国家速滑馆总建筑面积126 000 m 2 ，建设目标为冬奥会期间承担速度滑冰项目的比赛和训练；冬奥会后成为能够举办滑冰、冰球和冰壶等国际赛事及大众冰上活动的多功能场馆。场馆设置1.2万个观众坐席，采用世界跨度最大的单层双向正交马鞍形索网屋面，是全球首个采用二氧化碳跨临界直冷制冰技术的冬奥速滑场馆，全冰面面积12 000 m 2 。 建筑特点及智能化需求分析
国家速滑馆总建筑面积126 000 m 2 ，建设目标为冬奥会期间承担速度滑冰项目的比赛和训练；冬奥会后成为能够举办滑冰、冰球和冰壶等国际赛事及大众冰上活动的多功能场馆。场馆设置1.2万个观众坐席，采用世界跨度最大的单层双向正交马鞍形索网屋面，是全球首个采用二氧化碳跨临界直冷制冰技术的冬奥速滑场馆，全冰面面积12 000 m 2 。
建筑特点及智能化需求分析
a. 赛时场馆需满足奥组委、国际滑联单项组织、冬奥各运营保障团队的各项要求，为奥林匹克大家庭、裁判、媒体、观众等不同人群提供服务，打造一次“精彩、非凡、卓越”的冬奥会。赛时场馆的重心为安全运行保障，包含安全保障、稳定运行、精准控制、媒体转播、公众服务等内容。
b. 赛后场馆将转换为多功能场馆，既要能够举办滑冰、冰球和冰壶等国际赛事，提供大众冰上活动，又要满足商业演出等多类不同需求。响应“三亿人上冰雪”的号召，根据国家体育总局的要求，场馆每年要保持8个月以上的制冰期。赛后场馆的重心转移到可持续运营，包含能源管理、安全管理、运维管理等内容。
c. 场馆高大空间多，异形空间多。机电系统复杂，项目内很多系统、设备为量身定制，非通用设备；CO 2 制冰系统通常用于小型冷库，大面积使用CO 2 跨临界系统，无参照工程案例。比赛大厅容积约470 000 m 3 ，大厅内部无任何隔墙，项目内马道距离冰面最低点高达19 m（其他速滑馆马道距地为10 m左右）。机电系统控制难，控制精度要求高。
d. 场馆外形特殊，为椭圆型建筑，南北长235 m，东西长176 m。室内通行区域均环绕冰面设置，步行距离长，单圈通道长度约为600 m。人行通道路径复杂，仅观众大厅的疏散就分为3层，疏散通道多达78条。对于首次到达本项目的公众，不易寻找座位或公共设施。
e. 场馆响应“科技冬奥”号召，基于国家重点研发计划“科技冬奥”专项 ——“国家速滑馆智慧场馆建设和应用关键技术研究与示范应用”，参建各方联合科研机构、高新企业，从能耗管理、冰面养护、健康环境、观赛体验、智慧运维等多个角度进行专项、专题研究，精准控制冰面温湿度、降低运行能耗、提高运维效率、提升观众体验。
基于项目建筑特点，智能化系统设计应遵循以下基本原则：
a. 稳定性和可靠性原则。场馆核心系统具有较强的容错能力、自动检测功能和故障自动报警功能，保障奥运赛时安全可靠运行。在网络或应用系统无法正常运行时，各系统能够根据实际情况分模块、分区域使用。保证相关系统基本功能的正常实施，并保证能够在规定的时间内恢复系统运行。
b. 标准化和规范化原则。场馆设计采用模块化、组合化设计，构筑通用性强的场馆智能化集成平台。平台接入系统的模型、数据严格按照国家速滑馆企业标准《面向智慧场馆的建筑信息模型标准》《速滑馆机电系统集成接口及数据标准》的要求执行，确保各子系统数据标准一致、各分项BIM模型标准统一。
c. 先进性和实用性原则。场馆采用国际先进的智能图像分析结构化技术、人工智能技术、边缘计算技术，以及大数据挖掘技术等前沿科技。同时，项目的基础支持软件部分选用稳定可靠且通用的数据库软件、工具软件等，确保技术先进、功能实用。
