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雪车减重平稳滑、气象百米预报准......科技让参赛更快捷、更安全、更舒适

时间:2022-02-05 20:35:50  来源:科技综合  阅读次数:

运动员超高水平的发挥,是一届冬奥会成功举办的重要因素之一。要想让运动员们有精彩发挥,需要有精良的比赛运动装备、最适合的气象条件、让他们安心投入比赛的医疗等后勤保障……为了给运动员们创造符合天时、地利、人和的最佳参赛条件,北京冬奥会充分发动和运用了高科技手段。从采用航天级材料自主研发的第一辆国产雪车,到直接影响运动员发挥的“百米级、分钟级”气象预报,再到大型体育赛事必需的应急医学保障系统,无不在为运动员们投入比赛、创造佳绩打造“利器”。pk6娱乐广播网-娱乐FM

国产雪车从无到有pk6娱乐广播网-娱乐FM

目前已取得7项专利pk6娱乐广播网-娱乐FM

雪车是冬奥会观赏性很强的比赛。但是中国雪车国家队2016年成立时并没有自己的雪车装备,只能靠从国外租赁或进口进行训练。这是因为雪车等高端冰雪竞技的装备技术含量高、工艺复杂,此前基本被国外垄断。为了实现国产雪车“零”的突破,早在2019年,科技部“科技冬奥”专项就设立了“冬季项目碳纤维复合材料高性能器材关键技术”,由中国航天科技集团一院703所牵头,联合业内9家单位共同研发,涉及雪车、滑雪板、冰球杆、冰鞋、护腿护裆等多种用具,其中重点是雪车,由703所联合中国一汽集团攻关。pk6娱乐广播网-娱乐FM

立项之初面临没有专业赛道、国内没有一辆雪车、技术资料基本空白等诸多困难,联合研发团队从零开始,相继突破了冰雪运动碳纤维器材结构外形一体化设计、专用材料体系与成型制造、个性化辅具等关键技术,打通了航空航天领域尖端材料与制造技术向冰雪运动器材转移应用之路,成功研制出了双人雪车、四人雪车,并于去年9月交付国家体育总局冬季运动中心,实现了冰雪运动器材自主设计、制造和应用,其中仅国产雪车就取得了7项专利。pk6娱乐广播网-娱乐FM

据703所高级工程师周宇介绍,国产雪车包括复合材料车身和金属车架两大部分。他们借鉴了航天产品研制流程及管理经验,融合应用了三项先进的航天核心技术。其中最大的突破就是材料,具体地说,是碳纤维。碳纤维是国家战略新材料,在航空航天领域广泛应用,但总量偏小。国产雪车使用了国产T800级碳纤维复合材料技术,这种材料密度只有钢的1/5,强度是钢的2倍,在火箭和波音787飞机上大量使用,它能最大幅度地减轻雪车车身的重量,降低雪车重心,使雪车滑起来很平稳,双人雪车车身重量也只有50公斤左右。这种材料的高强度和独特的破坏吸能特性,还能保护运动员在撞车事故中不受到伤害。pk6娱乐广播网-娱乐FM

另两项航天技术中,复杂结构高精度整体制造技术,确保了外形复杂雪车的高质量制备,整个雪车车身也就三个大部件:前车身、后车身和前车盖,连接结构很少,外形精度非常高;气动外形设计技术,利用流体力学计算和风洞测试,经过多轮次迭代,设计舵身融合的流线型外形,空气风阻系数较进口雪车小5%以上,经测算可提高竞赛成绩0.3至0.5秒。pk6娱乐广播网-娱乐FM

国产雪车不仅实现了从无到有,而且低风阻、高可靠、好操控。交付后通过了国家队的审查与赛道训练,眼下正在推进相关国际认证。pk6娱乐广播网-娱乐FM

冬奥会气象预报pk6娱乐广播网-娱乐FM

将达到“百米级、分钟级”pk6娱乐广播网-娱乐FM

天气是历届冬奥会成功举办的决定要素之一。这是因为,冬奥会约七成是室外项目,赛程安排、运动员参赛、交通、救援、媒体转播等诸多环节都与气象条件密切相关。举例来说,高山滑雪时运动员的速度最高可达140公里/小时,对赛道附近风速、风向的变化非常敏感,赛道附近的能见度必须大于2公里;跳台滑雪要求在风力小于等于4米/秒的前提下举行。平昌冬奥会期间,就因为天气原因造成17项赛事调整、1项取消。加上北京冬奥会是近20年来唯一一次在大陆性冬季风主导的气候条件下举办的冬奥会,面临诸多国际上都尚未解决的气象难点。pk6娱乐广播网-娱乐FM

