安防系统在核电站上的设计与实施

　　随着科学技术的快速发展，人们对生活、工作环境的概念已经从最初满足简单的要求到注重人性化需求，如安全、舒适、方便的智能社区，其中安全性是首要目标。

　　鉴于核电站的特殊性，核电站的安全性尤为重要。而智能社区安全性的实现除了人为的安全防范外，更需要一套完整的安全防范系统，安防系统是以保障安全为目的而建立的技术防范系统，是一个技术性和综合性很强的系统，设计到很多方面。安全防范系统是物理防范、技术防范和人员管理缺一不可的有机组合，是一项系统工程。

　　安防系统集成平台可以简单理解为在同一平台上对各子系统进行集中的控制和管理，集成根据各个子系统产生的信息变化情况，让各子系统做出相应的协调动作，从而达到信息的交换、共享和处理等。

　　如今人们已经不再满足仅仅建立独立的视频监控系统，而需要将视频监控系统、门禁系统和报警系统三个系统完美的融合在一起，发挥1+1+1>3的作用，真正做到安防系统的智能化、集成化。由此，构建一个开放式的安防系统集成平台已经成为一种趋势。
 

　　安防系统在核电站上的应用现状

　　安防系统真正在核电站上的应用，并没有做到真正意义上的集中智能化。

　　能够实现以下功能：

　　● 通过无线的方式传输到监控中心，操作人员可以通过键盘、鼠标操作，可实现云台的上下、左右，镜头的远近、自动长短焦，光圈大小操作，实现对现场及人员的全方位监视需要。

　　● 监控中心可实现对画面的任意切换、定时切换、顺序切换及对前端设备的控制。

　　● 监控中心设数字硬盘录像机一台，实现长时间录像监控图像的需要。

　　● 在多点监控中可以采取下面图例的方式通过无线数字微波来实现。

　　但是无论此系统多么完善，都只是一个独立的网络监控安防系统，并没有做到安防系统上的集成化与多元化。

　　那么构建一套安防集成平台是未来的发展趋势。
 

　　核电站安防系统的特点

　　核电站一般占地面积大，工作人员多，并且各个部门之间需要重点布防和重点防范的区域多，人员多就要做到规范生产、严格执行工作流程。并且电力系统设备价格昂贵，一旦损坏或者丢失都将对企业造成不可估量的损失，为了防范工作人员不按流程做事，减少危险事故和偷盗行为的发生，那么一套完整安全防范平台必不可少。

　　目前安防系统在核电站上的应用大多遵循以下设计原则和组成部分。

　　核电站安防系统的设置原则

　　● 根据被防护对象设立不同的防护等级。

　　● 系统先进、可靠、适用、性价比优越

　　● 系统具有开放性和兼容性，系统的升级和改造方便快捷

　　● 全面防护和局部纵深防护相结合

　　● 遵循国家相关安全防范、智能小区的技术标准

　　● 以人为本，使被防护对象处在无形的防范网之中，体现安全性和舒适性。

　　核电站安防系统的组成部分

　　目前核电站安防系统必须具有以下几大部分：集成平台、视频监控系统、周界防范系统、出入口控制系统、交通控制系统、电子巡更系统，在系统设计时应根据规模、防范级别、建设投资等决定各系统的架构和配置。

　　核电站安防集成平台各系统的实现

　　集成平台

　　Niagara系统基于Java平台构建的Niagara Framework(图1)，与操作系统无关，目前可以良好地运行在Linux,solaris,windows上。Niagara Framework是由一系列通用的Java公共对象模型组成，基于这个开放式的对象模型，用户可以构建与厂商、设备、协议无关的各种各样的系统。系统内置了Web应用服务器和数据库，并且带有一套Eclipse开发工具和图形开发工具包，为用户最大程度的节省成本，如图1。
 

　　● Niagara系统功能：

　　● 可集成各种设备；

　　● 基于Internet及分布的网络管理，通过Internet实现实时监控；提供免费的应用服务器；

　　● 与其他企业管理系统共享监控信息；

　　● 支持多个开放标准及传统的系统，具有多个大型商用数据库接口，如Oracle,SQLServer,DB2,MySQL等；

　　● 基于Java平台，使用Java虚拟机，与硬件平台无关；

　　● 使用预建的部件，其他部件可即插即用，具有很强大的可扩展性，系统自带Java编程工具和图形化的工程工具包，并且源码开放。

　　● 基于网络的安全性支持多种通信协议，能包容现行的常用现场总线标准（例如BACnet、LonWorks、ModBus等），同时还能为各私有系统(非标准协议)的连接提供工具软件，能给已建系统提供全面的软件技术支持。

