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创新科技撑起辉煌奥运

(2008-08-06 17:29:43)
标签:

科技导报

目次

期刊

教育

分类: 科苑漫谈

宇,陈广仁,苏 青,王 芷,吴晓丽

 

本文将发表在2008年第15期《科技导报》

 

    现代奥运会诞生以来,科技即与奥运互相渗透、紧密联系在一起[1] 2001117,中国向国际奥委会递交北京申办2008年奥运会的《申办报告》,明确提出了“科技奥运”理念,将科技与奥运的关系推进到一个新的历史阶段。“科技奥运”就是要以科学精神组织奥运,以先进技术支撑奥运,以科技奥运成果惠及社会[2],它既是成功举办“有特色、高水平”奥运会的重要保障,也是支撑“绿色奥运”、“人文奥运”的重要手段。本文展示部分应用于2008北京奥运会的科技成果,以管窥科技对奥运的支撑及保障作用。

1 充满创新的奥运场馆

    奥运场馆是举办奥运会的重要设施,也是高科技成果大量集结的场所。众多国际顶尖建筑技术的运用,大批科技、环保、节能材料的投入更是北京奥运会场馆建设的亮点。

    1 国家体育场。一个用钢结构“树枝”编织的、可容纳10万人观看体育赛事的“鸟巢”,设计上采用了大跨度结构温度场计算、焊接薄壁箱形构件设计、扭曲构建空间坐标表示、箱形截面桁架节点、桁架柱复杂节点、异型柱脚复杂节点等创新方法,运用CATIA 解决了其复杂空间结构建模问题,采用了高强Q460厚板焊接、钢结构温度影响及合拢、巨型马鞍型空间钢结构卸载、拱钢结构大件吊装施工等近50项技术创新。

    2 国家游泳中心。将水在泡沫状态下的微观分子结构放大到建筑尺度,加上水珠般玲珑剔透的膜结构,便成就了国家游泳中心——“水立方”。“水立方”应用ETFE气枕3 700多个,面积约10m2,部分气枕跨度达10 m,是世界上面积最大、技术难度最大、施工最复杂的膜结构工程,其钢结构采用的新型基于气泡理论的多面体空间钢架体系属于首创。

    3 国家体育馆。国家体育馆屋顶曲面犹如一把张开的中国折扇,其钢屋架南北长144 m,东西宽114 m,整个钢屋架工程由14榀桁架组成,是目前国内空间跨度最大的双向张弦钢屋架结构体系。钢屋架工程总用钢量达2 800 t,施工时先在地面组装钢屋架,再把组装好的各部分钢屋架吊上屋顶拼装,严格控制钢屋架焊接点位置,通过安装在钢屋架与轨道之间的9个“机器人”滑移至设定位置。

2 沟通无限的信息服务

    准确迅即的奥运信息是成功举办奥运会、扩大奥运影响的保证,也是信息时代赋予科技奥运的内涵。“数字奥运”集中体现了高新技术的发展水平。

   1 中英文实时图文显示。利用激光显示技术、奥运主场馆区工程环境高分辨率遥感监测与虚拟仿真技术、自然环境下语音识别关键技术、网络资源动态集成与知识服务,以及计时计分系统、信息发布系统、运动会管理系统等,实现了奥运会中英文双语实时显示。对实时显示的信息网络系统工作站、硬件、软件、操作系统、基础设施进行了标准化设置。

   2 信息迅即传输。将互联网、高清电视、手机互为一体,以手机作为信息终端,可即时发布奥运会比赛成绩。在普通照相机中安装1个特殊模块,与计算机连接即可实现无线传输。奥运赛事无线视频同传技术、第三代移动通信系统TD-SCDMA、媒体照片即拍即传等技术将会使奥运会的赛事信息迅即传播。

   3 信号采集转播。多颗卫星形成2个功能齐全的卫星测控管理、卫星电视广播和通信传输地球站,提供全天候、全方位的卫星传输服务。CA109是世界上最先进的轻型双发直升机之一,可提高电视转播和新闻信号采集能力、扩大航拍作业域。

3 快捷通畅的交通服务

    成功举办奥运会的关键因素是要有一个有效的交通系统。建立实时、准确、高效的交通运输综合管理和控制系统,改善交通运输基础设施,可极大提高交通服务质量。

    1 交通综合信息平台与服务系统。交通综合信息平台可存储、处理和发布综合交通运输系统信息,能为交通管理部门决策、社会公众出行提供多方式、全方位的交通信息服务。利用客运枢纽站运营调度管理与乘客信息服务系统,可实现公交车、地铁、出租车、长途车等运输方式的统一调度、查询、换乘。

    2 公共电汽车区域运营组织与调度系统。对区域内公交车统一组织和调度,可提高公交线路的调配和服务能力,实现区域人员集中管理、车辆集中停放、计划统一编制、调度统一指挥。

    3 浮动车交通信息采集系统。利用浮动车系统,使出租车、公交车、警车等安装有定位和无线通信装置的浮动车,与交通数据中心进行信息交换,实时采集交通信息,通过科学调度为奥运会提供交通保障。

4 襄助竞技的运动科技

    体育运动有着自身的特殊规律和科学内涵。现在,奥林匹克运动已进入更加理性化、科学化的时代,科技成为体育竞技重要的支撑条件。

    1 辅助训练系统。三维运动捕获等数据采集系统已广泛应用于体育训练、人体工程学、生物力学研究等领域,能为体育训练及研究提供帮助。利用赛艇测试与反馈训练系统,根据人体运动科学、体育训练学理论、赛艇运动生物力学原理,采用多维力传感器、多维加速度传感器等构建实船测试分析系统,可为训练提供精准的作用力、功效及综合分析评估信息。

   2 数字器具。数字跑道采用大面积柔性压力阵列传感器、现场总线网络和分布式信息处理技术,实时检测运动员步频、步距、足部触地时间、离地时间、速度、发力大小、发力角度信息,构建了训练信息采集和技术诊断分析系统。数字跑鞋系统能实时监测竞走运动员的步长、步频、腾空次数、腾空时间等参数,可实时监测和指导运动员训练。数字铅球、数字铁饼训练系统可实时获取铅球、铁饼运动员投掷过程中的三维力、速度、出手角度信息,对运动员的技术动作进行基于动力学信息的定量诊断与分析,可为运动员修正动作、设计新动作提供理论依据。

   3 运动应激肠屏障损伤机理与调节剂。肠缺血是造成运动性腹泻的主要原因,结合现代医学肠道微生态学理论、肠屏障学理论和传统中医药学理论,研制出胡萝卜素微生态营养液和止泻消痛片等,能有效防治体能类项目的运动性腹泻和腹痛。(未完,待续)

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