为此,北京城市气象研究院联合十几家科研单位组成冬奥气象科技攻关团队,向现代气象预报业务的“天花板”发起挑战,历经4年自主研发多项关键技术,形成了“冬奥智慧气象预测保障系统”。往届冬奥会,客观气象预报基本以千米网格为主,时间更新频率是半小时至1小时。在国内,目前的高精度数值天气预报模型的网格分辨率最高是3公里,部分发达地区的网格距可达到1公里,时间更新频率基本是1或3小时。而该系统使北京冬奥会高精度气象预报的空间网格分辨率最高可达67米,时间更新频次最高10分钟,精细化气象预报达到了质的飞跃。pk6娱乐广播网-娱乐FM

具体地说,团队研发出了高精度数值天气预报模型、多源气象数据快速集成融合模型、大气涡流尺度数值模拟计算模型、预报误差人工智能订正模型等关键技术方法,构建了冬奥气象“百米级”预报技术体系,形成了冬奥高精度气象预报系统“睿图-睿思”,实现了冬奥山地赛场的0至10天“百米级”网格气象预报,其中0至24小时预报更新频率做到了10分钟一次最新预报。“百米级”网格气象预报的预报时间间隔也可以做到10分钟至1小时不等。在此基础上进一步实现了冬奥关键点位的0至10天定时、定点、定量气象预报,能够实现北京冬奥会对气象保障提出的“一场一策”甚至“一项一策”,将客观化、自动化的预报做到“百米级、分钟级”。pk6娱乐广播网-娱乐FM

这样的技术在冬奥测试赛期间得到了实战应用。以冬奥最困扰的阵性大风为例,通过技术应用,三个赛区预报准确率都平均提升约10%,有效排除了影响运动员成绩和比赛安全问题的气象因素。目前,“冬奥会气象条件预测保障关键技术”已经纳入世界气象组织高影响天气预报示范项目,分享中国经验。pk6娱乐广播网-娱乐FM

冬奥医疗急救保障pk6娱乐广播网-娱乐FM

实现一体化指挥调度pk6娱乐广播网-娱乐FM

有竞技体育就可能有受伤,尤其在比拼更高、更快、更强的冬奥会上,未雨绸缪地提前为运动员做好医疗急救保障,是非常重要的。为此,从2019年10月开始,解放军总医院第一医学中心联合军内外11家单位牵头承担了“冬奥会应急医学保障技术与装备研究”重点研发专项。将北京冬奥会医疗保障与应急医学救援相结合,充分运用军队战时卫勤保障的先进理念与技术装备,以应急医学大数据为基础,构建智能处置决策与预案体系,为实现“科技冬奥”应急医学智能化、标准化、一体化建设提供有效支撑。pk6娱乐广播网-娱乐FM

该项目总负责人、解放军总医院第一医学中心急诊科主任黎檀实向北青报记者介绍了项目取得的部分成果。首先是“冬奥会应急医学保障智能处置决策系统”,采用可穿戴救援装备,可实时采集运动员心率、收缩压等指标,实时传输到冬奥应急医学智能处置决策系统,远程监测、预测和评估生命体征,为运动员伤情判断提供重要依据。为了制定应急医学预案,构建指挥调度平台,项目还研发了“冬奥会应急医学保障预案体系及医疗资源指挥调度系统”,针对北京冬奥会5类25种医学突发事件情景构建模型与应急医学救援预案,应用5G、物联网、云计算等技术,对医疗资源保障和医学突发事件进行标记定位、状态呈现、实时调度与辅助决策,建立突发事件应急医学保障方案与科学评估方法,实现应急医学保障一体化指挥调度。这两项成果在去年“相约北京”冰上项目等测试赛中,在奥组委指挥调度中心进行了综合测试和应用。pk6娱乐广播网-娱乐FM

