冬季體育的最高盛事、四年一度的第24屆冬季奧林匹克運動會正在北京如火如荼地上演，從2022年2月4日~20日，北京這座全球唯一的“雙奧”之城成為了世人矚目的焦點。全世界運動健兒在賽場上摘金奪銀、奮勇拼搏的場景打動了億萬觀眾，而比賽場館內(nèi)外科技含量滿滿的設(shè)施、保證比賽公平公正的智能設(shè)備、保障場地安全無干擾的控制系統(tǒng)、輔助運動員體能恢復(fù)的治療儀器，還有能自動炒菜做飯的機械臂等，也同樣受到高度關(guān)注。可以說，北京冬奧會不僅是一場體育的盛宴，也是展示我國科技進步的一場盛會。

從場館、防疫、氣象、安防，到訓(xùn)練、起居、飲食，大量的智能科技元素隨處可見，而貫穿這些科技元素始終的重要角色“傳感器”則無所不在，如影隨形且居功至偉。下面，就讓智芯傳感小編為您梳理奧運賽場上的這些“隱形功臣”吧。

無線傳感器造就美輪美奐的“冰絲帶”

國家速滑館也稱為“冰絲帶”，是北京冬奧運唯一新建冰上競賽場館，也是本屆冬奧會的標(biāo)志性建筑和主場館之一，為世界貢獻了由中國設(shè)計、中國技術(shù)、中國材料、中國制造組成的奧運場館建設(shè)“中國方案”。環(huán)形的“冰絲帶”造型靈動，由22條晶瑩美麗的“絲帶”狀曲面玻璃幕墻環(huán)繞，遠觀飄逸，近看宏偉。自冬奧會開幕之后就“一墩難求”的冬奧吉祥物“冰墩墩”熊貓頭部裝飾彩色光環(huán)，其靈感就源自于“冰絲帶”。

作為冬奧會北京主賽區(qū)標(biāo)志性場館，“冰絲帶”的屋蓋結(jié)構(gòu)是由79根鋼索編織而成的馬鞍形索網(wǎng)，其結(jié)構(gòu)、建造技術(shù)以及受力狀態(tài)十分復(fù)雜。為順利建成和維護“冰絲帶”，浙江大學(xué)羅堯治教授團隊自主開發(fā)了無線傳感器，對場館的應(yīng)力、位移、加速度、溫度、風(fēng)壓、索力等六大類參數(shù)進行監(jiān)測，以判斷場館安全性。據(jù)介紹，在“冰絲帶”的整個建造過程中大約布置了1000多個傳感器，可見傳感器對此項工程的重要性。

室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測傳感器讓“水立方”神奇變身“冰立方”

相比起“冰絲帶”，由“水立方”轉(zhuǎn)換而來的“冰立方”則更厲害了。根據(jù)改造方案，“冰立方”將在保有“水立方”水上功能的基礎(chǔ)上新增冰上功能，在比賽大廳中部通過搭建可轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)及安裝可拆裝制冰系統(tǒng)，鋪設(shè)4條標(biāo)準(zhǔn)賽道的冰壺場地，承接冬奧會和冬殘奧會的冰壺和輪椅冰壺比賽項目。

這是世界上首次采用智能化技術(shù)建立泳池轉(zhuǎn)換冰場，技術(shù)難度極大，為了實現(xiàn)滿足冰壺比賽標(biāo)準(zhǔn)的冰面，包括清華大學(xué)在內(nèi)的多所高校將國內(nèi)頂尖科研力量集結(jié)起來，在科技部部署下，致力于在冰的內(nèi)部性能和外部影響研究上尋求突破，做到控制系統(tǒng)能夠隨功能需求的變化而轉(zhuǎn)換。

為了保障“冰立方”的室內(nèi)環(huán)境條件符合冰壺比賽的要求，場館設(shè)置了由4000多個傳感器領(lǐng)銜的樓宇設(shè)備管理系統(tǒng)，可以監(jiān)測和控制場館內(nèi)的溫度、濕度、PM2.5濃度等的變化。在這套系統(tǒng)的精準(zhǔn)調(diào)控下，冰壺賽道冰面溫度達到零下8.5攝氏度的要求，冰面上1.5米高處溫度始終保持在10攝氏度，看臺觀眾區(qū)溫度則恒定在16至18攝氏度，真正做到“同室不同天”，積極踐行了“科技冬奧”理念。

水平傳感器助推“雪如意”變角度斜行電梯

“雪如意”是中國首座符合國際標(biāo)準(zhǔn)的冬奧會跳臺滑雪場地，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”的頂部至地面間實現(xiàn)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(yīng)此而生。