d. 易用性与智能性原则。场馆各个系统模块分类清晰，操作界面直观友好，保证易理解、易操作、易控制。同时，智能化集成平台系统在功能应用上建立完善的预案响应机制，根据预设模型自动分析、自动预警提示，并结合地图展示，有利于管理者进行直观快速判断和果断决策。
e. 拓展性和开放性原则。场馆采用模块化、标准化设计，使系统具有良好的扩展性，便于日后扩容、升级和二次开发；遵循开放的原则，系统设计预留外部接口，能方便地与其他设施、系统、平台进行快速连接。
f. 兼容性和高效性原则。场馆应具备优秀的兼容性，应考虑场馆各个系统供货商不同、系统不同、功能不同、数据格式不同等问题，做到各子模块系统的完全接入，有效融合多维感知信息。同时，智慧场馆应采用先进的模型和算法，充分引入数据中台架构，支撑对海量数据的高效分析挖掘。
智能化系统设计
结合智能化需求分析、建设方、奥组委使用要求及GB 50314 - 2015《智能建筑设计标准》的规定，智能化各系统具体设置内容按信息设施系统、体育专用设施系统、建筑设备管理系统、公共安全系统、信息化应用系统、智能化集成系统6大系统分别表述，如图1所示。
根据国家速滑馆的定位及功能需求，信息设施系统、体育专用设施系统、建筑设备管理系统、公共安全系统在系统架构和硬件配置上有不同程度的变化或提升；信息化应用系统、智能化集成系统则响应“科技冬奥”的号召，搭建国有自主知识产权、国家速滑馆“超级大脑”，实现了建筑科技与信息科技的有机结合。
信息设施系统由信息接入系统、移动通信室内信号覆盖系统、信息网络系统、有线电视系统、公共广播系统等系统组成。
地下一层两个不同方向各设置一组弱电进线间，每组进线间各预留3家及4家运营商接入条件，保障通信的可靠性。
满足观众多种移动终端的需求，场馆内无盲区覆盖中国移动、联通、电信3G / 4G / 5G信号和北京市政务800 M数字集群系统，其中重点考虑比赛大厅1.2万观众密集区，移动通信信号支持4K实时视频转播信号传输。
根据赛时需求，信息网络系统分为互联网、奥组委专网、媒体专用网、运维网、安防监控网、赛时专项系统网（奥组委专网、媒体专用网由奥组委建设）。因安全、流量等方面需求，需将各套网络设置单独的核心、汇聚交换机（如需）及接入交换机，按使用功能、安全、赛时 / 赛后需求对其布线物理路由隔离。在各个子网的北向设置总核心交换机，总核心交换机通过网络安全设备与外网互联。保障通信系统的可靠性和系统的经济性，信息网络系统采用双核心、双汇聚、单接入的架构。信息网络系统网络架构如图2所示（虚线部分网络在冬奥会赛时及其他重大比赛时段，将断开运行）。
比赛大厅、观众大厅等人员密集场所，受限于高大空间安装条件，设置高密窄角室外WiFi，采用内置智能高密天线技术，精准角度覆盖以降低干扰。解决多用户接入情况下带宽和接入速率，保障观赛人员的网络需求。
有线电视系统采用全光网络，保障传输数据的可靠性及速率。
除场地扩声外，其他公共区域消防广播与公共广播共用扬声器，共用扬声器用于平时广播、消防广播、紧急工况下应急疏散。由于系统的正常运行涉及人员安全，因此广播传输系统采用模拟、数字双通信链路；在比赛场地和消防控制室设置两个系统控制中心；每组功放设备均采用N + 1模式，任意一个功放损坏，不影响系统正常运行。公共广播系统架构如图3所示。
