航天科工的冬奥风采

邓雨楠　任长胜

从2008年百年奥运梦圆，到2022年冬奥完美承办，北京成为历史上首座“双奥之城”。北京冬奥会不仅是举世瞩目的体育盛会，也成为展示中国科技创新的窗口。

完美的冰雪之约，展现了我国自主创新的能力和底气，也凝结着军工人的奥运情怀。从碳排放趋近于零的国家速滑馆“冰丝带”，到流光溢彩惊艳世界的开闭幕;从跳台滑雪专用科研训练风洞，到奥运史上首次机器人水下传递火炬……放眼赛场内外，精彩冬奥背后军工科技的细节随处可见。

中国航天科工在冬奥项目中勇担央企责任，展现国家队的风采，组织二院、三院、航天建设、航天江南、航天信息、航天发展等多家单位完成冬奥技术保障工作，推动冬奥火炬接力、整体安防、气象数据服务保障、场馆建设信息化、数字人民币系统、智能文件交换与跟踪系统、公共卫生应急保障装备、票证系统、应急通信保障等重点项目的实施，高标准严要求圆满完成相关任务，为保障冬奥会順利召开贡献航天力量。

航天技术让冬奥火炬熊熊燃烧

奥运火炬是奥运会最具代表性的元素之一，扮演着“奥运使者”的重要角色，它点燃人们的激情，向人们传递和平与友谊。

这次北京冬奥会火炬的形状特殊，一个多曲面的空间体，自下而上，旋转上升，如丝带飘舞，象征“冰火相约，激情飞扬，照亮冰雪，温暖世界”。这张“名片”如何打造？完成火炬的外观设计，仅仅标志着火炬制作的开始，成为一个燃烧熊熊火焰的火炬实物，经历着中国航天人的真火淬炼。中国航天科工三院海鹰空天材料研究院承担研制奥运手持火炬高压储氢气瓶任务，突破了超薄壁气瓶加热收口成形、热处理变形控制、大壁厚瓶口旋压增厚及精加工、弱刚性薄壁壳体复材缠绕等关键技术，保障奥运气瓶顺利通过水压、气密、爆破、充氢点火等验证试验并交付，首次实现了旋压技术在奥运产品上的直接应用。

为保证奥运圣火的纯洁性，中国航天科工三院31所依托航天动力燃烧技术，凭借2008年奥运会珠峰火炬项目研制经验，积极配合北京冬奥组委开展火炬技术研究攻关工作，从火炬燃烧基本原理出发，开展了原理样机多方案设计、试制与试验验证工作，为确保恶劣天气下火炬不会熄灭，他们给火炬上了“双保险”。

火炬内部燃烧系统设置“双火焰”方案：燃气流出后，一部分进入燃烧器的主燃室，在火炬外形成扩散的比较饱满的火焰;另一部分进入预燃室，在火炬内保持一个较小的但十分稳定的火焰。即一个火焰在外面“冲锋”，一个火焰在里面“值班”。为降低着火点和温度下降速率，研发团队在原有“双火焰”方案基础上增加了燃烧催化设备，这样火焰即使在极端条件下熄灭，也会在短时间内复燃。燃烧装置内部管路随形分布，通过调整燃料喷孔流量的参数配比来控制火苗状态，最终呈现出一种片状、灵动、稳定的火焰形态。

多机器人跨域协同的火炬传递，成为本届北京冬奥会的一大看点。31所火炬研发团队突破跨介质可靠燃烧组织、跨介质火焰视觉效果维持、特殊传递过程火炬系统集成等火炬关键技术，研制了气态燃料水下火炬，服务于“科技冬奥”的多机器人跨域火炬传递，以保障多机器人在冰雪和水下跨域协同的火炬接力，展示我国机器人科技水平，为北京冬奥会提供高质量的科技与技术支撑。

