合肥技術(shù)把控“冰立方”冰面溫度

2月20日晚，北京冬奧會正式落下帷幕。本次冬奧會不僅是高水平運動員的賽場，也是最新科技成果的展示舞臺。冬奧會舉行期間，來自創(chuàng)新之都合肥的諸多創(chuàng)新成果落地應(yīng)用，助力科技冬奧的實現(xiàn)，雖然冬奧會落幕，但許多創(chuàng)新技術(shù)還將應(yīng)用至更廣泛領(lǐng)域。

【實時“把控”“冰立方”冰面溫度】

冰雪溫度對許多冬奧賽事至關(guān)重要，例如在“冰立方”中開展的冰壺賽事。冰面溫度、場館濕度、空氣溫度、比賽場館的形狀等都會影響冰面質(zhì)量。隨著比賽的進行，溫度也會發(fā)生變化，需要相應(yīng)地及時調(diào)節(jié)冰面的溫度。

記者獲悉，由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究團隊自主研制的高精度光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)，在本屆冬奧會國家游泳中心“冰立方”全程參與冰壺賽事保障，以科技力量服務(wù)冬奧會。

針對冬奧場館對冰雪溫度全空間實時監(jiān)測的需求，此前，中國科大與中國地震局地震預(yù)測研究所密切合作，組建聯(lián)合攻關(guān)團隊，通過對專用激光光源系統(tǒng)、高精度信號解調(diào)算法、高速數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)進行攻關(guān)，研制出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以利用通信光纜，實現(xiàn)零下50℃至150℃的測溫范圍，測溫空間分辨率可達到0.4m，測量精度優(yōu)于±0.1℃，綜合性能達到國際先進水平。

在本屆冬奧會開幕之前，團隊在“冰立方”冰壺賽場冰面下方鋪設(shè)了約200m通訊光纖，同時，部署了2套自主研發(fā)的分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)設(shè)備，在整個冬奧會期間對賽道的冰體溫度進行空間和時間上的連續(xù)監(jiān)測，及時了解冰體溫度的微小變化。相關(guān)系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)實時推送至“冰立方”場館環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，全程保障冬奧會冰壺賽事的順利進行。這也是分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)技術(shù)首次應(yīng)用于冬奧會冰雪溫度的監(jiān)測。

【為水質(zhì)監(jiān)測、氣象預(yù)報提供技術(shù)支撐】

位于北京市西北方向的官廳水庫，是此次北京冬奧會水源地之一。記者獲悉，由中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體所余道洋博士主持研制的無人自航式水質(zhì)監(jiān)測船，成為北京官廳水庫的水質(zhì)安全保障用儀器。該儀器可針對水中痕量污染物進行小型化、快速、原位和在線監(jiān)測，跟蹤污染物高濃度區(qū)域，并進行數(shù)據(jù)實時上傳，實現(xiàn)水環(huán)境的過程管理和風(fēng)險預(yù)警。

余道洋介紹，這種無人自航式水質(zhì)監(jiān)測船為不銹鋼材質(zhì)，長3.6米，寬1.8米；最大排水量超過1.2噸，載荷超過300公斤；純電動力，能續(xù)航8小時以上；最大速度10公里/小時，適用內(nèi)河C級航區(qū)3級風(fēng)浪作業(yè)。在尺寸、功能、智能化程度上，都位于國內(nèi)同類型設(shè)備領(lǐng)域領(lǐng)先地位。

為精準監(jiān)測水質(zhì)，團隊研制出了針對水中痕量污染物檢測的先進材料及傳感器件，開發(fā)了檢測儀器的微流控進樣系統(tǒng)及流路精確控制技術(shù)，以及針對無人船艇的小型化、快速、原位和在線監(jiān)測儀器；針對復(fù)雜環(huán)境的野外庫區(qū)，研發(fā)了無人船艇多?？刂葡到y(tǒng)、跨平臺操控系統(tǒng)和無網(wǎng)絡(luò)一鍵巡航技術(shù)，解決了自航式水質(zhì)監(jiān)測無人船在無人值守狀態(tài)下的穩(wěn)定性和可靠性。此外，科研人員還開發(fā)了水生態(tài)環(huán)境智慧管理平臺，通過對水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)在時間和空間尺度上的演化分析，進一步實現(xiàn)水環(huán)境的過程管理和風(fēng)險預(yù)警。該產(chǎn)品的應(yīng)用，顯著提升了庫區(qū)水環(huán)境監(jiān)管的實效性、準確性和智能化技術(shù)水平。

此外，由中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院研發(fā)的大氣環(huán)境立體探測車、甲烷走航探測設(shè)備、二氧化碳立體監(jiān)測技術(shù)等，為此次冬奧會的大氣環(huán)境保障提供了有力支持。由該院研制的一系列光學(xué)氣象探測設(shè)備，也為此次冬奧會高精度數(shù)值天氣預(yù)報和多源氣象數(shù)據(jù)融合等關(guān)鍵技術(shù)方面提供了必要的數(shù)據(jù)支持，助力冬奧氣象實現(xiàn)“百米級、分鐘級”精準預(yù)報能力。一系列相關(guān)技術(shù)和設(shè)備，都將應(yīng)用至更廣泛領(lǐng)域。

合肥報業(yè)科學(xué)+融媒體工作室　合肥報業(yè)全媒體記者 劉暢司晨

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