航天科工的冬奧風(fēng)采

文/鄧雨楠 任長勝

↑聯(lián)合演練測試團隊在試驗外場

中國航天科工在冬奧項目中勇?lián)肫筘?zé)任，展現(xiàn)國家隊的風(fēng)采，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，高標準嚴要求圓滿完成相關(guān)任務(wù)，為保障冬奧會順利召開貢獻航天力量。

航天技術(shù)讓冬奧火炬熊熊燃燒

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，象征“冰火相約，激情飛揚，照亮冰雪，溫暖世界”。這張“名片”如何打造？完成火炬的外觀設(shè)計，僅僅標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。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。

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，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，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)設(shè)置“雙火焰”方案：燃氣流出后，一部分進入燃燒器的主燃室，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”。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，這樣火焰即使在極端條件下熄滅，也會在短時間內(nèi)復(fù)燃。燃燒裝置內(nèi)部管路隨形分布，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)。

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。

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。水下燃燒的必要條件是可燃物、助燃劑（通常是氧氣）和達到著火點的溫度。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，同時給火焰加“防水罩”，采用氣動旋流火焰保護設(shè)計，保護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。水下火炬在各種傾斜角度和上升、下降、前進、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全面承擔(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，航天長峰以航天之“智”護航北京冬奧，彰顯航天科工作為國家隊的責(zé)任擔(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。

項目團隊針對開放式、范圍廣、環(huán)境復(fù)雜、各方面條件極端嚴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，建立人力無法到達區(qū)域的安保防線，構(gòu)建“遠可探、中可管、近可打”的縱深防護體系，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。

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，及時準確地報告入侵異常事件。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行立體挖掘、智能標注刻畫，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)目標區(qū)域的數(shù)字化全景監(jiān)測。

↑機器人火炬手攻關(guān)團隊

從地面到高空，氣象產(chǎn)品多維度“觀云測風(fēng)”

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、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，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。

除了氣象設(shè)備的安裝維護，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)的冬奧專用版自動氣象站組網(wǎng)平臺軟件，可以實現(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)奠定了堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

航天新氣象在冬奧會賽區(qū)部署安裝了風(fēng)廓線雷達和毫米波測云雷達，24 小時監(jiān)測風(fēng)速風(fēng)向，并對風(fēng)場變化進行實時預(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、云等氣象目標進行定量刻畫，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。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)備組成了嚴密的氣象探測網(wǎng)，為冬奧氣象觀測提供“稠密”的數(shù)據(jù)服務(wù)。

↑毫米波測云雷達

以科技之“眼”打造冬奧名片

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)。

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，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，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、負壓救護車、救護車、CT 檢查車、供電保障車等一系列車輛；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測車、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，為運動員提供專業(yè)、豐富、舒適的訓(xùn)練體驗，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。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地交接工作，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。

中國航天科工二院706 所愛威公司冬奧項目組完成車證、人證樣式設(shè)計、標識設(shè)計、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)標準化處理、證件制作、人芯關(guān)聯(lián)、證件校驗以及分包等大量工作，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?？臻g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)及精準業(yè)務(wù)平臺的應(yīng)急通信系統(tǒng)，能夠為緊急、嚴苛、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。