“北京科技冬奧”關(guān)于智能場館建設(shè)的探索

王飛飛， 張劉引， 張淏楠， 陳冰凌

（北京清華同衡規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司）

1 引言

2022 年冬奧會、冬殘奧會是中國歷史上第一次舉辦冬季奧運會，北京、張家口同為主辦城市，也是中國繼北京奧運會、南京青奧會之后中國第三次舉辦的奧運賽事重大盛會，吸引來自各國的大量運動員、官員及觀眾。同時，伴隨數(shù)字中國時代帶來的5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的融合創(chuàng)新應(yīng)用，正在從根本上改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)生活方式和城市的運行管理模式。冬奧場館是2022 冬奧會、殘奧會舉辦的基礎(chǔ)，也是運動競技、觀賽和展示城市發(fā)展水平的窗口，擔(dān)負著先行示范的使命。北京冬奧場館立足于以人的需求為核心，突破傳統(tǒng)建筑建設(shè)或改造的困境，集中展示北京乃至全國的科技創(chuàng)新成果、協(xié)同區(qū)域整體發(fā)展，形成了面向未來智能建筑的新思路和新方法[1]。

2 總體思路

北京冬奧場館智能化建設(shè)既需要面向北京冬奧會的重大賽事需求和北京市精細化發(fā)展要求，又需要圍繞場館的公共安全保障、全球觀賽體驗、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全、場館可持續(xù)運營、人流聚集管理等多維度需求。基于這些復(fù)雜多元的需求，將近幾年的北京乃至全國的科技技術(shù)成果與北京冬奧場館需求進行精準(zhǔn)匹配[2]，并將精準(zhǔn)匹配的智能化內(nèi)容與場館的整體空間、局部功能空間等進行結(jié)合，最終形成以人為核心的建筑智能管理、建筑與用戶服務(wù)、建筑與城市互動三個維度的冬奧場館智能化建設(shè)的新思路。

3 建筑智能管理維度

隨著建筑行業(yè)的大變革，建筑已經(jīng)從傳統(tǒng)的粗放式管理轉(zhuǎn)變?yōu)榫毣芾?，對建筑舒適度、能耗以及安全保障的要求越來越高。北京冬奧對場館提出了更高的要求，每個冬奧場館的智能化需各具特色，本文選取北京冬奧場館智能化的共性內(nèi)容，一般包括從能源優(yōu)化、設(shè)備檢測預(yù)警、公共安防等維度，促進場館運營的降本增效、安全可持續(xù)以及高質(zhì)發(fā)展[3]。

3.1 能源優(yōu)化

我國現(xiàn)有建筑中大多為高能耗建筑，龐大的建筑能耗已經(jīng)成為場館持續(xù)運營的巨大負擔(dān)。當(dāng)前建筑能源管理往往沒有詳細的能耗數(shù)據(jù)積累，以及缺乏規(guī)范的能耗監(jiān)測管理制度，在一定程度上阻礙了建筑能源科學(xué)優(yōu)化的可能性。針對當(dāng)前能源優(yōu)化的瓶頸，北京冬奧場館從能源物聯(lián)及能源智能管理等方面切入，構(gòu)建基于數(shù)字孿生技術(shù)的智能場館能源管理系統(tǒng)。利用數(shù)字孿生技術(shù)深度結(jié)合場館靜態(tài)和動態(tài)信息的變化，全面掌握場館能耗情況，滿足場館分時分地的用能優(yōu)化的需求，實現(xiàn)全場館能源管理效率提升15%、能源消耗減少30%的目標(biāo)。為中國“3060雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)提供了冬奧場館經(jīng)驗[4]。

3.2 設(shè)備智能監(jiān)測

在建筑的全生命周期管理中，設(shè)備管理往往擔(dān)當(dāng)著重要角色，尤其是在設(shè)備的運維管理階段，設(shè)備是否正常運行往往會影響著建筑的整體性能和客戶的滿意度。北京冬奧場館通過對場館內(nèi)大型、重要設(shè)備運行數(shù)據(jù)進行采集監(jiān)測，通過實時的數(shù)據(jù)服務(wù)和數(shù)據(jù)管理，對設(shè)備物理實體、運行信息、狀態(tài)等數(shù)據(jù)服務(wù)及對應(yīng)的預(yù)警和維護，真實反映智能場館所涉及的物理設(shè)備對象的狀態(tài)和行為，并可為數(shù)字孿生、區(qū)域級和城市級管理平臺提供監(jiān)測預(yù)警信息[5]。

