火電廠安保監控系統應用

康 旋，曹湘斌

（1.天水電氣傳動研究所有限責任公司，甘肅天水741020；2.甘肅靖遠煤電股份有限公司魏家地煤礦，甘肅白銀730913）

火電廠安保監控系統應用

康 旋1，曹湘斌2

（1.天水電氣傳動研究所有限責任公司，甘肅天水741020；2.甘肅靖遠煤電股份有限公司魏家地煤礦，甘肅白銀730913）

闡述了電廠安保系統設置各種監控的必要性，詳細討論了該安保監控系統在4×300MW機組火電廠的應用和特點。

視頻監控；電子圍欄；入侵報警；組屏；流媒體服務器；視頻矩陣；數字監控

1 引言

隨著現代科技的進步，通信技術、計算機技術與電視技術的綜合應用，安保監控系統作為監視及保安手段，已深入到軍事、工業、交通、金融、商業、醫療、小區、公寓物業管理等各個領域，其能力已遠遠超越了人眼直接觀察的效果。安保監控系統的采用，可實現運行過程無人或少人值守，減少人員開支；安保監控系統的采用，還可盡早發現事故隱患，防患于未然，最大可能減少經濟損失。安保監控系統使用的目的是提高安保管理水準，保證對重要場所及居住區全方位不間斷的監視，確保安全。安保監視系統主要用于安全狀態監視、保安監視、報警監視。本文主要以安保監控系統在某火電廠4×300MW機組上的應用為例，簡述該系統在電廠安保系統的應用及其特點。

2 電廠安保監視系統的必要性

安全是電力系統的頭等重要大事，電力系統事故，會造成人員傷亡、設備損壞、環境污染等直接經濟損失，還會影響國民經濟產值和社會穩定。安全保衛監視系統的使用，可以使生產者和檢測者直觀、快速地了解現場設備運行狀態、人員動態、安全保衛等情況，及時將不安全生產因素消滅在初始狀態。其次，安保監控系統的使用也是環境保護的需要。環境保護作為我國的基本國策，要求SO、CO、HS、SO2等廢氣排放必須達到相關的標準。第三，配備安保監控系統可提高電廠勞動生產率。電廠經濟效益提高的一個重要因素就是提高勞動生產率，安保系統的投用，有利于電廠實現減員增效，同時也改善了員工的工作條件。第四，事故分析也需要依靠安保監視系統。電廠安保監視系統可自動記錄將現場異常情況和事故過程的圖像（并附時間標記），這將同調度錄音記錄一道為事故的分析提供可靠的依據。

調度人員可利用安保監視系統進行現代化管理。集圖像監視、事故報警、調度語音、多媒體工程師站為一體的安保監視系統能為調度管理及生產管理提供直觀、快捷的手段，實現高效率的現代化管理。

3 電廠安保監視系統設計特點

3.1 結構特點

根據工程監視點分布范圍大、監控點較分散的特點，以網絡分布為基本思路，采用分布式多子系統組織結構，即整個系統由多個專職子系統組成。每個子系統可獨立運行，自成一體；同時，子系統之間又可進行圖像信息的相互調用和交換。

3.2 工程特點

傳輸電纜的設計。針對系統長距離傳輸特點，考慮電廠強電磁干擾的現狀，主要考慮衰耗與抗干擾兩大因素。在信號傳輸中，一般采用光纖和雙絞線兩種介質進行傳輸，小于100m的傳輸距離采用雙絞線進行傳輸，超過100m的傳輸距離采用光纖進行傳輸。兩種傳輸方式在電廠監控環境中，可以有效地抵抗傳輸過程中的干擾，并且傳輸距離遠。

傳輸系統的抗干擾能力。電廠安保監視系統由于在整體規劃時，大部分電纜需要敷設在電纜溝或是電纜橋架中，與電廠其他強電電纜、控制通訊電纜同時進入到控制室，傳輸中如果采用不當的傳輸方式，便會引起信號干擾，直接導致信號模糊甚至丟失。根據傳輸距離的遠近一般采用雙絞線傳輸和光纜方式進行傳輸（主要采取光纖傳輸的方式），可以有效地抵抗干擾。

