科技力量无处不在,212项技术落地,33项技术首次应用于冬奥会,“科技冬奥”大放异彩。习近平总书记在第三次考察北京冬奥筹办工作时,特别强调冬奥会开办要突出“科技、智慧、绿色、节俭”4个特色。本刊编辑部聚焦冬奥会场上的科技亮点,整理出《科技视点·冬奥篇》,以飨读者。
科技冬奥
——8K技术直播、5G助力无人驾驶等前沿技术竞相亮相——
8K超高清直播无线传输展示。8K是当前视频显示技术的最高标准,北京冬奥会开幕式首次使用我国具有自主知识产权的高可靠、低时延EUHT无线宽带技术,进行8K超高清直播无线传输展示。冬奥会使用8K技术直播开幕式及重要体育赛事,这是全球首次规模化应用8K技术进行开幕式直播和赛事报道。
百米级气象预报。本届冬奥会是近20年来首次在大陆性季风气候背景下举办的冬奥赛事,因此,此次冬奥首次应用百米级气象预报技术,通过大数据、人工智能等最新科技手段,实现了对赛区气象的精准预报。
不灭火炬。本届冬奥会的火炬采用氢燃料,火炬内置燃烧系统是一套氢燃料火炬燃烧系统。燃烧系统包含3部分:高压储氢容器、大减压比供氢系统以及氢燃烧装置,这使得火炬耐能零下40攝氏度的低温,并能抗风、抗雨雪。
航天级高性能雪车。冬奥会雪车项目中,雪车速度能达到160公里/小时,这要求碳纤维雪车需低风阻、高可靠、可操控。我国为本次冬奥会设计了全球首台碳纤维雪车,该雪车结合航天风洞实验和结构设计技术,实现了气动优化,比国际同类产品风阻系数降低8%。
5G助力无人驾驶。本届冬奥会相关团队在首钢园区采取了多种技术验证L4级别无人驾驶的安全问题。基于5G,园区内的无人驾驶可以实现10毫秒以下车端和云端的交互,低时延能够使车辆快速做出反应,保证车辆安全。通过一套平台、两套网络,园区内实现了小汽车、巴士、物流车、零售车进行无人接驳、无人配送、无人零售等业务,在展示技术的同时也起到保障疫情防控期间工作人员与运动员安全的作用。
智慧冬奥
——数字人、多层级防疫机器人尽显冬奥“智慧”——
数字人在本届冬奥会报道中的表现非常抢眼,尤其央视新闻联合百度智能云打造的总台首个AI手语主播、央视频和腾讯团队共同打造的3D手语翻译官“聆语”,以及由北京市科委、北京市残联发起,北京智谱AI、凌云光与北京广播电视台联合打造的“冬奥手语播报数字人”系统等多个AI手语数字人的应用,让听障人士能有更多机会感受冬奥赛事的精彩。
为助力疫情精准防控,本届冬奥会各场地内共部署了近160台生物气溶胶新冠病毒监测系统,可及时检测场馆内各点位的空气环境,检测灵敏度比传统检测手段提高了3倍;为赛事服务保障人员配备了3万余台多体征感知设备,及时发现并上报身体异常情况。服务保障人员进出服务区域,按照三区两通道要求设有8个缓冲区,在这些缓冲区都设有全身自动感应式消毒剂,人员经过会自动喷洒雾化消毒液。消毒机器人主要负责密闭小区域的消毒工作,它用专业级别的紫外灯管,发出杀菌能力最强的254纳米波段紫外光线,高质量完成密闭小空间的消毒工作。防疫监督机器人在比赛现场会时刻监督大家戴好口罩,并做好手部消毒。
绿色冬奥
——临界直冷制冰等技术助力“碳中和”——
经北京理工大学能源与环境政策研究中心评估测算,北京冬奥会实施了30多项低碳技术和措施,相比于传统方案共计减少二氧化碳100万吨左右。国家速滑馆等场馆采用了二氧化碳跨临界直冷制冰系统,而历届冬奥会冰场制冰,主要采用的都是氟利昂等人工合成制冷剂技术或者氨制冷技术,二氧化碳制冰系统在压缩、冷却、节流和蒸发4个环节都更为高效。同时,场馆利用冷热联供技术回收制冷系统余热,用于场馆的生活热水、融冰池融冰、冰面维护浇冰和除湿等场景。根据测算,按照4个月制冰时长,相比于传统间冷制冰,国家速滑馆等4个采用二氧化碳直冷制冰的场馆共减排约6400吨二氧化碳。速滑馆运用全世界最大的二氧化碳跨临界直冷制冰系统,提升能效20%以上,冰表面温差不超过0.5℃,得到国际奥委会和国际滑冰联盟的高度评价。
节俭冬奥
——钢结构搭建“冰立方”——
北京冬奥会的主要办赛场馆——“冰立方”是由2008年北京夏季奥运会“水立方”改造而成,且改造方案不是用混凝土填平泳池再铺设冰面,而是创新性地在泳池内搭建可转化的钢架结构。在游泳池上搭建冰场结构,这在世界是首例。在游泳池上架设冰壶赛道,首先将泳池里的水抽干,在泳池内搭建可转换钢结构,安装可拆装制冰系统,再把钢结构支撑体系和混凝土面板安装完成并铺上管道。之后经过制冰的工序,形成冰壶赛道。
为了确保精度,“冰立方”把科技成果运用到了极致。例如,可转换钢结构由2600根薄壁H型钢和1570块轻质混凝土预制板组成,每个构件都有自己的二维码,以便通过数据模型精准控制。“冰立方”设计团队表示,本届冬奥会结束后,钢结构可拆除回收再利用,“水立方”也可以恢复其游泳馆功能,在不搭建新场馆的基础上将节俭办奥贯彻到底。