北京冬奧會(huì)有哪些“黑科技”

2022年北京冬奧會(huì)將在北京、延慶、張家口三個(gè)賽區(qū)舉行。其中，北京賽區(qū)包括國(guó)家速滑館、國(guó)家游泳中心、國(guó)家體育館、五棵松體育館、首都體育館和首鋼滑雪大跳臺(tái)，將承擔(dān)冬奧會(huì)全部冰上項(xiàng)目和單板滑雪、自由式滑雪的大跳臺(tái)項(xiàng)目比賽。北京市西北部的延慶縣，將用作雪車(chē)、雪橇大項(xiàng)和滑雪大項(xiàng)中的高山滑雪比賽場(chǎng)地;河北張家口市，則將承辦雪車(chē)、雪橇大項(xiàng)和高山滑雪以外的各項(xiàng)目雪上比賽。

“科技冬奧”將成為北京冬奧會(huì)的一大亮點(diǎn)，能源供應(yīng)、場(chǎng)館建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施、綠色環(huán)保、智能服務(wù)、轉(zhuǎn)播技術(shù)等新技術(shù)將得到充分展示和應(yīng)用。

高新科技支撐綠色辦賽

? 綠色辦奧是北京冬奧會(huì)一直秉持的理念，而科技助推則是綠色辦奧的關(guān)鍵所在。2021年11月18日，在北京冬奧組委召開(kāi)的科技冬奧主題新聞發(fā)布會(huì)上，北京冬奧組委科技部部長(zhǎng)喻紅歷數(shù)了科技力量助推北京冬奧會(huì)綠色辦奧的范例。

? 為實(shí)現(xiàn)北京冬奧會(huì)碳中和目標(biāo)，賽事期間北京冬奧會(huì)所有場(chǎng)館將實(shí)現(xiàn)100%綠電供應(yīng)，而北京冬奧會(huì)場(chǎng)館使用的綠電主要來(lái)自張家口。其中，張家口賽區(qū)所有場(chǎng)館通過(guò)本地電網(wǎng)直接消納本地生產(chǎn)的綠電;北京賽區(qū)、延慶賽區(qū)的冬奧場(chǎng)館，則通過(guò)張北可再生能源柔性直流電網(wǎng)示范工程，將張北地區(qū)風(fēng)能生產(chǎn)的綠電輸入北京。

? 氫燃料將成為北京冬奧會(huì)上另一個(gè)重要的清潔能源。北京冬奧會(huì)境內(nèi)接力火炬將全部應(yīng)用氫燃料。冬奧會(huì)賽時(shí)，北京冬奧組委將在延慶、張家口投入700余輛氫燃料大巴車(chē)提供交通服務(wù)保障。同時(shí)，替代柴油發(fā)電車(chē)的氫燃料電池應(yīng)急電源發(fā)電車(chē)，已在國(guó)家速滑館、國(guó)家高山滑雪中心測(cè)試備用。

? 北京冬奧會(huì)場(chǎng)館中，也不乏科技助推綠色辦奧的例子。北京市科委副主任朱建紅透露，圍繞場(chǎng)館建設(shè)、場(chǎng)館運(yùn)行、交通物流等方面推動(dòng)綠色低碳技術(shù)研發(fā)攻關(guān)。北京市科委通過(guò)開(kāi)展綠色智慧場(chǎng)館建造與低能耗運(yùn)行技術(shù)研究與攻關(guān)，建立了數(shù)字孿生和智能化集成管理平臺(tái)，并把這項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用到國(guó)家速滑館的建設(shè)當(dāng)中，節(jié)省了主體結(jié)構(gòu)工期2個(gè)月、鋼材近3000噸。同時(shí)，在國(guó)家冬季運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中心建成環(huán)境精準(zhǔn)控制平臺(tái)，形成場(chǎng)館“能源總管家”，日能耗降低10%以上。

? 此外，國(guó)家速滑館、五棵松體育館等冬奧場(chǎng)館，選用二氧化碳跨臨界制冷系統(tǒng)，冰面溫差控制在 0.5℃以?xún)?nèi)，碳排量接近于零，這項(xiàng)技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用于冬奧會(huì)也是奧運(yùn)史上的首次，同時(shí)利用冷熱聯(lián)供一體化設(shè)計(jì)對(duì)制冷余熱進(jìn)行回收利用，能效提升30%～40%。

? 冬奧會(huì)上，以玉米、薯類(lèi)及秸稈等可再生資源為原材料生產(chǎn)的可降解餐具，將代替塑料制品為冬奧會(huì)提供相關(guān)服務(wù)。