網絡技術要求。電廠數字管理化尤其重要，在整體設計中，要求將電廠安保各個子系統通過獨立的光纖網絡連接起來，并在總控制中心能進行全部的監控管理，另外系統需要連接到全廠MIS、SIS系統網絡中，供網絡中其他用戶監控和管理，使全廠安保監控系統成為生產管理、信息監控系統中的一部分。

系統應用范圍及結構。一般情況下系統應用在工程為2×300MW以上燃煤機組，擴建或新建電廠。以DCS操作員站及大屏幕顯示器為主要監視和控制手段，不設常規監視系統。

安保監視系統的區域涉及到電廠生產區、設備區域、庫房區域及生活區域。其中生產區監控區域按設備或場地劃分其歸屬的專業或部門。

系統配置成數字化網絡，通訊協議采用TCP／IP，可以通過網絡傳輸所有監視點的圖像信號，進行遠程管理，采用中文界面，圖像在傳輸過程中，畫面流暢清晰。對于各個監控點畫面，可根據需要保留監控錄像。

4 電廠安保監控系統組成及功能

4.1 系統的組成

系統由視頻監控系統、電子圍欄系統、入侵報警系統三大部分組成，如圖1所示。

圖1 安保監控系統組態圖

4.1.1 視頻監控系統

視頻監控系統由前端信號采集部分、后端控制及顯示部分和信號傳輸部分等三大部分組成。

前端信號采集部分也稱為攝像前端。主要由攝像機、光學鏡頭、防護罩、電動云臺、安裝支架、解碼器等構成。

后端控制及顯示部分實際上是系統的核心部分，主要由視頻矩陣主機、控制鍵盤、矩陣主機、流媒體服務器、硬盤錄像機、電視墻、供配電裝置、抗干擾裝置和操作臺等組成。

傳輸部分主要傳輸的內容是圖像信號。對圖像信號的傳輸，重點要求是在圖像信號經過傳輸系統后，不產生明顯的噪聲和失真，保證原始圖像信號的清晰度和灰度等級沒有明顯下降等等。這就要求傳輸系統在衰減方面、引入噪聲方面、幅頻特性和相頻特性方面有良好的性能。在工業電視監控系統中，有視頻信號和控制信號兩種。信號的傳輸方式有有線和無線兩種；有線傳輸介質采用光纜和電纜；無線傳輸介質目前大多數采用微波傳輸方式。

4.1.2 電子圍欄系統

電子圍欄系統由報警主機部分、圍欄部分及客戶端服務器等三大部分組成。

報警主機是電子圍欄的核心部分，將防區內的各種報警進行處理，采用低電壓、高電流的工作方式，對進入防區的人或者物體進行主動防御。

圍欄部分主要是將圍墻或者邊界進行劃分、對于整個防區的支撐起到關鍵作用。

客戶端服務器對前端的報警做顯示，并提醒安保人員對于報警區域做到及時處理，防止人員或者物品進入防區。

4.1.3 入侵報警系統

入侵報警系統通常由前端設備（包括探測器和緊急報警裝置、傳輸設備、處理／控制／管理設備和顯示／記錄設備部分構成。

前端探測部分由各種探測器組成，是入侵報警系統的觸覺部分，相當于人的眼睛、鼻子、耳朵、皮膚等，感知現場的溫度、濕度、氣味、能量等各種物理量的變化，并將其按照一定的規律轉換成適于傳輸的電信號。

操作控制部分主要是報警控制器。

監控中心負責接收、處理各子系統發來的報警信息、狀態信息等，并將處理后的報警信息、監控指令分別發往報警接收中心和相關子系統。

某電廠全廠安保系統由一套全廠安保視頻監控系統、一套全廠電子圍欄系統、一套入侵報警系統組成，完成對全廠主要安保環節的監視、圖像信息交換功能及各種視頻信息的存儲。點位圖如圖2所示。

