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盤點北京冬奧會上的傳感“黑科技”

來源:感覺芯視界;由“重慶市物聯網産業協會”整理釋出

相關資料顯示,2022年北京冬奧會所涉及的冰雪運動帶動的其他關聯産業收入将達到3000億元以上,在這3000億元的産業蛋糕中,基礎建設是重頭戲。目前,越來越多的傳感器互相連接配接并分布在各類冬奧會基礎建築設施中,這些傳感器将為設施管理人員提供寶貴且有用的資訊。

“雪遊龍”預警:借助傳感器提供安全服務

首都體育學院創立了融合北鬥高精準時空技術的運動健康傳感網系統,通過傳感技術、定位技術、運動大資料和人工智能分析技術與人體運動科學相結合,是運動健康領域的重要科技創新和基礎資訊建設,已在延慶高山滑雪基地建成直接服務冬奧賽事。

通過北鬥高精度定位技術與高精度雷射測風雷達技術融合其它氣象傳感器,系統可以為冬奧會雪上運動賽場建立高精度位置網格化的實時氣象資料,為賽事保障部門提供氣象監測資料和超運動條件的預警資訊,為冬奧會雪上運動賽事及日常運動訓練的環境保障決策提供科學支撐。

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北鬥+冬奧

除此之外,延慶賽區賽場在起伏的群山中,在前往賽場的山路上,自然災害随時可能發生。為了能實時監測到災害發生,從京禮高速阪泉服務區到延慶賽區核心區的高速路段沿途安裝了衆多自然災害預報監測傳感器,這些傳感器叫作“微芯樁”,它們集遙感遠端監測和地面傳感技術為一體,配合背景終端,能夠提前實時預警可能發生的各種自然災害,為冬奧保障提供安全服務。

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“微芯樁”傳感器

高科技運動服:借助傳感器打造高能“戰袍”

運動科技對于提升參賽水準将起到關鍵性作用,提升訓練科學性和高科技運動裝備将成為技術攻關重點方向。内置傳感器的高科技運動服是備戰2022北京冬奧會的研發熱點之一,一件“戰袍”集結了科學家們的心血。富含科技力量的比賽服也早已運用到衆多比賽項目中了,如速度滑冰、短道速滑、高山滑雪、雪車等。

風洞測試(Wind tunnel test)常常用于現代飛機、飛彈、火箭、建築、橋梁等的研制過程。冬季運動項目速度普遍都快,高山滑雪時速可達130公裡,即使無風也如在大風中穿行。如何降低風阻,關乎着比賽成績,0.01秒都很寶貴。

強大的傳感器在運動員身穿“戰袍”進行風洞測試的時候提供了資料支援。“傳感器能感應和追蹤肌肉纖維内部活動,通過應用程式報告各部分肌肉的運動狀态。”科研人員說,這可以幫助運動員有針對性提升訓練水準。

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内置傳感器的高科技運動服

神奇冬奧會小屋:借助傳感器實作自動開合

目前,越來越多的傳感器互相連接配接并分布在各類冬奧會基礎建築設施中,這些傳感器将為設施管理人員提供寶貴且有用的資訊。張家口市下花園定方水鄉的武家莊中專業團隊建造了一個30平米的旅遊接待中心,它正是采用傳感器技術的智能化小屋。

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武家莊旅遊接待中心的智能小屋

這座建築是一個互動式建築,可随着氣候的變化而改變形态。如何實作小屋的自動開合?這裡面便用到無處不在的傳感器監測技術。

首先是采集環境資訊的傳感器系統,如溫度傳感器、濕度傳感器、風傳感器等;其次是軟體中樞控制系統,它負責将采集到的資訊按照設定的要求進行計算,并發出指令;最後是裝在三塊面闆上的機械裝置,當該系統接收到中樞發出的指令,它會執行指令推動面闆運動到合适的位置。當小屋的三塊闆完全打開時,它成為一個表演的舞台,觀衆坐在周邊的坡地台階上自由自在地觀看演出。

當室外氣溫在16到29攝氏度時,傳感器系統中的溫濕度傳感器可準确監測到溫度變化,資料傳至中控系統,進而啟動機械裝置,讓這三塊面闆會在不同的角度打開,以保證建築室内獲得自然通風及觀看室外景色。

同樣的,當室外溫度低于16攝氏度時,溫濕度傳感器同樣會迅速感覺,同樣将傳感器資料傳至其他兩個系統後,最終讓三塊面闆實作自動閉合,并在第一時間啟動盤管式地暖系統,進行采暖。另外,當室外溫度高于29度時,三塊面闆也會自動閉合、并啟動空調系統進行制冷;而當刮風或下雨時,三塊面闆也會關閉以防風雨侵蝕。

傳感織就北京冬奧會“冰絲帶”

作為唯一建立冰上競賽場館——國家速滑館“冰絲帶”,為世界貢獻了由中國設計、中國技術、中國材料、中國制造組成的奧運場館建設“中國方案”。這其中,浙江大學建築工程學院羅堯治教授團隊和鄧華、袁行飛教授的無線傳感團隊就為“冰絲帶”超大跨度索網結建構設施工與運維保障提供了重要的科技力量。