冬奧會(huì)高山滑雪、跳臺(tái)滑雪、空中技巧等室外項(xiàng)目需要十分精準(zhǔn)的氣象預(yù)報(bào)，氣象狀況決定了某些比賽項(xiàng)目是否能按時(shí)開(kāi)賽。冬奧氣象預(yù)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了“百米級(jí)、分鐘級(jí)”精準(zhǔn)氣象預(yù)報(bào)。

國(guó)風(fēng)場(chǎng)館科技感十足

藏在冰面里的“世界第一”

? 冬奧會(huì)在北京市區(qū)唯一新建的場(chǎng)館是國(guó)家速滑館“冰絲帶”，該場(chǎng)館采用了世界跨度最大的單層雙向正交馬鞍形索網(wǎng)屋面，就像一個(gè)巨大的馬鞍狀羽毛球拍“繃”在了場(chǎng)館的上方，用鋼量?jī)H為傳統(tǒng)屋面的四分之一。在場(chǎng)館內(nèi)部，“冰絲帶”的冰面面積達(dá)1.2萬(wàn)平方米，是全球首個(gè)采用二氧化碳直接蒸發(fā)制冷冰面的冬奧速度滑冰場(chǎng)館。國(guó)家速滑館制冰工程設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人馬進(jìn)說(shuō)：“采用二氧化碳制冷，冰面溫差可控制在0.5度以?xún)?nèi)，不僅效能可以提升20%以上，制冷也更加均勻，溫度更均衡，不會(huì)出現(xiàn)冰面硬度不均勻的情況。”他表示，在制冷的同時(shí)，所排出的廢熱也進(jìn)行回收，用作場(chǎng)館的除濕、修冰及生活熱水的加熱。

這將是冬奧史上首次大規(guī)模應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)，在以0.001秒計(jì)時(shí)的高水平競(jìng)技中這些因素尤為關(guān)鍵。同時(shí)，“冰絲帶”通過(guò)智慧管理，使得館內(nèi)氣溫分層。冰面一個(gè)溫度，確保冰面標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定;運(yùn)動(dòng)員比賽空間一個(gè)溫度，保證運(yùn)動(dòng)員體溫體感，有利于創(chuàng)造最佳運(yùn)動(dòng)成績(jī);觀眾席一個(gè)溫度，可以達(dá)約16℃，為觀眾營(yíng)造一個(gè)舒適的觀賽環(huán)境。

“水冰轉(zhuǎn)換”集齊六大科技

作為世界上唯一水上項(xiàng)目和冰上項(xiàng)目均可運(yùn)行的雙奧場(chǎng)館，也是世界上首個(gè)在泳池上架設(shè)冰壺賽道的奧運(yùn)場(chǎng)館，國(guó)家游泳中心在保有“水立方”水上功能的基礎(chǔ)上新增冰上功能，充滿(mǎn)了科技智慧。

在這里，建筑、結(jié)構(gòu)、制冰、除濕、照明、聲場(chǎng)等眾多科技領(lǐng)域新成果得到應(yīng)用。在“水冰轉(zhuǎn)換”的技術(shù)難點(diǎn)問(wèn)題上，科研人員通過(guò)在比賽大廳中部搭建可轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)及安裝可拆裝制冰系統(tǒng)，形成擁有4條標(biāo)準(zhǔn)賽道的冰壺場(chǎng)地。國(guó)家游泳中心總經(jīng)理?xiàng)钇嬗孪蛴浾呓榻B，“水冰轉(zhuǎn)換”依靠可轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體系以及可拆裝制冰系統(tǒng)等技術(shù)，每次“水—冰”場(chǎng)地轉(zhuǎn)換可以在20天內(nèi)完成。

同時(shí)，“冰立方”賽場(chǎng)新建一面170平方米的“巨幕”，以及科研團(tuán)隊(duì)推出的“冰壺運(yùn)行捕捉技術(shù)”，將在比賽實(shí)時(shí)展示冰壺的運(yùn)行軌跡，增加觀賽樂(lè)趣。

智慧造雪與大跳臺(tái)積木

“雪飛天”首鋼滑雪大跳臺(tái)是冬奧會(huì)北京賽區(qū)唯一一個(gè)雪上競(jìng)賽場(chǎng)館，將在賽時(shí)承擔(dān)自由式滑雪大跳臺(tái)和單板滑雪大跳臺(tái)兩個(gè)比賽項(xiàng)目，產(chǎn)生四枚金牌。

