一、項目背景
2022年冬奧會是中國歷史上第一次舉辦冬季奧運會，北京、張家口同為主辦城市，也是中國繼北京奧運會、南京青奧會之后的中國第三次舉辦的奧運賽事重大盛會，屆時必將吸引來自各國的大量運動員、官員及觀眾。鑒于當前國際環境的復雜性和奧運安保對象與范圍的復雜性，安全保衛工作將成為整個奧運賽事組織、籌備和運行的重要保障基礎。
為應對復雜的安保形勢，圓滿完成冬奧會舉辦的任務，迫切的需要對國家體育場（鳥巢）進行一次智能化的提升，迫切需要綜合運用物聯網、人工智能、生物識別、地理信息、大數據等技術，構建點、線、面全覆蓋的立體化安保防護網，并實現“感知的全、掌握的準、調度的快、追溯的到”的立體化智慧安保方案。
新冠疫情之后，日常工作生活中的疫情防控將成為新常態，此次突發疫情引發對公共場所室內環境健康的高度關注。體育場館室內環境質量直接影響到運動員、觀眾、媒體等的運動工作效率與身體健康。然而，由于體育場館存在人員聚集密度高，通風方式相對簡單，導致容易產生室內污染物濃度超標、環境質量差等問題。因此，作為大型體育場館的典型案例，國家體育場亟需建立疫情防控的一體化解決方案，建立應對風險預警及保障機制，落實疫情防控常態化管理，改善體育場館環境品質，保障公眾健康。
二、規劃構思及主要內容
研究國際大型體育場館智能化發展方向，圍繞數字孿生平臺、場館智能安防、智能觀眾體驗等要素，結合國家體育場（鳥巢）的具體情況，通過關鍵技術的集成、測試和迭代，推動技術創新應用，利用冬奧契機，建設大型體育場館智能化改造的示范項目，探索公共建筑智慧化改造運營的新模式。
本項目建設內容分為：一張數字底圖，八個示范性應用，一個中控中心。分別介紹如下：
1．一張數字底圖（數字孿生平臺）
基于GIS、BIM、CAD、3Dmax等數據模型形成的高精度模型，為鳥巢構建物理空間的數字虛擬映射，構建鳥巢及周邊三維場景，真實還原場景。其中，核心區三維模型具備三維仿真級精度，滿足正常景色和夜景需求，并搭建鳥巢主體建筑內部結構模型以及設施設備BIM模型，實現孿生鳥巢可視化、場景要素可視化。
2．八個示范性應用
（1）智慧健康環境管理：通過建設“環境物聯網感知系統——環境AI評估系統——環境治理系統”形成全閉環系統以最終實現場館室內健康微環境的保障效果。根據大數據服務平臺的環境感知，構建場館不同細分區域的環境基線模型，實現潛在環境風險預警。
（2）能源管理物聯網：針對鳥巢空間大、設備多、使用場景復雜、改造周期短、可持續利用要求高等難點，采用基于群智能技術的能源優化管理系統，可以在保證滿足賽時和賽后、滿場和局部、分時和分地的溫濕度、空氣品質及光環境使用需求的同時達到能源管理的全局優化，實現建筑設備故障診斷，提高運維效率，實現能源節省20%-30%。
（3）設備運行監測與預警：考慮鳥巢本次改造需求，既有新增智能物聯設備，也有消防、電梯、廣播等子系統的數據采集，并且需要與鳥巢數字底圖、智慧健康環境管理、能源管理物聯網、智慧安防平臺對接，為消防系統誤報警診斷、暖通系統故障預警、雨污排放監測預警功能提供數據支撐和業務應用。
（4）智能安防系統：充分利用當前人工智能、行為識別、圖像大數據以及生物識別等技術，構建國家體育場（鳥巢）點線面立體化、全覆蓋安保防護網，實現“感知的全、掌握的準、調度的快、追溯的到”的立體化實戰應用，更好的服務于冬奧會期間的安全保障工作。
（5）互動型交通調度系統：通過互動型交通調度子系統的搭建，形成鳥巢交通與城市交通的互動，實現鳥巢大型活動從入場誘導系統，到散場疏散系統的全過程調控，使得鳥巢交通不會對城市交通產生過于負面的影響；同時，引導鳥巢交通快速疏散，實現30分鐘內鳥巢及周邊城市交通恢復正常運轉狀態。
（6）共享智慧停車：在國家體育館周邊2km范圍內公共停車場建立數據共享平臺及智能共享智慧停車誘導體系。通過停車與智能硬件、物聯網及互聯網技術融合，數字化管理冬奧會期間鳥巢及周邊交通組織及停車工作，促進鳥巢周邊停車資源開放共享、高效利用，提升賽事期間鳥巢停車效率，減少交通擁堵及快速入、離場。