這座斜行電梯是針對“雪如意”的特殊造型和賽事用途專門設(shè)計生產(chǎn)的，總長259米，速度可達每秒2.5米，是常見的變坡斜行電梯速度的5倍，成為全球速度最快的變坡斜行電梯。電梯軌道依山體走勢而建，中間有一段圓弧形軌道，坡度最緩處22.56°，最陡處39.56°。要在相差近20°的變坡角度上平穩(wěn)快速運行，需要經(jīng)過一系列復(fù)雜的設(shè)備改進和技術(shù)調(diào)試。為此，技術(shù)人員在電梯上安裝了伺服驅(qū)動器、水平傳感器和防傾覆裝置。同時，在不同工況下進行了長時間的系統(tǒng)調(diào)試，使斜行電梯能夠在陡坡及緩坡段保持勻速水平運行，并且能夠保證在張家口冬季最低氣溫-30°c以下環(huán)境下正常工作。

環(huán)境監(jiān)測傳感器改善健康建筑智能系統(tǒng)

冬奧會比賽場館休息區(qū)以及冬奧村中均安裝有健康建筑智能改善系統(tǒng)，該系統(tǒng)分布布設(shè)環(huán)境感知傳感器，能夠智能優(yōu)化室內(nèi)空氣，控制污染物濃度，優(yōu)化熱舒適和建筑節(jié)能，從而為運動員們提供健康環(huán)保的生活環(huán)境。除了空氣檢測、家電控制等功能，還可與室外的微型氣象站聯(lián)動，自動調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣質(zhì)量，把低碳和環(huán)保做到極致。

互動傳感系統(tǒng)使旅游接待中心成為“魔法小屋”

在張家口賽區(qū)，有一個專門為迎接2022年冬奧會旅游人群的神奇小屋。小屋的神奇之處在于它能隨著氣候的變化而改變形態(tài)。小屋內(nèi)置了溫度傳感器、濕度傳感器、風(fēng)傳感器等傳感器，通過軟件中樞控制系統(tǒng)，按照采集到的信息設(shè)定要求進行計算，發(fā)出指令，在三塊面板上的機械裝置會執(zhí)行命令推動面板運動到合適的位置。當(dāng)小屋的三塊板完全打開時，它成為一個表演的舞臺，觀眾坐在周邊的坡地臺階上自由自在地觀看演出。

小屋還能夠準(zhǔn)確檢測到溫度的變化，進而啟動機械裝置，讓小屋的三塊面板自動開合。例如，當(dāng)小屋外氣溫在16~29℃時，小屋的面板會根據(jù)風(fēng)向打開，使得室內(nèi)通風(fēng)和觀看室外景色；當(dāng)室外溫度低于16攝氏度時，溫濕度傳感器同樣會迅速感知，同樣將傳感器數(shù)據(jù)傳至其他兩個系統(tǒng)后，最終讓三塊面板實現(xiàn)自動閉合，并在第一時間啟動盤管式地暖系統(tǒng)，進行采暖；當(dāng)室外溫度高于29度時，三塊面板也會自動閉合、并啟動空調(diào)系統(tǒng)進行制冷；而當(dāng)刮風(fēng)或下雨時，三塊面板也會關(guān)閉以防風(fēng)雨侵蝕。

溫度傳感器護航防疫萬無一失

疫情大環(huán)境下，為了保障運動員、工作人員等冬奧會相關(guān)人員的健康，在北京冬奧會各場館、設(shè)施、各保障機構(gòu)實施“大閉環(huán)”管理的同時，更是部署了諸多溫度傳感器進行測溫，為防疫助力護航。這其中有個人測溫的，如創(chuàng)可貼式腋窩溫度傳感器、搭載了溫度傳感器的智能體溫貼；也有集體測溫的熱成像測溫一體機和人證核驗終端設(shè)備。溫度傳感器實時監(jiān)測冬奧會各個場所人員的體溫，無形之中提供一層保護傘。

其中一款被稱為“腋下創(chuàng)可貼”的國產(chǎn)可穿戴式體溫計，為本次冬奧會疫情防控提供有力支撐。測試的人員只需將智能體溫計貼在腋下皮膚上，并在手機App端綁定設(shè)備，受測者的體溫數(shù)據(jù)變化就會在頁面清晰展現(xiàn)，并自動測量、上報給后臺，方便防控值守端工作人員通過電腦，對觀察人群進行連續(xù)體溫監(jiān)測與風(fēng)險預(yù)警。

視覺傳感器成為機器人的點睛之作

為了避免奧運場館內(nèi)的人員聚集和過多接觸，場館內(nèi)添置了接待機器人、清潔機器人、咖啡機器人等智能機器人。它們除了自由移動、自主避障、智能規(guī)劃路線外，還有著各自擬人化的“特技”。當(dāng)然，這些“特技”少不了傳感器的功勞。例如場館內(nèi)的防疫“小達人”——霧化消毒機器人。它就是安置了視覺傳感器才能在復(fù)雜的環(huán)境中識別路況，避開障礙物，將消毒液超聲霧化噴灑到場館的各個角落，完成防疫的使命。