体育专用设施系统由大屏幕信息显示系统、升旗控制系统、标准时钟系统、影像采集及回放系统、计时记分及现场成绩处理系统、场地扩声系统、比赛设备集成管理系统组成。
考虑赛时发布数据的安全，对大屏幕信息显示系统进行网络安全等级保护测评。
冬奥赛时，颁奖典礼均安排在指定区域，但考虑赛后使用，预留挂杆式升旗系统，升旗控制主机提供同步音频输出。
标准时钟采用子母钟工作方式，母钟产生和发送标准时钟信号，信号来自北斗系统，场馆内在需时间显示的区域设置相应子钟。
现场影像采集及回放系统在比赛和训练期间，能为裁判员、运动员和教练员提供即点即播的比赛录像或与其相关的视频信息。同时在出现判罚争议时，可随时调用比赛录像进行仲裁判定，可作为一种技术手段为仲裁裁判员服务。系统包含现场影像传送、现场影像采集、存储、现场影像光盘制作、用户权限管理、现场影像回放。
计时记分系统主要完成对所有比赛成绩的采集，通过对现场比赛产生的成绩进行监视、测量、量化处理并公布信息。系统包含发令模块、终点摄像计时模块、终点计时光栅、RFID自动计圈（计圈器）、计时模块等。
影像采集及回放系统、计时记分及现场成绩处理系统赛时由奥运赞助商提供。
场地扩声系统架构与公共广播系统相同，广播传输系统采用模拟、数字双通信链路；每组功放设备均采用N + 1模式，任意一个功放故障，不影响系统正常运行。根据JGJ / T 131 - 2012《体育场馆声学设计及测量规程》场地扩声系统赛时扩声特性指标为一级。速滑馆比赛大厅容积达到47万m 3 ，存在冰面、预制看台等大量反射面，即使采用了具有吸音效果的低辐射膜，项目的预估混响时间还是长达3.5 s。
为避免过多的镜面反射，导致系统清晰度下降，项目采用集中扩声系统，其强指向性、宽覆盖角、强音箱声能密度，保障了高大空间的语言清晰度。为确定扬声器点位，采用EASE模型进行仿真模拟，如图4所示。
比赛设备集成管理系统是将场馆赛时各子系统在逻辑和功能上连接在一起的集成系统，构建统一的系统平台和操作界面，以实现对各独立的专用设施子系统进行信息共享、综合应用和集中监控。比赛中央监控系统集成的子系统包括：竞赛信息实时发布系统、场地扩声系统、计时记分及现场成绩处理、影像采集及回放系统、标准时钟系统、升旗控制系统。为保障赛时比赛相关系统的安全可靠运行，比赛设备集成管理系统预留条件，赛后建设。
本工程建筑设备监控系统，采用直接数字控制技术，对全楼的暖通空调系统、给排水系统、送排风系统等设施进行监控；其中舒适性冷源和制冰系统自成系统，以BACnet / IP的形式接入建筑设备监控系统。
保障系统运行可靠性，缩小故障检修时间，采取如下措施：
a. 系统网络架构采用双星型架构，干线联络，核心交换机故障不影响整个系统运行。
b. 监控重点设备的DDC模块采用双网口形式分别接入建筑设备监控系统及智能化集成平台，任一上层系统故障，不影响整个系统运行。
c. 监控重点设备的DDC模块配置就地显示操作屏，当系统运行偏差时，可就地直接操作控制，无需连接调试电脑。
d. 监控重点设备的DDC模块，内嵌操作系统，当整个通信系统瘫痪时，不影响本地DDC按原有逻辑正常运行、数据存储；当通信系统正常后，将把历史数据更新至建筑设备监控系统服务器。
速滑馆设有全球首个采用二氧化碳跨临界直冷制冰技术的冬奥速滑场馆；冷媒采用单一的环保冷媒二氧化碳（R744），无氟利昂与氨等其他制冷剂；鉴于二氧化碳良好的物理特性，同样冷量的系统，二氧化碳的管路管径更小，设备功率更小，大大降低了系统能耗。