选择气态燃料实现水下燃烧和传火，其难度比固体燃料更大。水下燃烧的必要条件是可燃物、助燃剂（通常是氧气）和达到着火点的温度。研发团队采用新型燃烧组织结构来克服水下隔绝氧气的问题。燃料和氧气预先在封闭的燃烧器内混合成均匀的混合气，并形成一定浓度的可燃物混合体，同时给火焰加“防水罩”，采用气动旋流火焰保护设计，保护火焰不受水冷却影响，克服绿色能源在水下燃烧困难的技术难题，让奥运圣火呈现水下燃烧胜景。水下火炬在各种倾斜角度和上升、下降、前进、后退、旋转等多样运动条件下均实现了稳定可靠燃烧。

针对水下特种火炬与机器人集成的难题，研发团队开展了火炬与机器人的多轮次匹配设计与集成优化，最终实现水下特种火炬与两型水下机器人的集成，顺利保障多机器人跨域传递。

多技术融合下的“安全”守门员

冬奥作为国家重大活动项目，对整体安全防控需求极高，中国航天科工二院航天长峰科技全面承担起张家口崇礼赛区社会面的安保总设计和集成任务。为充分响应冬奥整体安全防控需求，航天长峰以航天之“智”护航北京冬奥，彰显航天科工作为国家队的责任担当。

为满足冬奥整体安全防控需求，航天长峰安保项目团队全面应用移动互联网、物联网、人工智能、5G等先进技术手段，以城区、乡村和奥运核心区连线道路的日常治安防控、交通管理、任务保障、事件处置调度、多种类信息资源的整合共享为核心，打破部门警种壁垒，推进数据融合共享，加强高端集成应用，全方位构建冬奥会安全保障技术体系，全力打造融合、可视、智能、协同、移动的新型安保指挥模式。

项目团队针对开放式、范围广、环境复杂、各方面条件极端严峻的实际情况融合多种物理手段，如红外、激光、高压脉冲、无线震动传感器等来精确检测入侵并发送警情，建立人力无法到达区域的安保防线，构建“远可探、中可管、近可打”的纵深防护体系，实现对低空、地面和地下三大区域的防控覆盖，让这道屏障更加全面、坚固、安全。

航天长峰安保项目团队基于物联网、大数据和云计算等新技术，将传感器、无人机等新技术产品融合运用到安保指挥中，实现对入侵目标的探测、定位、分类识别、轨迹跟踪等功能，并可通过前端探测设备与声光电联动机制，对攀爬翻越、掘地入侵、低空抛物、围栏破坏等行为发布警报信息，及时准确地报告入侵异常事件。创新性地构建了安保信息集成平台，将前端视频与二三维地图自动衔接、无缝拼接融合为一张三维实景超级地图，构筑全域“一张图”的地图底座，同时利用AR技术对治安防控要素资源进行立体挖掘、智能标注刻画，使地理、预警、警力等各类隐性资源数据显性化、显性数据结构化，实现目标区域的数字化全景监测。

从地面到高空，气象产品多维度“观云测风”A4B4324B-629E-49AD-95F2-6E05D9290533

为给北京冬奥会提供良好的气象数据服务保障，中国航天科工二院23所所属航天新气象公司为三大赛区提供气象雷达、自动气象站、雪温雪状观测仪等多型气象产品，获取不同高度、不同范围、不同类别的气象要素信息，为冬奥气象保障提供科学的数据支撑。

航天新气象公司针对冬奥会特殊场地的气象监测需要，组织技术攻关小组专为冬奥会雪务观测研制出无线便携式雪温雪状观测仪，自动识别雪的状态，实时将观测结果传输到指挥部门，为赛事场地的短临预报服务提供有力保障。在冬奥会三大赛区中，分布着航天新气象近40套自动气象观测站设备。它们像自带行李箱的“小灯杆”立在赛道的山顶和山腰处，风向、风速、温度、湿度、雪深……每一个会影响身侧运动员比赛状态的气象数据都在被实时采集、实时传输。

除了气象设备的安装维护，23所还参与了河北省气象局和北京市气象局冬奥气象数据平台的建设。他们开发的冬奥专用版自动气象站组网平台软件，可以实现“秒级数据采样、分钟组包传输”，为冬奥“百米级、分钟级”气象预报的实现奠定了坚实的数据基础。

