中国科大高精度光纤温度监测技术服务北京冬奥会

2022-02-28 11:09

2月20日，北京2022年冬季奥运会顺利闭幕。冬奥会不仅是高水平运动员的赛场，也是最新科技成果的展示舞台，“科技冬奥”的理念始终贯穿整个冬奥的进程。其中，我校合肥微尺度物质科学国家研究中心陈旸教授、赵东锋教授团队、地球和空间科学学院王宝善教授团队自主研制的高精度光纤温度监测系统，在本届冬奥会国家游泳中心“冰立方”全程参与冰壶赛事保障，以科技力量服务冬奥会。

冰雪温度对冬奥赛事至关重要。针对冬奥场馆对冰雪温度全空间实时监测的需求，我校与中国地震局地震预测研究所密切合作，组建联合攻关团队，通过对专用激光光源系统、高精度信号解调算法、高速数据处理系统等关键技术进行攻关，研制了具有自主知识产权的分布式光纤温度传感（DTS）系统。该系统可以利用通信光缆实现测温范围－50至150℃，测温空间分辨率可达到0．4m，测量精度优于±0．1℃，综合性能达到国际先进水平。

冬奥会冰壶赛场对温度的要求非常严格。冰面的温度、场馆的湿度、空气温度、比赛场馆的形状都会影响冰面质量。随着比赛的进行，温度也会发生变化，需要相应地及时调节冰面的温度。在本届冬奥会开幕之前，团队在“冰立方”冰壶赛场冰面下方铺设约200m通讯光纤（相当于在500个温度计），并部署了2套自主研发的DTS设备，在整个冬奥会期间对赛道的冰体温度进行空间和时间上的连续监测，及时了解冰体温度的微小变化。监测结果表明，冰壶比赛场地冰体温度（冰面下5cm）较为稳定（在－9℃至－10℃之间），场地的不同区域温存在微弱差异（约0．2℃），比赛后冰体温度略有升高（不超过0．8℃）。系统监测数据实时推送至“冰立方”场馆环境监控系统，全程保障冬奥会冰壶赛事的顺利进行。这是DTS技术首次应用于冬奥会冰雪温度监测。

DTS系统主要由合肥微尺度物质科学国家研究中心特任副研究员张强完成，与“冰立方”场馆监控系统的数据对接由地球和空间科学学院博士生孙天为完成。合肥微尺度物质科学国家研究中心硕士生谢骜在闭环内全程参与了冬奥赛事保障。该工作得到了合肥微尺度物质科学国家研究中心、中国地震局地震预测研究所的资助和支持。