冬奧場景背後有多少“黑科技”？

北京2022年冬奧會既是世界體育運動(dòng)的頂(dǐng)級盛事，也是重(zhòng)要先進科技的全球(qiú)展示平台。截至目前，冬奧場景(jǐng)下(xià)先後(hòu)測(cè)試和使用了200多項(xiàng)技(jì)術，涉及信息工(gōng)程與軟件工程、公共(gòng)安全(quán)、高清(qīng)視頻、5G和新能源等領域(yù)，适(shì)用智慧、綠色(sè)、安全、防疫等60多個(gè)細(xì)分應用場景。在這(zhè)些技術中，已确定賽時應用70餘項。其中20餘項在(zài)技術(shù)先(xiān)進性和(hé)應用展示度方面(miàn)極具代表(biǎo)性，亮點紛呈。

機器(qì)狗巡檢，保障冬奧電力

考慮到疫情(qíng)防控風險，在延慶賽區，将由機器狗(gǒu)和防(fáng)撞無人機代替人工對場館電力設施進行巡檢。兩類設備均裝設了3D成像和紅外檢測裝置，迅速捕捉電力(lì)設備的異常情況，同時通過5G通信方式，快速将現場設(shè)備運行狀(zhuàng)态(tài)傳遞到指(zhǐ)揮中心，同(tóng)時也(yě)解決了延(yán)慶賽區複雜山地環境和有限空間條件下，人工巡(xún)視困難的問題。

2021年10月(yuè)26日，北京冬奧電力運行(háng)保障“智慧大腦”上線運行，“機器狗(gǒu)”代替人工對場館電(diàn)力設施進行巡檢(jiǎn)。 新京報記者 李木(mù)易 攝(shè)

賽區還配備防塵照明系統，即使在黑暗環境下，也能夠完成設備的現場視頻拍攝；移動箱變車可以(yǐ)靈活便捷地(dì)實現負(fù)荷轉(zhuǎn)供，具有升(shēng)壓和降壓兩種功能，能夠滿足多種供電場景(jǐng)；應急充電子母方艙、應急照明燈塔能夠裝配(pèi)在應急搶修皮卡車上，可快速到(dào)達(dá)複雜環境下的搶修現場，迅速提(tí)供應急(jí)電源和照明。

智能體溫貼可(kě)24小時實時監測

各場館防疫舉措紛紛采取各種(zhǒng)科技(jì)手段。北京通過組織科技防疫技術攻關(guān)、專家論證、現(xiàn)場測試等形式，在(zài)體溫監測、環境消毒等環節，推進多(duō)項技術成果應(yīng)用。

2021年11月24日，首都體育館，現場展示24小時實時(shí)體溫監測裝備。新京報記者(zhě) 陶冉 攝(shè)

公共空間氣溶膠(jiāo)新冠病毒監測(cè)系統可(kě)實現場館内(nèi)空氣的病毒監測預(yù)警和快速(sù)檢測，檢(jiǎn)測靈敏度比傳統檢測(cè)手段提高了3倍，同時(shí)在(zài)國家速(sù)滑館、冰立方等(děng)場館進行了相關測試。此外，還研發(fā)出了基于開源芯片(piàn)、邊緣計算等技術的(de)多體征感知設備。

首都體育館還為工作人員配備了647個智能(néng)體溫貼，直接貼于人體腋下，可(kě)以進行24小(xiǎo)時的實時體溫監測(cè)，單次充電能維(wéi)持10天以上。在實(shí)時連續監控人體體溫的同時，場館利用人工(gōng)智能(néng)與大數據分析技術，可(kě)以對連續體溫信(xìn)号進行特征提取與(yǔ)分類，對重點人群進行持續的體溫監測及疑似新冠篩查。

給場館内空氣做“核酸檢測”

為了監測空氣中的氣溶膠，清華大學、北京大學、中國(guó)醫學科學院病原生物學研究所、昌(chāng)平(píng)實驗室(shì)等科研(yán)人員開展(zhǎn)緊急攻關，聯合(hé)研制出公共(gòng)空(kōng)間生物氣溶膠新型冠狀病毒監測系統(tǒng)。目(mù)前，多台樣本采集器已(yǐ)在冬奧會多個場(chǎng)館“上崗”。

2022年1月18日，北京生命科(kē)學研究所，公共空間生物氣溶(róng)膠新冠病毒檢測實驗室(shì)，工作人員将采樣管放入監(jiān)測系統中(zhōng)。新京報記者 陶冉 攝

