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北京冬奧,奧林匹克的中國智慧與中國方案

2022-01-16 23:59  來源:人民日報海外版  瀏覽:  

短道速滑比賽服選用防切割材料,剪刀劃不破;領(lǐng)獎服應(yīng)用熾熱科技,可實現(xiàn)零下20℃御寒保暖;結(jié)合快速系帶技術(shù),領(lǐng)獎鞋兼具舒適性與便捷性……2021年12月31日,北京2022年冬奧會中國體育代表團領(lǐng)獎及比賽裝備在北京發(fā)布,其背后的“科技元素”惹人注目。

“對于高水平運動員來說,每一塊布料的選擇,都有可能給他們帶來0.01秒的速度差距。”自2019年起,國家冬季運動服裝裝備研發(fā)中心主任劉莉率領(lǐng)團隊,共完成2000多份手稿設(shè)計,進行過超800小時的風(fēng)洞測試,最終打造出獨一無二的高科技“戰(zhàn)服”。

無論是場館建設(shè)、賽事服務(wù),還是觀賽體驗、裝備設(shè)計,本屆冬奧會都處處彰顯著中國智造的“科技底色”。創(chuàng)新,不僅將這場世界矚目的冰雪盛會裝點得更加精彩,也必將為今后全民共享冬奧成果、推動冰雪運動可持續(xù)發(fā)展打下牢固基礎(chǔ)。

最美的冰

可儲藏的雪


“新技術(shù)在北京冬奧會的實際應(yīng)用情況,我們首先關(guān)注的是場館,這是舉辦奧運會的基礎(chǔ)條件。”北京冬奧組委技術(shù)部部長喻紅說,通過技術(shù)攻關(guān),每個競賽場館都有著十足的“科技范兒”。

淡雅的米黃色墻面,深藍色的玻璃窗,綴滿豎直線條裝飾的外立面莊嚴(yán)大氣……在即將到來的冬奧會上,首都體育館將承擔(dān)短道速滑和花樣滑冰兩項比賽任務(wù),預(yù)計產(chǎn)生14枚金牌。

如今,歷經(jīng)兩年多時間改擴建后,這座修建于1968年的體育館已充盈科技新意。

步入場館,抬頭仰望,現(xiàn)代化氣息撲面而來,36個37平方米的網(wǎng)格膜,在場館頂部形成一個1332平方米的巨型投影屏幕。賽時,場地四角布設(shè)的激光投影儀會將絢麗的燈光投射至屏幕,配合最新的聲、光、電技術(shù),將整個場館營造成如夢似幻的冰雪世界,充分展現(xiàn)“最美的冰”這一設(shè)計理念。

夢幻般的視覺效果,離不開建設(shè)者們的奉獻。

安裝投影屏幕由于跨度大、凈空高,首先要在天花板下方搭設(shè)一個施工平臺。“按常規(guī)辦法,需搭建體積超13萬立方米的腳手架,耗時耗資不說,還考驗著場館承重能力。”中建八局首體項目經(jīng)理程占玉介紹說,在經(jīng)過多輪“頭腦風(fēng)暴”后,項目團隊決定將施工平臺移到軌道上,通過平臺滑行實現(xiàn)施工范圍全覆蓋,既保證了施工安全,又極大地節(jié)省了人力、物力。

冰面無疑是冰雪世界中的主角。因為花樣滑冰和短道速滑兩項賽事對場地硬度、冰層厚度要求不同,首都體育館通過引入直冷制冰技術(shù)、改變冰場構(gòu)造等方式,實現(xiàn)快速升降溫,2小時內(nèi)即可完成冰面轉(zhuǎn)換。首都體育館短道速滑競賽主任申鸰告訴本報記者,經(jīng)過一系列測試賽檢驗,這塊冰面得到了中外運動員的一致好評,在2021年10月舉行的測試賽上,運動員5次打破短道速滑世界紀(jì)錄。