微芯樁智能傳感器變身“小蘑菇”守衛(wèi)山體安全

在冬奧會延慶賽區(qū)周邊的陡峭山體上，分布著很多晶瑩剔透的“小蘑菇”—塑料外殼的“蘑菇頭”里，是一套復(fù)雜的感應(yīng)結(jié)構(gòu)，下方一根立柱深深扎入巖體。這是一種微芯樁智能傳感器，配合人工智能感知平臺，24小時監(jiān)測周邊山體的安全情況。

由于小海陀山溝壑縱橫，山體情況復(fù)雜，很多施工點位緊鄰山體，大型機械的施工會擾動地質(zhì)結(jié)構(gòu)，有可能會導(dǎo)致落石、滑坡等。為了對山體邊坡的安全進行實時監(jiān)測預(yù)警，這些外形像蘑菇，總重量不到1公斤的微芯樁就被安置在各施工點位周圍，感知場地結(jié)構(gòu)振動、傾角、傾向、加速度等關(guān)鍵安全指標(biāo)的變化；后臺通過云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，對相關(guān)指標(biāo)進行綜合分析，并作出自動預(yù)警。

運動傳感器幫助運動員改善動作提高成績

運動捕捉穿戴傳感器可收集運動員訓(xùn)練、比賽時的運動數(shù)據(jù)，針對短道速滑和速度滑冰的個人比賽項目的減阻節(jié)能和提高成績，充分考慮運動員的個性化生理特征、裝備特征和環(huán)境特征，包括體形、骨骼肌肉、生理生化等，建立滑冰運動過程中運動員能量輸出與節(jié)能減阻分析模型，有效評估各項滑行技術(shù)的影響，確定最佳參數(shù)組合，包括滑行路線、滑行節(jié)奏和滑行時間、蹬地動作、蹬地速度、蹬地方向、人體姿態(tài)、轉(zhuǎn)彎控制與平衡等，深入分析與挖掘現(xiàn)有的比賽和測試數(shù)據(jù)，為訓(xùn)練方案的調(diào)整提供切實依據(jù)。

可穿戴式運動傳感器對幫助運動員改善運動動作，提升運動成績是顯而易見的。在本屆冬奧會上，還有內(nèi)嵌幾十片微型傳感器的高水平運動員運動表現(xiàn)分析系統(tǒng)，被中國自由式滑雪空中技巧國家隊采用。該系統(tǒng)主要通過套內(nèi)嵌幾十片微型傳感器的動作捕捉緊身衣、緊身褲、鞋墊、手套來收集記錄穿戴者的肢體各部分的加速度、角速度等數(shù)據(jù)。相比傳統(tǒng)的光學(xué)傳感器，應(yīng)用慣性傳感器的智能服裝具備捕捉更準(zhǔn)確、全天候、抗干擾能力強等更多優(yōu)勢。并且出于不影響運動員穿戴的目的，隱藏在服裝中的傳感器重量僅有0.9克，體積也只有1元硬幣的1/3。

另外，傳感器智能測量“精確到肌肉”的冬季運動智能訓(xùn)練系統(tǒng)，改變了此前裁判員打分主要靠主觀判斷難度系數(shù)的歷史，也應(yīng)用到了北京冬奧會的部分項目比賽中。

億級像素陣列像感器光場相機關(guān)注場地全區(qū)域

五棵松體育中心的一款億級像素陣列像感器光場相機，是實現(xiàn)賽事區(qū)域精準(zhǔn)防疫監(jiān)控的重要一員。場館內(nèi)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(chuàng)的陣列式攝像機設(shè)計，突破單一光學(xué)鏡頭及傳感器分辨率極限，使得它可以全覆蓋監(jiān)控賽事場館比賽區(qū)域及觀眾區(qū)域，同時可以保證每一處細節(jié)的清晰呈現(xiàn)和記錄，出色地完成實時記錄場館內(nèi)事件、無感人臉識別及追蹤任務(wù)。

怎么樣？智芯傳感小編為您挖掘梳理的北京冬奧會上的傳感器，是不是很驚艷呢？

其實隨著中國國力的提升和科技實力的進步，不僅是在冬奧賽場，在我們平常生活中，傳感器也無時無刻地影響著我們的方方面面。當(dāng)然，一些傳感器應(yīng)用可能尚不具備在社會上普及的外部條件，但長遠來看，它們必將在未來大放異彩。

奉行“科技奧運”理念的北京冬奧會，更像一扇為我們打開今天與未來的超時空大門，那些令人驚嘆的“黑科技”所創(chuàng)造的美好生活，一定會在不久的將來出現(xiàn)在我們每個人的身邊。

最后，智芯傳感小編預(yù)祝中國冬奧會運動員們?nèi)〉眉芽儯賱?chuàng)輝煌，一起向未來！

審核編輯：符乾江