安防監(jiān)控系統(tǒng)在水廠中的應用

吳勇

摘 要：水廠作為城市的公用事業(yè)單位，它管理的好壞直接影響著人民的正常生產(chǎn)生活環(huán)境和水廠的社會效益。合肥供水集團第六水廠是我市供水規(guī)模最大的一個水廠，為了保證水廠的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的安全、順利及高效運行，水廠建立一個現(xiàn)代化的安防監(jiān)控系統(tǒng)是十分必要的。本文研究分析了安防監(jiān)控系統(tǒng)在水廠中的應用。

關鍵詞：安防監(jiān)控系統(tǒng)；合肥六水廠；系統(tǒng)架構(gòu)

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）03-0025-03

合肥六水廠的安防監(jiān)控系統(tǒng)包括兩個子系統(tǒng)：工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)和周界報警系統(tǒng)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)是由前端攝像機、傳輸、中心控制和輔助控制等幾部分組成，用來監(jiān)視廠區(qū)主要出入口、重要工作間、廠區(qū)周界等位置的安全和設備運行情況；紅外報警系統(tǒng)由紅外探測器、報警主機及傳輸?shù)葞撞糠纸M成，設置在水廠圍墻等處，用于探測非法入侵和防止破壞活動，實時對水廠進行立體保護。工業(yè)電視監(jiān)控中心和報警監(jiān)控中心均設置在合肥六水廠監(jiān)控中心內(nèi)。

1 系統(tǒng)架構(gòu)方式

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)方式綜述

隨著社會的進步，視頻監(jiān)控越來越被廣泛地應用到各個領域，視頻監(jiān)控系統(tǒng)也隨之經(jīng)歷了三個時代[1]。第一代：模擬時代。視頻以模擬方式采用同軸電纜進行傳輸，并由控制主機進行模擬處理。第二代：準數(shù)字時代。視頻以模擬方式采用同軸電纜進行傳輸，由多媒體控制主機或硬盤錄像主機（DVR）進行數(shù)字處理與存貯。第三代：全數(shù)字時代。視頻從前端圖像采集設備輸出時即為數(shù)字信號，并以網(wǎng)絡為傳輸媒介，基于國際通用的TCP/IP協(xié)議，采用流媒體技術實現(xiàn)視頻在網(wǎng)上的多路復用傳輸，并通過設在網(wǎng)上的網(wǎng)絡虛擬（數(shù)字）矩陣控制主機（IPM），來實現(xiàn)對整個監(jiān)控系統(tǒng)的指揮、調(diào)度、存貯、授權(quán)控制等功能。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)方式選擇

我們廠設計采用的是應用最廣也是最為成熟的模擬和數(shù)字相結(jié)合的系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由前端模擬攝像機、數(shù)字硬盤錄像機和相關管理軟件來實現(xiàn)。這種方式的有點是同時兼有了模擬系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)的優(yōu)點，規(guī)避了這兩點各自的一些劣勢。數(shù)模結(jié)合的系統(tǒng)穩(wěn)定性高，視頻質(zhì)量高，沒有延時，也可以通過以太網(wǎng)來傳輸數(shù)字圖像，數(shù)字化的存儲也可以基本上不受容量限制，也可以比較方便地進行人工智能處理。由于系統(tǒng)比較成熟，性價比也格外高，因此國內(nèi)外的重要水廠一般都采用這種方案。基于準數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)是技術成熟性和應用廣泛性。同時，也根據(jù)水廠實際需求及從系統(tǒng)的先進性、可靠性、經(jīng)濟性考慮，我們六水廠采用了模擬監(jiān)控與數(shù)字錄像相結(jié)合的視頻監(jiān)控系統(tǒng)[2]。

1.3 系統(tǒng)架構(gòu)框圖

系統(tǒng)架構(gòu)框圖1所示。

1.4 系統(tǒng)配置及架構(gòu)設計

電視監(jiān)控系統(tǒng)通過系統(tǒng)前端監(jiān)控點攝像機采集圖像信息，矩陣主機處理后在相連的大屏上反映監(jiān)控場景；室外配置日夜轉(zhuǎn)換快球，控制由矩陣切換主機主控鍵盤操縱；室內(nèi)配置日夜轉(zhuǎn)換彩色攝像機，矩陣切換主機可以把每一個監(jiān)控點的圖像人工（或自動）切換到與主機相連的大屏上（投影儀）顯示；設置硬盤錄像機進行視頻錄像及畫面回放，要求24小時全天候錄像，可連續(xù)錄像一周，圖象監(jiān)控畫面處理后可在網(wǎng)絡上進行管制閱覽便于管理人員了解水廠生產(chǎn)情況。