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施工中的“冰絲帶”

“冰絲帶”的屋面體系采用了雙曲面馬鞍形單層索網結構,是目前世界上跨度最大的單層雙向正交馬鞍形索網屋面體育館。在施工過程中,這些鋼索的受力狀态非常關鍵,稍有不慎就會影響施工品質與安全。為了更好摸清鋼索狀态,羅堯治團隊在施工環節就安裝上浙大自主開發的無線傳感器,用以實時監測和力學分析。

在索網的施工過程中,采取“先地面拼裝、再整體提升”的工序,但由于場地空間限制,鋪在地面等待張拉的鋼索需要微微拱起才能越過“瓶頸”。倘若沒有準确的資料支撐,誰也不能輕易下令彎折動辄幾噸的鋼索。施工方評價說:“浙大的無線傳感器就像一雙雙眼睛,緊緊‘盯’着工程的建設全過程。”

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北京“冰絲帶”(來源:新華社)

不僅在建設時發揮作用,如今建成後的“冰絲帶”依舊通過“健康醫生”的方式測量着“脈搏”與“心跳”。“拿到資料、傳輸資料、處理資料,是我們開展監測分析的全過程。” 羅堯治教授團隊的許賢教授說,團隊對速滑館的應力、位移、加速度、溫度、風壓、索力等六大類參數進行監測,測試點數也達千餘個,數量之多創下了單一建築結構之最。

“智能哨兵機器人”把守冬奧賽場,測溫精度誤差為0.1度

崇禮雪道作為冬奧賽事專業雪道,在蜿蜒度和長度上都遠遠高于同等級别的娛樂滑雪場雪道,滑雪“小白”在這裡,幾乎一步一摔地艱難前行。但雪場上配備的監控裝置,具備AI監測功能的“智能哨兵機器人”,以多光譜傳感器為核心,通過自身的電源儲能系統、反侵入智能一體機,可以在夜晚、惡劣天氣等複雜環境下,進行全天候邊界監控,具有目辨別别、多目标跟蹤、異物檢測、道口警示等功能,同時可以通過聲光電裝置、通信子產品等進行報警記錄、記錄上傳、報警警示等自動化操作,有效提高從業人員效率,提高危險行為制止效率。

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智能哨兵機器人

從地面到高空,北京冬奧會織就嚴密氣象探測網

1分多鐘識别雪上項目賽道雪的狀态,6分鐘自動給出一組觀測點上空數千米高度的風場觀測資料……

為給北京冬奧會提供良好的氣象資料服務保障,中國航天科工集團二院23所所屬航天新氣象公司為三大賽區提供氣象雷達、自動氣象站、雪溫雪狀觀測儀等多型氣象産品,多元度“把脈”天氣,擷取不同高度、不同範圍、不同類别的氣象要素資訊,以分鐘級、網格化的氣象資料,為冬奧氣象預報監測網絡建設提供服務。

“四川造”雷達,在滑雪賽道“捕風”

雪上項目是冬奧會賽事的重要組成部分。滑雪賽道地理環境特殊,風場情況複雜多變,運動員在高速下滑過程中,尤其是在做滑雪空中技巧運動時,極易受突變縱風、橫風的影響,輕則影響比賽成績,重則危害運動員安全。是以,做好賽道的縱風及橫風實時監測與危險預警,才能確定滑雪比賽的順利舉行。

盤點北京冬奧會上的傳感“黑科技”

來自四川央企中國兵器工業集團雷射院的FC-Ⅲ型雷射測風雷達就派上了用場。它基于相幹探測原理,利用雷射作為照射光束,通過接收光束對大氣中随風飄移氣溶膠的散射回波信号,并通過數字鑒頻技術來獲得氣溶膠相對雷射束的多普勒頻移,最終實作對大氣風場資訊的測量。

保障冬奧場地安全,地質災害“偵察衛士”上崗

北京2022年冬奧會的主戰場在雪上,其中國家高山滑雪中心位于延慶小海坨山上,共7條雪道,全長21公裡,落差約900米。然而,延慶冬奧場地地理條件特殊,大規模的人類工程活動會對周圍生态和地質環境産生一定的影響。

如何對冬奧場館(地)地理條件及基礎設施的安全監測預警?圍繞冬奧賽前、賽時、賽後全階段,在北京市科委、中關村管委會部署下,中關村智連安全科學研究院通過航空航天遙感、遠端雷射測振、微芯智能傳感等技術,基于風險隐患區域早期識别、遠端定期檢測、現場實時監測技術路線,開展天空地一體化安全監測預警服務,搭建安全态勢感覺網平台,基于專業模型、人工智能技術實作多源資訊融合分析,大幅提升風險預測精度、預警有效性及資訊送達精準度,實作科技冬奧、安全冬奧的目标。

