2022年2月4日晚，第24屆冬季奧運會開幕式在北京舉行，中華人民共和國主席習(xí)近平宣布開幕。這是自2008年夏季奧運會以來北京舉辦的又一場奧運盛會。
這場盛會，同時也是中國科技發(fā)展的縮影。一系列新技術(shù)、新應(yīng)用，讓“科技”成為北京冬奧會的一大底色，“科技冬奧”從愿景走進(jìn)現(xiàn)實。
中國航天科工作為我國航天強國建設(shè)的主力軍，始終踐行以人民為中心的發(fā)展思想，在冬奧項目中勇?lián)肫筘?zé)任，展現(xiàn)國家隊的風(fēng)采。集團公司組織二院、三院、航天建設(shè)、航天江南、航天信息、航天發(fā)展等多家單位提前籌備并策劃有關(guān)工作，協(xié)調(diào)溝通科技部、北京冬奧組委等部門，不懼惡劣環(huán)境，克服艱難險重，加班加點完成冬奧技術(shù)保障工作，推動冬奧火炬接力、整體安防、氣象數(shù)據(jù)服務(wù)保障、場館建設(shè)信息化、數(shù)字人民幣系統(tǒng)、智能文件交換與跟蹤系統(tǒng)、公共衛(wèi)生應(yīng)急保障裝備、票證系統(tǒng)、應(yīng)急通信保障等重點項目的實施，高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求圓滿完成相關(guān)任務(wù)，為保障冬奧會順利召開貢獻(xiàn)航天力量。
火炬接力，航天技術(shù)讓它熊熊燃燒
奧運火炬是奧運會最具代表性的元素之一，扮演著“奧運使者”的重要角色，它點燃人們的激情，向人們傳遞和平與友誼。
這次北京冬奧會火炬的形狀特殊，一個多曲面的空間體，自下而上，旋轉(zhuǎn)上升，如絲帶飄舞。2020年9月底，奧組委確定了“飛揚”外形為火炬外形的最終方案，顏色為銀色與紅色，象征“冰火相約，激情飛揚，照亮冰雪，溫暖世界”，同時它也是北京遞向世界的一張閃亮名片。
這張“名片”如何打造？完成火炬的外觀設(shè)計，僅僅標(biāo)志著火炬制作的開始，成為一個燃燒熊熊火焰的火炬實物，經(jīng)歷著中國航天人的真火淬煉。例如，中國航天科工三院海鷹空天材料研究院承擔(dān)研制奧運手持火炬高壓儲氫氣瓶任務(wù)，突破了超薄壁氣瓶加熱收口成形、熱處理變形控制、大壁厚瓶口旋壓增厚及精加工、弱剛性薄壁殼體復(fù)材纏繞等關(guān)鍵技術(shù)，保障奧運氣瓶順利通過水壓、氣密、爆破、充氫點火等驗證試驗并交付，首次實現(xiàn)了旋壓技術(shù)在奧運產(chǎn)品上的直接應(yīng)用。
給火炬上“雙保險”，一簇永不熄滅的火焰
為保證奧運圣火的純潔性，中國航天科工三院31所依托航天動力燃燒技術(shù)，憑借2008年奧運會珠峰火炬項目研制經(jīng)驗，積極配合北京冬奧組委開展火炬技術(shù)研究攻關(guān)工作。他們從火炬燃燒基本原理出發(fā)，開展了原理樣機多方案設(shè)計、試制與試驗驗證工作。
“這次北京冬奧會特種火炬使用的氣態(tài)燃料，具有清潔、燃燒熱量大、火焰明亮等特性，能夠適應(yīng)各種惡劣天氣?！?1所二室副主任張波介紹。
光靠燃料還不夠，若是缺乏燃燒技術(shù)，火焰的穩(wěn)定性也難以保證。因此，研發(fā)團隊在燃燒器的設(shè)計中費勁心思。為確保惡劣天氣下火炬不會熄滅，他們給火炬上了“雙保險”。
火炬內(nèi)部燃燒系統(tǒng)與2008年北京奧運會火炬類似，設(shè)置“雙火焰”方案：燃?xì)饬鞒龊螅徊糠诌M(jìn)入燃燒器的主燃室，在火炬外形成擴散的比較飽滿的火焰；另一部分進(jìn)入預(yù)燃室，在火炬內(nèi)保持一個較小的但十分穩(wěn)定的火焰。即一個火焰在外面“沖鋒”，一個火焰在里面“值班”。