（7）智能觀眾服務：采用先進的視覺定位、圖像識別、人工智能、語音識別、語義理解、語音合成等技術，主要針對場館智能服務的要求，從觀眾觀看賽事活動、出行、餐飲、購物、娛樂等方面的對場館的服務設施進行全面升級。智能觀眾服務系統包括場館定位導航子系統、多語言智能翻譯子系統、智能售賣子系統三個部分。
（8）智能數字消費：包括360度自由視角直播系統與智能售賣機器人兩部分。在冬奧會及大型活動期間，采用360度覆蓋全場的拍攝相機，可以讓觀看賽事的觀眾具有身臨其境的觀看體驗，通過自由選擇觀看視角，模擬變速效果，實現強化的慢鏡頭、時間靜止等效果，帶來沉浸式體驗。
3．一個中控中心
中控中心包括指揮中心基礎建設和網絡布線系統。指揮中心基礎建設以打造安全舒適、簡捷易用、視聽豐富的環境為目標，滿足鳥巢中央操控、會議匯報、政務接待、信息發布、展覽展示的需求。
三、技術創新與特色/項目特點
本項目設計符合國家政策和主要技術標準。方案先進、智能化程度高、實施方案可行，能夠滿足國家體育場（鳥巢）智能化改造提升的需求，在公共建筑智能化建設領域具備很高的示范效應以及推廣價值。
數字底圖是構建數字孿生平臺空間可視化的基石，可基于二三維空間數據（以三維數據為主）整合多來源數據并提供數據服務，為數據提供統一入口。通過一張圖平臺提供的數據服務，支持場館人員進出全方位感知，支持實現環境感知數據實時呈現等，是鳥巢達到可感、可知、可控、可決策的信息化管理水平的基石，可大大提升場館運營維護水平，為探索未來大型體育場館及公共建筑智能化改造運營的新模式奠定基礎。
智慧健康環境管理一方面是構建數字孿生平臺環境專項的重要構成要素之一，另一方面對落實疫情防控常態化管理、改善體育場館環境品質、保障公眾健康具有重要意義。通過在場館建設“環境物聯網感知系統——環境AI評估系統——環境治理系統”，實現環境風險預警，及時聯動通風空調等環境設備設施，在提高場館環境管理效率的同時，打造安全、健康、舒適的環境空間。
能源管理及設備巡檢、故障預警可有效提升場館運行效率和質量，指導運維人員對重點設備進行針對性的檢測與維護，降低設備故障發生頻率，有力保障鳥巢重大賽事和活動期間的供冷和供熱。其中，暖通系統故障預警具有一定創新性，其建議對系統故障診斷算法進行綜合分析，避免單一的故障指標導致對設備故障作出誤判和漏判。
互動型交通調度系統和共享智慧停車方面，有助于充分挖掘和利用現有鳥巢周邊道路交通系統、公共交通及軌道交通資源，通過智慧、高效、便捷的調度系統提升區域交通管理水平，為其他大型體育場館及大型活動組織提供示范作用，為未來北京構建更大規模智慧城市、智慧交通平臺積累實踐經驗。
四、項目實施成果及社會影響
本項目將以冬奧會開閉幕式國際重大活動為契機，通過對鳥巢體育場館的智能化改造，形成包括數字孿生、能源管理物聯網、環境管理、大型活動組織管理體系和建模方法等全套智能化場館和重大活動保障的完整技術管理體系、標準體系，實現針對智慧化場館的大數據仿真推演、態勢感知、指揮管理、反向控制、全域防控等多種智能化應用的全面管理體系建設，樹立大型場館智能化建設的標桿，全面構建我國自主智能建筑技術體系和產業生態，全面提升我國大型建筑智能化水平。
智慧健康環境管理系統的建設，有助于建立重大突發公共衛生事件下應對室內環境風險預警及保障機制，對落實疫情防控常態化管理、改善體育場館環境品質、保障公眾健康具有重要意義。環境品質讓用戶產生直接感知，符合人民對健康室內環境的需求，促進了傳統環境設施的數字化改造，帶動產業升級。
通過對奧運場館周邊停車資源的數字化、網格化、感知化的組網升級，將極大降低賽事期間由于停車效率低而帶來的交通擁堵；通過“北斗高精度定位技術＋物聯網感知誘導設施”，實現“車位級”智能精準引導，大幅度降低汽車污染物的排放和交通事故的發生。奧運賽事結束后智慧停車系統的持續服務，也將為周圍居民帶來良好的停車服務體驗。