多款機器人,智能消殺巡檢

霧化消毒機器人、紫外線消毒機器人、“小白”巡檢機器人派上大用場,環境消殺、防控巡檢、人員消毒僅靠這些智能裝置即可完成。

據技術人員介紹,霧化消毒機器人一次能裝下16升消毒液,通過頭頂上的四向噴頭噴灑藥劑,僅用一個手機APP就可以操作機器人。“這個小家夥底盤上還裝有視覺傳感器和雷射雷達,相當于兩隻小眼睛。通過使用雷射雷達掃描前方路況,視覺傳感器在比較複雜的環境裡識别路況,輕松避開障礙物并執行消毒任務。”

巡檢機器人“小白”的頭頂還配有無接觸式手部消毒裝置。當它巡邏時,可以随時随地停下來,為人們提供手部消毒。在它停留的30秒時間内,如果需要進行手部消毒,使用者隻需把手放在它頭頂消毒裝置的紅外感應部位,就能獲得免洗手凝膠。

腋下創口貼,時刻監測體溫

衆所周知,創口貼是用來包紮傷口的,但是冬奧會測試賽中使用的一款“腋下創口貼”,卻是一款實打實的黑科技。這款學名叫“可穿戴式體溫計和疫情防控‘千裡眼’系統”是目前全球最小、最精準的可穿戴式連續智能測溫裝置,具有高精度、低功耗、尺寸小和易佩戴的優勢。

據了解,可穿戴式體溫計的晶片傳感器僅有沙粒大小。需要測溫的人員隻需用創口貼,或皮膚貼,将智能體溫計固定在腋下的皮膚上,再用手機下載下傳“安芯測”App,将該裝置綁定,體溫資料變化都會在手機頁面清晰展現,并可實作自動測量、自動上報背景。一旦發現體溫異常,遠端檢測人員便會發出預警。

“雪如意”的變角度斜行電梯

“雪如意”是中國首座符合國際标準的冬奧會跳台滑雪場地,其頂部與地面落差高達160多米。在冬奧比賽期間幫助運動員等人在“雪如意”的頂部至地面間實作快速通行是一個不可忽視的問題。“雪如意”旁的變角度斜行電梯就應此而生。

電梯軌道是依靠複雜的實體走勢而建,要想平穩、快速的運作并不容易。技術人員則憑借着水準傳感器、伺服驅動器及防傾覆裝置等裝置和技術調試,建成了目前全球速度最快的變坡斜行電梯。

盤點北京冬奧會上的傳感“黑科技”

億級像素陣列像感器光場相機

五棵松體育中心中一款出自拙河科技的億級像素陣列像感器光場相機,是實作賽事區域精準防疫監控的重要一員。場館内的任何動靜都無法逃脫這款擁有19個攝像頭的像感器光場相機的“法眼”。

獨創的陣列式錄影機設計,突破單一光學鏡頭及傳感器分辨率極限,使得它可以全覆寫監控賽事場館比賽區域及觀衆區域,同時可以保證每一處細節的清晰呈現和記錄,出色地完成實時記錄場館内事件、無感人臉識别及追蹤任務。

盤點北京冬奧會上的傳感“黑科技”

運動員較高價的電梯大廈智能環境檢測儀

運動員較高價的電梯大廈内的又一亮點——麥樂克PMT200智能環境檢測儀,除了空氣檢測、家電控制等功能,還可與室外的微型氣象站關聯,進而調節室内空氣品質,把低碳和環保做到極緻。

盤點北京冬奧會上的傳感“黑科技”

通行人員體溫監測更快、更準

冬奧會期間,上海烨映微電子科技股份有限公司研發的“紅外陣列融合型測溫模組yy-m32a”被應用在張家口崇禮賽區裡的熱成像測溫一體機和人證核驗終端裝置上,助力賽區通行人員的體溫監測,為冬奧會會場注入溫“芯“防護。

盤點北京冬奧會上的傳感“黑科技”

烨映微電子采用高效的紅外傳感微結構設計,可大幅提升熱電堆微結構“光—熱—電”轉換效率,産品在環境溫度檢測精度方面也更為精準,可實作0.05°c測溫精度。此次應用于冬奧會上的“紅外陣列融合型測溫模組yy-m32a”産品不僅傳承了這些優勢,更将這些優勢作了進一步的更新,具有非接觸、響應快、遠距離測溫等特點。

冰壺上的“眼睛”

冰壺是一項非常傳統的冬季比賽項目,被譽為冰上“國際象棋”。因為冰壺運動對場地和裝置的技術要求比較嚴格, 是以在比賽專用器材方面,采用了很多先進技術手段。

盤點北京冬奧會上的傳感“黑科技”

在冰壺的搖桿中安放了智能傳感器,能夠監測運動員手部握着搖桿的存在。進而作為運動員投擲距離是否違規的評判方法,規避了傳統裁判員肉眼看的高錯誤率和不一緻。讓每次判别都能夠同步量化。

壺柄上面設定了紅綠兩種顔色的訓示燈,并且能夠傳遞信号。如果冰壺投擲員的手,握着冰壺超過了磁辨別傳感器的界限,視為投擲違例,需要裁判進行相關判罰。如果在磁辨別傳感器之前,投擲員松開握住壺柄的手,則投擲有效。

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