北京冬奥会有哪些“黑科技”

2022年北京冬奥会将在北京、延庆、张家口三个赛区举行。其中，北京赛区包括国家速滑馆、国家游泳中心、国家体育馆、五棵松体育馆、首都体育馆和首钢滑雪大跳台，将承担冬奥会全部冰上项目和单板滑雪、自由式滑雪的大跳台项目比赛。北京市西北部的延庆县，将用作雪车、雪橇大项和滑雪大项中的高山滑雪比赛场地;河北张家口市，则将承办雪车、雪橇大项和高山滑雪以外的各项目雪上比赛。

“科技冬奥”将成为北京冬奥会的一大亮点，能源供应、场馆建设、基础设施、绿色环保、智能服务、转播技术等新技术将得到充分展示和应用。

高新科技支撑绿色办赛

  绿色办奥是北京冬奥会一直秉持的理念，而科技助推则是绿色办奥的关键所在。2021年11月18日，在北京冬奥组委召开的科技冬奥主题新闻发布会上，北京冬奥组委科技部部长喻红历数了科技力量助推北京冬奥会绿色办奥的范例。

  为实现北京冬奥会碳中和目标，赛事期间北京冬奥会所有场馆将实现100%绿电供应，而北京冬奥会场馆使用的绿电主要来自张家口。其中，张家口赛区所有场馆通过本地电网直接消纳本地生产的绿电;北京赛区、延庆赛区的冬奥场馆，则通过张北可再生能源柔性直流电网示范工程，将张北地区风能生产的绿电输入北京。

  氢燃料将成为北京冬奥会上另一个重要的清洁能源。北京冬奥会境内接力火炬将全部应用氢燃料。冬奥会赛时，北京冬奥组委将在延庆、张家口投入700余辆氢燃料大巴车提供交通服务保障。同时，替代柴油发电车的氢燃料电池应急电源发电车，已在国家速滑馆、国家高山滑雪中心测试备用。

  北京冬奥会场馆中，也不乏科技助推绿色办奥的例子。北京市科委副主任朱建红透露，围绕场馆建设、场馆运行、交通物流等方面推动绿色低碳技术研发攻关。北京市科委通过开展绿色智慧场馆建造与低能耗运行技术研究与攻关，建立了数字孪生和智能化集成管理平台，并把这项技术运用到国家速滑馆的建设当中，节省了主体结构工期2个月、钢材近3000吨。同时，在国家冬季运动训练中心建成环境精准控制平台，形成场馆“能源总管家”，日能耗降低10%以上。

  此外，国家速滑馆、五棵松体育馆等冬奥场馆，选用二氧化碳跨临界制冷系统，冰面温差控制在 0.5℃以内，碳排量接近于零，这项技术大规模应用于冬奥会也是奥运史上的首次，同时利用冷热联供一体化设计对制冷余热进行回收利用，能效提升30%～40%。

  冬奥会上，以玉米、薯类及秸秆等可再生资源为原材料生产的可降解餐具，将代替塑料制品为冬奥会提供相关服务。

冬奥会高山滑雪、跳台滑雪、空中技巧等室外项目需要十分精准的气象预报，气象状况决定了某些比赛项目是否能按时开赛。冬奥气象预测系统实现了“百米级、分钟级”精准气象预报。

国风场馆科技感十足

藏在冰面里的“世界第一”

  冬奥会在北京市区唯一新建的场馆是国家速滑馆“冰丝带”，该场馆采用了世界跨度最大的单层双向正交马鞍形索网屋面，就像一个巨大的马鞍状羽毛球拍“绷”在了场馆的上方，用钢量仅为传统屋面的四分之一。在场馆内部，“冰丝带”的冰面面积达1.2万平方米，是全球首个采用二氧化碳直接蒸发制冷冰面的冬奥速度滑冰场馆。国家速滑馆制冰工程设计负责人马进说：“采用二氧化碳制冷，冰面温差可控制在0.5度以内，不仅效能可以提升20%以上，制冷也更加均匀，温度更均衡，不会出现冰面硬度不均匀的情况。”他表示，在制冷的同时，所排出的废热也进行回收，用作场馆的除湿、修冰及生活热水的加热。

这将是冬奥史上首次大规模应用该项技术，在以0.001秒计时的高水平竞技中这些因素尤为关键。同时，“冰丝带”通过智慧管理，使得馆内气温分层。冰面一个温度，确保冰面标准稳定;运动员比赛空间一个温度，保证运动员体温体感，有利于创造最佳运动成绩;观众席一个温度，可以达约16℃，为观众营造一个舒适的观赛环境。

“水冰转换”集齐六大科技

作为世界上唯一水上项目和冰上项目均可运行的双奥场馆，也是世界上首个在泳池上架设冰壶赛道的奥运场馆，国家游泳中心在保有“水立方”水上功能的基础上新增冰上功能，充满了科技智慧。

在这里，建筑、结构、制冰、除湿、照明、声场等众多科技领域新成果得到应用。在“水冰转换”的技术难点问题上，科研人员通过在比赛大厅中部搭建可转换结构及安装可拆装制冰系统，形成拥有4条标准赛道的冰壶场地。国家游泳中心总经理杨奇勇向记者介绍，“水冰转换”依靠可转换结构体系以及可拆装制冰系统等技术，每次“水—冰”场地转换可以在20天内完成。

