科技冬奧丨212項技術在北京冬奧會上落地應用

2022-02-18 13:27:29來源:河北日報

冰雪之約,美與智的融合——

河北科技元素為冬奧添彩

 

北斗微基站室內高精度定位冬奧應用平臺。

 

延崇智慧高速隧道視覺緩沖引導。

筑夢冬奧,智慧閃耀。

“科技”是本屆冬奧會的一大亮點。2019年以來,我省圍繞落實《科技冬奧 智慧崇禮行動計劃》目標任務,連續三年設立科技冬奧專項,支持項目100余項,46項技術成果正在保障冬奧運行。

張家口賽區氣象預報精確到“百米級”和“分鐘級”;北斗微基站走進“雪如意”,突破了室內亞米級定位難題……“科技范兒”十足的北京冬奧會上,河北一批高科技成果閃亮登場,展現河北創新的“科技美學”。

與風共舞,防風網科技感滿滿

薄薄一張網,厚度僅有4毫米,卻能承受20噸的拉力。在北京冬奧會張家口賽區云頂場館群中,空中技巧和U型技巧項目場地使用的防風網讓人眼前一亮。

該防風網由石家莊鐵道大學劉慶寬教授團隊自主研發,能把超過10米/秒的風速降到3.5米/秒以內,厚度僅為4毫米左右,解決了建設費用高、建設周期長等多項難題,得到了國際雪聯、國際奧委會和參賽運動員的一致認可和高度評價。

劉慶寬教授從事專業抗風研究20年。找數據,建模型?;趫F隊豐富的抗風研究經驗,結合云頂滑雪公園的地形、賽道、氣候等各類相關數據,劉慶寬團隊加班加點,通過反復的電腦模擬計算和大量的風洞試驗,最終確定了防風網的最佳內部結構。

不過這只成功了一半,因為還需要找到可以生產這種防風網的國內企業。團隊四處搜尋,沒找到相關企業,只好找到南方一家生產防風網編織設備的廠家,請他們改良設備、嘗試生產……

經過不懈努力,達到國際雪聯要求的國產防風網終于“呱呱落地”。

冬奧會時,空中技巧和U型技巧兩個場地邊各9根雪白色塔桿,8塊平展的雪白色防風網,配著鮮艷的冬奧會會徽,成為云頂場館群的一道靚麗風景。

冬奧逛“雪如意”,不再擔心迷路

當你走進一座陌生的體育館,一邊問路一邊尋找目的地時,你是否也想過:“如果室內也能用導航就好了!”

這樣的期待,在北京冬奧會場館“雪如意”成為現實。

我國自主研制的首款小型化、低成本室內高精度定位基站——北斗微基站走進“雪如意”,首次將北斗導航信號引入室內、地下遮擋區域,填補我國室內外高精度導航空白。

中國電科54所承擔的“北京冬奧會北斗微基站室內混合定位系統關鍵技術研發及應用”項目是河北省科技冬奧專項項目,在奧運賽事期間為“雪如意”冬奧場館工作人員和移動車輛提供室內外無縫連續的亞米級高精度實時定位和位置服務。

不過,室內復雜空間的定位、導航一直是衛星導航與位置服務領域的國際難題。如此高精度的定位是怎樣實現的?

時空盒可穿戴設備(不足手掌大?。┛梢話煸谑直?、肩部,或者放在衣服口袋中。這個小巧的一體化終端,能夠兼容室內北斗微基站和室外北斗衛星信號,從而實現室內外高精度無縫切換。

新“氣象員”把脈賽事氣象風云

“‘雪如意’場館的起跳點溫度是-5.6℃,平均風速0.5m/s,陣風風速2.3m/s……”

凌晨5時,天還不亮,崇禮的張家口賽區氣象服務中心,賽區氣象預報服務團隊開始了一天的工作。

復雜的地形使得崇禮具有較高的氣象風險,低溫、大風是氣象預報工作的難點。

通過冬奧專項,河北省氣象部門在崇禮成功研發了溫度、風向、風速等氣象要素客觀預報方法,完成了張家口賽區冬奧高影響天氣個例庫建設,構建了張家口賽區百米級監測和預報子系統。