全廠監(jiān)控點設置如下：加氯間、變配電間、加藥間、沖洗泵房、濾池、送水泵房：分別配置日夜轉(zhuǎn)換彩色攝像機。傳達室、綜合樓、沉淀池、廠區(qū)：分別配置室外日夜轉(zhuǎn)換快球。為了完成云臺、鏡頭的控制及報警處理的需要，配置矩陣切換控制器；工藝設備監(jiān)控圖像在控制中心控制室內(nèi)由硬盤錄像機處理后，進行實時錄像并可根據(jù)需要選擇任一時刻圖像回放，并可通過大屏顯示，傳達室的分控多媒體電腦可以隨時查詢、瀏覽任一監(jiān)控畫面。矩陣主機系統(tǒng)：實現(xiàn)監(jiān)控圖像的切換、輪巡、控制等，完成監(jiān)視圖像的輸出及管理，配套主控鍵盤實現(xiàn)現(xiàn)場的監(jiān)視控制和切換。

2 系統(tǒng)組成

工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)由前端攝像部分、傳輸部分和顯示監(jiān)控設備及控制設備組成[3]。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示。

（1）攝像部分。攝像部分的作用是把系統(tǒng)所監(jiān)視目標的光信號變成電信號，并送入系統(tǒng)的傳輸分配部分進行傳送，攝像部分的核心是攝像機，它是光電信號轉(zhuǎn)換的主體設備，是整個安保系統(tǒng)的眼睛。（2）傳輸部分。傳輸系統(tǒng)也是整個監(jiān)控系統(tǒng)的關鍵部分，它的性能將直接影響到最后顯示圖像的效果。本次設計采用SYV75-5視頻電纜對圖像信號進行傳輸。（3）顯示與記錄部分。圖像處理是指對系統(tǒng)傳輸?shù)膱D像信號進行記錄、加工、重放和復制等功能，顯示部分的作用是使用大屏幕進行圖像重現(xiàn)。圖像處理部分的主要設備是矩陣控制器和數(shù)字硬盤錄像機。圖像顯示部分的主要設備是投影儀。（4）控制部分。在中控室通過矩陣主機控制鍵盤可以靈活控制前端攝像機的各項功能，如調(diào)用、設定預置點、旋轉(zhuǎn)、電源等，也可通過傳達室分控多媒體管理計算機的視頻管理軟件圖像進行畫面的切換、分割、回放錄像、參數(shù)設定等。

3 系統(tǒng)功能

（1）監(jiān)視功能：監(jiān)視功能：在水廠各主要工藝點和安保區(qū)域安裝攝像機，以達到實時監(jiān)控站內(nèi)各工藝段的生產(chǎn)運作流程和站內(nèi)安全保護措施的目的；在廠區(qū)周界邊緣地帶安裝室外日夜轉(zhuǎn)換快球，實現(xiàn)對整個廠區(qū)內(nèi)部乃及周界的安防監(jiān)控。（2）控制功能：可通過矩陣主機控制鍵盤對任一攝像機的云臺、鏡頭等進行操作控制；可將所有的監(jiān)視圖像編成序列，進行自動循環(huán)顯示；還能進行分組切換。（3）錄像功能：可采用立即錄像、定時錄像和視頻報警觸發(fā)錄像，將每路視頻信號錄制成文件進行保存。用戶可以將錄像文件以光盤刻錄的方式加以保存。（4）錄像檢索及回放功能：可通過設定時間、日期、線路等檢索條件，在硬盤錄像機中查找以前錄制的文件，并能進行回放。回放可選擇兩路同時或單路回放，還可進行快進、快退、暫停、停止等操作。（5）動態(tài)檢測和自動跟蹤：可對每一路的監(jiān)控點進行動態(tài)檢測，自動跟蹤運動物體，感知其變化，當?shù)竭_畫面數(shù)時，啟動報警（或啟動錄像）。（6）日志功能：可記錄用戶所進行的一系列操作，以備查詢。同時可授權(quán)指定人員具有查詢和修改日志的權(quán)利。（7）安全功能：具有密碼保護的功能，通過對不同級別的用戶賦予不同的操作權(quán)限，防止非授權(quán)人員進行誤操作。（8）網(wǎng)絡發(fā)送功能：支持局域網(wǎng)視頻圖像傳輸，其它客戶端計算機可查看現(xiàn)場圖像。（9）盤滿自動覆蓋功能：當前的硬盤存滿后，自動刪除最早的錄像文件。（10）圖像漢字疊功能：監(jiān)視器能同時顯示圖象和漢字（圖像的必要信息）。（11）擴展功能：在不影響原有設備的使用基礎上，可根據(jù)需求增加監(jiān)控點，軟件基本不變。