同时，“冰立方”赛场新建一面170平方米的“巨幕”，以及科研团队推出的“冰壶运行捕捉技术”，将在比赛实时展示冰壶的运行轨迹，增加观赛乐趣。

智慧造雪与大跳台积木

“雪飞天”首钢滑雪大跳台是冬奥会北京赛区唯一一个雪上竞赛场馆，将在赛时承担自由式滑雪大跳台和单板滑雪大跳台两个比赛项目，产生四枚金牌。

在这里，科研人员最新研制的造雪机将展示强大的功能。据悉，这种造雪机拥有塔式旋转支架，因为站得更高，比传统机器射程范围更大、更广。同时，科研人员借助注水、压实等技术手段，成功制造出符合大陆性季风气候的雪质，通过压雪机和雪硬度仪，快速对赛道进行修整，从而保证赛道不受天气变化的影响。

除了保證雪质，首钢滑雪大跳台的赛道实现了单板滑雪与自由式滑雪空中技巧赛道的快速切换。研究人员根据不同项目的赛道特点，研发了正四面体的模块及正四面体连接节点，实现赛道剖面的转化。

大跳台项目协调部负责人刘玉川告诉记者：“通过改变钢结构的搭建，改变起跳台的角度，就好像用大约1100个模块搭‘积木’，使赛道曲面发生改变，实现转换需求，可反复多次搭建。”

“雪游龙”与“雪如意”

如果说最炫的冰面留在北京，最酷的雪道则由延庆和张家口赛区合力打造。延庆的国家雪车、雪橇中心里被称为“雪游龙”的赛道，长度大，落差大，弯道多，1.9公里长的赛道浇筑要一气呵成，充满挑战。项目招募了20名国内人工喷射手，确保赛道以毫米精度一次性浇筑成功。这条赛道最终得到国际雪联专家的认可。

在张家口赛区，崇山峻岭中，一柄“如意”嵌于雪上。来自全球的跳台滑雪高手，将从这酷似“祥云”的出发区下滑，在天空中短暂飞行，再擦着形如“如意”手柄的雪道潇洒着陆，翩翩滑至谷底。北京2022年冬奥会张家口赛区设计总负责人张利说，如意的灵感与跳台滑雪赛道的S型形成了完美的结合。

防疫更安全 机器人大显身手

在新冠肺炎疫情仍在流行的情况下，防疫是成功办奥的必要前提。北京冬奥会将在人防的基础上引入技防，助力疫情防控。在检测方面，有研究团队在致力于研发快速检测方法，也在测试赛中测试应用气溶胶检测，及早发现病毒，及时采取措施，避免病毒传播;在消杀方面，不仅有传统的消毒剂，还多方面尝试应用新的技术手段，如分子筛微纳米催化过滤材料消毒、紫外线消毒、等离子消毒等，这些消毒的措施，将分别应用于循环冷却水和水处理系统的消毒、空气的消毒以及物体表面的消毒。

北京冬奥会期间，机器人将在各大赛区承担大量的工作，它们分工明确，智慧快捷，是冬奥会最重要的“志愿者”。

在防疫背景下，机器人可以测量馆内人员的体温情况，也可以进行消毒试剂的喷洒工作。据悉，机器人将被广泛用于冬奥会场馆的大面积消杀，单台机器人消毒面积最多可覆盖1000平方米以上，续航时间4到5个小时。

同时，科技智慧运营平台将在冬奥会期间发挥科技力量，实现科技防疫。据了解，通过内场感知网络和随身感知终端，实现全面呈现人员的动态流线、聚集接触的情况和区域停留的时间等具体信息，助力冬奥场馆防疫防控。

除了防疫，科研人员研发的5G送餐机器人、室外物流机器人也将发挥重要作用，既减少了人员接触，也承担起大量的运送工作。

自动餐饮设备24小时运作

在科研人员研发的智慧餐厅，自动餐饮设备能够24小时运作，保证点餐、制餐、出餐全流程自动化完成。每一台智能烹饪设备均配置了信用卡及手机支付系統，方便各国人员点餐。

智能咖啡设备也将应用于本届冬奥会。一台双臂协作机器人可以左右开工，精准执行各种动作，完成取豆、称重、取水、上水、冲泡等一系列咖啡制作工艺，同时，机器人能够复刻大师级手冲咖啡的流程，像咖啡大师一样进行拉花功能工艺展示，全程只需4分钟，就可制作一杯醇香的咖啡。

此外，无人车售卖、无人车清扫和无人超市等服务也将为运动员、教练员提供自动跟随、行李运送、音乐互动表演等多种服务。

新技术助推观赛新体验

奥运赛场争金夺银，如何为观众提供最实时、最立体的观赛体验，云上科技将发挥巨大的作用。

目前，5G信号已覆盖冬奥会所有场馆和连接场馆的道路，包括高速行驶的京张高铁，也有稳定、连续的5G信号覆盖，为超高清视频、智能服务等新的应用场景提供了必要的网络连接。

本届冬奥会，将首次实现冬奥会历史上的云转播，依托5G+超高清媒体处理+AI+云大物+区块链技术，打造全云、全IP、全移动、全网接入即服务的四全云转播平台。

应用云转播系统，冬奥会现场采集、云端处理和远程导播制作将被分成三个环节，极大降低了转播成本，同时也极大缩减了现场工作人员。据悉，这套云转播系统提供了12个机位，届时，观众可以根据自己的喜好切换机位，观看比赛。

值得一提的是，“交互式多维度观赛体验技术与系统”将首次出现在电视转播中。据悉，这一系统采用了“自由视角”视频技术来展现冰球等冬奥会项目的比赛。观众通过电视、手机或VR设备观看比赛时，可以自己当“导播”，随时改变赛场的视角和位置，全方位地欣赏赛场上运动员的一举一动。

（综合新华社、《光明日报》《河北日报》、河北新闻网）