在這里，科研人員最新研制的造雪機(jī)將展示強(qiáng)大的功能。據(jù)悉，這種造雪機(jī)擁有塔式旋轉(zhuǎn)支架，因?yàn)檎镜酶撸葌鹘y(tǒng)機(jī)器射程范圍更大、更廣。同時(shí)，科研人員借助注水、壓實(shí)等技術(shù)手段，成功制造出符合大陸性季風(fēng)氣候的雪質(zhì)，通過(guò)壓雪機(jī)和雪硬度儀，快速對(duì)賽道進(jìn)行修整，從而保證賽道不受天氣變化的影響。

除了保證雪質(zhì)，首鋼滑雪大跳臺(tái)的賽道實(shí)現(xiàn)了單板滑雪與自由式滑雪空中技巧賽道的快速切換。研究人員根據(jù)不同項(xiàng)目的賽道特點(diǎn)，研發(fā)了正四面體的模塊及正四面體連接節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)賽道剖面的轉(zhuǎn)化。

大跳臺(tái)項(xiàng)目協(xié)調(diào)部負(fù)責(zé)人劉玉川告訴記者：“通過(guò)改變鋼結(jié)構(gòu)的搭建，改變起跳臺(tái)的角度，就好像用大約1100個(gè)模塊搭‘積木’，使賽道曲面發(fā)生改變，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換需求，可反復(fù)多次搭建。”

“雪游龍”與“雪如意”

如果說(shuō)最炫的冰面留在北京，最酷的雪道則由延慶和張家口賽區(qū)合力打造。延慶的國(guó)家雪車(chē)、雪橇中心里被稱(chēng)為“雪游龍”的賽道，長(zhǎng)度大，落差大，彎道多，1.9公里長(zhǎng)的賽道澆筑要一氣呵成，充滿(mǎn)挑戰(zhàn)。項(xiàng)目招募了20名國(guó)內(nèi)人工噴射手，確保賽道以毫米精度一次性澆筑成功。這條賽道最終得到國(guó)際雪聯(lián)專(zhuān)家的認(rèn)可。

在張家口賽區(qū)，崇山峻嶺中，一柄“如意”嵌于雪上。來(lái)自全球的跳臺(tái)滑雪高手，將從這酷似“祥云”的出發(fā)區(qū)下滑，在天空中短暫飛行，再擦著形如“如意”手柄的雪道瀟灑著陸，翩翩滑至谷底。北京2022年冬奧會(huì)張家口賽區(qū)設(shè)計(jì)總負(fù)責(zé)人張利說(shuō)，如意的靈感與跳臺(tái)滑雪賽道的S型形成了完美的結(jié)合。

防疫更安全 機(jī)器人大顯身手

在新冠肺炎疫情仍在流行的情況下，防疫是成功辦奧的必要前提。北京冬奧會(huì)將在人防的基礎(chǔ)上引入技防，助力疫情防控。在檢測(cè)方面，有研究團(tuán)隊(duì)在致力于研發(fā)快速檢測(cè)方法，也在測(cè)試賽中測(cè)試應(yīng)用氣溶膠檢測(cè)，及早發(fā)現(xiàn)病毒，及時(shí)采取措施，避免病毒傳播;在消殺方面，不僅有傳統(tǒng)的消毒劑，還多方面嘗試應(yīng)用新的技術(shù)手段，如分子篩微納米催化過(guò)濾材料消毒、紫外線(xiàn)消毒、等離子消毒等，這些消毒的措施，將分別應(yīng)用于循環(huán)冷卻水和水處理系統(tǒng)的消毒、空氣的消毒以及物體表面的消毒。

北京冬奧會(huì)期間，機(jī)器人將在各大賽區(qū)承擔(dān)大量的工作，它們分工明確，智慧快捷，是冬奧會(huì)最重要的“志愿者”。

在防疫背景下，機(jī)器人可以測(cè)量館內(nèi)人員的體溫情況，也可以進(jìn)行消毒試劑的噴灑工作。據(jù)悉，機(jī)器人將被廣泛用于冬奧會(huì)場(chǎng)館的大面積消殺，單臺(tái)機(jī)器人消毒面積最多可覆蓋1000平方米以上，續(xù)航時(shí)間4到5個(gè)小時(shí)。

