北京2022年冬奥会既是世界体育运动的顶级盛事，也是重要先进科技的全球展示平台。截至目前，冬奥场景下先后测试和使用了200多项技术，涉及信息工程与软件工程、公共安全、高清视频、5G和新能源等领域，适用智慧、绿色、安全、防疫等60多个细分应用场景。在这些技术中，已确定赛时应用70余项。其中20余项在技术先进性和应用展示度方面极具代表性，亮点纷呈。
机器狗巡检，保障冬奥电力
考虑到疫情防控风险，在延庆赛区，将由机器狗和防撞无人机代替人工对场馆电力设施进行巡检。两类设备均装设了3D成像和红外检测装置，迅速捕捉电力设备的异常情况，同时通过5G通信方式，快速将现场设备运行状态传递到指挥中心，同时也解决了延庆赛区复杂山地环境和有限空间条件下，人工巡视困难的问题。
2021年10月26日，北京冬奥电力运行保障“智慧大脑”上线运行，“机器狗”代替人工对场馆电力设施进行巡检。 新京报记者 李木易 摄
赛区还配备防尘照明系统，即使在黑暗环境下，也能够完成设备的现场视频拍摄；移动箱变车可以灵活便捷地实现负荷转供，具有升压和降压两种功能，能够满足多种供电场景；应急充电子母方舱、应急照明灯塔能够装配在应急抢修皮卡车上，可快速到达复杂环境下的抢修现场，迅速提供应急电源和照明。
智能体温贴可24小时实时监测
各场馆防疫举措纷纷采取各种科技手段。北京通过组织科技防疫技术攻关、专家论证、现场测试等形式，在体温监测、环境消毒等环节，推进多项技术成果应用。
2021年11月24日，首都体育馆，现场展示24小时实时体温监测装备。新京报记者 陶冉 摄
公共空间气溶胶新冠病毒监测系统可实现场馆内空气的病毒监测预警和快速检测，检测灵敏度比传统检测手段提高了3倍，同时在国家速滑馆、冰立方等场馆进行了相关测试。此外，还研发出了基于开源芯片、边缘计算等技术的多体征感知设备。
首都体育馆还为工作人员配备了647个智能体温贴，直接贴于人体腋下，可以进行24小时的实时体温监测，单次充电能维持10天以上。在实时连续监控人体体温的同时，场馆利用人工智能与大数据分析技术，可以对连续体温信号进行特征提取与分类，对重点人群进行持续的体温监测及疑似新冠筛查。
给场馆内空气做“核酸检测”
为了监测空气中的气溶胶，清华大学、北京大学、中国医学科学院病原生物学研究所、昌平实验室等科研人员开展紧急攻关，联合研制出公共空间生物气溶胶新型冠状病毒监测系统。目前，多台样本采集器已在冬奥会多个场馆“上岗”。
2022年1月18日，北京生命科学研究所，公共空间生物气溶胶新冠病毒检测实验室，工作人员将采样管放入监测系统中。新京报记者 陶冉 摄
相较于给人做核酸检测，给空气做“核酸检测”并非易事。由于气溶胶样本体积大，空气中的病毒载量比较低，远远低于从人的咽喉直接采样，同时，病毒RNA稳定性差，这就要求收集方法要高效，检测方法要非常灵敏。
生物气溶胶新冠病毒监测系统由便携式气溶胶采集器和一体化高灵敏新冠病毒核酸检测仪两部分组成。
气溶胶采集器由北京大学环境学院要茂盛教授团队研发，外形小巧轻便，适合在热身室、裁判室等狭小密闭空间使用，30分钟内可采集12立方米内的气溶胶颗粒，并收集到采样管中。
一体化高灵敏新冠病毒核酸检测仪由清华大学医学院生物医学工程系刘鹏团队应急开发完成，该系统采用微流控平台结合新型核酸提取与扩增技术，使新冠病毒的检测灵敏度达到20拷贝/毫升，比常规方法灵敏10倍。全流程分析时间小于40分钟，实现自动化和全封闭式的新冠检测。
为了推动这项技术在北京冬奥上的应用，北京市科委组织专家对技术进行论证。研发团队按照专家意见进行了实验验证，证明了气溶胶采集的安全性。
测试赛期间共采集和检测了348例标本，检测成功率100%。该监测系统在冬奥测试赛中进行了广泛的应用和验证，并针对赛时的防疫条件进行了相应的优化，贴合冬奥比赛场景的要求。并且，通过测试赛的实操演练，该产品已经形成了完整的闭环管理情形下的气溶胶新冠病毒监测操作规范，得到冬奥场馆防疫部门的认可。
冬奥期间，预计有100多台样本采集器将在冬奥会多个场馆“上岗”，临时检测站也将设置多台检测仪。从采样到接样运输再到检测出结果，整个过程将不超过4个小时。
世界冰面最稳定赛道
