一、项目背景

2022年冬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、南京青奥会之后的中国第三次举办的奥运赛事重大盛会，届时必将吸引来自各国的大量运动员、官员及观众。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奥运赛事组织、筹备和运行的重要保障基础。

为应对复杂的安保形势，圆满完成冬奥会举办的任务，迫切的需要对国家体育场（鸟巢）进行一次智能化的提升，迫切需要综合运用物联网、人工智能、生物识别、地理信息、大数据等技术，构建点、线、面全覆盖的立体化安保防护网，并实现“感知的全、掌握的准、调度的快、追溯的到”的立体化智慧安保方案。

新冠疫情之后，日常工作生活中的疫情防控将成为新常态，此次突发疫情引发对公共场所室内环境健康的高度关注。体育场馆室内环境质量直接影响到运动员、观众、媒体等的运动工作效率与身体健康。然而，由于体育场馆存在人员聚集密度高，通风方式相对简单，导致容易产生室内污染物浓度超标、环境质量差等问题。因此，作为大型体育场馆的典型案例，国家体育场亟需建立疫情防控的一体化解决方案，建立应对风险预警及保障机制，落实疫情防控常态化管理，改善体育场馆环境品质，保障公众健康。 

二、规划构思及主要内容

研究国际大型体育场馆智能化发展方向，围绕数字孪生平台、场馆智能安防、智能观众体验等要素，结合国家体育场（鸟巢）的具体情况，通过关键技术的集成、测试和迭代，推动技术创新应用，利用冬奥契机，建设大型体育场馆智能化改造的示范项目，探索公共建筑智慧化改造运营的新模式。

本项目建设内容分为：一张数字底图，八个示范性应用，一个中控中心。分别介绍如下： 

1．一张数字底图（数字孪生平台）

基于GIS、BIM、CAD、3Dmax等数据模型形成的高精度模型，为鸟巢构建物理空间的数字虚拟映射，构建鸟巢及周边三维场景，真实还原场景。其中，核心区三维模型具备三维仿真级精度，满足正常景色和夜景需求，并搭建鸟巢主体建筑内部结构模型以及设施设备BIM模型，实现孪生鸟巢可视化、场景要素可视化。

2．八个示范性应用

（1）智慧健康环境管理：通过建设“环境物联网感知系统——环境AI评估系统——环境治理系统”形成全闭环系统以最终实现场馆室内健康微环境的保障效果。根据大数据服务平台的环境感知，构建场馆不同细分区域的环境基线模型，实现潜在环境风险预警。

（2）能源管理物联网：针对鸟巢空间大、设备多、使用场景复杂、改造周期短、可持续利用要求高等难点，采用基于群智能技术的能源优化管理系统，可以在保证满足赛时和赛后、满场和局部、分时和分地的温湿度、空气品质及光环境使用需求的同时达到能源管理的全局优化，实现建筑设备故障诊断，提高运维效率，实现能源节省20%-30%。

（3）设备运行监测与预警：考虑鸟巢本次改造需求，既有新增智能物联设备，也有消防、电梯、广播等子系统的数据采集，并且需要与鸟巢数字底图、智慧健康环境管理、能源管理物联网、智慧安防平台对接，为消防系统误报警诊断、暖通系统故障预警、雨污排放监测预警功能提供数据支撑和业务应用。

（4）智能安防系统：充分利用当前人工智能、行为识别、图像大数据以及生物识别等技术，构建国家体育场（鸟巢）点线面立体化、全覆盖安保防护网，实现“感知的全、掌握的准、调度的快、追溯的到”的立体化实战应用，更好的服务于冬奥会期间的安全保障工作。

（5）互动型交通调度系统：通过互动型交通调度子系统的搭建，形成鸟巢交通与城市交通的互动，实现鸟巢大型活动从入场诱导系统，到散场疏散系统的全过程调控，使得鸟巢交通不会对城市交通产生过于负面的影响；同时，引导鸟巢交通快速疏散，实现30分钟内鸟巢及周边城市交通恢复正常运转状态。

（6）共享智慧停车：在国家体育馆周边2km范围内公共停车场建立数据共享平台及智能共享智慧停车诱导体系。通过停车与智能硬件、物联网及互联网技术融合，数字化管理冬奥会期间鸟巢及周边交通组织及停车工作，促进鸟巢周边停车资源开放共享、高效利用，提升赛事期间鸟巢停车效率，减少交通拥堵及快速入、离场。