4 監(jiān)控系統(tǒng)的安裝調(diào)試

電視監(jiān)控系統(tǒng)的安裝程序：（1）審閱圖紙；（2）現(xiàn)場定位測量；（3）預埋管線；（4）安裝電纜橋架、線槽；（5）清掃管路、穿放電纜；（6）安裝設備支起吊架；（7）安裝控制臺及監(jiān)視器臺架；（8）安裝云臺及攝像機防護罩；（9）安裝插頭、分線箱、配接線；（10）安裝電源設備；（11）安裝控制器、視頻設備；（12）安裝攝像機、監(jiān)視器；（13）進行系統(tǒng)單機調(diào)試；（14）進行系統(tǒng)聯(lián)動調(diào)試；（15）竣工驗收。

監(jiān)控系統(tǒng)設備是建筑弱電諸多系統(tǒng)中比較精密的光、電子設備，在施工過程中應特別注意幾點：（1）線路敷設。電視監(jiān)控系統(tǒng)的信號線路不宜與強電（220V以上）線路同管敷設，其間距應符合有關安裝規(guī)定要求，一般應相距200mm以上。（2）監(jiān)控中心安裝。監(jiān)控中心應是恒溫、通風、干燥并有充分的光照度，監(jiān)控臺距墻距離應符合民用建筑電氣規(guī)范的要求，并充分考慮到操作維修的方便。（3）電源部分。要求電源穩(wěn)定，電壓的波動范圍在正負5%之內(nèi)，整個電源系統(tǒng)應良好的接地及避雷裝置。（4）設備安裝。攝像機應裝在暗處不易被破壞的地方，并且最好是逆光安裝。

5 紅外報警系統(tǒng)

5.1 系統(tǒng)配置

我們單位考慮水廠圍墻周圍較長，同時考慮系統(tǒng)的性能，對周界報警設計采用總線式。周界報警系統(tǒng)由四光束主動紅外探測器、單防區(qū)地址模塊、液晶控制鍵盤、總線延伸器、周界報警控制主機等組成[4]。

具體配置：（1）整個周界系統(tǒng)通過一路總線將所有信號串接至報警主機，形成一個環(huán)形回路。（2）根據(jù)實際現(xiàn)場情況，整個周界距離在報警主機的控制范圍內(nèi)，我們廠采用的報警主機是采用技術領先的HONEYWELL的周界報警控制器VISTA-120（配液晶控制鍵盤），它的實際信號接收距離為1.22公里，距離完全達到我廠需要的目標。（3）根據(jù)我廠圍墻周界的特點，我們選用ALEPH品牌的四光束主動紅外探測器，配置數(shù)量：20套ABH-100L（探測距離100米），10套ABH-50L（探測距離50米）。并給每對主動紅外探測器的接收裝置中安裝單防區(qū)地址模塊，通過總線方式將所有主動紅外探測器所接收的報警信號連入報警主機。（4）現(xiàn)場配置24V輸出的開關電源箱，安保中心配置12V/7AH的蓄電池作為報警主機在突然斷電情況下的后備供電設施。

5.2 系統(tǒng)設計

5.2.1 系統(tǒng)工作原理

（1）系統(tǒng)工作原理：所有30路報警信號通過總線方式傳送到中央控制室，紅外報警控制主機可對所有探測器進行設防、撤防或旁路。（2）主動紅外探測器工作原理：主動紅外探測器的發(fā)射機發(fā)出四束經(jīng)調(diào)制的紅外光束，被紅外接收機接收，形成一條紅外光束組成的警戒線。當被探測目標侵入該警戒線時，紅外光束被部分或全部遮擋，接收機接收信號發(fā)生變化，發(fā)出報警信號。（3）為了避免雨天、霧天等惡劣天氣對探測器的干擾，我們不采用長距離（>100米）的主動紅外探測器，而采用高精度、短傳輸距離的探測器（<100米）。并通過報警主機設置探測器的掃描率，使得在報警范圍內(nèi)的非侵害源（樹葉、小鳥等）避開警告指示。

