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硬科技之光照耀北京冬奥(下)
发布时间:2022-08-28 15:54:14 来源:乐鱼体育注册app在线 作者:乐鱼下载官网地址

  编者按:2月4日,中国虎年的第一个节气—立春之日,举世瞩目的第24届冬奥会在北京盛大开幕。开幕式的中国式浪漫和文化自信,顶流冰墩墩、谷爱凌、羽生结弦的成功出圈和持续热搜,竞技赛场上的巅峰对决和奥林匹克精神……本届冬奥有太多太多的精彩,然而作为一届“科技冬奥”,科技元素在这场国际盛会中带来了诸多神奇的亮点,冬奥会上采用的硬科技,才是打造这场奥运盛宴的核心力量。下面就随着小编一起去追逐那束照耀北京冬奥的硬科技之光吧。

  硬科技(Key&Core Technology)是指基于科学发现和技术发明而产生的技术产品、设备和系统,以自主研发为主,需要长期研发投入、持续积累形成的高精尖原创技术。硬科技底层是科学研究支撑的,具有较高技术门槛和技术壁垒,难以被复制和模仿,有明确的应用产品和产业基础,对产业的发展具有较强的引领和支撑作用。硬科技一般包括人工智能、航空航天、生物技术、光电芯片、信息技术、新材料、新能源、智能制造等八大领域。

  北京冬奥,大数据、云计算等新一代信息技术已经不仅仅是辅助,其更多发挥了关键支撑作用,体现了我国数字信息技术与冰雪运动融合发展的应用成果。

  北京冬奥会赛事时长约1000小时,转播内容总生产量将达6000小时,并首次全程以4K超高清格式转播,短道速滑和花样滑冰赛事直播等部分赛事还将以8K格式转播。这些内容都会通过奥运转播云OBSCloud,走向全球数十亿观众,云上转播带来了更丰富的观看体验,提供类似“子弹时间”的高自由视角观赛特效,借助云高并发、低延时特性,将几十路高清画面实时传输,再由智能算法进行毫秒级合成和建模,将超慢动作、全景观看的电影特效式画面,带进冬奥赛事转播中。目前本届冬奥会全球收视份额已经创造了历届冬奥会新高。

  VR、AR等技术的应用打破了传统的定点观赛模式,为观众带来了自由视角、子弹时间、沉浸式观赛、VR互动等多种创新观赛体验,观众不仅可以通过调整观看视角动态追踪自己想看的内容,还可以随时捕捉稍纵即逝的定格画面,犹如坐在“特等席”一样,不会错过任何精彩瞬间。通过AR观赛智能系统进行观赛,还可叠加呈现运动员信息数据,配合解说员讲解,使观众更易了解比赛,给观众带来全新观赛体验。同时,智能系统还能辅助裁判判罚,保障赛事公平性。此外,北京和张家口两地三赛区87个场馆及连接场馆的道路5G SA(独立组网)网络全覆盖,是奥运史上5G网络最大规模的一次商用。赛事期间,中国联通5G直(转)播技术还被应用于部分冬奥场馆,如国家高山滑雪中心、北京首钢滑雪大跳台、冰立方等,让世界各地观众都能享受沉浸式观赛体验。而且在多个冬奥场馆,都将设立示范“冬奥5G智慧观赛”产品,开通调试200M互联网专线G点对点专线,为用户提供自由视角观赛、子弹时间精彩回放、个性化视频分享等多种服务,线G智慧观赛。如在“冰丝带”,5G网络速率下行最高可达900M/S、上行可达200M/S。

  高山滑雪如何快速绕过旗门?越野滑雪用什么姿态最省力?跳台滑雪用何种姿势起跳最好?速度滑冰如何训练过弯道技术?包括“冬季项目智能训练管理系统”在内的一系列智能模拟训练系统在幕后默默支撑运动员们不断实现突破。世界首创的“旱雪魔毯”滑行感觉、落地应力与线%以上,虚拟现实技术、数字仿真技术为运动员提供和赛道一样逼真的训练环境,为运动员提供个性化、智能化的训练方案。此外,本届冬奥还应用了大量运动捕捉传感器,具备捕捉更准确、全天候、抗干扰能力强等优势,有效收集运动员的运动数据,辅助训练,大幅提升训练水平。

