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科技創(chuàng)新為冰雪運(yùn)動(dòng)“破冰”

來源：中國知識(shí)產(chǎn)權(quán)報(bào)/中國知識(shí)產(chǎn)權(quán)資訊網(wǎng)

　　體育強(qiáng)則中國強(qiáng)，國運(yùn)興則體育興。隨著2022年北京冬奧會(huì)日益臨近，我國對(duì)于冰雪運(yùn)動(dòng)跨越式發(fā)展的期待與日俱增。

　　我國基礎(chǔ)薄弱的冰雪運(yùn)動(dòng)該如何“破冰”？“同我們國家的強(qiáng)國之路一樣，中國冰雪運(yùn)動(dòng)也必須走科技創(chuàng)新之路?！?月19日，習(xí)近平總書記來到河北省張家口市崇禮區(qū)國家跳臺(tái)滑雪中心，在為運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練演示點(diǎn)贊時(shí)，對(duì)我國冰雪運(yùn)動(dòng)發(fā)展給予殷殷囑托。

隨著北京冬奧會(huì)臨近，公眾對(duì)于冰雪運(yùn)動(dòng)的熱情與日俱增。（蔣文杰/攝）

　　冬奧場(chǎng)館專利筑起盛會(huì)之基

　　場(chǎng)館建設(shè)是舉辦奧運(yùn)盛會(huì)的基礎(chǔ)，也是反映運(yùn)動(dòng)競(jìng)技水平的窗口。目前，北京冬奧會(huì)競(jìng)賽場(chǎng)館已全面完工。在北京延慶賽區(qū)，國家高山滑雪中心7條雪道曲線蜿蜒，國家雪車雪橇中心1.9公里的賽道游龍盤臥；在河北張家口賽區(qū)，國家跳臺(tái)滑雪中心“雪如意”氣勢(shì)恢宏……冬奧場(chǎng)館建設(shè)高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)步推進(jìn)如期完工，不僅填補(bǔ)了多個(gè)國內(nèi)空白，更實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)技術(shù)突破。

　　以國家雪車雪橇中心為例，雪車雪橇項(xiàng)目是冬奧會(huì)中速度最快的項(xiàng)目，被譽(yù)為冬奧會(huì)“雪上F1”，其最大時(shí)速達(dá)到每小時(shí)135公里。這類比賽項(xiàng)目對(duì)賽道精度要求極高，施工難度極大。國家雪車雪橇中心賽道是亞洲第三條、國內(nèi)首條雪車雪橇賽道，也是世界唯一具有360°回旋彎的賽道。諸多“首條”“唯一”背后其設(shè)計(jì)難度、施工難度更是可想而知。自2018年，中冶集團(tuán)上海寶冶承建這一項(xiàng)目以來，就開啟了攻堅(jiān)克難之旅，走出了一條自主創(chuàng)新之路。

　　“國家雪車雪橇賽道中心項(xiàng)目最大的難點(diǎn)在于精度”。上海寶冶集團(tuán)國家雪車雪橇項(xiàng)目部相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，國家雪車雪橇賽道為雙曲面空間異形結(jié)構(gòu)，即長度方向、高度方向、寬度方向和每一個(gè)弧度及尺寸都不相同，賽道每一根鋼筋的長度和彎曲程度也不相同。賽道雙曲面空間異型鋼筋和模板安裝精度極高、難度大，每一根鋼筋均須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)定位做精確三維安裝定位和調(diào)整。全長1975米的賽道，任何一部分的誤差都不能超過4毫米。

　　迎難而上，上海寶冶集團(tuán)圍繞賽道骨架施工、賽道混凝土噴射、賽道精加工三個(gè)主要環(huán)節(jié)進(jìn)行了大量創(chuàng)新，并為三維曲面造型的賽道首創(chuàng)了空間雙曲面賽道噴射成型技術(shù)。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的澆筑混凝土無法滿足賽道施工的特殊性，而賽道噴射混凝土雖在國外是一項(xiàng)較為成熟的技術(shù)，但引進(jìn)國外技術(shù)成本太高，為了掌握技術(shù)的主動(dòng)權(quán)，公司成立專項(xiàng)對(duì)賽道噴射混凝土的材料配方及施工工藝等進(jìn)行了攻關(guān)。

　　最終，“1.9公里賽道一次性噴射澆筑成型，一次性通過國際組織認(rèn)證，提交專利申請(qǐng)百余件?！眹已┸囇┣林行倪\(yùn)用專利技術(shù)，完美呈現(xiàn)冰雪世界中的風(fēng)馳電掣，樹立起冬奧場(chǎng)館建設(shè)的高標(biāo)準(zhǔn)。

