冬奧場(chǎng)景背后有多少“黑科技”？

北京2022年冬奧會(huì)既是世界體育運(yùn)動(dòng)的頂級(jí)盛事，也是重要先進(jìn)科技的全球展示平臺(tái)。截至目前，冬奧場(chǎng)景下先后測(cè)試和使用了200多項(xiàng)技術(shù)，涉及信息工程與軟件工程、公共安全、高清視頻、5G和新能源等領(lǐng)域，適用智慧、綠色、安全、防疫等60多個(gè)細(xì)分應(yīng)用場(chǎng)景。在這些技術(shù)中，已確定賽時(shí)應(yīng)用70余項(xiàng)。其中20余項(xiàng)在技術(shù)先進(jìn)性和應(yīng)用展示度方面極具代表性，亮點(diǎn)紛呈。

機(jī)器狗巡檢，保障冬奧電力

考慮到疫情防控風(fēng)險(xiǎn)，在延慶賽區(qū)，將由機(jī)器狗和防撞無人機(jī)代替人工對(duì)場(chǎng)館電力設(shè)施進(jìn)行巡檢。兩類設(shè)備均裝設(shè)了3D成像和紅外檢測(cè)裝置，迅速捕捉電力設(shè)備的異常情況，同時(shí)通過5G通信方式，快速將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)傳遞到指揮中心，同時(shí)也解決了延慶賽區(qū)復(fù)雜山地環(huán)境和有限空間條件下，人工巡視困難的問題。

2021年10月26日，北京冬奧電力運(yùn)行保障“智慧大腦”上線運(yùn)行，“機(jī)器狗”代替人工對(duì)場(chǎng)館電力設(shè)施進(jìn)行巡檢。 新京報(bào)記者 李木易 攝

賽區(qū)還配備防塵照明系統(tǒng)，即使在黑暗環(huán)境下，也能夠完成設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)視頻拍攝；移動(dòng)箱變車可以靈活便捷地實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)供，具有升壓和降壓兩種功能，能夠滿足多種供電場(chǎng)景；應(yīng)急充電子母方艙、應(yīng)急照明燈塔能夠裝配在應(yīng)急搶修皮卡車上，可快速到達(dá)復(fù)雜環(huán)境下的搶修現(xiàn)場(chǎng)，迅速提供應(yīng)急電源和照明。

智能體溫貼可24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

各場(chǎng)館防疫舉措紛紛采取各種科技手段。北京通過組織科技防疫技術(shù)攻關(guān)、專家論證、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試等形式，在體溫監(jiān)測(cè)、環(huán)境消毒等環(huán)節(jié)，推進(jìn)多項(xiàng)技術(shù)成果應(yīng)用。

2021年11月24日，首都體育館，現(xiàn)場(chǎng)展示24小時(shí)實(shí)時(shí)體溫監(jiān)測(cè)裝備。新京報(bào)記者 陶冉 攝

公共空間氣溶膠新冠病毒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)場(chǎng)館內(nèi)空氣的病毒監(jiān)測(cè)預(yù)警和快速檢測(cè)，檢測(cè)靈敏度比傳統(tǒng)檢測(cè)手段提高了3倍，同時(shí)在國家速滑館、冰立方等場(chǎng)館進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試。此外，還研發(fā)出了基于開源芯片、邊緣計(jì)算等技術(shù)的多體征感知設(shè)備。

首都體育館還為工作人員配備了647個(gè)智能體溫貼，直接貼于人體腋下，可以進(jìn)行24小時(shí)的實(shí)時(shí)體溫監(jiān)測(cè)，單次充電能維持10天以上。在實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)控人體體溫的同時(shí)，場(chǎng)館利用人工智能與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以對(duì)連續(xù)體溫信號(hào)進(jìn)行特征提取與分類，對(duì)重點(diǎn)人群進(jìn)行持續(xù)的體溫監(jiān)測(cè)及疑似新冠篩查。

給場(chǎng)館內(nèi)空氣做“核酸檢測(cè)”

為了監(jiān)測(cè)空氣中的氣溶膠，清華大學(xué)、北京大學(xué)、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院病原生物學(xué)研究所、昌平實(shí)驗(yàn)室等科研人員開展緊急攻關(guān)，聯(lián)合研制出公共空間生物氣溶膠新型冠狀病毒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。目前，多臺(tái)樣本采集器已在冬奧會(huì)多個(gè)場(chǎng)館“上崗”。

2022年1月18日，北京生命科學(xué)研究所，公共空間生物氣溶膠新冠病毒檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室，工作人員將采樣管放入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。新京報(bào)記者 陶冉 攝