国家雪车雪橇中心，被誉为“雪上F1”。全球范围内，雪车雪橇赛道也仅有16条，远比F1赛车车道少见。
2021年10月25日，国家雪车雪橇中心，“地形气候保护系统”的研发不仅克服了气象条件对赛道的影响，同时还起到节能减排的作用。新京报记者 陶冉 摄
雪车雪橇赛道均为露天而建，随着不同季节、不同时段日照温度的变化，冰面的硬度有所差异。全世界其他的赛道均位于北坡，而国家雪车雪橇中心受地理条件制约，是唯一一条在南坡的赛道，冰面面临更大的挑战。在这样的情况下，如何保证冰面质量，成为设计团队的一大难题。
针对这个问题，国家雪车雪橇中心设计团队研发出了独特的“地形气候保护系统”，这样不仅克服了气象条件对赛道的影响，同时还能起到节能减排的作用。
“地形气候保护系统”是通过地形、遮阳棚、遮阳帘构成降低太阳辐射对赛道影响的一套系统。
通过“地形气候保护系统”，使得国家雪车雪橇中心赛道成为全世界冰面最为稳定的赛道。目前，这项技术已经申请了专利。据了解，国家雪车雪橇中心已获得授权专利73项。
“发充储放”一体化充电站
国家高山滑雪中心在冬奥供电保障环境中具有低寒、积雪、温差大、地形复杂等特点，对电力设备的正常运行、运维人员的实时保障均提出了“低温”挑战。
2021年12月23日，国家高山滑雪中心，停放在“发充储放”一体化充电站内的冬奥会工作人员大巴车。新京报记者 陶冉 摄
为此，国网北京电力大力推进关键技术攻关，结合冬奥供电保障实际需求，创新研发出了适用于冬奥保电特点的新技术、新装备。位于延庆赛区的“发充储放”一体化充电站便是其中之一。
国网北京延庆公司发展策划部主任何彦彬介绍，国家电网冬奥发充储放综合示范站是国家重点研发计划项目“支撑低碳冬奥的智能电网综合示范工程”课题之一，采用了国内最先进的交直流混合配电网技术。建成的国内首座采用“发充储放”一体化充电站，也是冬奥延庆赛区内唯一一座充电站。该充电站内设6个直流充电桩和4个交流充电桩，可同时为10辆电动汽车提供充电服务，满足赛区绿色出行需求。
云转播采访可实现隔空对话
作为科技冬奥三大重点布局产业之一，云转播将重资产、高门槛的传统转播轻量云化，通过云化采编播技术，实现了转播设备云端化和人员服务远程化。除现场摄像设备以外，所有导切制作均在云端完成，只要有网络，导播人员就能够利用一台笔记本在任何地点连入云端完成信号制作。
2022年1月21日，首钢园，工作人员演示远程无人混合采访。新京报记者 陶冉 摄
云转播系统前端不仅支持专业广播级摄像机的信号采集，支持手机、非专业摄像设备等，同时支持其他系统流信号接入。现场信号通过5G方式回传到云端，在云端进行制作，并将最终的转播信号分发给多种平台，同时通过双云设备提供可靠性保障。通过云端的制作，提供专业的现场赛事摄像、导播和混音技术服务。
在冬奥会期间，一些赛事将通过“子弹时间”服务实现360度无死角地呈现短暂时间发生的赛事全景。所谓“子弹时间”就是可以让比赛的画面暂停或者慢速回放。通过多视角编码技术、智能校准多路中心点、AI算法生成虚拟视角、4K视频防抖算法、多路视频切片管理等系列技术，观众可更好地观赏到各种精彩的瞬间。
整个测试赛的“云上制作中心”位于云转播科技公司的首钢办公区，一台笔记本、一个屏幕就完成了“云上制作中心”的搭建，通过5G背包传来的前端信号，导播人员在办公区统一完成多画面的导切、音频及字幕的制作，最后将信号分发到多个媒体进行直播。
此外，超高清云转播平台及5G云转播背包，背包 平台的制作方式同时具备了传统广电制作模式和互联网技术的优点，提供音频、视频、通话、时钟、同步等功能，能够为大型赛事的转播工作提供专业的服务。5G 云转播系统提供基于4K超高清编解码和大带宽信号传输技术，能够为专业媒体机构第一时间提供高质量的视音频信号。
基于云转播的远程无人混合采访系统可实现不同空间的人员隔空对话，保证了媒体和运动员之间顺畅采访交流。使用5G 云转播技术，不仅减少了现场技术人员聚集，还进一步提升了赛事转播安全。
新京报记者 徐美慧 摄影记者 陶冉 李木易
编辑 董玫 张磊 校对 付春愔
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