除了美好的冰面,北京冬奧會也在積極打造完美的雪面。

1月4日,蔚藍天空下,巍峨的小海陀山銀裝素裹,國家高山滑雪中心“雪飛燕”的條條雪道如同白色游龍穿行其間,令人震撼。

本屆冬奧會是近二十年來首次在大陸性季風(fēng)地區(qū)舉辦,妥善應(yīng)對冬春交替期極端天氣十分關(guān)鍵。

“如果遇到下雪,密度松軟的天然雪肯定會使賽道雪質(zhì)發(fā)生變化;若是下雨,雨水也會使賽道表層結(jié)冰,比賽將變得危險異常。”對此,“科技冬奧”重點專項“賽事用雪保障關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用示范”項目負(fù)責(zé)人王飛騰與團隊提出的辦法是,構(gòu)建物理能量平衡模型進行“儲雪”——即在冬季溫度較低時,把雪提前造好,并儲存起來,待次年初冬再次使用。

說干就干。2017年,團隊全程參與北京冬奧組委在延慶區(qū)石京龍滑雪場開展的儲雪試驗,經(jīng)過整個夏季考驗,約有60%的雪被完好儲存下來。“在沒接觸冬奧會之前,很少有人想到原來雪還能儲存,而且這項技術(shù)不光能服務(wù)冬奧會,還能為冰川保護提供科技支撐。”王飛騰說。

此外,首鋼滑雪大跳臺研發(fā)了正四面體模塊,可實現(xiàn)不同比賽的賽道剖面轉(zhuǎn)化;國家雪車雪橇中心賽道通過技術(shù)創(chuàng)新,首次實現(xiàn)360度回旋彎道一次噴射成型;國家速滑館采用世界跨度最大的單層雙向正交馬鞍形索網(wǎng)屋面,用鋼量僅為傳統(tǒng)屋面的四分之一……

科技部社會發(fā)展科技司司長吳遠彬指出,在國家重點研發(fā)計劃中設(shè)立“科技冬奧”重點專項,把場館規(guī)劃、建設(shè)、運維關(guān)鍵技術(shù)作為重點任務(wù)之一進行布局,解決了國家速滑館等場館設(shè)計、建造和運維技術(shù)難題,支撐了國家體育場智能化和國家游泳中心冰水轉(zhuǎn)換等場館改造。

100%綠電

生態(tài)保護優(yōu)先


從申辦到籌辦,綠色、生態(tài)、低碳、可持續(xù)一直是北京冬奧會的核心理念。一系列節(jié)能工藝,為奧林匹克運動的未來提供了中國智慧與中國方案。

滿載全球期待,2021年10月,北京2022年冬奧會火種,被放置在取形于西漢長信宮燈的火種燈中,順利抵京。

“為護送神圣的冬奧火種,我們做了很多結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新。”火種燈設(shè)計團隊成員洪文明解釋,例如火種燈采用了雙層玻璃結(jié)構(gòu),在內(nèi)外燈罩之間留有一條導(dǎo)流通道,從而達到有效泄壓的作用,保障在5至6級風(fēng)速下火焰不熄滅。

除了確保安全、穩(wěn)定,一些環(huán)保技術(shù)也應(yīng)用到火種器具的設(shè)計中。

洪文明說,火種燈與火種臺的材質(zhì)都選用了可回收鋁合金,火種臺頂部用的是耐火、無煙、無毒的水性陶瓷涂料。“火種燃料是丙烷氣體,屬于清潔燃料。可以這么說,我們的研發(fā)始終都是以綠色低碳為目標(biāo)的。”

據(jù)介紹,一套采用rPET材質(zhì)(飲料瓶再生材質(zhì))的工作服將出現(xiàn)在北京冬奧會和冬殘奧會上,為所有場館的清廢團隊提供溫暖。

這件“有溫度”的禮物,外套面料取材于28個飲料瓶,具備良好的防水防污效果??刹鹦兜谋E瘍?nèi)膽填充了先進的高效暖絨,其原料83%來自于回收材料。它的吸水量只有其自重的1%,即使在潮濕環(huán)境下,保暖內(nèi)膽依然能夠保持良好的保溫性能。