为了突出对伤员的时效分级救治,项目还研发了伤员快速定位、移动高级生命支持、可穿戴生命体征监护、一体化急救生命支持、伤员搬运铲式担架等装备器材,并制定发布5个新团体标准。这些救治技术与新装备在多项冬奥测试赛中经受了实战检验。pk6娱乐广播网-娱乐FM

此外,项目研发的“大型体育赛事应急医学救援”网站平台也已上线应用。网站设公众急救、医学救援、疫情防控、指挥调度等9个模块,建立冰雪赛事、突发公共事件等13个应急预案及演练视频和现场、场馆、运动伤急救、大规模伤亡事件处置教程,拍摄了108个关键救治技术培训视频,70余个案例学习和桌面推演,还首次引入沉浸交互式教学,上线后成为北京和河北两地41家冬奥会定点医院和2500名参加冬奥会医疗保障医务人员线上培训的重要教学资源。pk6娱乐广播网-娱乐FM

运动员超高水平的发挥,是一届冬奥会成功举办的重要因素之一。要想让运动员们有精彩发挥,需要有精良的比赛运动装备、最适合的气象条件、让他们安心投入比赛的医疗等后勤保障……为了给运动员们创造符合天时、地利、人和的最佳参赛条件,北京冬奥会充分发动和运用了高科技手段。从采用航天级材料自主研发的第一辆国产雪车,到直接影响运动员发挥的“百米级、分钟级”气象预报,再到大型体育赛事必需的应急医学保障系统,无不在为运动员们投入比赛、创造佳绩打造“利器”。pk6娱乐广播网-娱乐FM

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目前已取得7项专利pk6娱乐广播网-娱乐FM

雪车是冬奥会观赏性很强的比赛。但是中国雪车国家队2016年成立时并没有自己的雪车装备,只能靠从国外租赁或进口进行训练。这是因为雪车等高端冰雪竞技的装备技术含量高、工艺复杂,此前基本被国外垄断。为了实现国产雪车“零”的突破,早在2019年,科技部“科技冬奥”专项就设立了“冬季项目碳纤维复合材料高性能器材关键技术”,由中国航天科技集团一院703所牵头,联合业内9家单位共同研发,涉及雪车、滑雪板、冰球杆、冰鞋、护腿护裆等多种用具,其中重点是雪车,由703所联合中国一汽集团攻关。pk6娱乐广播网-娱乐FM

立项之初面临没有专业赛道、国内没有一辆雪车、技术资料基本空白等诸多困难,联合研发团队从零开始,相继突破了冰雪运动碳纤维器材结构外形一体化设计、专用材料体系与成型制造、个性化辅具等关键技术,打通了航空航天领域尖端材料与制造技术向冰雪运动器材转移应用之路,成功研制出了双人雪车、四人雪车,并于去年9月交付国家体育总局冬季运动中心,实现了冰雪运动器材自主设计、制造和应用,其中仅国产雪车就取得了7项专利。pk6娱乐广播网-娱乐FM

据703所高级工程师周宇介绍,国产雪车包括复合材料车身和金属车架两大部分。他们借鉴了航天产品研制流程及管理经验,融合应用了三项先进的航天核心技术。其中最大的突破就是材料,具体地说,是碳纤维。碳纤维是国家战略新材料,在航空航天领域广泛应用,但总量偏小。国产雪车使用了国产T800级碳纤维复合材料技术,这种材料密度只有钢的1/5,强度是钢的2倍,在火箭和波音787飞机上大量使用,它能最大幅度地减轻雪车车身的重量,降低雪车重心,使雪车滑起来很平稳,双人雪车车身重量也只有50公斤左右。这种材料的高强度和独特的破坏吸能特性,还能保护运动员在撞车事故中不受到伤害。pk6娱乐广播网-娱乐FM