“實際上，就是用一個小火苗點著一個大火。大火即使被吹滅了，但下面暗藏的小火苗能再次將大火點著?！睆埐ㄕf，若在特殊情況下，這種火炬還是存在熄火的可能性。
為降低著火點和溫度下降速率，研發(fā)團隊在原有“雙火焰”方案基礎(chǔ)上增加了燃燒催化設(shè)備?！斑@樣火焰即使在極端條件下熄滅，也會在短時間內(nèi)復(fù)燃?！睆埐ū硎尽?/p>
對于研發(fā)團隊來說，實現(xiàn)“超強穩(wěn)定燃燒”并不難，難的是他們要結(jié)合“飛揚”火炬外形和空間約束，在非常狹小、彎曲不規(guī)則的空間中安裝固定好燃燒裝置，并保證火焰可觀性和燃燒可靠性。
“燃燒裝置內(nèi)部管路隨形分布，我們通過調(diào)整燃料噴孔流量的參數(shù)配比來控制火苗狀態(tài)，最終呈現(xiàn)出一種片狀、靈動、穩(wěn)定的火焰形態(tài)，這相當(dāng)于給火焰整個形?！睆埐ㄕf。
多機器人跨域協(xié)同的冰雪運動
多機器人跨域協(xié)同的火炬?zhèn)鬟f，成為本屆北京冬奧會的一大看點。
31所火炬研發(fā)團隊突破跨介質(zhì)可靠燃燒組織、跨介質(zhì)火焰視覺效果維持、特殊傳遞過程火炬系統(tǒng)集成等火炬關(guān)鍵技術(shù)，研制了氣態(tài)燃料水下火炬，服務(wù)于“科技冬奧”的多機器人跨域火炬?zhèn)鬟f，以保障多機器人在冰雪和水下跨域協(xié)同的火炬接力，展示我國機器人科技水平，為北京冬奧會提供高質(zhì)量的科技與技術(shù)支撐。
據(jù)了解，國外的水下火炬采用固體燃料，燃燒中存在顯著的煙霧污染。研發(fā)團隊創(chuàng)新采用氣態(tài)燃料，不僅消除固體燃料燃燒的煙霧污染，還可以讓火焰有動態(tài)、飄逸的美感。
“選擇氣態(tài)燃料實現(xiàn)水下燃燒和傳火，其難度比固體燃料更大?！睆埐ㄕf。
水下燃燒的必要條件是可燃物、助燃劑（通常是氧氣）和達(dá)到著火點的溫度。水滅火靠的是蓋住可燃物把氧氣隔開，或把溫度降到著火點以下。所以只要補足后兩個條件，水下燃燒就不成問題。
研發(fā)團隊采用新型燃燒組織結(jié)構(gòu)來克服水下隔絕氧氣的問題。燃料和氧氣預(yù)先在封閉的燃燒器內(nèi)混合成均勻的混合氣，并形成一定濃度的可燃物混合體，然后被火源點燃。
水下氧氣有了，剩下的就是要保證火焰溫度。為此研發(fā)團隊給火焰加了“防水罩”，采用氣動旋流火焰保護(hù)設(shè)計，保護(hù)火焰不受水冷卻影響，克服綠色能源在水下燃燒困難的技術(shù)難題，讓奧運圣火呈現(xiàn)水下燃燒勝景。
多次水下試驗證明，水下火炬在各種傾斜角度和上升、下降、前進(jìn)、后退、旋轉(zhuǎn)等多樣運動條件下均實現(xiàn)了穩(wěn)定可靠燃燒。
針對水下特種火炬與機器人集成的難題，研發(fā)團隊開展了火炬與機器人的多輪次匹配設(shè)計與集成優(yōu)化，最終實現(xiàn)水下特種火炬與兩型水下機器人的集成，順利保障多機器人跨域傳遞。
多技術(shù)融合下的“安全”守門員
冬奧作為國家重大活動項目，對整體安全防控需求極高，中國航天科工二院航天長峰科技作為2008年北京奧運會安防任務(wù)執(zhí)行方，如今他們依舊勇?lián)厝?，全面承?dān)起張家口崇禮賽區(qū)社會面的安?？傇O(shè)計和集成任務(wù)。