相較于給人做核酸檢測，給空氣做“核(hé)酸檢(jiǎn)測”并非易事。由于氣溶膠樣本體(tǐ)積大，空氣中的病毒載(zǎi)量比較低，遠遠低于從人的咽喉直接采(cǎi)樣，同時，病毒RNA穩定性差，這就要(yào)求收集方法要高效，檢測方法要非常靈敏。

生物氣(qì)溶膠新冠病毒(dú)監測系統由便攜式氣溶膠采(cǎi)集器(qì)和一體化高靈敏(mǐn)新冠病毒核酸檢測儀兩部分組成。

氣溶膠采集器由(yóu)北京(jīng)大學環境學院要茂盛教授團隊研發，外形小巧輕便，适合在熱身室、裁判室等狹小密閉空間使用，30分(fèn)鐘内可采集12立方米内的氣溶膠顆粒，并收集到采樣管中。

一體化高靈(líng)敏新(xīn)冠病毒核酸檢(jiǎn)測儀由清華大學醫學院生物醫學工程系劉鵬團隊(duì)應急開(kāi)發完成(chéng)，該系統(tǒng)采用微流(liú)控平台(tái)結合新型核酸提取與擴增技術，使新冠病(bìng)毒的檢測靈敏度達到20拷貝(bèi)/毫升，比常規方法靈敏10倍。全流程分析時間(jiān)小于40分鐘，實現自動化和全封閉式的新冠檢測。

為(wéi)了推動這項技術在北京冬奧上的應用，北京市科委組織專家對技術進行論證(zhèng)。研(yán)發團隊按照專家(jiā)意見進行(háng)了實驗驗證，證明(míng)了氣溶膠采集的(de)安全性。

測(cè)試賽期間共采(cǎi)集和檢測了348例标本，檢測(cè)成功率100%。該監測(cè)系統在冬奧測試(shì)賽(sài)中(zhōng)進行了廣泛的應(yīng)用和驗證，并針(zhēn)對賽時的防疫條件進行了相應的優化，貼合冬奧比賽(sài)場景的要(yào)求。并且，通過測試賽的(de)實操演練，該産品已經形成了完整的閉環管理情形下的氣溶膠新冠病毒監(jiān)測操作規範，得到冬奧場館防(fáng)疫部門的(de)認可。

冬奧(ào)期間，預(yù)計有100多(duō)台樣本采集器(qì)将在冬奧會多個場館“上崗”，臨時檢測站也将設置多台檢測(cè)儀。從采樣到接樣運(yùn)輸再到檢(jiǎn)測出結果，整個過程将不超過(guò)4個小時。

世界冰面最(zuì)穩定賽道

國家雪車雪橇中心(xīn)，被譽為“雪上F1”。全球範圍内，雪車雪橇賽道也僅有16條，遠比F1賽車(chē)車道少見。

2021年10月25日(rì)，國家雪車雪橇中心，“地(dì)形氣候保護系統”的研發不僅克服了氣象條件對賽道的影響，同時還(hái)起到節能減排的(de)作用。新京報(bào)記者(zhě) 陶冉 攝

雪車雪(xuě)橇賽道均為露天而建，随着不同季節、不同時段日照溫(wēn)度的變化，冰面的硬度(dù)有所差異。全世界其他的賽道均位于北坡，而國家雪車雪橇中心(xīn)受地理條件制約，是唯一一條在(zài)南坡的賽道，冰面面(miàn)臨更大的挑戰。在這樣的情況下，如何保證冰(bīng)面質量，成為設計團(tuán)隊的(de)一大難題。

針對這(zhè)個問題，國家雪車(chē)雪橇中心設計團隊研(yán)發出了獨特的“地形氣候保護系統”，這樣不僅克服了(le)氣象(xiàng)條件對賽道的影響(xiǎng)，同時還能起到節能減排的作用。

“地形氣候保護系統”是通過地形、遮(zhē)陽棚、遮陽簾構成降低太陽輻射(shè)對賽道影響的一套系統。

通過“地(dì)形氣候(hòu)保護(hù)系統”，使得國家雪車雪橇中心賽道成為全世界冰面最(zuì)為穩定的賽道。目前，這項(xiàng)技術已經申請了專利。據了解，國家雪(xuě)車雪橇中心已獲(huò)得(dé)授權專利73項(xiàng)。

“發充儲放”一體化充電站(zhàn)

國家高(gāo)山滑雪中心在冬奧供電保障環境中具有低寒、積雪、溫差大、地形複雜等特點，對電力設備的正常(cháng)運行、運維人員(yuán)的實時保障均提出(chū)了“低溫”挑戰。