相較于給人做核酸檢測(cè)，給空氣做“核酸檢測(cè)”并非易事。由于氣溶膠樣本體積大，空氣中的病毒載量比較低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于從人的咽喉直接采樣，同時(shí)，病毒RNA穩(wěn)定性差，這就要求收集方法要高效，檢測(cè)方法要非常靈敏。

生物氣溶膠新冠病毒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由便攜式氣溶膠采集器和一體化高靈敏新冠病毒核酸檢測(cè)儀兩部分組成。

氣溶膠采集器由北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院要茂盛教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)，外形小巧輕便，適合在熱身室、裁判室等狹小密閉空間使用，30分鐘內(nèi)可采集12立方米內(nèi)的氣溶膠顆粒，并收集到采樣管中。

一體化高靈敏新冠病毒核酸檢測(cè)儀由清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系劉鵬團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)急開發(fā)完成，該系統(tǒng)采用微流控平臺(tái)結(jié)合新型核酸提取與擴(kuò)增技術(shù)，使新冠病毒的檢測(cè)靈敏度達(dá)到20拷貝/毫升，比常規(guī)方法靈敏10倍。全流程分析時(shí)間小于40分鐘，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和全封閉式的新冠檢測(cè)。

為了推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)在北京冬奧上的應(yīng)用，北京市科委組織專家對(duì)技術(shù)進(jìn)行論證。研發(fā)團(tuán)隊(duì)按照專家意見進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明了氣溶膠采集的安全性。

測(cè)試賽期間共采集和檢測(cè)了348例標(biāo)本，檢測(cè)成功率100%。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在冬奧測(cè)試賽中進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用和驗(yàn)證，并針對(duì)賽時(shí)的防疫條件進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化，貼合冬奧比賽場(chǎng)景的要求。并且，通過測(cè)試賽的實(shí)操演練，該產(chǎn)品已經(jīng)形成了完整的閉環(huán)管理情形下的氣溶膠新冠病毒監(jiān)測(cè)操作規(guī)范，得到冬奧場(chǎng)館防疫部門的認(rèn)可。

冬奧期間，預(yù)計(jì)有100多臺(tái)樣本采集器將在冬奧會(huì)多個(gè)場(chǎng)館“上崗”，臨時(shí)檢測(cè)站也將設(shè)置多臺(tái)檢測(cè)儀。從采樣到接樣運(yùn)輸再到檢測(cè)出結(jié)果，整個(gè)過程將不超過4個(gè)小時(shí)。

世界冰面最穩(wěn)定賽道

國家雪車雪橇中心，被譽(yù)為“雪上F1”。全球范圍內(nèi)，雪車雪橇賽道也僅有16條，遠(yuǎn)比F1賽車車道少見。

2021年10月25日，國家雪車雪橇中心，“地形氣候保護(hù)系統(tǒng)”的研發(fā)不僅克服了氣象條件對(duì)賽道的影響，同時(shí)還起到節(jié)能減排的作用。新京報(bào)記者 陶冉 攝

雪車雪橇賽道均為露天而建，隨著不同季節(jié)、不同時(shí)段日照溫度的變化，冰面的硬度有所差異。全世界其他的賽道均位于北坡，而國家雪車雪橇中心受地理?xiàng)l件制約，是唯一一條在南坡的賽道，冰面面臨更大的挑戰(zhàn)。在這樣的情況下，如何保證冰面質(zhì)量，成為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的一大難題。

針對(duì)這個(gè)問題，國家雪車雪橇中心設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了獨(dú)特的“地形氣候保護(hù)系統(tǒng)”，這樣不僅克服了氣象條件對(duì)賽道的影響，同時(shí)還能起到節(jié)能減排的作用。

“地形氣候保護(hù)系統(tǒng)”是通過地形、遮陽棚、遮陽簾構(gòu)成降低太陽輻射對(duì)賽道影響的一套系統(tǒng)。

通過“地形氣候保護(hù)系統(tǒng)”，使得國家雪車雪橇中心賽道成為全世界冰面最為穩(wěn)定的賽道。目前，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)申請(qǐng)了專利。據(jù)了解，國家雪車雪橇中心已獲得授權(quán)專利73項(xiàng)。

“發(fā)充儲(chǔ)放”一體化充電站

國家高山滑雪中心在冬奧供電保障環(huán)境中具有低寒、積雪、溫差大、地形復(fù)雜等特點(diǎn)，對(duì)電力設(shè)備的正常運(yùn)行、運(yùn)維人員的實(shí)時(shí)保障均提出了“低溫”挑戰(zhàn)。

2021年12月23日，國家高山滑雪中心，停放在“發(fā)充儲(chǔ)放”一體化充電站內(nèi)的冬奧會(huì)工作人員大巴車。新京報(bào)記者 陶冉 攝

