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北京冬奥盛宴传感器高光亮眼智芯传感为您梳理奥运赛场黑科技

发布时间：

2022-02-21

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冬季体育的最高盛事、四年一度的第24届冬季奥林匹克运动会正在北京如火如荼地上演，从2022年2月4日~20日，北京这座全球唯一的“双奥”之城成为了世人瞩目的焦点。全世界运动健儿在赛场上摘金夺银、奋勇拼搏的场景打动了亿万观众，而比赛场馆内外科技含量满满的设施、保证比赛公平公正的智能设备、保障场地安全无干扰的控制系统、辅助运动员体能恢复的治疗仪器，还有能自动炒菜做饭的机械臂等，也同样受到高度关注。可以说，北京冬奥会不仅是一场体育的盛宴，也是展示我国科技进步的一场盛会。

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从场馆、防疫、气象、安防，到训练、起居、饮食，大量的智能科技元素随处可见，而贯穿这些科技元素始终的重要角色“传感器”则无所不在，如影随形且居功至伟。下面，就让智芯传感小编为您梳理奥运赛场上的这些“隐形功臣”吧。

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无线传感器造就美轮美奂的“冰丝带”

国家速滑馆也称为“冰丝带”，是北京冬奥运唯一新建冰上竞赛场馆，也是本届冬奥会的标志性建筑和主场馆之一，为世界贡献了由中国设计、中国技术、中国材料、中国制造组成的奥运场馆建设“中国方案”。环形的“冰丝带”造型灵动，由22条晶莹美丽的“丝带”状曲面玻璃幕墙环绕，远观飘逸，近看宏伟。自冬奥会开幕之后就“一墩难求”的冬奥吉祥物“冰墩墩”熊猫头部装饰彩色光环，其灵感就源自于“冰丝带”。

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作为冬奥会北京主赛区标志性场馆，“冰丝带”的屋盖结构是由79根钢索编织而成的马鞍形索网，其结构、建造技术以及受力状态十分复杂。为顺利建成和维护“冰丝带”，浙江大学罗尧治教授团队自主开发了无线传感器，对场馆的应力、位移、加速度、温度、风压、索力等六大类参数进行监测，以判断场馆安全性。据介绍，在“冰丝带”的整个建造过程中大约布置了1000多个传感器，可见传感器对此项工程的重要性。

室内环境监测传感器让“水立方”神奇变身“冰立方”

相比起“冰丝带”，由“水立方”转换而来的“冰立方”则更厉害了。根据改造方案，“冰立方”将在保有“水立方”水上功能的基础上新增冰上功能，在比赛大厅中部通过搭建可转换结构及安装可拆装制冰系统，铺设4条标准赛道的冰壶场地，承接冬奥会和冬残奥会的冰壶和轮椅冰壶比赛项目。

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这是世界上首次采用智能化技术建立泳池转换冰场，技术难度极大，为了实现满足冰壶比赛标准的冰面，包括清华大学在内的多所高校将国内顶尖科研力量集结起来，在科技部部署下，致力于在冰的内部性能和外部影响研究上寻求突破，做到控制系统能够随功能需求的变化而转换。

为了保障“冰立方”的室内环境条件符合冰壶比赛的要求，场馆设置了由4000多个传感器领衔的楼宇设备管理系统，可以监测和控制场馆内的温度、湿度、PM2.5浓度等的变化。在这套系统的精准调控下，冰壶赛道冰面温度达到零下8.5摄氏度的要求，冰面上1.5米高处温度始终保持在10摄氏度，看台观众区温度则恒定在16至18摄氏度，真正做到“同室不同天”，积极践行了“科技冬奥”理念。

水平传感器助推“雪如意”变角度斜行电梯

“雪如意”是中国首座符合国际标准的冬奥会跳台滑雪场地，其顶部与地面落差高达160多米。在冬奥比赛期间帮助运动员等人在“雪如意”的顶部至地面间实现快速通行是一个不可忽视的问题。“雪如意”旁的变角度斜行电梯就应此而生。

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这座斜行电梯是针对“雪如意”的特殊造型和赛事用途专门设计生产的，总长259米，速度可达每秒2.5米，是常见的变坡斜行电梯速度的5倍，成为全球速度最快的变坡斜行电梯。电梯轨道依山体走势而建，中间有一段圆弧形轨道，坡度最缓处22.56°，最陡处39.56°。要在相差近20°的变坡角度上平稳快速运行，需要经过一系列复杂的设备改进和技术调试。为此，技术人员在电梯上安装了伺服驱动器、水平传感器和防倾覆装置。同时，在不同工况下进行了长时间的系统调试，使斜行电梯能够在陡坡及缓坡段保持匀速水平运行，并且能够保证在张家口冬季最低气温-30°c以下环境下正常工作。

环境监测传感器改善健康建筑智能系统

冬奥会比赛场馆休息区以及冬奥村中均安装有健康建筑智能改善系统，该系统分布布设环境感知传感器，能够智能优化室内空气，控制污染物浓度，优化热舒适和建筑节能，从而为运动员们提供健康环保的生活环境。除了空气检测、家电控制等功能，还可与室外的微型气象站联动，自动调节室内空气质量，把低碳和环保做到极致。

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互动传感系统使旅游接待中心成为“魔法小屋”