為充分響應(yīng)冬奧整體安全防控需求，航天長峰深入貫徹習(xí)近平總書記指示精神，全力以赴辦好黨和國家的大事。航天長峰副總裁王艷彬表示，他們選派了曾參與過北京奧運會、廣州亞運會和深圳大運會的“老將們”，再度乘風(fēng)破浪征戰(zhàn)冬奧，將以航天之“智”護(hù)航北京冬奧，彰顯航天科工作為國家隊的政治擔(dān)當(dāng)。
為滿足冬奧整體安全防控需求，航天長峰安保項目團隊全面應(yīng)用移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G等先進(jìn)技術(shù)手段，以城區(qū)、鄉(xiāng)村和奧運核心區(qū)連線道路的日常治安防控、交通管理、任務(wù)保障、事件處置調(diào)度、多種類信息資源的整合共享為核心，打破部門警種壁壘，推進(jìn)數(shù)據(jù)融合共享，加強高端集成應(yīng)用，全方位構(gòu)建冬奧會安全保障技術(shù)體系，全力打造融合、可視、智能、協(xié)同、移動的新型安保指揮模式，也為公安機關(guān)提供打擊防控的“尖刀利器”。
安保防線更加全面、堅固、安全
航天長峰安保項目團隊曾經(jīng)歷了北京2008年夏季奧運會、上海世博會、廣州亞運會和深圳大運會等大型活動安?？萍枷到y(tǒng)建設(shè)和保障任務(wù)的考驗，多年技術(shù)沉淀后，航天長峰的高科技安保系統(tǒng)亦趨完善。
技術(shù)的發(fā)展是一個循序漸進(jìn)的過程。據(jù)航天長峰安?？萍技夹g(shù)總監(jiān)田培森介紹，2008年的安防主要以前端傳統(tǒng)技術(shù)手段為主，且技術(shù)手段相對單一，一定程度上會對安保人員正確評估產(chǎn)生影響。例如使用紅外技術(shù)防止入侵，可能會因為有人晃動或者落葉等產(chǎn)生誤報。而2022年，航天長峰在冬奧項目中應(yīng)用了新的安保技術(shù)，持續(xù)降低了技術(shù)層面帶來的風(fēng)險，并在冬奧中展現(xiàn)創(chuàng)新風(fēng)采，推動企業(yè)發(fā)展。
隨著各種探測技術(shù)不斷出現(xiàn)，各種入侵探測報警系統(tǒng)融入到安防領(lǐng)域。在項目團隊看來，安保防范系統(tǒng)再也不是“單打獨斗”，而是針對開放式、范圍廣、環(huán)境復(fù)雜、各方面條件極端嚴(yán)峻的實際情況融合多種物理手段，如紅外、激光、高壓脈沖、無線震動傳感器等來精確檢測入侵并發(fā)送警情，建立人力無法到達(dá)區(qū)域的安保防線，構(gòu)建“遠(yuǎn)可探、中可管、近可打”的縱深防護(hù)體系，實現(xiàn)對低空、地面和地下三大區(qū)域的防控覆蓋，讓這道屏障更加全面、堅固、安全。
打造合成、聯(lián)動、一體的智慧平臺
航天長峰安保項目團隊基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計算等新技術(shù)，將傳感器、無人機等新技術(shù)產(chǎn)品融合運用到安保指揮中，實現(xiàn)對入侵目標(biāo)的探測、定位、分類識別、軌跡跟蹤等功能，并可通過前端探測設(shè)備與聲光電聯(lián)動機制，對攀爬翻越、掘地入侵、低空拋物、圍欄破壞等行為發(fā)布警報信息，及時準(zhǔn)確地報告入侵異常事件。