為此，國網(wǎng)北京電力大力推進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，結(jié)合冬奧供電保障實(shí)際需求，創(chuàng)新研發(fā)出了適用于冬奧保電特點(diǎn)的新技術(shù)、新裝備。位于延慶賽區(qū)的“發(fā)充儲(chǔ)放”一體化充電站便是其中之一。

國網(wǎng)北京延慶公司發(fā)展策劃部主任何彥彬介紹，國家電網(wǎng)冬奧發(fā)充儲(chǔ)放綜合示范站是國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“支撐低碳冬奧的智能電網(wǎng)綜合示范工程”課題之一，采用了國內(nèi)最先進(jìn)的交直流混合配電網(wǎng)技術(shù)。建成的國內(nèi)首座采用“發(fā)充儲(chǔ)放”一體化充電站，也是冬奧延慶賽區(qū)內(nèi)唯一一座充電站。該充電站內(nèi)設(shè)6個(gè)直流充電樁和4個(gè)交流充電樁，可同時(shí)為10輛電動(dòng)汽車提供充電服務(wù)，滿足賽區(qū)綠色出行需求。

云轉(zhuǎn)播采訪可實(shí)現(xiàn)隔空對(duì)話

作為科技冬奧三大重點(diǎn)布局產(chǎn)業(yè)之一，云轉(zhuǎn)播將重資產(chǎn)、高門檻的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)播輕量云化，通過云化采編播技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)播設(shè)備云端化和人員服務(wù)遠(yuǎn)程化。除現(xiàn)場(chǎng)攝像設(shè)備以外，所有導(dǎo)切制作均在云端完成，只要有網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)播人員就能夠利用一臺(tái)筆記本在任何地點(diǎn)連入云端完成信號(hào)制作。

2022年1月21日，首鋼園，工作人員演示遠(yuǎn)程無人混合采訪。新京報(bào)記者 陶冉 攝

云轉(zhuǎn)播系統(tǒng)前端不僅支持專業(yè)廣播級(jí)攝像機(jī)的信號(hào)采集，支持手機(jī)、非專業(yè)攝像設(shè)備等，同時(shí)支持其他系統(tǒng)流信號(hào)接入?，F(xiàn)場(chǎng)信號(hào)通過5G方式回傳到云端，在云端進(jìn)行制作，并將最終的轉(zhuǎn)播信號(hào)分發(fā)給多種平臺(tái)，同時(shí)通過雙云設(shè)備提供可靠性保障。通過云端的制作，提供專業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)賽事攝像、導(dǎo)播和混音技術(shù)服務(wù)。

在冬奧會(huì)期間，一些賽事將通過“子彈時(shí)間”服務(wù)實(shí)現(xiàn)360度無死角地呈現(xiàn)短暫時(shí)間發(fā)生的賽事全景。所謂“子彈時(shí)間”就是可以讓比賽的畫面暫?；蛘呗倩胤?。通過多視角編碼技術(shù)、智能校準(zhǔn)多路中心點(diǎn)、AI算法生成虛擬視角、4K視頻防抖算法、多路視頻切片管理等系列技術(shù)，觀眾可更好地觀賞到各種精彩的瞬間。

整個(gè)測(cè)試賽的“云上制作中心”位于云轉(zhuǎn)播科技公司的首鋼辦公區(qū)，一臺(tái)筆記本、一個(gè)屏幕就完成了“云上制作中心”的搭建，通過5G背包傳來的前端信號(hào)，導(dǎo)播人員在辦公區(qū)統(tǒng)一完成多畫面的導(dǎo)切、音頻及字幕的制作，最后將信號(hào)分發(fā)到多個(gè)媒體進(jìn)行直播。

此外，超高清云轉(zhuǎn)播平臺(tái)及5G云轉(zhuǎn)播背包，背包+平臺(tái)的制作方式同時(shí)具備了傳統(tǒng)廣電制作模式和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，提供音頻、視頻、通話、時(shí)鐘、同步等功能，能夠?yàn)榇笮唾愂碌霓D(zhuǎn)播工作提供專業(yè)的服務(wù)。5G+云轉(zhuǎn)播系統(tǒng)提供基于4K超高清編解碼和大帶寬信號(hào)傳輸技術(shù)，能夠?yàn)閷I(yè)媒體機(jī)構(gòu)第一時(shí)間提供高質(zhì)量的視音頻信號(hào)。

基于云轉(zhuǎn)播的遠(yuǎn)程無人混合采訪系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)不同空間的人員隔空對(duì)話，保證了媒體和運(yùn)動(dòng)員之間順暢采訪交流。使用5G+云轉(zhuǎn)播技術(shù)，不僅減少了現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員聚集，還進(jìn)一步提升了賽事轉(zhuǎn)播安全。