此外,還建立了針對張家口賽區復雜地形和雪上項目專項預報需求的高分辨數值預報系統。

如今,新“氣象員”上崗,運轉良好。該項目解決了張家口賽區復雜地形獨特小氣候環境下精準預報的難題,實現了氣溫預報平均絕對誤差由2.8℃減小至1.5℃以內,平均風速預報準確率由10%提升至90%以上,填補了我省對復雜山地精細化氣象服務的技術空白,精細化程度達到國際領先水平。

“智慧”賦能,延崇高速喜氣洋洋

“我們不能縮短兩地之間的物理距離,但可以縮短通行的時間。”

2015年,當國際奧委會對北京冬奧會延慶、張家口兩大賽區人員轉場效率提出要求時,北京冬奧會申辦委員會工作人員篤定地說。

實干讓愿景成為現實。

2020年1月,國內首條智慧化高速公路——延崇高速公路通車運行,延慶賽區到張家口賽區通行時間僅1個小時。

這是一條“平安、綠色、智慧、人本”的高速公路,行駛在延崇高速河北路段上,路面整潔平坦,行車平穩,融入奧運元素的道路景觀不斷給人驚喜。

太子城五環橋,以“冰雪五環”為設計創意,是延崇高速路上最具奧運特色的景觀,斜拉索立面在日光下熠熠生輝、雄偉壯觀。

金家莊螺旋隧道也是一大亮點,隧道照明選用變色溫、防眩、傾斜配光燈具,洞內設置注意力喚醒段,緩解駕駛員視覺疲勞和緊張情緒。以螺旋布線的方式優化線形指標,完美地解決了線路爬升難題,減少高填深挖、保護了生態環境,克服高差達112米。

延崇高速信息中心主任吳建波說,延崇智慧高速建成,成為國內率先通車運營的車路協同、隧道智能綜合誘導、北斗衛星和5G信號全覆蓋的山區高速公路。

“雪如意”有個“智慧大腦”

夜幕降臨,華燈初上。一枚流光溢彩的“如意”就出現在了所有人的眼前,夜晚的“雪如意”美不勝收。

燈光精彩呈現的背后,需要什么樣的技術保障?國家跳臺滑雪中心采用了將近10萬個燈具和投影設備。燈具全部采用節能環保的LED燈,每一個LED燈都有紅、綠、藍三種基準色。普通的燈一般只呈現一種或者幾種顏色,“雪如意”燈光項目團隊通過高科技,使這三種顏色均具有256級灰度并任意混合,即可產生1000多萬種顏色。

如此多的顏色如何實現調節?張家口奧體公司創新采用了物聯網技術與多專業相結合,形成多項智慧照明技術,為“雪如意”照明安上了“智慧大腦”。

針對賽事、開閉幕式、賽后運營等不同場景對光環境的多元需求,團隊研究了物聯網技術與多專業光影系統深度融合的關鍵技術、3D燈光演繹的智能控制技術和多燈光系統基于同一時間軸實現四維聯動控制的關鍵技術,實現了夜景照明與舞臺燈光完美對接,一體式解決了國際賽事雪上運動的體育專業照明、燈光演繹、智能控制模式和電視轉播效果的技術難點。

精品鋼材助建“品質”冬奧

自2月5日開賽,國家速滑館“冰絲帶”就被很多運動員視為“福地”。

作為北京冬奧會唯一新建冰上競賽場館,“冰絲帶”不僅造型優美,還是國內最大跨度的單層索網屋頂體育館。

優美的造型、巨大的跨度,得益于強健的“筋骨”支撐。“冰絲帶”所用鋼材,其中有2.3萬余噸精品鋼材由河鋼獨家一對一直供。

不僅是“冰絲帶”,在國家雪車雪橇中心、國家高山滑雪中心,同樣能看到河鋼的身影——

在國家雪車雪橇中心,河鋼獨家直供1.4萬噸高強鋼筋,用于項目賽道、房屋鋼結構等關鍵部位建設。

在國家高山滑雪中心“雪飛燕”,該場館所需的3.8萬噸建材用鋼全部由河鋼獨家直供。

北京冬奧會,河鋼優質保供了高品質鍍鋅板、高層建筑結構鋼、高強抗震鋼筋、高強度耐低溫角鋼等精品鋼材,累計供應量超過33萬噸。

技術加持,筑牢冬奧安全防線

這樣一組數字,給人妥妥的“安全感”:

在張家口賽區,一旦運動員出現狀況,醫療保障人員會在4分鐘內趕到傷員位置,10分鐘內完成清場,將其運送到附近醫療站;運動員如需轉送,乘坐直升機,5分鐘就能轉送到北京大學第三醫院崇禮院區。

安全是重大體育賽事必須堅守的底線。

護航冬奧平安,北京大學第三醫院崇禮院區應用5G技術和移動數據采集傳輸終端設備,建設了雪場、院前、院內救治預警聯動系統和智能信息化平臺,構建了賽場——醫療站——救護車、直升機——定點醫院一體化、閉環式、全流程協調統一的冬奧醫療救治體系。

目前,該系統實現了定點醫院與場館醫療站、急救轉運途中的信息共享和可視化監測,可為運動員提供從受傷時刻到救治結束全過程的快速、高質量、高效率救治。

努力筑牢安全防線,河北嚴格把關,全力守護冬奧“舌尖上的安全”。

河北省食品檢驗研究院建立了55種禁限用藥物殘留高分辨質譜數據庫,在更大范圍內開展未知物的篩查工作,提高工作效率。建立了動物源性食品原料、植物源性食品原料、預制調制食品高通量檢測方法,極大縮短了檢測時間,最大限度地消除基質干擾,彌補傳統方法檢出限低、假陽性誤判的不足。

“綠電”生金,風光無限

“氫能驅動未來”。在張家口,一輛輛氫燃料公交車穿梭運營。

“吃”的是氫,“排”的是水,氫燃料公交車的優勢是無污染。為適應張家口賽區的超低溫環境,億華通動力科技有限公司作為最早參與張家口氫能產業的企業之一,研發的寬溫度適應性高效燃料電池電堆及發動機,應用梯度化傳熱技術和電化學快速產熱技術,突破了石墨板的低溫啟動極限,解決了-30℃低溫環境下燃料電池快速啟動的難題,為賽區新能源車輛順利完成交通保障任務,助力實現綠色冬奧提供了有力支撐和保障。

何止于能源利用,冬奧點滴中盡顯“綠色密碼”。

此前植被景觀破碎、林帶殘缺、景觀單一的路段,正逐漸變成“藍綠交織一脈、山水林田四段”的風景大道。

這變化的背后,科技發揮了重要作用。

北方工程設計研究院有限公司在省科技廳的支持下,開展了“基于數字技術的冬奧景觀設計與生態修復關鍵技術研究”。項目成果在崇禮城區至太子城冰雪小鎮7200畝生態景觀廊道建設中得到應用示范,建成生態林斑、農田花海、濕地淺灘、河道景觀、慢行系統、騎行驛站等生態景觀和服務設施,實現視域內全要素整合,形成一條以“自然之美”和“鄉野之情”為特色的冬奧生態風景道。此外,還開展了“基于生物多樣性保護的冬奧廊道景觀生態安全格局評價與構建技術研究”,完成冬奧廊道沿線區域景觀結構類型識別與分類,景觀生態格局指數量化分析指標體系搭建,結合崇禮城區至太子城冰雪小鎮生態景觀廊道建設,著力打造了一條野趣盎然的“生趣之道”。

國家半干旱農業工程技術研究中心研發的“冬奧賽區植物景觀提升關鍵技術”,解決了張家口崇禮地區高寒、干旱、風大等極度不利于綠化種植的難題,篩選百余種耐高寒喬灌草植物,改善了冬奧核心區植物景觀,豐富了張家口賽區景觀層次,造林成活率提高到95%以上,有力提升了植被生態功能。

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