揭秘冬奥会场景背后的科技力量(2)

要实现这样的设计并非易事。首先要精心选择玻璃的原片。“虽然玻璃看起来都是无色透明的，但是它实际上有非常复杂和微妙的色彩变化，甚至每一个批次的玻璃透明度和颜色都有微差。要接近冰的感觉，需要超白、纯净的玻璃，从侧面看的时候是浅蓝色而非常见的绿色。”2017年初，郑方团队比较了很多小样块，弯曲成不同的半径，加工之后再比较，直到实际使用的大样片，测量、再制作，才获得了满意的透明度。曲面玻璃需要集成很多复杂的工艺：弯曲、钢化、用于保温的镀层、印刷中国传统的冰花图案，这也是目前建筑中最前沿的工艺挑战。

攻克了曲面玻璃的难点，屋面的挑战随即而来，这同样是一个全新研发的金属单元柔性屋面系统。因为钢索结构是柔性的，在极端的荷载作用下，比如大雪、强风，屋顶的变形上下各有半米之多。郑方团队请国内金属屋面的行业专家、厂商研讨，大家一致认为，常规的金属屋顶难以适应这么大的变形。那该怎么办呢？“我们决心设计一个全新的系统，一种在工厂生产的单元式屋顶。”郑方说。

钢索结构的网格是4米见方，他们就设计同样大小，4米见方、用铝板和保温结合的单元。“就像一个个小桌子，桌子之间留缝隙，用这些缝隙来适应钢索最大的变形。”郑方说，这还不够，屋顶还覆盖了完整的防水层，能够经受成千上万次的变化，拉伸之后能够还原。有了金属单元做屋顶的基层，再有弹性好的防水层，把它们组合起来，设计连接的各种细节，再进行变形、保温、防水、抗风等性能测试，屋顶的钢索已经成形，团队再用激光扫描钢索，精确地返回计算机模型，再把这个模型的数据传输到生产线，加工这些单元，运输到工地安装，最终完成了这个系统。

智慧场馆

数字孪生操作系统

实现场馆“全要素”监测

北京2022年冬奥会的开幕式和闭幕式均在国家体育场鸟巢举办。要保证开幕式和闭幕式的顺利进行，智慧服务同样很重要。在鸟巢，一个“复刻”这座体育场的“数字孪生操作系统”让人眼前一亮。这个“数字化的鸟巢”正是智能场馆的一个探索，通过把国家体育场数字模型化，动态采集设备的运行情况、环境变化、人流聚集疏散情况，从而形成基于人工智能的最优解决方案。

据北京智能建筑科技有限公司项目中心负责人李然介绍，鸟巢智慧场馆建设以“数字孪生操作系统”开发为基石，在空间维度上，操作系统覆盖鸟巢25.8万平方米建筑空间、周边55平方公里城市空间。在信息维度上，重点关注建筑本体的健康环境、能源优化、设备监测预警、公共安防的运行状态，接入周边道路交通及停车数据，助力城市的微循环。同时，面向公众，操作系统也提供了公众服务、数字消费能力。

“这套系统就是为了让鸟巢能数字化感知、运营，所以叫做 ‘数字孪生’。”李然告诉北青报记者，基于泛载物联网络，鸟巢加装了近8000个IoT传感器、控制器，能够让运行团队实时掌握场馆内人、车、设备、能源、环境的客观情况。在公共安防板块，鸟巢在公共区域构建了点、线、面全覆盖的 “无感安防”体系，通过AI算法赋能，实时识别异常行为，针对大型活动人员易走散的场景，通过智能分析实现了走失人员的快速寻找；在设备预警与能源板块，通过对大型机电设备的实时监测与分析，充分挖掘故障隐患，将其消除于发生前，同时基于用能需求对大型能源设备调控，实现场馆的绿色节能。

今年，鸟巢首次布设全面的环境监测保障系统，部署了458套环境智能传感器，实现对场馆逐层、逐区的风险感知。“在我们这套系统中，实时数据情况会汇总在屏幕左侧，包括PM2.5、二氧化碳、VOC、温湿度等。同时，通过屏幕中间的模型总览，管理者可以清晰定位潜在风险预警的区域，进行及时告警。”李然指着正在运行的系统屏幕说。而在屏幕的右侧，正显示着2877套环境智能终端的实时运行情况，包括空调、照明、净化、消杀设备等，鸟巢的环境健康指数一目了然。

基于这个系统的延伸，冬奥期间鸟巢还在游客出入口处加装了28台健康环境信息互动智能魔镜，为公众提供实时信息发布。观众进入场馆时，可以使用精准的室内导航服务，在场馆里不再轻易迷失方向，还可以通过融合5G、数字人民币技术的智能无人零售超市，方便快捷地购买冬奥特许经营商品，体验数字消费。