3.3 智能安防

鑒于當(dāng)前國際環(huán)境的復(fù)雜性和奧運安保對象與范圍的復(fù)雜性，安全保衛(wèi)工作將成為整個2022冬奧運賽事組織、籌備和運行的重要保障基礎(chǔ)。北京冬奧場館結(jié)合基礎(chǔ)安防設(shè)施，利用人工智能對視頻、圖像等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行存儲和分析，從中識別安全隱患并對其進行結(jié)構(gòu)化處理，實現(xiàn)建筑的人、事及物信息全采集、狀態(tài)全感知和智能識別。在每層的觀眾入口、每層環(huán)廊通道、公共區(qū)域等位置部署AI 視頻監(jiān)測攝像頭，在數(shù)據(jù)安全的前提下提供人臉識別、體溫采集、區(qū)域入侵報警等精準(zhǔn)識別功能。在北京冬奧會、冬殘奧會期間發(fā)揮了重要的“保安”作用[6]。

3.4 健康環(huán)境

當(dāng)前大型建筑往往存在室內(nèi)環(huán)境控制方面相對薄弱，無法滿足環(huán)境控制高效運維、品質(zhì)運營的需求。北京冬奧場館通過環(huán)境數(shù)字化監(jiān)測、環(huán)境AI評估，以及環(huán)境控制優(yōu)化，搭建健康環(huán)境管理系統(tǒng)，一方面實現(xiàn)場館環(huán)境空間7*24智能控制，保證建筑內(nèi)空氣質(zhì)量達到國際健康建筑標(biāo)準(zhǔn)。另一方面，通過與場館內(nèi)風(fēng)機盤管的智能聯(lián)控，可在節(jié)約場館人力巡檢、調(diào)節(jié)的工作量的同時，降低場館環(huán)境管理運維的成本[7]。

4 建筑與用戶服務(wù)維度

建筑是服務(wù)用戶、滿足用戶需求的重要空間。隨著5G、人工智能等前沿科技的發(fā)展與應(yīng)用，可為場館內(nèi)的用戶提供在觀賽、出行、餐飲、購物、娛樂、導(dǎo)航、翻譯、物流配送等方面的全新體驗。聚焦冬奧場館多元使用方賽時及賽后的需求，打造具有交互體驗感、便捷獲得感的智能建筑管理服務(wù)樣板，最大限度滿足觀眾的服務(wù)需求[8]。

4.1 智能服務(wù)

提高用戶在建筑內(nèi)的體驗與服務(wù)質(zhì)量是智能建筑建設(shè)的重要目標(biāo)之一。從北京冬奧場館服務(wù)的通用性與特殊性需求出發(fā)，分析傳統(tǒng)場館用戶體驗不足的原因，利用前沿技術(shù)，在室內(nèi)定位導(dǎo)航、語音翻譯、售賣服務(wù)等方面作出一定的探索與實踐。借助視覺定位、5G等技術(shù)提供多技術(shù)融合的室內(nèi)定位導(dǎo)航服務(wù)，為場館觀眾提供高精度地圖展示、樓層切換、語音識別、AR導(dǎo)航、視覺識別等服務(wù)。布設(shè)便捷的手持翻譯終端，依靠人工智能和云端算法等技術(shù)，實現(xiàn)多語言的實時翻譯，協(xié)助冬奧會期間國際用戶間的無障礙交流。同時，場館采用360 度覆蓋全場的拍攝相機，支持導(dǎo)播視角自主切換、任意縮放、4K高清伸縮觀看、連幅畫廊、實施轉(zhuǎn)碼、極速分發(fā)等功能，為觀眾提供云轉(zhuǎn)播服務(wù)和360 度視角AI 直播服務(wù)，提升觀眾的線上觀賽體驗感[9]。