　　訓(xùn)練基地創(chuàng)新為運(yùn)動(dòng)健兒喝彩

　　隨著“科技冬奧”工作的不斷開展，越來越多的創(chuàng)新技術(shù)與先進(jìn)設(shè)備，被應(yīng)用于我國冰雪運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中。在北京體育大學(xué)國家冰雪運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練科研基地，就有這樣一座科技感十足的場(chǎng)館——風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室。

　　風(fēng)洞是空氣動(dòng)力研究最有效的技術(shù)之一，可以構(gòu)造一定速度的均勻流場(chǎng)，最早用于航天航空領(lǐng)域的飛行器模擬試驗(yàn)。后來，這一技術(shù)與體育訓(xùn)練結(jié)合，被瑞典、英國、德國、加拿大等冰雪強(qiáng)國所廣泛采用，并且取得了較好的效果。如英國的Boardman風(fēng)洞、美國的Specialized風(fēng)洞、比利時(shí)的Flanders Bike Valley風(fēng)洞等。

　　北京體育大學(xué)國家冰雪運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練科研基地基于廢舊廠房二次利用，在改造二七廠柴油機(jī)試驗(yàn)站的基礎(chǔ)上建成風(fēng)洞試驗(yàn)室?！斑@是國內(nèi)首個(gè)體育綜合訓(xùn)練風(fēng)洞，填補(bǔ)了國內(nèi)沒有專門用于體育訓(xùn)練測(cè)試的大型綜合風(fēng)洞的空白。同時(shí)，其性能處于同行業(yè)領(lǐng)先水平，在流場(chǎng)品質(zhì)、測(cè)試精度等方面均優(yōu)于上述國外同類型的體育專用風(fēng)洞。”北京體育大學(xué)中國運(yùn)動(dòng)與健康研究院高級(jí)工程師吳海軍表示。

　　吳海軍介紹，在設(shè)計(jì)體育綜合訓(xùn)練風(fēng)洞時(shí)堅(jiān)持自主創(chuàng)新，采用了多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)。比如，在試驗(yàn)安全性、舒適度、空氣質(zhì)量和溫濕度等方面，通過仿真計(jì)算確定空氣循環(huán)對(duì)流場(chǎng)品質(zhì)的影響，保證運(yùn)動(dòng)員在風(fēng)洞內(nèi)訓(xùn)練時(shí)空氣的溫濕度和質(zhì)量；創(chuàng)新性采用多種降噪技術(shù)，降低風(fēng)洞設(shè)備運(yùn)行對(duì)運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練的干擾和影響，提升運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練的舒適度。

　　目前，基地的這一風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，不僅可以滿足滑冰、滑雪等冬季運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的訓(xùn)練，還可以為自行車等部分夏季項(xiàng)目提供幫助。吳海軍介紹，在運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練時(shí)，風(fēng)洞不僅能為運(yùn)動(dòng)員提供一定流速的風(fēng)場(chǎng)，還可以結(jié)合輔助模擬訓(xùn)練裝置和測(cè)量設(shè)備，更好地模擬真實(shí)賽場(chǎng)環(huán)境并準(zhǔn)確評(píng)估運(yùn)動(dòng)員所受阻力變化，指導(dǎo)教練員制定日常訓(xùn)練計(jì)劃和比賽技戰(zhàn)術(shù)。

　　輔助訓(xùn)練科技助力更快更強(qiáng)

　　如何在非雪季進(jìn)行雪上訓(xùn)練？如何提升冬季運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目訓(xùn)練水平？為備戰(zhàn)北京冬奧會(huì)，目前，人工智能、大數(shù)據(jù)、可穿戴設(shè)備等科技手段，已廣泛與冰雪運(yùn)動(dòng)親密接觸。

觀眾在體驗(yàn)智能模擬滑雪系統(tǒng)。（曾嘉/攝）

　　“室內(nèi)多自由度模擬滑雪訓(xùn)練系統(tǒng)”是北京理工大學(xué)牽頭實(shí)施的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)中的項(xiàng)目之一?！霸诨_(tái)上做回轉(zhuǎn)、滑行等專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)，是真實(shí)雪道的體驗(yàn)，可達(dá)到滑雪訓(xùn)練的目的。”北京理工大學(xué)自動(dòng)化系教授姚小蘭介紹，這一系統(tǒng)主要應(yīng)用于冬季滑雪項(xiàng)目室內(nèi)訓(xùn)練，通過滑雪運(yùn)動(dòng)的室內(nèi)臨場(chǎng)感模擬，讓高山滑雪、越野滑雪運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練平臺(tái)上進(jìn)行專項(xiàng)訓(xùn)練，可快速提高運(yùn)動(dòng)員對(duì)關(guān)鍵技術(shù)動(dòng)作的掌握，大幅提升訓(xùn)練效率和成績。