制冰控制系统采用2台工业计算机，以双机热备形式运行，不设主用、常备。制冰控制系统监控制冰机组及其配套设备、冰板温度监测、CO 2 监测及事故排风系统等内容。
由于整个冰面的面积达到1.2万m 2 ，是全球最大的室内国际赛事冰面，考虑到后期的运营场景，冰面分为9块可以独立制冰的区域（冰板布局如图5所示），赛时满足大道速滑要求；赛后可以转换为1块大道速滑 + 2块短道速滑 / 冰球 / 花样滑冰冰面；整体制冰满足大众娱乐健身要求。
根据国际滑联的要求，大道速滑冰面温度达到 - 6 ~ - 10.5 ℃，冰板表面不能出现任何裂缝，而过低的温度将导致冰面下混凝土冻裂。因此，冰板上部为制冷盘管层，保障顶部冰面的温度；冰板下部为制热盘管层，保护混凝土不被冻裂。为控制制冷盘管和保证制热盘管的效果，分别在制冷层和制热层内敷设温度传感器（如图6所示），由于传感器敷设于混凝土密闭空腔内，后期无法检修，因此冰板内的传感器均按2N架构布置。
建筑能效监控系统对冷量、热量、水量、电量等建筑设备进行分类、分项能耗实时监测，并能够通过设备运行数据、能耗数据，经过数据分析及挖掘对建筑的用能环节进行适度调控及供能配置实时调整。
公共安全系统包括视频安防监控系统、出入口控制系统、入侵报警系统、电子巡查系统、停车库管理系统、安保网络与通信系统、安全防范综合管理（平台）系统；场馆内特殊部位设置其它安全防范子系统，如防爆安全检查系统等。
为保障赛时安全，安防系统采用双核心、双汇聚、单接入的架构，并设置了比赛大厅和消防安防控制室两处安防视频监控室。公共安全系统架构如图7所示。
重点区域设置多角度、多层次的视频监控。考虑比赛大厅顶部双曲马鞍的构造形式和场地内极其有限的安装空间，最终采取对侧马道分层架设高清摄像机，监控人员活动。由于比赛大厅场地南北长达211.4 m，传统的鱼眼摄像机将造成大尺度的形变，因此采取视频融合的手段，对整个场馆进行全景监控，如图8所示。
智慧场馆提升
传统的智慧场馆定义，绝大多数只是局限于建筑本身的智能化系统。近年来，随着众多新技术涌现，智慧场馆的概念得到了更新。新的智慧场馆理念，是围绕智能终端及软件升级而衍生的各种服务模式，是基于大数据通过轨迹追踪将传统观展、参会行为智能化，进而将观众、展商及产品信息数据化。故应以人为本设计智慧场馆，形成统一的顶层设计，将各个系统建设统筹规划，资源共享，实现全方位互动与资源利用。
基于物联网、大数据等技术，打破建筑内信息孤岛，搭建智能化集成系统，用于能耗管理、安全管理、健康管理、服务管理等内容，实现全生命周期的运维管理。智能化系统架构如图9所示。
智能化集成系统的可视化运维（如图10所示）基于BIM、GIS技术，集成了运行、运维管理，以数据驱动能耗分析、故障报警、运维保障。
开发一站式APP，满足2022北京冬奥会、冬残奥会办赛、参赛、观赛需求；满足速滑馆日常管理、运营需求；满足各类人群服务冬奥、支持冬奥、欣赏冬奥的需求；向世界各国官员、运动员、媒体、观众展示冬奥、速滑馆提供的极致服务、智慧管理以及交互体验。APP提供票务查询、场馆基本信息查询、赛事查询、运动员信息查询、AR观赛、室内定位导航、语音翻译等功能，如图11所示。
2022年冬奥会对国家速滑馆不仅是“科技冬奥”的展示台，也是各项工作的检验场。智慧化场馆的建设，应满足赛时安全可靠运行，赛后长期发挥其节能减排、高效运营的作用。在后奥运时代，提升使用人的感受，创造场馆全新的运维管理模式，推动智慧场馆数字化、人性化、智慧化的转变。