在张家口赛区，有一个专门为迎接2022年冬奥会旅游人群的神奇小屋。小屋的神奇之处在于它能随着气候的变化而改变形态。小屋内置了温度传感器、湿度传感器、风传感器等传感器，通过软件中枢控制系统，按照采集到的信息设定要求进行计算，发出指令，在三块面板上的机械装置会执行命令推动面板运动到合适的位置。当小屋的三块板完全打开时，它成为一个表演的舞台，观众坐在周边的坡地台阶上自由自在地观看演出。

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小屋还能够准确检测到温度的变化，进而启动机械装置，让小屋的三块面板自动开合。例如，当小屋外气温在16~29℃时，小屋的面板会根据风向打开，使得室内通风和观看室外景色；当室外温度低于16摄氏度时，温湿度传感器同样会迅速感知，同样将传感器数据传至其他两个系统后，最终让三块面板实现自动闭合，并在第一时间启动盘管式地暖系统，进行采暖；当室外温度高于29度时，三块面板也会自动闭合、并启动空调系统进行制冷；而当刮风或下雨时，三块面板也会关闭以防风雨侵蚀。

温度传感器护航防疫万无一失

疫情大环境下，为了保障运动员、工作人员等冬奥会相关人员的健康，在北京冬奥会各场馆、设施、各保障机构实施“大闭环”管理的同时，更是部署了诸多温度传感器进行测温，为防疫助力护航。这其中有个人测温的，如创可贴式腋窝温度传感器、搭载了温度传感器的智能体温贴；也有集体测温的热成像测温一体机和人证核验终端设备。温度传感器实时监测冬奥会各个场所人员的体温，无形之中提供一层保护伞。

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其中一款被称为“腋下创可贴”的国产可穿戴式体温计，为本次冬奥会疫情防控提供有力支撑。测试的人员只需将智能体温计贴在腋下皮肤上，并在手机App端绑定设备，受测者的体温数据变化就会在页面清晰展现，并自动测量、上报给后台，方便防控值守端工作人员通过电脑，对观察人群进行连续体温监测与风险预警。

视觉传感器成为机器人的点睛之作

为了避免奥运场馆内的人员聚集和过多接触，场馆内添置了接待机器人、清洁机器人、咖啡机器人等智能机器人。它们除了自由移动、自主避障、智能规划路线外，还有着各自拟人化的“特技”。当然，这些“特技”少不了传感器的功劳。例如场馆内的防疫“小达人”——雾化消毒机器人。它就是安置了视觉传感器才能在复杂的环境中识别路况，避开障碍物，将消毒液超声雾化喷洒到场馆的各个角落，完成防疫的使命。

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微芯桩智能传感器变身“小蘑菇”守卫山体安全

在冬奥会延庆赛区周边的陡峭山体上，分布着很多晶莹剔透的“小蘑菇”—塑料外壳的“蘑菇头”里，是一套复杂的感应结构，下方一根立柱深深扎入岩体。这是一种微芯桩智能传感器，配合人工智能感知平台，24小时监测周边山体的安全情况。

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由于小海陀山沟壑纵横，山体情况复杂，很多施工点位紧邻山体，大型机械的施工会扰动地质结构，有可能会导致落石、滑坡等。为了对山体边坡的安全进行实时监测预警，这些外形像蘑菇，总重量不到1公斤的微芯桩就被安置在各施工点位周围，感知场地结构振动、倾角、倾向、加速度等关键安全指标的变化；后台通过云计算、大数据等技术，对相关指标进行综合分析，并作出自动预警。

运动传感器帮助运动员改善动作提高成绩

运动捕捉穿戴传感器可收集运动员训练、比赛时的运动数据，针对短道速滑和速度滑冰的个人比赛项目的减阻节能和提高成绩，充分考虑运动员的个性化生理特征、装备特征和环境特征，包括体形、骨骼肌肉、生理生化等，建立滑冰运动过程中运动员能量输出与节能减阻分析模型，有效评估各项滑行技术的影响，确定最佳参数组合，包括滑行路线、滑行节奏和滑行时间、蹬地动作、蹬地速度、蹬地方向、人体姿态、转弯控制与平衡等，深入分析与挖掘现有的比赛和测试数据，为训练方案的调整提供切实依据。

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可穿戴式运动传感器对帮助运动员改善运动动作，提升运动成绩是显而易见的。在本届冬奥会上，还有内嵌几十片微型传感器的高水平运动员运动表现分析系统，被中国自由式滑雪空中技巧国家队采用。该系统主要通过套内嵌几十片微型传感器的动作捕捉紧身衣、紧身裤、鞋垫、手套来收集记录穿戴者的肢体各部分的加速度、角速度等数据。相比传统的光学传感器，应用惯性传感器的智能服装具备捕捉更准确、全天候、抗干扰能力强等更多优势。并且出于不影响运动员穿戴的目的，隐藏在服装中的传感器重量仅有0.9克，体积也只有1元硬币的1/3。

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另外，传感器智能测量“精确到肌肉”的冬季运动智能训练系统，改变了此前裁判员打分主要靠主观判断难度系数的历史，也应用到了北京冬奥会的部分项目比赛中。

亿级像素阵列像感器光场相机关注场地全区域

五棵松体育中心的一款亿级像素阵列像感器光场相机，是实现赛事区域精准防疫监控的重要一员。场馆内的任何动静都无法逃脱这款拥有19个摄像头的像感器光场相机的“法眼”。独创的阵列式摄像机设计，突破单一光学镜头及传感器分辨率极限，使得它可以全覆盖监控赛事场馆比赛区域及观众区域，同时可以保证每一处细节的清晰呈现和记录，出色地完成实时记录场馆内事件、无感人脸识别及追踪任务。

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