（7）智能观众服务：采用先进的视觉定位、图像识别、人工智能、语音识别、语义理解、语音合成等技术，主要针对场馆智能服务的要求，从观众观看赛事活动、出行、餐饮、购物、娱乐等方面的对场馆的服务设施进行全面升级。智能观众服务系统包括场馆定位导航子系统、多语言智能翻译子系统、智能售卖子系统三个部分。

（8）智能数字消费：包括360度自由视角直播系统与智能售卖机器人两部分。在冬奥会及大型活动期间，采用360度覆盖全场的拍摄相机，可以让观看赛事的观众具有身临其境的观看体验，通过自由选择观看视角，模拟变速效果，实现强化的慢镜头、时间静止等效果，带来沉浸式体验。

3．一个中控中心

中控中心包括指挥中心基础建设和网络布线系统。指挥中心基础建设以打造安全舒适、简捷易用、视听丰富的环境为目标，满足鸟巢中央操控、会议汇报、政务接待、信息发布、展览展示的需求。

三、技术创新与特色/项目特点

本项目设计符合国家政策和主要技术标准。方案先进、智能化程度高、实施方案可行，能够满足国家体育场（鸟巢）智能化改造提升的需求，在公共建筑智能化建设领域具备很高的示范效应以及推广价值。

数字底图是构建数字孪生平台空间可视化的基石，可基于二三维空间数据（以三维数据为主）整合多来源数据并提供数据服务，为数据提供统一入口。通过一张图平台提供的数据服务，支持场馆人员进出全方位感知，支持实现环境感知数据实时呈现等，是鸟巢达到可感、可知、可控、可决策的信息化管理水平的基石，可大大提升场馆运营维护水平，为探索未来大型体育场馆及公共建筑智能化改造运营的新模式奠定基础。

智慧健康环境管理一方面是构建数字孪生平台环境专项的重要构成要素之一，另一方面对落实疫情防控常态化管理、改善体育场馆环境品质、保障公众健康具有重要意义。通过在场馆建设“环境物联网感知系统——环境AI评估系统——环境治理系统”，实现环境风险预警，及时联动通风空调等环境设备设施，在提高场馆环境管理效率的同时，打造安全、健康、舒适的环境空间。

能源管理及设备巡检、故障预警可有效提升场馆运行效率和质量，指导运维人员对重点设备进行针对性的检测与维护，降低设备故障发生频率，有力保障鸟巢重大赛事和活动期间的供冷和供热。其中，暖通系统故障预警具有一定创新性，其建议对系统故障诊断算法进行综合分析，避免单一的故障指标导致对设备故障作出误判和漏判。

互动型交通调度系统和共享智慧停车方面，有助于充分挖掘和利用现有鸟巢周边道路交通系统、公共交通及轨道交通资源，通过智慧、高效、便捷的调度系统提升区域交通管理水平，为其他大型体育场馆及大型活动组织提供示范作用，为未来北京构建更大规模智慧城市、智慧交通平台积累实践经验。

四、项目实施成果及社会影响

本项目将以冬奥会开闭幕式国际重大活动为契机，通过对鸟巢体育场馆的智能化改造，形成包括数字孪生、能源管理物联网、环境管理、大型活动组织管理体系和建模方法等全套智能化场馆和重大活动保障的完整技术管理体系、标准体系，实现针对智慧化场馆的大数据仿真推演、态势感知、指挥管理、反向控制、全域防控等多种智能化应用的全面管理体系建设，树立大型场馆智能化建设的标杆，全面构建我国自主智能建筑技术体系和产业生态，全面提升我国大型建筑智能化水平。

智慧健康环境管理系统的建设，有助于建立重大突发公共卫生事件下应对室内环境风险预警及保障机制，对落实疫情防控常态化管理、改善体育场馆环境品质、保障公众健康具有重要意义。环境品质让用户产生直接感知，符合人民对健康室内环境的需求，促进了传统环境设施的数字化改造，带动产业升级。

通过对奥运场馆周边停车资源的数字化、网格化、感知化的组网升级，将极大降低赛事期间由于停车效率低而带来的交通拥堵；通过“北斗高精度定位技术＋物联网感知诱导设施”，实现“车位级”智能精准引导，大幅度降低汽车污染物的排放和交通事故的发生。奥运赛事结束后智慧停车系统的持续服务，也将为周围居民带来良好的停车服务体验。