“北京科技冬奥”关于智能场馆建设的探索

王飞飞， 张刘引， 张淏楠， 陈冰凌

（北京清华同衡规划设计研究院有限公司）

1 引言

2022 年冬奥会、冬残奥会是中国历史上第一次举办冬季奥运会，北京、张家口同为主办城市，也是中国继北京奥运会、南京青奥会之后中国第三次举办的奥运赛事重大盛会，吸引来自各国的大量运动员、官员及观众。同时，伴随数字中国时代带来的5G、物联网、云计算、大数据、人工智能等技术的融合创新应用，正在从根本上改变人们的生产生活方式和城市的运行管理模式。冬奥场馆是2022 冬奥会、残奥会举办的基础，也是运动竞技、观赛和展示城市发展水平的窗口，担负着先行示范的使命。北京冬奥场馆立足于以人的需求为核心，突破传统建筑建设或改造的困境，集中展示北京乃至全国的科技创新成果、协同区域整体发展，形成了面向未来智能建筑的新思路和新方法[1]。

2 总体思路

北京冬奥场馆智能化建设既需要面向北京冬奥会的重大赛事需求和北京市精细化发展要求，又需要围绕场馆的公共安全保障、全球观赛体验、网络数据安全、场馆可持续运营、人流聚集管理等多维度需求。基于这些复杂多元的需求，将近几年的北京乃至全国的科技技术成果与北京冬奥场馆需求进行精准匹配[2]，并将精准匹配的智能化内容与场馆的整体空间、局部功能空间等进行结合，最终形成以人为核心的建筑智能管理、建筑与用户服务、建筑与城市互动三个维度的冬奥场馆智能化建设的新思路。

3 建筑智能管理维度

随着建筑行业的大变革，建筑已经从传统的粗放式管理转变为精细化管理，对建筑舒适度、能耗以及安全保障的要求越来越高。北京冬奥对场馆提出了更高的要求，每个冬奥场馆的智能化需各具特色，本文选取北京冬奥场馆智能化的共性内容，一般包括从能源优化、设备检测预警、公共安防等维度，促进场馆运营的降本增效、安全可持续以及高质发展[3]。

3.1 能源优化

我国现有建筑中大多为高能耗建筑，庞大的建筑能耗已经成为场馆持续运营的巨大负担。当前建筑能源管理往往没有详细的能耗数据积累，以及缺乏规范的能耗监测管理制度，在一定程度上阻碍了建筑能源科学优化的可能性。针对当前能源优化的瓶颈，北京冬奥场馆从能源物联及能源智能管理等方面切入，构建基于数字孪生技术的智能场馆能源管理系统。利用数字孪生技术深度结合场馆静态和动态信息的变化，全面掌握场馆能耗情况，满足场馆分时分地的用能优化的需求，实现全场馆能源管理效率提升15%、能源消耗减少30%的目标。为中国“3060双碳”目标的实现提供了冬奥场馆经验[4]。

3.2 设备智能监测

在建筑的全生命周期管理中，设备管理往往担当着重要角色，尤其是在设备的运维管理阶段，设备是否正常运行往往会影响着建筑的整体性能和客户的满意度。北京冬奥场馆通过对场馆内大型、重要设备运行数据进行采集监测，通过实时的数据服务和数据管理，对设备物理实体、运行信息、状态等数据服务及对应的预警和维护，真实反映智能场馆所涉及的物理设备对象的状态和行为，并可为数字孪生、区域级和城市级管理平台提供监测预警信息[5]。

3.3 智能安防

鉴于当前国际环境的复杂性和奥运安保对象与范围的复杂性，安全保卫工作将成为整个2022冬奥运赛事组织、筹备和运行的重要保障基础。北京冬奥场馆结合基础安防设施，利用人工智能对视频、图像等非结构化数据进行存储和分析，从中识别安全隐患并对其进行结构化处理，实现建筑的人、事及物信息全采集、状态全感知和智能识别。在每层的观众入口、每层环廊通道、公共区域等位置部署AI 视频监测摄像头，在数据安全的前提下提供人脸识别、体温采集、区域入侵报警等精准识别功能。在北京冬奥会、冬残奥会期间发挥了重要的“保安”作用[6]。

3.4 健康环境

当前大型建筑往往存在室内环境控制方面相对薄弱，无法满足环境控制高效运维、品质运营的需求。北京冬奥场馆通过环境数字化监测、环境AI评估，以及环境控制优化，搭建健康环境管理系统，一方面实现场馆环境空间7*24智能控制，保证建筑内空气质量达到国际健康建筑标准。另一方面，通过与场馆内风机盘管的智能联控，可在节约场馆人力巡检、调节的工作量的同时，降低场馆环境管理运维的成本[7]。