圖2 點位圖

本監控系統由1臺矩陣主機、1臺主控鍵盤、1臺磁盤陣列、68路視頻終端、3臺數字彩色圖像監視器、3臺22寸液晶監視器、4臺46寸超窄邊液晶電視、1套電子圍欄、2套入侵報警等設備組成，大大提高了系統可靠性和穩定性。

4.2 主要設備選型

4.2.1 視頻監控系統

視頻監控系統主要對廠區各個道路、設備庫等場地進行視頻監控。

前端信號采集部分主要是由攝像機、光學鏡頭、防護罩、云臺、支架五個部分組成。

（1）攝像機和光學鏡頭是產生圖像和決定圖像質量優劣的設備。以往使用較多的高清晰度彩色攝像機型號是DS－2DE5220IWE。該攝像機具有480TVL高清晰度輪廓校正和秀優的自動白平衡功能，還具有高速動態背光補償功能。

（2）防護罩是保護攝像機和光學鏡頭的設備，安裝在云臺上。水／風冷式防護罩（型號：PIH－5040）用不銹鋼材料制成，全密封，能夠有效地防水、防塵、防爆和耐腐蝕，可直接用水沖洗，特別適應在燃料露天及高溫的環境下穩定工作。

（3）云臺。在使用中，需要全方位觀察設備，采用電氣和機械性能好的適合在高溫、潮濕地方工作的室外重型全方位云臺（型號：PIH－301）

（4）支架作為安裝的一部分，須正確選用支架確保最大限度保證設備使用過程中的穩定性和安全性。

傳輸部分主要采用光纖傳輸，在傳輸過程中減少視頻信號的衰減、失真，增強了視頻信號的傳輸性和可靠性。對于就近的視頻傳輸，主要采用六類屏蔽網線。對于小于100m傳輸距離的視頻信號，可減少施工過程中的施工量，并做到盡可能減少視頻信號傳輸過程中的丟失率。

將前端的視頻信號集中匯集在分站交換機內，通過光纖傳輸，把各個子站的視頻信號統一傳輸至末端的控制室內，集中管理。

末端設備主要包括中心交換機、視頻矩陣、流媒體服務器、磁盤陣列、客戶端管理計算機以及顯示終端。

（1）中心交換機是視頻通訊主要的傳輸轉發設備。整個視頻監控數據通過光纖傳輸，經過多個交換機，將整個視頻監控系統組成一個整體的網絡。

（2）視頻矩陣。針對末端實時畫面的播放，將整個大屏幕做1、4、9、16路的分割，可多畫面顯示實時畫面，也可輪巡顯示畫面。

（3）流媒體服務器。主要設置客戶端服務器，對于單獨客戶端進行設置。

（4）磁盤陣列主要功能是對視頻信號做一個整體的存儲，對于事故的發生過程做全程攝錄，可在事故回放中起到重要作用。

（5）客戶端管理計算機。主要設置視頻參數，管理畫面和操作人員的權限，是整個視頻監控系統的核心部分。

（6）顯示終端。實時顯示就地畫面及回放畫面。

4.2.2 電子圍欄系統

電子圍欄系統對廠區圍墻等邊界區域進行監控。

前端設備主要是探測器，為適應室外天氣，減少誤報，探測器選用最先進的電子圍欄產品G5T7系列脈沖電子圍欄探測器。

G5系列主機其核心優勢是多級聯網。通過遠程控制及多級控制，可以直接與計算機網絡連接，也可以連接自主研發的報警主機和鍵盤等完整的產品線，為客戶提供整體解決方案。

圍欄是電子圍欄系統的重要組成部分，為了保證電子圍欄整個系統的正常運行以及使用壽命，電子圍欄前端必須具有抗高壓、抗污、抗氧化、耐腐蝕等基本功能。

客戶端計算機，使用SA100軟件平臺，對于前端報警主機自動探測發生在布防監測區域內的侵入行為，產生報警信號，并為安保人員提供發生報警的區域部分，顯示可能采取對策的系統，實現軟件對前端報警主機的信息采集，并實現對報警主機的配置管理。根據采集到的信息判斷前端主機是否處于正常狀態，并對非正常狀態產生報警，提醒安保人員，同時記錄報警信息。