  作为北京冬奥会重点配套工程,张北可再生能源柔性直流电网试验示范工程是世界上电压等级最高、输送容量最大的柔性直流工程,核心技术和关键设备均为国际首创,将风能、太阳能等生产的绿电输入北京,赛事期间北京冬奥会所有场馆将实现绿电供应,这也是奥运史上首次 100% 清洁能源供电。奥运史上首次大规模采用了二氧化碳跨临界制冷技术,碳排量接近于零,同时利用冷热联供一体化设计对制冷余热进行回收利用,能效提升30-40%。此外,北京冬奥还开展了绿色智慧场馆建造与低能耗运行技术研究。在速滑馆建设中利用基于BIM的智慧建造技术,节省主体结构工期2个月、钢材近3千吨。而与往届奥运会大量使用液化天然气或丙烷等气体作为火炬燃料不同,本届冬奥会首次使用氢能作为火炬燃料。

  据介绍,2008年北京夏季奥运会上,主火炬的熊熊大火一个小时大概要消耗5000立方的天然气,排放大量的二氧化碳。而为了给主火炬供气,鸟巢甚至专门配了一个燃气站,日夜不停地为它输送动力。而本届冬奥会上,没有奥运之火“点”的过程,也没有盛大的火焰,这是奥运主火炬首次以“微火”形式呈现在世界面前,是奥运史上全新的一幕。氢能是环保的燃料,燃烧的时候只产生水,不会产生二氧化碳,可实现完全的零排放,将火炬变身为“微火”之后,产生的碳排放大概只有之前的五千分之一。本届冬奥会首次使用了氢能作为火炬燃料,实现了奥林匹克精神与“绿色”“环保”的进一步结合,真正体现了北京冬奥会绿色、低碳、可持续原则。

  新能源汽车为冬奥会山地赛区提供绿色出行,按照 平原用电、山地用氢 的原则,在各赛区推广电动汽车、氢能源汽车。其中,延庆和张家口赛区场景多为高寒山地,赛区道路坡度大、弯道多,气温低。较锂电池系统,氢能源系统在严寒环境中可以更稳定地运行,提供高功率大载重的运载能力,同时补能速度快,更好地满足山地赛区的出行需求。氢燃料电池汽车成为冬奥赛事运输主力,据不完全统计,冬奥开赛以来,超过800辆氢燃料电池汽车为冬奥会提供交通运输服务,实现了交通活动中的零碳排放。而这种汽车所用氢燃料是采用“绿电制绿氢”技术,其工作原理是通过吸取大气中的氧气,在燃料电池反应堆里与氢气进行化学反应,从而提取电离子,再升压为车辆驱动用的电力。这个过程只会产生清洁的水,不会产生任何二氧化碳排放。据悉该技术每天可提供绿色氢能1.5吨,通过专用的挂车运输,24小时不间断为北京冬奥会提供氢能支持。

  北斗+冬奥系统,全称北斗+冬奥雪上智慧服务保障系统,是北斗高精准时空技术在体育领域中的首次应用,在原有的第二代系统上,引入了差分算法等相关技术的支持,定位精度大大提升,定位点输出频率达到50Hz,适合在高时速(130公里以上)竞技滑雪轨迹中使用,不仅可以对国家队冬奥备战给予有力的科技支持,同时也可以保障赛事环境和工作人员的安全。系统使用了北斗精准时空技术,利用其高精准度的定位,助力识别运动员、工作人员雪场运动轨迹和危险区域等。该系统首创高精度小型化的北斗集成穿戴定位终端,可应用于运动员科学训练服务系统、工作人员雪场运动轨迹和危险区域识别系统、越野滑雪裁判智能辅助系统、环境监测和决策系统。这也意味着,除捕捉运动轨迹外,该系统还具备辅助裁判、环境监测等多种应用。

  “六自由度”运动平台涉及机械、电气、计算机软件等多个领域的专业知识,在引入体育项目之前,多应用于飞行器设计验证、飞行员培训等高精尖领域,如今被引入冬奥训练这一体育训练领域。据悉,冰雪项目训练基地配置了六自由度电动模拟体育训练系统,可以建立与雪橇、钢架雪车、雪车以及越野滑雪、高山滑雪等项目真实赛场一致的三维虚拟场景环境,利用六自由度平台技术、VR虚拟技术与体育项目数字建模技术相结合,使运动员身临其境地备战。与此同时,六自由度钢架雪车训练系统、越野滑雪训练系统等可以通过高精度编码器,实时收集运动员训练数据,有针对性地提升运动员的训练效果和赛场表现。

  风洞其实主要是用于航空航天的研究实验例如飞机、火箭、导弹如今这一技术也被应用在冬奥上很多环节。如自行研制的国产雪车采用高抗冲碳/玻混杂复合材料—国产TG800宇航级碳纤维复合材料,运用低风阻高可靠的外形结构一体化设计。设计人员凭借多年设计导弹、飞行器积累的经验,运用空气动力学,设计出雪车的基础外形,然后再通过仿真计算、低速风洞测试,不断优化外形和基础部件。