“回收我”“回頭見”“回來了”……細看服裝內(nèi)外,還“隱藏”著不少關(guān)于循環(huán)利用的生動宣傳圖標(biāo)。這些設(shè)計上的巧思,將令清廢團隊成為行走著的可持續(xù)理念傳播大使,鼓勵更多觀眾參與到循環(huán)回收行動中。

場館外絲帶飛舞,場館內(nèi)別有洞天。國家速滑館“冰絲帶”是全球首個采用二氧化碳跨臨界直冷制冰的冬奧速度滑冰場館,1.2萬平方米的冰面采用分區(qū)制冷方式單獨控溫,可實現(xiàn)根據(jù)不同項目分區(qū)域、分標(biāo)準(zhǔn)制冰。

“我們致力于打造‘最快的冰’,采用這項技術(shù),可將冰面溫差控制在0.5℃內(nèi)。”國家速滑館制冰系統(tǒng)設(shè)計負(fù)責(zé)人馬進補充說,制冷產(chǎn)生的余熱還能用于場館的熱水、澆冰、除濕等場景,減少的碳排放量相當(dāng)于植樹超120萬棵所帶來的碳排放減少量。

能源供應(yīng)是成功舉辦冬奧會的重要基礎(chǔ)。在北京冬奧會所有場館已實現(xiàn)100%綠電供應(yīng)背景下,不少場館還積極利用可再生能源。比如,延慶山地新聞中心建有光伏發(fā)電系統(tǒng),實現(xiàn)電力“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”;延慶冬奧村采用高壓電鍋爐供暖,實現(xiàn)100%可再生能源供熱。

與此同時,本屆冬奧會積極構(gòu)建賽時低碳交通運行體系:制定賽時交通運行政策,鼓勵觀眾優(yōu)先選擇高鐵、地鐵、公交出行;在各賽區(qū)推廣電動汽車、氫能源汽車的使用,清潔能源車輛占比達到85%,為歷屆冬奧會最高;通過智能交通系統(tǒng)和管理措施,提高車輛運行效率等。

為降低賽事舉辦對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的不利影響,北京冬奧會在各環(huán)節(jié)都以生態(tài)保護為優(yōu)先原則,貫穿規(guī)劃、建設(shè)、運行的全過程。

延慶區(qū)生態(tài)環(huán)境局行政審批科負(fù)責(zé)人劉金柱說,在延慶賽區(qū)建筑施工過程中,表面原生土壤被系統(tǒng)收集,建設(shè)完工后全部原土覆蓋,珍貴植物也已就地或遷地保護。

“目前,賽區(qū)新增的2.3萬平方米生態(tài)修復(fù)工程全部完工,自去年以來,延慶區(qū)通過紅外相機拍攝到野豬、豬獾、狗獾等有效照片2000余張、視頻500余條,物種多樣性維持在較高水平。”劉金柱表示。

180度自由視角

機器人“志愿者”


北京冬奧會的成功與否,不僅取決于運動技能的精彩比拼,還在于賽事舉辦的服務(wù)質(zhì)量。一系列“黑科技”陸續(xù)在觀賽、防疫、轉(zhuǎn)播等領(lǐng)域落地應(yīng)用,讓“科技冬奧”從愿景走向了現(xiàn)實。

借助5G+VR技術(shù),“科技冬奧”重點專項“冰雪項目交互式多維度觀賽體驗技術(shù)與系統(tǒng)”將亮相本屆冬奧會舞臺。

“過去大家看到的比賽直播畫面,是導(dǎo)播人員將多路攝像機拍攝的畫面合拼成的,導(dǎo)播切到什么,大家就只能看什么。”專項負(fù)責(zé)人盛驍杰介紹,如今有了這項技術(shù),觀眾只要手持一部5G手機,便可自己當(dāng)“導(dǎo)播”,隨時改變觀賽位置,輕松體驗180度自由視角觀賽。