4.2.3 入侵報警系統

入侵報警系統對廠區大門區域進行監控。入侵報警系統由報警主機、紅外雙鑒報警器、聲光報警器組成。

紅外雙鑒是被動式紅外傳感器和微波傳感器的組合，微波只對移動物體產生感應，紅外只對引起紅外溫度變化的物體產生感應，只有在微波和紅外同時感應才會作出報警，大大提高報警可靠性。微波傳感器根據多普勒效應原理來探測移動物體，傳感器發射微波，微波遇到障礙物時被反射回傳感器，當障礙物相對傳感器運動時，則傳感器接收到的反射波頻率發生變化；當障礙物朝著傳感器運動時，傳感器接收到的反射波頻率比發射波高，當障礙物遠離傳感器運動時，傳感器接收到的反射頻率比發射波低，因此傳感器通過比較反射波和發射波的頻率來探測是否有移動物體進入。

報警主機選用CP－428主機，當檢測到移動物體時，通過開關量輸出報警信息到動環監控報警主機。動環報警主機可根據預置規則聯動相應功能，報警信息上傳中心，使安保人員了解進入現場的移動物體；聯動相應的燈光照明，調用預置位，啟動報警錄像等。

紅外雙鑒報警器選取EDS－2000報警器，EDS－2000是一款性能卓越的被動紅外＋微波雙鑒室外探測器，適合于各種惡劣的環境。EDS－2000是專門針對于室外各種惡劣條件進行設計的，甚至還能防寵物引起誤報。將硬件雙鑒技術與日趨成熟的軟件技術完美結合，EDS2000性能達到了高水平，可以說，已經能100%防止誤報的產生。高強度密封的塑料外殼內，由高級的微波傳感器及光學元件傳感器組成。獨特的光學元件結合多普勒微波確保對保護區域的精準防護，而不發生誤報。探測器的靈敏度及探測范圍由可由施鈕微調，因此針對不同的環境，EDS2000都可設置出最適合現場的狀況。EDS－2000用來防護大范圍的區域，能夠很容易地安裝在墻壁上。

4.3 安保監控系統原理

整個安保監控系統通過視頻監控系統、電子圍欄系統、入侵報警系統將整個火電廠安保系統融為一體，通過網絡將各個子系統連接為一體，分別對廠區、圍墻、大門進行24小時不間斷監控，確保廠區安全。

5 結束語

火電廠作為電力系統的重要組成部分，其安全性很重要，安保監控系統的投入，可大大降低事故的發生率，減少人力投入。近年來隨著數字技術的不斷發展，新型的數字網絡視頻系統慢慢進入到火電廠系統，對提高火電廠的安全性、經濟性、可靠性更有益處。

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Application of security monitoring system in thermal power plant

KANG Xuan1，CAO Xiang－bin2
（1.Tianshui Electric Drive Research Institute Co.，Ltd.，Tianshui 741020，China；2.Weijiadi Coal Mine，Gansu Jingyuan Coal Industry and Electricity Power Co.，Ltd.，Baiyin 730913，China）

The necessity of setting up the various monitoring devices in the power plant security system is introduced.The application and characteristics of this security system in a power plant with 4×300MW generator set are presented.

video monitoring；electronic fence；intrusion alarm；group screen；streaming media server；video matrix；digital monitoring

TM277.2

A

1005—7277（2016）05—0032—05

2016－08－01