工作人员在操作冰雕搭建机器人。本报记者 刘洋摄 ■本报记者 李木双 王丹
2月3日,在第二十七届哈尔滨冰雪大世界的“科技赋能冰雪实验区”内,科技与冰雪的深度融合正精彩上演。自动化大型冰雕搭建机器人的操作人员,手握操纵杆精准操控,智能机械臂稳稳夹住一块重达100公斤的冰块,缓缓提升后对准冰墙上的指定位置。在冰块落下之前,机械臂旁的喷水设备开始喷水,作为冬季最为实用的“黏合剂”,它能将新冰块与原有冰墙牢牢粘合在一起。“这样的操作相较于人工手动操作,不仅更加安全、节省时间,而且效率更高。”现场工作人员表示。
实验区内,冰雪建筑“健康管家”监测体系稳步运行,开槽机、冰上划线机、型冰机等多款装备正在试用。这些由哈尔滨冰雪大世界联合高校、科研院所和企业共同研发的设施,覆盖了冰雪建筑“采—切—运—建—装—监”全流程,正推动冰雪产业从传统人工模式,加速向智能化、标准化方向转型。
智能搭建装备破解痛点
全流程覆盖提效赋能
“传统的冰雪建筑施工,上万工人要在低温天气里赶15天工期,高空作业安全风险系数高,效率还低。”哈尔滨工业大学机电学院副教授姜文锐介绍,针对冰雪建设产业的痛点,哈工大牵头联合哈尔滨冰雪大世界、黑龙江省建筑安装集团启动了冰雪装备研发。
作为核心装备之一,自动化大型冰雕搭建机器人于2025年1月启动研发,9月完成方案论证,11月进入生产阶段,12月末首台10米实验样机正式落地试用。“这台设备采用轮式驱动的桁架式龙门架构,两侧立柱可同步升降,横向作业范围10米、纵向7米,理论上最高可搭建40米高的冰雪建筑。”姜文锐告诉记者,该设备能轻松抓取1吨重的冰块,下一步调试完成后,输入建筑场景三维图就能实现自动搭建。
黑龙江省建筑安装集团总工程师李长山给出了实测数据,“以前20名工人砌一层20多块的冰墙要半小时,现在机器人操作10分钟就能完成,还能把冰缝控制在2毫米内。”他补充道,人工砌冰的冰缝误差在8毫米左右,而冰缝越小抗风蚀能力越强,越能有效延长冰雪建筑的观赏周期。
哈尔滨冰雪大世界设计研发部部长丛配玉表示:“这款搭建机器人能灵活适用于各个场景,通过核心技术让冰雪景观搭建更简单、高效、安全,从根本上革新了传统作业模式。”除搭建机器人外,开槽机、冰上划线机、行冰机已研发成功并同步试用,姜文锐介绍,团队还在完善车载式切冰机、江面自动化线机,未来,这些装备将实现冰雪建筑全流程覆盖,彻底改变“人海战术”的传统施工模式。
“健康”监测体系全天候护航
数据支撑安全运行
在哈尔滨冰雪大世界主塔区域,中国科学院西北生态环境资源研究院、黑龙江科技大学、黑龙江省水利科学研究院、中国地震局工程力学研究所联合研发的“冰雪建筑全生命周期健康管家”监测体系,正实时采集各类数据。科研人员在冰体内部、地基及外部布设了多种传感器,数据采集仪上的光点持续跳动,实时反馈着冰雪建筑的“健康状态”。
“冰雪是特殊的建筑材料,特性演变有延后性。气温变化后,冰建结构受力会发生改变,单靠天气判断安全并不靠谱。”黑龙江省水利科学研究院科研办副主任王淼介绍,监测体系从2025年12月20日之后开始布设,覆盖冰雪内部温度、季节冻土温度,同时采集倾斜、震动、外部形变、表面光能、地基冻胀融沉和外部气象数据,实现了从内到外、从冻土到气象的全要素感知。
监测采用“实时+定期”的采集模式,王淼表示:“在冰建中布设震动、温度及倾角传感器,实时监测预警,大幅提升了硬件景观的安全系数。”
目前,监测团队已采集大量数据并建立相关分析模型,可支撑冰雪建筑全寿命周期的运行分析。“我们会根据每年的气候情况定期观测统计规律,长期积累后形成系统的监测成果,让安全判断更科学。”王淼说,通过这些数据,能精准判断冰雪建筑的消融时间和安全状态,既避免因错误判断缩短观赏时间,也能为游客安全提供坚实保障。
产业化落地提速
技术输出布局国内外
“哈尔滨冰雪大世界是龙江的旅游名片,我们希望通过技术创新,让冰雪经济摆脱季节限制。”姜文锐说,团队3年来持续攻关,就是要把实验室里的技术,转化为落地应用的工业产品。
李长山说:“我们不只是做单一设备,而是打造全流程技术解决方案。”他表示,计划明年将完善后的5套装备全面应用于哈尔滨冰雪大世界施工,同时积极谋划向南方输出技术。
“就像东北有海洋馆,我们也能在南方室内建四季冰雪乐园。”李长山表示,集团希望把哈尔滨的冰雪技术,转化为可复制、可推广的工业产品,布局全国乃至全球市场。
更具行业突破性的是,研发团队正牵头编制《冰雪景观建筑施工质量验收标准》。“以前冰雪建筑施工没有统一标准,全靠经验传承,质量参差不齐。”李长山说,要把机器人作业精度、冰缝控制标准、监测数据阈值等科技成果,转化为行业通用规范,争取冰雪产业的市场话语权。
丛配玉表示,现阶段搭建机器人仍处于试运行和调试阶段,未来哈尔滨冰雪大世界将继续加大与高校和科研院所的科技合作,“持续推动冰建技术创新突破,为冰雪景观设计、建造、维护全过程注入更多科技元素。”
目前,多款冰雪科技装备已完成初步试用,相关技术正逐步完善。随着产业化落地推进,哈尔滨冰雪产业正从传统的季节性景观创作,向技术输出、标准制定的更高阶段迈进,为冰雪经济注入持久的生命力。