　　除了滑臺(tái)硬件，這套系統(tǒng)在滑雪訓(xùn)練平臺(tái)上安裝了運(yùn)動(dòng)形態(tài)識(shí)別與位姿測(cè)量裝置，訓(xùn)練時(shí)運(yùn)動(dòng)員全身關(guān)節(jié)處的17個(gè)傳感器，可精準(zhǔn)反映其姿態(tài)動(dòng)作數(shù)據(jù)，幫助教練評(píng)估參考。此外，這套設(shè)備的通用型產(chǎn)品還在滑臺(tái)下加裝了運(yùn)動(dòng)模擬平臺(tái)，有高低、傾斜、偏轉(zhuǎn)變化，通過各角度幫助運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練，為科學(xué)化訓(xùn)練提供指導(dǎo)依據(jù)?！跋嚓P(guān)設(shè)備已試用于國家高山滑雪隊(duì)運(yùn)動(dòng)員的日常訓(xùn)練，但系統(tǒng)數(shù)據(jù)還需要不斷調(diào)試，目前還沒有大規(guī)模應(yīng)用?！币π√m表示。

　　以技術(shù)手段再現(xiàn)場(chǎng)景，用信息技術(shù)優(yōu)化訓(xùn)練，北京理工大學(xué)牽頭實(shí)施的“科技冬奧”專項(xiàng)共6個(gè)課題組各顯神通，助力運(yùn)動(dòng)員在冰雪賽場(chǎng)上更快、更強(qiáng)。除了“室內(nèi)多自由度模擬滑雪訓(xùn)練系統(tǒng)”，還包括利用三維感知及重建技術(shù)、VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）技術(shù)等多種手段，采集測(cè)量冰雪運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的三維場(chǎng)景數(shù)據(jù)或運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，用于運(yùn)動(dòng)員在室內(nèi)的仿真訓(xùn)練，或幫助進(jìn)行動(dòng)作和軌跡分析，以優(yōu)化技術(shù)動(dòng)作，提升科學(xué)化訓(xùn)練水平。

　　無論是比賽場(chǎng)館、訓(xùn)練基地，還是運(yùn)動(dòng)裝備、輔助訓(xùn)練系統(tǒng)，近年來助力冰雪運(yùn)動(dòng)的科技攻關(guān)多點(diǎn)開花，已初顯成果。在2019年和2020年的北京科博會(huì)“科技冬奧展區(qū)”，一項(xiàng)項(xiàng)用于賽道施工、輔助訓(xùn)練、賽場(chǎng)安防等方面的技術(shù)或設(shè)備面前，圍滿了參觀與體驗(yàn)的觀眾。采用高性能石墨烯材料的智能加熱夾克、馬甲，可穿戴式神經(jīng)啟動(dòng)（大腦訓(xùn)練）裝備，冰雪運(yùn)動(dòng)動(dòng)作技術(shù)虛擬仿真，適用于冬殘奧項(xiàng)目的液壓阻尼彈性系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)假肢……北京服裝學(xué)院、上海體育學(xué)院、哈爾濱體育學(xué)院、阿里巴巴、科大訊飛等大批院校和企業(yè)都積極投身冰雪運(yùn)動(dòng)的科技攻關(guān)，展示了服務(wù)冬奧的創(chuàng)新成果。

　　冰雪運(yùn)動(dòng)科技創(chuàng)新，我們已經(jīng)在路上。但我國冰雪運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)薄弱,冰雪產(chǎn)業(yè)尚處于啟動(dòng)期，推動(dòng)我國冰雪運(yùn)動(dòng)跨越式發(fā)展依然任重道遠(yuǎn)。多位承擔(dān)“科技冬奧”專項(xiàng)課題的負(fù)責(zé)人表示，在冰雪運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中，運(yùn)用人工智能、大數(shù)據(jù)、虛擬仿真等技術(shù)，在冰雪運(yùn)動(dòng)強(qiáng)國早已較為普遍，而我國尚處于初期探索階段。我國仍需加快推進(jìn)體育科技工作創(chuàng)新體系建設(shè)，加大自主創(chuàng)新，組織實(shí)施重大科技項(xiàng)目，加強(qiáng)體育科技隊(duì)伍建設(shè)，培養(yǎng)富有創(chuàng)新精神的體育科技人才隊(duì)伍，進(jìn)一步提升體育科技創(chuàng)新能力。

標(biāo)簽：舟山常州江蘇佛山寧德丹東廣安海東

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