　　● 任何一位用户只要在其PC机上使用其中一种浏览器，在获得授权和密码时，都可以访问系统的数据。

　　● 采用符合工业标准协议的控制设备(BAC-net、LonMark等)，可选择性价比最优的产品，而无须像过去一样苦苦地依靠在单一供应商的产品上。
 

　　视频监控系统

　　核电站的视频监控系统选用现在最新的第三代技术：网络视频监控系统。

　　网络视频监控系统由前端子系统、传输子系统、管理控制子系统、显示子系统和存储子系统组成。网络视频监控系统利用IP数字监控系统易传输、控制和存储等优点，以网络为依托，以数字化视频压缩、传输、存储和播放为核心，实现从图像采集、传输、录像、最终输出的全过程的自动化。网络视频监控系统示意如图2。
 

　　前端监控摄像机采用两种方式接入以太网络，一种方式是视频信号接入到高清视频编码器转换成数字信号，接入以太网内，另一种方式是直接采用高清网络摄像机连接网络交换机，然后接入以太网。前端设备接入网络中通过IP网络传输到监控中心汇聚，通过监控中心的管理平台统一管理、调阅，监控中心通过客户端登陆网络视频服务器或者网络摄像机。实现图像管理调阅。

　　网络视频监控系统完全是基于IP，并且将控制信令的IP通信概念引入监控应用，将传统监控的简单连接应用提升到IP通信应用。网络视频监控系统将信令控制与码流交换分离，信令接续与码流承载分离。若核心服务器出现故障，并不影响目前整个监控业务的正常运行。系统中各个部件可以分布化部署，正常运行。

　　网络视频监控系统按照控制管理分为监控接入层、承载交换层。控制管理层和视频应用层，如图3所示。
 

　　监控接入层：前端监控媒体终端负责把前端矩阵传送过来的模拟图像转换并编码成IP数据流通过网络传送到管理中心。

　　承载交换层：采用开放式的TCP/IP协议的IP承载网，利用组播/单播协议把不同的数据码流传送到实际目的地址。同时通过视频/控制网关把原有的监控系统（包括矩阵、光端机、DVR、网络监控系统）的控制信号和码流转换成标准的IP信号并由控制管理层进行处理。

　　控制管理层：网络视频监控系统采用信令控制与码流交换分离系统，控制管理层主要负责整个系统的信令控制。控制管理层是网络智能控制系统的核心部件，系统中的所有设备都是通过控制管理层来实现相互的通信和管理。主要控制管理设备是视频管理服务器和数据管理服务器。

　　视频应用层：视频应用层主要由视频客户端负责把监控图像进行实时查看，并把历史数据进行回放。同时网络视频监控系统可以提供相应的API接口，提供第三方做深层次的应用开发。
 

　　周界防范系统

　　在核电站周界用振动电缆探测方式检测外部侵入，并结合声光报警及照明系统摄像联动，周界防范入侵探测器的布置现场在勘测现场环境的基础上进行，周界全面设防，无盲区和死角，防区划分适用于报警时准确定位，报警中心可控制前端设备状态的恢复，报警中心进行报警状态、报警时间记录。

　　周界防范系统由前端设备、传输设备和中心设备组成，前端设备包括报警探测器、报警处理器等；传输设备包括报警总线、光端机等；中心设备包括报警主机、管理终端、控制键盘等。系统结构如图4所示。
 

　　围界报警系统报警探测器安装在铁丝网或围栏上，探测入侵者攀爬、剪切或其他方式侵扰围栏的行为。报警处理单元与报警探测器相连，并且分析处理来自报警探测器的传感器信号，并把报警信号、故障信号和防拆信号传到中心控制室。当电缆受到外界机械地撞击或运动时，电缆内产生电负荷转换成报警信号，实时地辨别出剪切、攀爬和抬起围栏的入侵行为。

　　报警处理单元内数字信号处理器依照特定评估标准不断地检查所有的传感器信号，来消除虚警和抑制风的影响。使用多个滤波器一起工作，滤出环境事件像公路、铁路交通、雨、雪、冰雹、闪电和地震等带来的干扰。

　　出入口控制系统

　　出入口控制系统主要由识读部分、传输部分、管理/控制部分和执行部分以及相应的系统软件组成，设备主要包括管理终端、网络收发器、读卡器、通道出入控制器、电磁开关、门锁（道闸）、出门开关、管理软件等组成。

　　识读部分

　　识读部分能通过识读现场装置获取操作及钥匙信息并对目标进行识别，应能将信息传递给管理与控制能接受管理与控制部分的指令。

　　“误识率”、“识读响应时间”等指标，满足管理要求。对识读装置的各种操作和接受管理/控制部分的指令等，识读装置有相应的声或者光提示。识读装置应操作简便，识读信息可靠。