安保需要前端的信息及時、準(zhǔn)確、具體的反饋到后方，安保處置工作要實現(xiàn)全天候、全天時的主動防護(hù)，要將工作重心從事后轉(zhuǎn)向事中和事前?；诖?，航天長峰創(chuàng)新性地構(gòu)建了安保信息集成平臺，將前端視頻與二三維地圖自動銜接、無縫拼接融合為一張三維實景超級地圖，構(gòu)筑全域“一張圖”的地圖底座，同時利用AR技術(shù)對治安防控要素資源進(jìn)行立體挖掘、智能標(biāo)注刻畫，使地理、預(yù)警、警力等各類隱性資源數(shù)據(jù)顯性化、顯性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化，實現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域的數(shù)字化全景監(jiān)測。
“在冬奧的安保指揮中，需要依靠前端感知攝像機及時感知態(tài)勢變化，并反饋給指揮中心，以此決定如何調(diào)度安保力量?！表椖控?fù)責(zé)人范亞瓊指出，大數(shù)據(jù)和人工智能的應(yīng)用對安保指揮調(diào)度綜合技術(shù)能力的發(fā)展起到重要作用。
此外，航天長峰還完成了“雪亮工程”等工程項目，創(chuàng)新性地搭建了“智慧安防小區(qū)”平臺，將管控手段“最后一公里”接入到小區(qū)單元內(nèi)，全面提升崇禮全區(qū)社會治安防控體系和公安警務(wù)現(xiàn)代化水平。這些突破和建設(shè)成果獲得了省、市級領(lǐng)導(dǎo)的高度肯定，為賽事全方位高效協(xié)同管理、提升防控效能提供了強有力支撐。
從地面到高空，氣象產(chǎn)品多維度“觀云測風(fēng)”
在冬奧會所有比賽項目中，雪上項目約占70%。跳臺滑雪、高山滑雪等是一項極具速度和技巧的運動，雪面溫度及雪狀會對運動員產(chǎn)生較大影響。冬奧會籌備之初，國際奧委會對冬奧氣象保障團隊提出了預(yù)報服務(wù)要精確到“百米級”“分鐘級”的目標(biāo)。
為給北京冬奧會提供良好的氣象數(shù)據(jù)服務(wù)保障，中國航天科工二院23所所屬航天新氣象公司為三大賽區(qū)提供氣象雷達(dá)、自動氣象站、雪溫雪狀觀測儀等多型氣象產(chǎn)品，獲取不同高度、不同范圍、不同類別的氣象要素信息，為冬奧氣象保障提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。
航天新氣象公司針對冬奧會特殊場地的氣象監(jiān)測需要，組織技術(shù)攻關(guān)小組專為冬奧會雪務(wù)觀測研制出無線便攜式雪溫雪狀觀測儀，自動識別雪的狀態(tài)，實時將觀測結(jié)果傳輸?shù)街笓]部門，為賽事場地的短臨預(yù)報服務(wù)提供有力保障。
在冬奧會三大賽區(qū)中，還分布著航天新氣象近40套自動氣象觀測站設(shè)備。它們像自帶行李箱的“小燈桿”立在賽道的山頂和山腰處，風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、雪深……每一個會影響身側(cè)運動員比賽狀態(tài)的氣象數(shù)據(jù)都在被實時采集、實時傳輸。
“這些設(shè)備除了可以觀測常規(guī)氣象要素外，還能夠結(jié)合專項賽事的特殊氣象服務(wù)需求，拓展觀測地溫、輻射、紫外線等，為氣象服務(wù)人員分析局地天氣變化規(guī)律提供科學(xué)依據(jù)?！焙教煨職庀蠊炯夹g(shù)總監(jiān)花衛(wèi)東表示。
除了氣象設(shè)備的安裝維護(hù)，23所還參與了河北省氣象局和北京市氣象局冬奧氣象數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)。他們開發(fā)了冬奧專用版自動氣象站組網(wǎng)平臺軟件，實現(xiàn)“秒級數(shù)據(jù)采樣、分鐘組包傳輸”，為冬奧“百米級、分鐘級”氣象預(yù)報的實現(xiàn)打下堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