“自由視角”如何實現(xiàn)?盛驍杰舉例說,國家體育館中的U型架上共架設(shè)了40臺相機,通過三維重建和渲染,可以渲染出任意時長和幀率的精彩特效片段,相當(dāng)于1200臺相機同時拍攝拼接的效果。

除了滿足觀賽需求,“自由視角”技術(shù)對于裁判員判罰與運動員訓(xùn)練也至關(guān)重要:一方面,這一技術(shù)可以隨時生成360度信號畫面,幫助裁判快速、準(zhǔn)確地做出判罰;另一方面,它也可以讓運動員多角度回顧訓(xùn)練及比賽中的技術(shù)細節(jié),科學(xué)提升成績。

得益于5G信號在賽事場館的全覆蓋,本屆冬奧會轉(zhuǎn)播也擁有了全新模式——云轉(zhuǎn)播。

“云轉(zhuǎn)播的基本流程是,將前端現(xiàn)場采集的音視頻信號,通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù),直接傳送到云端存儲;導(dǎo)播人員直接編輯云端音視頻素材,制作成音視頻節(jié)目,發(fā)送到觀眾終端(電視機、手機等)。”喻紅告訴記者,除了賽事轉(zhuǎn)播,諸如賽事成績、組織管理等核心信息系統(tǒng)已實現(xiàn)100%“上云”,這將是奧運會數(shù)字化變革歷程上的全新里程碑。

據(jù)了解,賽事舉行期間,機器人將承擔(dān)大量防疫工作。它們分工明確,智慧快捷,堪稱最重要的“冬奧志愿者”。

在大型體育賽事中,入口處往往需要進行身份核驗、安全檢查,因而容易形成人員聚集。為此,國家體育館專門引入智慧出入管理系統(tǒng),一套連接后臺管理系統(tǒng)的智能安全服務(wù)機器人。

“只要在這臺機器人上掃一下身份證件,觀眾就可以在一秒鐘內(nèi)完成所有手續(xù)查驗,包括身份登記、智能測溫以及健康碼、核酸檢測、疫苗注射等七步驟。”場館工程師劉昀說,正是這套智慧出入管理系統(tǒng),在保障入場者安全通行的同時,也為疫情防控提供了有力保障。

環(huán)境消殺機器人一分鐘消毒面積可達36平方米,一般續(xù)航時間接近5小時;移動測溫機器人可按規(guī)定路線主動尋找人員測溫,當(dāng)發(fā)現(xiàn)體溫超標(biāo)人員時,會主動上報給管理人員;紫外線空氣消殺機器人可通過222納米波長的光波進行高效消毒,消殺效果非常徹底。

優(yōu)質(zhì)的賽事服務(wù),不僅面向觀眾,也要面向參賽選手。

冬奧會山地雪上項目賽程安排和賽事舉辦、觀賽、救援等外圍保障服務(wù),都與氣象條件密切相關(guān),因此需要極為精準(zhǔn)的氣象預(yù)報。圍繞氣象條件預(yù)測,“科技冬奧”重點專項作出相應(yīng)部署,研發(fā)形成了自主可控的冬奧氣象預(yù)測系統(tǒng),首次實現(xiàn)“百米級、分鐘級”精準(zhǔn)預(yù)報。在2021年2月舉行的測試活動中,就有8場比賽根據(jù)氣象預(yù)報調(diào)整了賽程。

在運動員激烈比拼的背后,還有“科技+醫(yī)療”的全程護航。“從雪車雪橇賽場到延慶創(chuàng)傷中心,依靠智能救護車,車程能由原來的30分鐘縮短至15分鐘。”“科技冬奧”重點專項“冬奧會運動創(chuàng)傷防治和臨床診療安全保障技術(shù)體系的建立與應(yīng)用研究”項目負(fù)責(zé)人崔國慶介紹,該項目還設(shè)置冬季運動損傷數(shù)據(jù)庫等課題,希望借助標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的收集分析,建立完善的智能影像輔助診斷技術(shù),實現(xiàn)診療全流程智能化輔助判斷。

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