同時(shí)，科技智慧運(yùn)營(yíng)平臺(tái)將在冬奧會(huì)期間發(fā)揮科技力量，實(shí)現(xiàn)科技防疫。據(jù)了解，通過(guò)內(nèi)場(chǎng)感知網(wǎng)絡(luò)和隨身感知終端，實(shí)現(xiàn)全面呈現(xiàn)人員的動(dòng)態(tài)流線(xiàn)、聚集接觸的情況和區(qū)域停留的時(shí)間等具體信息，助力冬奧場(chǎng)館防疫防控。

除了防疫，科研人員研發(fā)的5G送餐機(jī)器人、室外物流機(jī)器人也將發(fā)揮重要作用，既減少了人員接觸，也承擔(dān)起大量的運(yùn)送工作。

自動(dòng)餐飲設(shè)備24小時(shí)運(yùn)作

在科研人員研發(fā)的智慧餐廳，自動(dòng)餐飲設(shè)備能夠24小時(shí)運(yùn)作，保證點(diǎn)餐、制餐、出餐全流程自動(dòng)化完成。每一臺(tái)智能烹飪?cè)O(shè)備均配置了信用卡及手機(jī)支付系統(tǒng)，方便各國(guó)人員點(diǎn)餐。

智能咖啡設(shè)備也將應(yīng)用于本屆冬奧會(huì)。一臺(tái)雙臂協(xié)作機(jī)器人可以左右開(kāi)工，精準(zhǔn)執(zhí)行各種動(dòng)作，完成取豆、稱(chēng)重、取水、上水、沖泡等一系列咖啡制作工藝，同時(shí)，機(jī)器人能夠復(fù)刻大師級(jí)手沖咖啡的流程，像咖啡大師一樣進(jìn)行拉花功能工藝展示，全程只需4分鐘，就可制作一杯醇香的咖啡。

此外，無(wú)人車(chē)售賣(mài)、無(wú)人車(chē)清掃和無(wú)人超市等服務(wù)也將為運(yùn)動(dòng)員、教練員提供自動(dòng)跟隨、行李運(yùn)送、音樂(lè)互動(dòng)表演等多種服務(wù)。

新技術(shù)助推觀賽新體驗(yàn)

奧運(yùn)賽場(chǎng)爭(zhēng)金奪銀，如何為觀眾提供最實(shí)時(shí)、最立體的觀賽體驗(yàn)，云上科技將發(fā)揮巨大的作用。

目前，5G信號(hào)已覆蓋冬奧會(huì)所有場(chǎng)館和連接場(chǎng)館的道路，包括高速行駛的京張高鐵，也有穩(wěn)定、連續(xù)的5G信號(hào)覆蓋，為超高清視頻、智能服務(wù)等新的應(yīng)用場(chǎng)景提供了必要的網(wǎng)絡(luò)連接。

本屆冬奧會(huì)，將首次實(shí)現(xiàn)冬奧會(huì)歷史上的云轉(zhuǎn)播，依托5G+超高清媒體處理+AI+云大物+區(qū)塊鏈技術(shù)，打造全云、全I(xiàn)P、全移動(dòng)、全網(wǎng)接入即服務(wù)的四全云轉(zhuǎn)播平臺(tái)。

應(yīng)用云轉(zhuǎn)播系統(tǒng)，冬奧會(huì)現(xiàn)場(chǎng)采集、云端處理和遠(yuǎn)程導(dǎo)播制作將被分成三個(gè)環(huán)節(jié)，極大降低了轉(zhuǎn)播成本，同時(shí)也極大縮減了現(xiàn)場(chǎng)工作人員。據(jù)悉，這套云轉(zhuǎn)播系統(tǒng)提供了12個(gè)機(jī)位，屆時(shí)，觀眾可以根據(jù)自己的喜好切換機(jī)位，觀看比賽。

值得一提的是，“交互式多維度觀賽體驗(yàn)技術(shù)與系統(tǒng)”將首次出現(xiàn)在電視轉(zhuǎn)播中。據(jù)悉，這一系統(tǒng)采用了“自由視角”視頻技術(shù)來(lái)展現(xiàn)冰球等冬奧會(huì)項(xiàng)目的比賽。觀眾通過(guò)電視、手機(jī)或VR設(shè)備觀看比賽時(shí)，可以自己當(dāng)“導(dǎo)播”，隨時(shí)改變賽場(chǎng)的視角和位置，全方位地欣賞賽場(chǎng)上運(yùn)動(dòng)員的一舉一動(dòng)。

（綜合新華社、《光明日?qǐng)?bào)》《河北日?qǐng)?bào)》、河北新聞網(wǎng)）