對空中技巧和跳臺等項目來說，風(fēng)的精細(xì)預(yù)報至關(guān)重要。航天新氣象在冬奧會賽區(qū)部署安裝了風(fēng)廓線雷達(dá)和毫米波測云雷達(dá)，24小時監(jiān)測風(fēng)速風(fēng)向，并對風(fēng)場變化進(jìn)行實時預(yù)報，24小時全天候開展云霧遙感探測，對發(fā)生降雪、降雨等天氣過程時的風(fēng)、雪、雨、云等氣象目標(biāo)進(jìn)行定量刻畫，分析了解賽區(qū)天氣規(guī)律，對賽區(qū)天氣變化過程做精細(xì)化預(yù)報。
此外，在海陀山賽區(qū)，還部署著航天新氣象小型化全自動高空氣象探測系統(tǒng)，能夠及時獲取高海拔的溫、濕、壓、風(fēng)等信息。目前，該設(shè)備已參與了國際雪聯(lián)在海陀山組織的高山滑雪比賽的氣象設(shè)備運維保障工作，為冬奧會正式舉辦積累了寶貴的經(jīng)驗。
從地基到空基，從一小點到一大片，探測范圍、要素不同的氣象設(shè)備織就了嚴(yán)密的氣象探測網(wǎng)，為冬奧氣象觀測提供“稠密”的數(shù)據(jù)服務(wù)。
以科技之“眼”打造冬奧名片
火炬、安防、氣象觀測，這都是中國航天科工為北京冬奧做的科技銘牌，但作為攀登世界科技高峰的航天強國建設(shè)者，中國航天科工的高科技還還體現(xiàn)在冬奧的方方面面。
基于2022冬奧會延慶賽區(qū)智慧建造需求，航天建設(shè)、北京北控建設(shè)發(fā)展有限公司組成聯(lián)合體承接了冬奧會智慧建造云平臺服務(wù)項目，采用互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合研發(fā)的一套科技含量極高的工地智能化管理系統(tǒng)，重點為國家高山滑雪中心、國家雪車雪橇中心及延慶賽區(qū)A部分場館配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供云服務(wù)、智慧建造云平臺、系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)處理等服務(wù)，降低項目風(fēng)險，減少項目返工，實現(xiàn)綠色施工。
對于冬奧中必不可少的消費環(huán)節(jié)，中國航天科工航天信息所屬捷文公司作為多家銀行的支付解決方案提供商，參與冬奧會支持保障單位支付終端數(shù)字人民幣支付改造項目，配合中國工商銀行、中國建設(shè)銀行，響應(yīng)國家推行數(shù)字人民幣的號召，順利完成包括解放軍總醫(yī)院、北大口腔醫(yī)院、清華長庚醫(yī)院等冬奧會支持保障單位共計300余臺自助終端、近200臺支付機具的銀行卡支付、二維碼移動支付和數(shù)字人民幣支付的全渠道支付功能升級工作，培訓(xùn)共計200余人次。他們通過打通數(shù)字人民幣支付渠道，可以讓前來參加冬奧會的國外運動員和觀眾，不必再用外幣兌換紙質(zhì)人民幣消費，而是通過App或硬件錢包卡在閉環(huán)區(qū)域內(nèi)各個消費場景便捷使用數(shù)字人民幣。