航天新气象在冬奥会赛区部署安装了风廓线雷达和毫米波测云雷达，24小时监测风速风向，并对风场变化进行实时预报，24小时全天候开展云雾遥感探测，对发生降雪、降雨等天气过程时的风、雪、雨、云等气象目标进行定量刻画，分析了解赛区天气规律，对赛区天气变化过程做精细化预报。此外，在海陀山赛区，还部署着航天新气象小型化全自动高空氣象探测系统，能够及时获取高海拔的温、湿、压、风等信息。从地基到空基，从一小点到一大片，探测范围、要素不同的气象设备组成了严密的气象探测网，为冬奥气象观测提供“稠密”的数据服务。

以科技之“眼”打造冬奥名片

基于2022冬奥会延庆赛区智慧建造需求，航天建设、北京北控建设发展有限公司组成联合体承接了冬奥会智慧建造云平台服务项目，采用互联网+物联网相结合研发的一套科技含量极高的工地智能化管理系统，重点为国家高山滑雪中心、国家雪车雪橇中心及延庆赛区A部分场馆配套基础设施建设提供云服务、智慧建造云平台、系统集成、数据处理等服务。

中国航天科工航天信息所属捷文公司作为多家银行的支付解决方案提供商，参与冬奥会支持保障单位支付终端数字人民币支付改造项目，配合中国工商银行、中国建设银行，响应国家推行数字人民币的号召，顺利完成冬奥会支持保障单位共计300余台自助终端、近200台支付机具的银行卡支付、二维码移动支付和数字人民币支付的全渠道支付功能升级工作，通过App或硬件钱包卡在闭环区域内各个消费场景便捷使用数字人民币。

航天江南苏州江南为北京冬奥会提供了公共卫生服务保障项目，为张家口市第二医院国家紧急医学救援队配套移动医院装备，包含手术车、生活车、物资运输车、净水储水车、发电储油车、宿营车、通信指挥车、负压救护车、救护车、CT检查车、供电保障车等一系列车辆;为河北省疾病预防控制中心国家突发急性传染病防控队提供移动微生物检测车、防疫消杀车、理化检测车等应急保障车辆。

航天建设所属航天设计院市政院承建了河北承德国家雪上项目训练基地圆盘滑雪滑冰机气膜训练馆项目，为运动员提供专业、丰富、舒适的训练体验，为国家队备战2022年冬奥会提供了稳固保障。

为助力本届冬奥会文件管理服务，确保机要文件传递安全，中国航天科工航天发展所属航天开元科技有限公司承担了冬奥组委智能文件交换与跟踪系统建设项目。该系统采用二维码和智能交换箱等基础产品，运用物联网技术实现北京冬奥组委机要文件的信息化和智能化管理，保障了机要文件交换体系有效运行，将原来的“人—人”交接模式转换为“人—机”交接模式，形成了“无人值守”交换中心，避免机要人员在交换过程中面对面地交接工作，且全程监控记录人员行为，为切实做好疫情防控期人员流动范围提供服务保障。

中国航天科工二院706所爱威公司冬奥项目组完成车证、人证样式设计、标识设计、数据采集、数据标准化处理、证件制作、人芯关联、证件校验以及分包等大量工作，圆满完成冬奥会票证系统保障项目，为其提供电子票据的防伪、制作及验查技术。

中国航天科工二院空间工程公司低轨宽带互联网系统将为冬奥会整体应急通信保障工作发挥积极作用。空间工程公司利用低轨宽带卫星互联网，与高轨卫星、地面5G相融合，构建具备卫星、光纤链路互备、融合泛接入的应急独立核心网及精准业务平台的应急通信系统，能够为紧急、严苛、复杂条件下网络的联通和高质量服务提供良好的补充增强。

（作者单位：中国航天科工集团有限公司）A4B4324B-629E-49AD-95F2-6E05D9290533