4.2 數(shù)字消費

數(shù)字消費是通過網(wǎng)絡(luò)和智能終端直接為建筑用戶帶來全新消費體驗的新型技術(shù)應(yīng)用，滿足潛在用戶的多元需求。針對多元使用方在賽時與賽后的需求，場館內(nèi)布設(shè)無人零售柜（巢購），結(jié)合5G、AI、數(shù)字人民幣等技術(shù)，提供便利的消費服務(wù)，支持在購物過程中，多樣化選擇、一次性結(jié)算、多渠道支付[10]。

5 建筑與城市互動維度

建筑是城市的基礎(chǔ)單元，建筑場景建設(shè)也是城市智能化建設(shè)的最小顆粒。冬奧場館通過自身場館智能化改造，反哺提升周邊區(qū)域的綜合治理和服務(wù)能力。該方式突破傳統(tǒng)自上而下的智慧化建設(shè)模式，利用底層建筑智能場景的推廣與應(yīng)用，實現(xiàn)城市每個基礎(chǔ)單元的智能化目標(biāo)，聚少成多，最終支撐北京市精細化治理水平，推動北京整體、可持續(xù)的智能化建設(shè)[11]。

5.1 交通精準(zhǔn)調(diào)度

北京冬奧場館往往具有人流聚集量大，且有著較高的短時交通通行壓力。目前大型場館周邊交通設(shè)施管理主要依靠人工調(diào)度，缺乏更大區(qū)域高效的內(nèi)部車輛調(diào)度、車行引導(dǎo)及城市多交通工具的調(diào)度服務(wù)，難以滿足冬奧賽事交通區(qū)域精準(zhǔn)調(diào)度的需求。冬奧場館借助北京市的智慧交通能力，通過大區(qū)域高快速路及一般道路的交通管制、信號燈優(yōu)化、停車引導(dǎo)管制、奧運車輛及公交專用道設(shè)置，搭建快速緊急搶占系統(tǒng)、公交優(yōu)先系統(tǒng)及區(qū)域交通行車引導(dǎo)系統(tǒng)，形成集內(nèi)部車輛、觀眾車輛、公交、地鐵、出租車、網(wǎng)約車、共享單車、行人等八大系統(tǒng)于一體的交通調(diào)度服務(wù)，保障場館周邊交通體系順利運行[12]。

5.2 區(qū)域共享停車

場館周邊的公共停車資源、小區(qū)、商業(yè)等停車資源信息化數(shù)據(jù)化較為薄弱，車輛泊位信息碎片化，沒有實現(xiàn)互聯(lián)互通，難以滿足北京冬奧會開賽時的快速智能出入、出場停車交通引導(dǎo)及周邊停車資源數(shù)據(jù)實時共享等需求。基于北京冬奧場館周邊停車資源現(xiàn)狀，關(guān)聯(lián)北京市停車共享資源平臺，搭建以冬奧場館為核心的智能停車管理應(yīng)用服務(wù)體系，形成融合路內(nèi)停車、路外停車場、誘導(dǎo)系統(tǒng)等“三位一體”的場館智能共享停車管理平臺，保障場館內(nèi)外停車系統(tǒng)建設(shè)的完整性、有序性和連續(xù)性[13]。

6 結(jié)語

2022年北京冬季奧運會在智能建筑方面提出了“可持續(xù)·向未來”、“創(chuàng)造奧運會和地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的新典范”等建設(shè)愿景。北京冬奧場館結(jié)合冬奧會的需求和場館日常運營的需求，應(yīng)用5G、人工智能、云計算、邊緣計算等一批前沿引領(lǐng)技術(shù)，集中打造智能建筑高質(zhì)量、可持續(xù)、人性化、區(qū)域化發(fā)展的未來建筑應(yīng)用場景，突出強調(diào)數(shù)據(jù)倫理、數(shù)據(jù)隱私等安全要求。突破了傳統(tǒng)智能建筑只關(guān)注自身管理的局限，將用戶服務(wù)和體驗納入場館智能應(yīng)用場景體系中，并著重考慮場館智能化建設(shè)對城市整體發(fā)展的支撐作用，提出與城市協(xié)同發(fā)展的智能化建設(shè)方向，打造了高質(zhì)量發(fā)展的智能建筑建設(shè)的新樣板，實現(xiàn)管理者實時掌握建筑運行情況、提高管理效率和決策水平，降低運行成本。