航天江南蘇州江南為北京冬奧會提供了公共衛(wèi)生服務(wù)保障項目，充分展現(xiàn)了集團公司公共衛(wèi)生應(yīng)急裝備在疫情防范領(lǐng)域的重要支撐作用。據(jù)了解，蘇州江南于2017年為張家口市第二醫(yī)院國家緊急醫(yī)學(xué)救援隊配套移動醫(yī)院裝備，包含手術(shù)車、生活車、物資運輸車、凈水儲水車、發(fā)電儲油車、宿營車、通信指揮車、負(fù)壓救護(hù)車、救護(hù)車、CT檢查車、供電保障車等一系列車輛；2018年為河北省疾病預(yù)防控制中心國家突發(fā)急性傳染病防控隊提供移動微生物檢車車、防疫消殺車、理化檢測車等應(yīng)急保障車輛。
航天建設(shè)所屬航天設(shè)計院市政院承建了河北承德國家雪上項目訓(xùn)練基地圓盤滑雪滑冰機氣膜訓(xùn)練館項目。作為北京2022年冬奧會的訓(xùn)練場地，圓盤滑雪滑冰機氣膜訓(xùn)練館在有效延長訓(xùn)練時間的前提下，可以給運動員提供專業(yè)、豐富、舒適的訓(xùn)練體驗。在項目建設(shè)過程中，項目團隊本著以運動員為中心的冬奧精神，做到立足實際、精益求精、統(tǒng)籌兼顧、團隊合作，為國家隊備戰(zhàn)2022年冬奧會提供了穩(wěn)固保障。
為助力本屆冬奧會文件管理服務(wù)，確保機要文件傳遞安全，中國航天科工航天發(fā)展所屬航天開元科技有限公司2017年承擔(dān)了冬奧組委智能文件交換與跟蹤系統(tǒng)建設(shè)項目，目前已建設(shè)完成并上線使用。該系統(tǒng)采用二維碼和智能交換箱等基礎(chǔ)產(chǎn)品，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)北京冬奧組委機要文件的信息化和智能化管理，保障了機要文件交換體系有效運行，將原來的“人—人”交接模式轉(zhuǎn)換為“人—機”交接模式，形成了“無人值守”交換中心，避免機要人員在交換過程中面對面的交接工作，且全程監(jiān)控記錄人員行為，為切實做好疫情防控期人員流動范圍提供服務(wù)保障。
按照2022年北京冬奧會安保工作總體部署，加強火炬?zhèn)鬟f安全保衛(wèi)工作，證件管理按照“誰發(fā)放、誰負(fù)責(zé)，誰使用、誰負(fù)責(zé)”的原則開展。中國航天科工二院706所愛威公司冬奧項目組在一周內(nèi)完成車證、人證樣式設(shè)計、標(biāo)識設(shè)計、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理、證件制作、人芯關(guān)聯(lián)、證件校驗以及分包等大量工作，憑借北京奧運會、廣州亞運會、世界大學(xué)生運動會、金磚會議和中超聯(lián)賽等多項大型體育賽事的豐富經(jīng)驗，圓滿完成冬奧會票證系統(tǒng)保障項目，為其提供電子票據(jù)的防偽、制作及驗查技術(shù)。
中國航天科工二院空間工程公司低軌寬帶互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)將為冬奧會整體應(yīng)急通信保障工作發(fā)揮積極作用。空間工程公司利用低軌寬帶衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，與高軌衛(wèi)星、地面5G相融合，構(gòu)建具備衛(wèi)星、光纖鏈路互備、融合泛接入的應(yīng)急獨立核心網(wǎng)及精準(zhǔn)業(yè)務(wù)平臺的應(yīng)急通信系統(tǒng)，能夠為緊急、嚴(yán)苛、復(fù)雜條件下網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)通和高質(zhì)量服務(wù)提供良好的補充增強。（文/鄧雨楠 任長勝）