5.2.2 系統(tǒng)架構(gòu)設計

（1）紅外報警系統(tǒng)由四光束紅外線入侵探測器、單防區(qū)地址模塊、總線延伸器、控制鍵盤、紅外報警控制主機等組成。所有的報警信號通過總線方式傳送到安保中心（保安值班室），紅外報警控制主機通過控制鍵盤可對所有探測器進行設防、撤防或旁路，并通過32路繼電器輸出模塊將報警信號傳送給安保中心的矩陣控制器實現(xiàn)攝像機的報警聯(lián)動。（2）在廠區(qū)的圍墻上安裝30對四光束主動紅外探測器，用人眼無法看見的紅外光束在廠區(qū)圍墻上形成嚴密的保護網(wǎng)，一旦有不法人員想通過圍墻翻入廠區(qū)，就會立即觸發(fā)報警，在水廠安保中心安防監(jiān)控主機上顯示出相應報警的區(qū)域，通過視頻管理軟件實現(xiàn)實時報警和報警歷史記錄，并通過視頻管理軟件“虛擬矩陣”功能，接收報警信號，再由軟件中“虛擬矩陣”向相應的攝像機發(fā)出向預置位動作的命令，最后攝像機向預置位移動進行監(jiān)控，從而實現(xiàn)了報警快速聯(lián)動功能。同時對于經(jīng)常性的操作亦可通過虛擬矩陣計劃及報警聯(lián)動來自動完成。（3）個別重要的報警信號可直接報警到地區(qū)110接警中心；其他報警信號通過工作人員確認后按動控制室的緊急按鈕向地區(qū)110報警，以實現(xiàn)和警局的聯(lián)網(wǎng)功能。

5.3 系統(tǒng)優(yōu)勢

鑒于需要實現(xiàn)的智能緊急報警功能，為了保證系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定性，我們采用應用最廣泛的總線制報警系統(tǒng)，本系統(tǒng)還可兼容樓群的周界入侵報警系統(tǒng)，系統(tǒng)優(yōu)勢描述如下：

（1）本系統(tǒng)采用總線制方式，可使系統(tǒng)設備有機結(jié)合，報警信號、防拆信號、環(huán)境監(jiān)測信號、設備故障信號、線路故障信號、電源不良信號等情況均通過總線即時向控制主機進行通報，并且可由中心控制室通過檢測操作對系統(tǒng)各設備進行檢測、調(diào)整，并可對各探測器的靈敏度進行調(diào)節(jié)。（2）本系統(tǒng)可以單獨由本身報警系統(tǒng)所組成一個完整的回路實現(xiàn)其所有的報警功能。（3）工作人員可通過密碼鍵盤對系統(tǒng)進行編程、開機、關機、布防、撤防等控制。另外，當防區(qū)產(chǎn)生報警后鍵盤液晶顯示屏能指示出防區(qū)號，使工作人員立即清楚報警位置，以便及時處理警情。

5.4 系統(tǒng)功能

（1）出入口區(qū)域和周邊圍墻區(qū)域需全面設防，無盲區(qū)和死角；（2）探測器抗不良環(huán)境下干擾能力強；（3）防區(qū)劃分適于報警時準確定位；（4）報警中心具備語音/警笛/警燈提示；（5）中心通過顯示屏識別報警區(qū)域；（6）侵入?yún)^(qū)域現(xiàn)場報警，同時發(fā)出語音/警笛/警燈、警告；（7）報警中心可控制前端設備狀態(tài)的恢復；（8）進行報警中心報警狀態(tài)、報警時間記錄。

6 結(jié)語

水廠安防系統(tǒng)的建立可以有效防范不法人員通過廠區(qū)的圍墻進入水廠內(nèi)，對加強治安保衛(wèi)，消除事故隱患，防止犯罪發(fā)生，都有著不可替代的重要作用。同時周界報警系統(tǒng)的建立可以大大降低所需管理人員的數(shù)量，從而降低人員管理費用。再者建立周界報警系統(tǒng)也是水廠步入現(xiàn)代化管理的重要標志之一，強有力的的保證了水廠的安全生產(chǎn)，為合肥市“大湖名城”的建立奠定了堅實的基礎和保障。

參考文獻

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