  风洞实验还为滑冰、滑雪项目等提供数据支撑,主要用于为减小运动员的风阻提供试验帮助。为运动员成绩提升提供1%的助力。如在中国短道速滑这枚金牌的背后,有一个帮助运动员以完美姿态尽量消减风阻的训练“神器”—体育风洞。这座体育风洞于2020年建成,风洞的口径宽为2.5米,高为3米,测试段长度为8米,风速相当于14级的强台风。由于体育风洞的使用对象主要是分秒必争的运动员,所以其对精确性、安全性和舒适性的要求相较于军工风洞会更高,特意增强了安全方面的措施;同时为方便筛选运动姿态,体育风洞还具备拍摄存储功能,能将一个时间点里的测力数据、画面数据以及运动员姿态变化后重心变化情况等数据存储下来,为教练员指导提供参考。运动员也能在眼前地板上的显示屏里,看到自己的动作测试数据。

  气溶胶直径小于100微米,可以被直接吸入肺部,是新冠肺炎病毒传播的重要途径之一。对空气进行检测,比咽拭子等传统方式要困难得多。而北京冬奥应用了气溶胶新冠病毒监测系统,能够对存在于空气中的生物气溶胶进行收集检测,灵敏度可达常规方法的10倍。据介绍,用于公共空间的生物气溶胶新型冠状病毒监测系统分为两部分:便携式生物气溶胶采样器作为前端收集装置,将在需要检测的场所内工作,开展空气样本采样;自动化全集成高灵敏病毒核酸检测系统则设置在实验室,分析采集到的样本并生成检测报告。该系统将用于场馆环境采样检测,服务赛事安全运行。该系统可实现全自动监测,从采样开始到将最终结果反馈至防疫部门,全程不超过4小时,大大提高了防疫效率;同时能实现每毫升20拷贝的灵敏度,检测灵敏度比现有技术提升了一个数量级。此外,这套系统也不挑毒株,即使是最新突变的奥密克戎毒株,同样逃不过系统的检测。

  冬奥会上采用了大量的可降解餐具,其主要原料是可生物降解材料聚乳酸(PLA),其利用聚乳酸的结晶性能,通过材料本身自结晶行为使产品的耐热达到 120~130℃,性能远超市场上最为常见的聚苯乙烯(PS)复合材料,完全能够媲美聚丙烯(PP) 制品。此外,与传统塑料制品相比,可降解餐具在处理过程中,焚烧不会产生有毒有害气体污染大气;填埋不会长期、大量占用土地,形成白色污染、土地污染等问题;处理过程无需预分拣,简化了处理环节,节省了人力资源成本;堆肥掩埋 6~8 个月,即可被土壤中的微生物代谢,最终降解为对自然无害的二氧化碳和水。

  此外,大部分包装袋也采用了以 PBAT 生物可降解塑料为原材料制作的生物可降解塑料袋,不但具有较好的热稳定性、力学性能,制成塑料袋更加耐用;同时还具有优良的生物降解性,在堆肥条件下能够完全降解为水和二氧化碳,是当前生物可降解市场的主流可降解材料。

  冰天雪地里,冬奥运动员们怎么上厕所?水管会不会被冻住?答案是:有能移动的厕所随时待命,而且根本不用冲,如厕过程不见一滴水!据了解,本届冬奥会在国家体育场、主媒体中心、国家速滑馆、首钢大跳台和延庆高山滑雪场等场所,都在使用这种采用微生物降解技术的“无水免冲生态厕所”,既可以实现粪污“隐身”,无臭无味,还可以随意移动;一年仅需更换一次生物菌,就能将废料变成有机肥。无水生态厕所采用先进的微电脑控制系统,感应系统能够自动判断用厕人员的有无,如果有用厕人员进入,则控制系统触发照明、换气系统及分离系统,有人进入的同时,灯亮、换气扇运转,分离系统开始启动工作,待用厕人员方便后,自动分离系统把尿粪自动分离;使大便进入搅拌处理箱体利用复合微生物将固体生化处理,绝大部分变成 CO2、H2O、N2 等无色无味的气体,同时把小便收集到集尿处理系统,经过复合微生物分解再由厌氧、好氧生物处理后达到中水标准,可以循环利用回冲便器、排放或用于灌溉。目前,多个冬奥会比赛场馆、志愿者服务区、机场、主物流及公共区使用了300多座这样的无水免冲生态卫生间产品。

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