2021年12月23日，國(guó)家高山滑雪中心(xīn)，停放在“發充儲放”一體(tǐ)化充電站内的冬奧會工作人員大巴車。新京報(bào)記者 陶冉 攝

為此，國(guó)網北京電力大力推進關鍵技(jì)術攻關，結合冬奧供電保(bǎo)障實際需求，創新研發出(chū)了适用于冬奧保電特(tè)點的新技術、新裝(zhuāng)備。位于延慶賽區的“發充儲放”一體化充電站便是其中之一(yī)。

國網北京延慶公司發展策劃部主任何彥彬介紹，國家電網(wǎng)冬奧發充儲放綜合(hé)示範站是(shì)國家重(zhòng)點研發計劃項(xiàng)目(mù)“支撐低碳冬奧的智能電網綜合示範工程”課題之一，采用了國内(nèi)最先進的交直流混合(hé)配電網技術。建成的國内首座采用“發充儲放”一體化(huà)充電站，也是冬奧延慶賽區内唯一一座充電站。該充電站内設6個直流充電樁和4個交流充電樁，可同時為10輛電動汽車提供(gòng)充電服務，滿足賽區綠色出行需求。

雲轉(zhuǎn)播(bō)采訪可實現隔空對(duì)話

作為科(kē)技冬奧三(sān)大重點布局産業之(zhī)一(yī)，雲轉播将重(zhòng)資産、高(gāo)門檻的傳統轉(zhuǎn)播輕量雲化，通過雲化(huà)采編播技術，實現了轉播設備雲端化和人員服務遠程化。除(chú)現場(chǎng)攝像設備以外，所有導切制作均在雲端完成，隻要有網絡，導播人員就能夠利用一台筆記本在(zài)任何地點(diǎn)連入雲端(duān)完成信号制作。

2022年1月21日，首鋼園(yuán)，工作人員演示遠程無人混合采訪。新京報記者 陶(táo)冉 攝

雲轉播系統前端不僅支持專業廣播級(jí)攝像機的(de)信号采集，支持手機、非專業攝像設(shè)備(bèi)等，同時支持其他系統流信(xìn)号接(jiē)入。現場信号通過(guò)5G方式回(huí)傳到雲端(duān)，在雲端進(jìn)行制作(zuò)，并将最終的轉播信号分發給多種平台，同時通過(guò)雙雲設備提供可靠性保障。通過雲端的制作，提供專業的現場(chǎng)賽事攝像、導播和混音技術服務。

在冬奧會期(qī)間，一些賽事将通過“子彈時間”服務(wù)實現360度無死角地(dì)呈現短(duǎn)暫時間發生的賽事全景。所(suǒ)謂“子彈時間”就是可以讓比賽的畫面暫停或者慢速(sù)回放。通過(guò)多視角(jiǎo)編(biān)碼技術、智能校準多路中(zhōng)心點、AI算法生成虛拟視角、4K視頻防抖算法、多路視頻切片管理等系列技術，觀衆可更好地觀賞到(dào)各種精彩的瞬間。

整個測試賽的“雲(yún)上制(zhì)作中心”位于雲(yún)轉播科技公司的首鋼辦(bàn)公區(qū)，一台筆記本(běn)、一個屏幕就完成(chéng)了“雲上制作中(zhōng)心”的搭建(jiàn)，通過(guò)5G背包傳來(lái)的前端信号，導播人(rén)員在辦(bàn)公區統一完成多畫面(miàn)的導(dǎo)切、音頻及字幕的制(zhì)作，最後将信号分發到多(duō)個媒體進行直播。

此(cǐ)外，超高清雲轉播平台及5G雲轉播背包，背包+平台的制作方(fāng)式同時具備了傳統廣電制作模式(shì)和互聯網技術的優點，提供音頻、視頻、通話、時鐘、同步等功能，能夠為大(dà)型賽事的轉播工(gōng)作提供專業的服務。5G+雲轉播系統提供基于4K超高清編解碼(mǎ)和大帶(dài)寬信号傳輸技(jì)術，能夠為專業媒體機構(gòu)第一時間提供高(gāo)質量的視音頻信号。

基于雲轉播的遠(yuǎn)程無人(rén)混(hùn)合采訪系(xì)統可實現不同空間的人員隔空對話，保證了媒體和運動員之間順暢采訪交流。使用5G+雲轉播技術，不(bú)僅減少了現場技術人員聚集，還進一步提升了賽事轉播安(ān)全。