冬奧場景背后有多少“黑科技”？

北京2022年冬奧會既是世界體育運(yùn)動的頂級盛事，也是重要先進(jìn)科技的全球展示平臺。截至目前，冬奧場景下先后測試和使用了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多個細(xì)分應(yīng)用場景。在這些技術(shù)中，已確定賽時應(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，在延慶賽區(qū)，將由機(jī)器狗和防撞無人機(jī)代替人工對場館電力設(shè)施進(jìn)行巡檢。兩類設(shè)備均裝設(shè)了3D成像和紅外檢測裝置，迅速捕捉電力設(shè)備的異常情況，同時通過5G通信方式，快速將現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)傳遞到指揮中心，同時也解決了延慶賽區(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”代替人工對場館電力設(shè)施進(jìn)行巡檢。 新京報記者 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)場視頻拍攝；移動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，迅速提供應(yīng)急電源和照明。

智能體溫貼可24小時實(shí)時監(jiān)測

各場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)場測試等形式，在體溫監(jiān)測、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)場展示24小時實(shí)時體溫監(jiān)測裝備。新京報記者 陶冉 攝

公共空間氣溶膠新冠病毒監(jiān)測系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)場館內(nèi)空氣的病毒監(jiān)測預(yù)警和快速檢測，檢測靈敏度比傳統(tǒng)檢測手段提高了3倍，同時在國家速滑館、冰立方等場館進(jìn)行了相關(guān)測試。此外，還研發(fā)出了基于開源芯片、邊緣計算等技術(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個智能體溫貼，直接貼于人體腋下，可以進(jìn)行24小時的實(shí)時體溫監(jiān)測，單次充電能維持10天以上。在實(shí)時連續(xù)監(jiān)控人體體溫的同時，場館利用人工智能與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以對連續(xù)體溫信號進(jìn)行特征提取與分類，對重點(diǎn)人群進(jìn)行持續(xù)的體溫監(jiān)測及疑似新冠篩查。

給場館內(nèi)空氣做“核酸檢測”

為了監(jiān)測空氣中的氣溶膠，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)測系統(tǒng)。目前，多臺樣本采集器已在冬奧會多個場館“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實(shí)驗(yàn)室，工作人員將采樣管放入監(jiān)測系統(tǒng)中。新京報記者 陶冉 攝

相較于給人做核酸檢測，給空氣做“核酸檢測”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，病毒RNA穩(wěn)定性差，這就要求收集方法要高效，檢測方法要非常靈敏。

生物氣溶膠新冠病毒監(jiān)測系統(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?wèi)?yīng)急開發(fā)完成，該系統(tǒng)采用微流控平臺結(jié)合新型核酸提取與擴(kuò)增技術(shù)，使新冠病毒的檢測靈敏度達(dá)到20拷貝/毫升，比常規(guī)方法靈敏10倍。全流程分析時間小于40分鐘，實(shí)現(xiàn)自動化和全封閉式的新冠檢測。

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

測試賽期間共采集和檢測了348例標(biāo)本，檢測成功率100%。該監(jiān)測系統(tǒng)在冬奧測試賽中進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用和驗(yàn)證，并針對賽時的防疫條件進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化，貼合冬奧比賽場景的要求。并且，通過測試賽的實(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)測操作規(guī)范，得到冬奧場館防疫部門的認(rèn)可。

冬奧期間，預(yù)計有100多臺樣本采集器將在冬奧會多個場館“上崗”，臨時檢測站也將設(shè)置多臺檢測儀。從采樣到接樣運(yùn)輸再到檢測出結(jié)果，整個過程將不超過4個小時。

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賽道的影響，同時還起到節(jié)能減排的作用。新京報記者 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)計團(tuán)隊的一大難題。

針對這個問題，國家雪車雪橇中心設(shè)計團(tuán)隊研發(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賽道的影響，同時還能起到節(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)，對電力設(shè)備的正常運(yùn)行、運(yùn)維人員的實(shí)時保障均提出了“低溫”挑戰(zhàn)。

2021年12月23日，國家高山滑雪中心，停放在“發(fā)充儲放”一體化充電站內(nèi)的冬奧會工作人員大巴車。新京報記者 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)充儲放綜合示范站是國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項(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筆記本在任何地點(diǎn)連入云端完成信號制作。

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

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

在冬奧會期間，一些賽事將通過“子彈時間”服務(wù)實(shí)現(xiàn)360度無死角地呈現(xiàn)短暫時間發(fā)生的賽事全景。所謂“子彈時間”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。

整個測試賽的“云上制作中心”位于云轉(zhuǎn)播科技公司的首鋼辦公區(qū)，一臺筆記本、一個屏幕就完成了“云上制作中心”的搭建，通過5G背包傳來的前端信號，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，最后將信號分發(fā)到多個媒體進(jìn)行直播。

此外，超高清云轉(zhuǎn)播平臺及5G云轉(zhuǎn)播背包，背包+平臺的制作方式同時具備了傳統(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傳輸技術(shù)，能夠?yàn)閷I(yè)媒體機(jī)構(gòu)第一時間提供高質(zhì)量的視音頻信號。

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話，保證了媒體和運(yùn)動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)場技術(shù)人員聚集，還進(jìn)一步提升了賽事轉(zhuǎn)播安全。