另两项航天技术中,复杂结构高精度整体制造技术,确保了外形复杂雪车的高质量制备,整个雪车车身也就三个大部件:前车身、后车身和前车盖,连接结构很少,外形精度非常高;气动外形设计技术,利用流体力学计算和风洞测试,经过多轮次迭代,设计舵身融合的流线型外形,空气风阻系数较进口雪车小5%以上,经测算可提高竞赛成绩0.3至0.5秒。pk6娱乐广播网-娱乐FM

国产雪车不仅实现了从无到有,而且低风阻、高可靠、好操控。交付后通过了国家队的审查与赛道训练,眼下正在推进相关国际认证。pk6娱乐广播网-娱乐FM

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为此,北京城市气象研究院联合十几家科研单位组成冬奥气象科技攻关团队,向现代气象预报业务的“天花板”发起挑战,历经4年自主研发多项关键技术,形成了“冬奥智慧气象预测保障系统”。往届冬奥会,客观气象预报基本以千米网格为主,时间更新频率是半小时至1小时。在国内,目前的高精度数值天气预报模型的网格分辨率最高是3公里,部分发达地区的网格距可达到1公里,时间更新频率基本是1或3小时。而该系统使北京冬奥会高精度气象预报的空间网格分辨率最高可达67米,时间更新频次最高10分钟,精细化气象预报达到了质的飞跃。pk6娱乐广播网-娱乐FM

具体地说,团队研发出了高精度数值天气预报模型、多源气象数据快速集成融合模型、大气涡流尺度数值模拟计算模型、预报误差人工智能订正模型等关键技术方法,构建了冬奥气象“百米级”预报技术体系,形成了冬奥高精度气象预报系统“睿图-睿思”,实现了冬奥山地赛场的0至10天“百米级”网格气象预报,其中0至24小时预报更新频率做到了10分钟一次最新预报。“百米级”网格气象预报的预报时间间隔也可以做到10分钟至1小时不等。在此基础上进一步实现了冬奥关键点位的0至10天定时、定点、定量气象预报,能够实现北京冬奥会对气象保障提出的“一场一策”甚至“一项一策”,将客观化、自动化的预报做到“百米级、分钟级”。pk6娱乐广播网-娱乐FM

这样的技术在冬奥测试赛期间得到了实战应用。以冬奥最困扰的阵性大风为例,通过技术应用,三个赛区预报准确率都平均提升约10%,有效排除了影响运动员成绩和比赛安全问题的气象因素。目前,“冬奥会气象条件预测保障关键技术”已经纳入世界气象组织高影响天气预报示范项目,分享中国经验。pk6娱乐广播网-娱乐FM

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该项目总负责人、解放军总医院第一医学中心急诊科主任黎檀实向北青报记者介绍了项目取得的部分成果。首先是“冬奥会应急医学保障智能处置决策系统”,采用可穿戴救援装备,可实时采集运动员心率、收缩压等指标,实时传输到冬奥应急医学智能处置决策系统,远程监测、预测和评估生命体征,为运动员伤情判断提供重要依据。为了制定应急医学预案,构建指挥调度平台,项目还研发了“冬奥会应急医学保障预案体系及医疗资源指挥调度系统”,针对北京冬奥会5类25种医学突发事件情景构建模型与应急医学救援预案,应用5G、物联网、云计算等技术,对医疗资源保障和医学突发事件进行标记定位、状态呈现、实时调度与辅助决策,建立突发事件应急医学保障方案与科学评估方法,实现应急医学保障一体化指挥调度。这两项成果在去年“相约北京”冰上项目等测试赛中,在奥组委指挥调度中心进行了综合测试和应用。pk6娱乐广播网-娱乐FM

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此外,项目研发的“大型体育赛事应急医学救援”网站平台也已上线应用。网站设公众急救、医学救援、疫情防控、指挥调度等9个模块,建立冰雪赛事、突发公共事件等13个应急预案及演练视频和现场、场馆、运动伤急救、大规模伤亡事件处置教程,拍摄了108个关键救治技术培训视频,70余个案例学习和桌面推演,还首次引入沉浸交互式教学,上线后成为北京和河北两地41家冬奥会定点医院和2500名参加冬奥会医疗保障医务人员线上培训的重要教学资源。pk6娱乐广播网-娱乐FM