光布景复杂性和人工劳动强度。配置手动备份控制功能，可在计算机出现故障时通过手动操作进行应急控制，操作系统是集计算机技术、网络化、智能化、信息化、模块化为一体的舞台机械操作系统。

　　吊杆运用数控、电动调速、平移、升降、旋转吊挂功能，使演播厅灯光吊挂设备布局更加合理、整齐、实用、操作简便灵活、系统安全可靠，消除了以往因灯具设备多、线缆多的安全隐患，扩大了演播室的可用面积，提高了设备的可靠性、安全性、实用性和编导及灯光操作人员的工作效率，能满足各类节目的制作需要。

　　三、预警监测功能为吊挂安全保驾护航

　　上海汇焰的吊挂安全管理系统是灯光系统安全的重要组成部分。汇焰的一款卸扣产品引起了专家的兴趣，专家们对技术要点提问不断，并观看了实物演示操作。传统吊杆或电葫芦通常是标注承重量在杆体上作为安全提示，灯光师需要计算设备重量来考虑安全问题。这款称重式卸扣会轻松帮助灯光师解决这个安全问题。

图6：汇焰称重式卸扣

　　汇焰称重式卸扣能实时载荷重量的监控功能，超重预警功能，并可以配合声光显示;量程可达3t，配备6.5T(7/8英寸)高强度弓形卸扣最大可悬挂5t电葫芦，具有6倍安全系数;面板实时显示载荷读数，超重报警;卸扣式设计，便于安装调试，且不会损失净空;支持串行连接，组网方便;具有防滑动中心轴套;配备有线和无线两款产品供用户选择。经调研组专家了解，实际监测的重量误差为吊装1t电葫芦误差±10kg。

图7：汇焰吊挂安全预警监测

　　上海汇焰的吊挂安全管理系统除了称重报警监测功能，还具有下列功能。

　　1)限位功能：电动葫芦支持硬件限位，控制系统则可以设定软件限位，多道安全屏障避免冲顶和触底。

　　2)组停功能：控制系统实时监测正在运动的电动葫芦，当其中任意设备出现异常故障时，控制系统则会自动安全停机，确保现场安全。

　　3)安全急停：提供基于安全继电器的急停功能，达到SIL2安全防护等级，确保出现安全风险时，急停功能保障安全。

　　4)温度监控：实时检测并预警设备的工作温度，不会因为过热导致电机过载、线圈烧毁等，引发安全事故。

　　灯光吊挂作为舞台安全的重要部分，安全隐患较多，安全责任重大，尤其是运营类剧场剧院和经常有外来人员装台的演播室，安全监管手段单一，因此安全监测预警功能非常实用，值得推广。

　　结束语：

　　三天的调研时间虽然短暂，但调研组收获颇丰。专家们认为：

　　1、在科技飞速发展的今天，吊挂技术的发展也紧跟其上，各企业在吊挂智能控制和监测预警功能上研发的步伐加快。吊挂系统的运用范围不断拓宽，已从吊装灯具设备延伸到舞美设备等其它设备的广泛使用。

　　2、吊挂组件中，钢带技术的优点突出，但使用普及率有待提高，如何将技术性能优势转化成产品优势，这一点需要企业进一步总结提高。

　　3、吊挂安全方面，企业开发的监测产品既有新意也有实用价值，值得推广。但在智能化普及的今天，人为检查也必不可少，智能化监测预警与人工安全检查互为补充才为不失之举。

　　我们相信，通过调研活动，让调研组和企业构建了一个良好的交流平台。我们能够更深入的了解企业及产品，企业能够听取更多的用户使用意见来进一步提高产品，为今后行业的发展一定会起到积极促进作用!