　　管理/控制部分

　　系统具有对钥匙的授权功能，使不同级别的目标对各个出入口有不同的出入权限。

　　能对系统操作（管理）员的授权、登陆、交换进行管理，并设定操作权限，使不同级别的操作(管理)员对系统有不同的操作能力。

　　系统能将出入事件、操作事件、报警事件等记录存储于系统的相关载体中，并能形成报表以备查看。

　　事件记录包括时间、目标、位置、行为。

　　中央管理主机的事件存储载体，应能够至少能存储180天的事件记录，存储的记录应保持最新的记录值。

　　经授权的操作（管理）可对授权范围内的事件记录、存储于系统相关载体信息中的事件信息，进行检索、显示和/打印，并可生成报表。

　　与网络视频监控系统联动的出入口控制系统，在事件查询的同时，能回放与该出入口相关联的视频图像。

　　执行部分

　　闭锁部件或阻挡部件在出入口关闭状态和拒绝放行时，其闭锁力、阻挡范围等性能指标满足使用、管理要求。

　　出入准许装置采用声、光、文字、图形、物体位移等多种指示。其准许和拒绝2种状态易于区分。

　　出入口开启时出入目标通过的时限应满足使用、管理要求。
 

　　交通控制系统

　　系统由前端路口控制部分、网络传输部分和中心管理部分构成。前端路口控制部分包括网络摄像机、信号灯检测主机、地感线圈、工控机等；网络传输部分包括网络摄像机、光端机等；中心管理部分包括管理终端、网络交换机、管理软件等。系统结构如图5所示。
 

　　前端路口控制部分

　　主要完成红绿灯检测、违法闯红灯车辆的检测、图片抓拍、闪光灯控制等任务，根据实际需求，在路口需被检测的每一个方向均安装1套，每个方向的设备相互独立，而工控机通过网络交换机相连接。

　　当工控机接收到来自检测主控机的抓拍信号时，工控机立即发指令通知数据码相机进行拍照并将拍得的1张JPEG格式的图片存储在工控机硬盘内，该张图片可清晰辨别时间、号牌号码、车辆类型、红灯信号以及车辆越过停车线的情况。

　　测速功能是在每个车道上均前后埋设2个线圈，可以根据测定车辆的时间来计算车辆通过线圈的速度，该速度值的测定由检测主控机完成并将数据送至工控机流量统计是通过统计在一定时间段内通过某个方向各条车道（线圈）的车辆的数量可以得出车流量数据。

　　电子巡更系统

　　系统由IC卡、读卡器、管理终端、巡更管理软件等组成。

　　在预先设计好的巡更路线上安装巡更读卡器，巡逻值班人员手持巡更IC卡片，到达指定地点时，在该点的读卡器上刷卡，则巡更系统自动记录IC卡片中的信息、到达的日期和到达的时间，同时可以记录巡更状态。随后，只要将巡更资料传输到巡更管理终端中，即可准确地知道巡逻人员到达每一个地点的详细信息。

　　实现功能

　　在核电站区域内各个重要位置设置专门独立编号和命名的巡逻站，根据系统容量设定多条巡逻路线，并且自动导向功能可显示下一站。巡逻路线是巡逻站得依次排列，能正确记录预期和实际的巡逻数据，并输出报告。

　　实现实时监控各路人员情况，可进行分时段、分级别、分区域管理，具有超时、非法入侵报警功能，具有监视时间、报警时间的设定功能。可存储、输出和打印系统参数、员工个人资料和巡更点数据等信息。允许使用者设定巡逻站之间的时间限制，对发生的早检，记录并显示。若巡逻人员到时未签到，中心计算机会提醒值班人员了解情况。

　　安防集成平台在核电站上的应用依旧有难点

　　目前安防集成平台的构建仍然存在一些不成熟的因素，其中标准不统一是最大的困惑，包括设备接口和安防集成平台的开发缺乏一个约定标准作为指导，这在一定程度上制约了安防集成平台的发展。

　　构建安防集成平台的技术基础是数字化、网络化、标准化，而数字化安防集成平台应具备的要素包括：

　　● 保证各应用子系统的工作独立性

　　● 具有接连各种设备的软硬件接口

　　● 能根据需要快速实现个性化联动编程

　　● 能收集安防信息，合理组织形成预案

　　● 易于实现各子系统设备间的联动

　　开放式的安防集成平台的实际意义是一个平台，其承载的安防技术组件，可以是各种形形色色的安防应用，系统开发者可以更专注满足客户需求，而把这些通用的底层技术由系统集成平台去实现，系统集成平台本身遵循开放式的原则，可以不断完善和发展。

　　再者，安防系统子系统网络视频监控系统，依托于网络，受网络带宽限制外网用户并不能访问到前端设备最佳视频流，在中国往往受到带宽的影响不得不将前端设备码流或者分辨率降低，以至于远程观看视频流不能达到最佳状态。如果，保证足够的网络带宽则网络费用成本是必须考虑的。

　　安防系统在核电站上的应用技术发展趋势

　　随着计算机技术、网路技术和信息技术的发展，安防系统将向着数字化、集成化和国产化方向发展。系统设备将向着智能化、数字化、模块化和网络化的方向发展。同时，随着无线技术、精确定位技术、数字数据服务、电子数据交换、识别技术等技术发展，必将在安防系统得到广泛的运用，如运用于周界防范系统的震动光缆探测技术，可精确定位在1M内，其自学习功能，不会因噪声、风、雪、雨、小动物而引起误报。集成安防系统将对核电站提供更安全、更人性化的设备，为日常生活、管理带来更大的便利。作者单位：深圳市亿维锐创科技有限公司

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