4 建筑与用户服务维度

建筑是服务用户、满足用户需求的重要空间。随着5G、人工智能等前沿科技的发展与应用，可为场馆内的用户提供在观赛、出行、餐饮、购物、娱乐、导航、翻译、物流配送等方面的全新体验。聚焦冬奥场馆多元使用方赛时及赛后的需求，打造具有交互体验感、便捷获得感的智能建筑管理服务样板，最大限度满足观众的服务需求[8]。

4.1 智能服务

提高用户在建筑内的体验与服务质量是智能建筑建设的重要目标之一。从北京冬奥场馆服务的通用性与特殊性需求出发，分析传统场馆用户体验不足的原因，利用前沿技术，在室内定位导航、语音翻译、售卖服务等方面作出一定的探索与实践。借助视觉定位、5G等技术提供多技术融合的室内定位导航服务，为场馆观众提供高精度地图展示、楼层切换、语音识别、AR导航、视觉识别等服务。布设便捷的手持翻译终端，依靠人工智能和云端算法等技术，实现多语言的实时翻译，协助冬奥会期间国际用户间的无障碍交流。同时，场馆采用360 度覆盖全场的拍摄相机，支持导播视角自主切换、任意缩放、4K高清伸缩观看、连幅画廊、实施转码、极速分发等功能，为观众提供云转播服务和360 度视角AI 直播服务，提升观众的线上观赛体验感[9]。

4.2 数字消费

数字消费是通过网络和智能终端直接为建筑用户带来全新消费体验的新型技术应用，满足潜在用户的多元需求。针对多元使用方在赛时与赛后的需求，场馆内布设无人零售柜（巢购），结合5G、AI、数字人民币等技术，提供便利的消费服务，支持在购物过程中，多样化选择、一次性结算、多渠道支付[10]。

5 建筑与城市互动维度

建筑是城市的基础单元，建筑场景建设也是城市智能化建设的最小颗粒。冬奥场馆通过自身场馆智能化改造，反哺提升周边区域的综合治理和服务能力。该方式突破传统自上而下的智慧化建设模式，利用底层建筑智能场景的推广与应用，实现城市每个基础单元的智能化目标，聚少成多，最终支撑北京市精细化治理水平，推动北京整体、可持续的智能化建设[11]。

5.1 交通精准调度

北京冬奥场馆往往具有人流聚集量大，且有着较高的短时交通通行压力。目前大型场馆周边交通设施管理主要依靠人工调度，缺乏更大区域高效的内部车辆调度、车行引导及城市多交通工具的调度服务，难以满足冬奥赛事交通区域精准调度的需求。冬奥场馆借助北京市的智慧交通能力，通过大区域高快速路及一般道路的交通管制、信号灯优化、停车引导管制、奥运车辆及公交专用道设置，搭建快速紧急抢占系统、公交优先系统及区域交通行车引导系统，形成集内部车辆、观众车辆、公交、地铁、出租车、网约车、共享单车、行人等八大系统于一体的交通调度服务，保障场馆周边交通体系顺利运行[12]。

5.2 区域共享停车

场馆周边的公共停车资源、小区、商业等停车资源信息化数据化较为薄弱，车辆泊位信息碎片化，没有实现互联互通，难以满足北京冬奥会开赛时的快速智能出入、出场停车交通引导及周边停车资源数据实时共享等需求。基于北京冬奥场馆周边停车资源现状，关联北京市停车共享资源平台，搭建以冬奥场馆为核心的智能停车管理应用服务体系，形成融合路内停车、路外停车场、诱导系统等“三位一体”的场馆智能共享停车管理平台，保障场馆内外停车系统建设的完整性、有序性和连续性[13]。

6 结语

2022年北京冬季奥运会在智能建筑方面提出了“可持续·向未来”、“创造奥运会和地区可持续发展的新典范”等建设愿景。北京冬奥场馆结合冬奥会的需求和场馆日常运营的需求，应用5G、人工智能、云计算、边缘计算等一批前沿引领技术，集中打造智能建筑高质量、可持续、人性化、区域化发展的未来建筑应用场景，突出强调数据伦理、数据隐私等安全要求。突破了传统智能建筑只关注自身管理的局限，将用户服务和体验纳入场馆智能应用场景体系中，并着重考虑场馆智能化建设对城市整体发展的支撑作用，提出与城市协同发展的智能化建设方向，打造了高质量发展的智能建筑建设的新样板，实现管理者实时掌握建筑运行情况、提高管理效率和决策水平，降低运行成本。