淺談實物保護系統(tǒng)運行及管理

吳 鵬

(三門核電有限公司，浙江 三門 317112)

一、核電站實物保護系統(tǒng)簡述

隨著計算機網(wǎng)絡信息技術的不斷發(fā)展，建立在智能控制等基礎之上的實物保護系統(tǒng)必將也向前發(fā)展。對于實物保護系統(tǒng)我們不僅要實現(xiàn)對其進行的監(jiān)測與控制，對各系統(tǒng)機器設備信息完全掌握，還要分析融合集成和管理各系統(tǒng)機器設備對應的信息，并在此基礎上建立一個實物保護系統(tǒng)運行決策支持的系統(tǒng)，以滿足不同的部門對實物保護系統(tǒng)控制管理和對信息的需求。

二、實物保護電視監(jiān)控系統(tǒng)

實物保護集成控制和管理將閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)，安保照明控制，出入口控制系統(tǒng)，周界入侵探測報警系統(tǒng)，安保配電和其他有關的設備控制系統(tǒng)利用各種網(wǎng)絡接口連接在一起，從而形成一個緊密相連的整體，是整個實物保護系統(tǒng)的核心，提供了一個較完善的對話窗口給安保管理工作人員，使安保管理工作人員能夠通過集成安保控制和管理的平臺實現(xiàn)對整個安保系統(tǒng)的監(jiān)控管理。同時各個子系統(tǒng)也能夠在脫離核動力集成控制管理系統(tǒng)之下實現(xiàn)獨立運行。核電站電視監(jiān)控系統(tǒng)需要與出入口控制、周界探測報警等系統(tǒng)進行聯(lián)動，當門禁系統(tǒng)、周界報警系統(tǒng)發(fā)出報警或特定事件時，能夠聯(lián)動電視監(jiān)控系統(tǒng)進行實時畫面彈出以及報警錄像，并能在集成平臺上通過對時間、事件進行事件檢索。

(一)電視監(jiān)控系統(tǒng)構架

核電站電視監(jiān)控系統(tǒng)一般是由模擬系統(tǒng)和數(shù)字視頻系統(tǒng)組成，模擬系統(tǒng)設備包括矩陣、控制鍵盤、前端攝像機。數(shù)字系統(tǒng)設備包括編碼器、視頻服務器和磁盤陣列等。

前端攝像機信號通過視頻分配器將模擬信號分成兩路，一路接入矩陣主機，通過矩陣控制鍵盤將視頻信號顯示在指定的監(jiān)視器上；另一路接入編碼器，編碼器將模擬信號轉成數(shù)字信號，在視頻服務器的管理下，通過網(wǎng)絡將視頻信號傳到磁盤陣列進行錄像。

(二)集成平臺與電視監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動設計

集成平臺上匯聚了門禁系統(tǒng)、周界探測系統(tǒng)、內(nèi)部通訊系統(tǒng)的各種事件，其中門禁系統(tǒng)的一些刷卡事件如非法刷卡、防反傳、防脅迫、門強制打開等事件以及周界系統(tǒng)報警、設備防拆等事件都需要在集成平臺上和監(jiān)視器上顯示報警實時畫面，并且能夠根據(jù)事件查到報警錄像。所以，集成平臺需要與電視監(jiān)控模擬系統(tǒng)矩陣有接口功能，完成報警事件聯(lián)動報警實時畫面在監(jiān)視器上的實時彈出顯示；同時具有與數(shù)字子視頻系統(tǒng)接口功能，在集成平臺上完成調(diào)用實時報警圖像、報警錄像以及歷史錄像功能。

1.集成平臺與電視監(jiān)控模擬系統(tǒng)的聯(lián)動設計

電視監(jiān)控模擬系統(tǒng)接收報警信息一般通過兩種方式：軟聯(lián)動方式：通過矩陣自帶的RS232端口或自帶的網(wǎng)絡接口接收外界傳來的報警信息，進行報警聯(lián)動；硬聯(lián)動方式：通過矩陣配置的報警輸入模塊，接收來自報警器的干觸點信號，進行聯(lián)動報警。集成平臺與電視監(jiān)控模擬系統(tǒng)的接口是通過軟聯(lián)動方式完成的，通過軟聯(lián)動方式不僅可以實現(xiàn)報警聯(lián)動功能，還可以通過集成平臺對矩陣的接口，完成其它控制功能，以及矩陣與集成系統(tǒng)時間同步的功能。

當矩陣只有RS232口時，需要配置一臺RS232轉網(wǎng)絡的適配器，將矩陣的RS232轉換網(wǎng)絡端口，賦予IP地址，保證兩臺冗余集成服務器都能訪問矩陣，完成對矩陣的控制作用。目前市面上RS232轉網(wǎng)絡接口的模塊有很多種，建議選擇可以多用戶訪問的模塊，這樣可以確保集成系統(tǒng)主備服務器同時打開接口軟件，在主備服務器切換時接口軟件不掉線。

2.集成平臺與電視監(jiān)控數(shù)字系統(tǒng)的聯(lián)動設計

目前核電站使用的集成平臺有的已經(jīng)內(nèi)嵌了數(shù)字視頻系統(tǒng)。不需要做接口開發(fā)，就可以直接在集成平臺上直接調(diào)用視頻實時圖像和錄像。有的集成平臺沒有配置數(shù)字視頻系統(tǒng)或者內(nèi)置軟件功能不能滿足核電站實物保護系統(tǒng)的功能要求，就需要做二次接口開發(fā)。集成第三方的數(shù)字視頻系統(tǒng)。開發(fā)的接口軟件安裝在服務器上，通過接口軟件完成實時圖像、報警圖像和常規(guī)錄像的調(diào)用。

(三)電視監(jiān)控系統(tǒng)與周界探測系統(tǒng)聯(lián)動

設計核電站實物保護周界探測系統(tǒng)是在核電站防護周界布置不同的探測器，用于探測不法入侵者，當有探測器探測到不法入侵者時，會發(fā)出報警信號，報警信號聯(lián)動現(xiàn)場視頻信號顯示在監(jiān)控中心的監(jiān)視器上，同時啟動報警錄像功能。

1.電視監(jiān)控模擬系統(tǒng)與周界探測系統(tǒng)聯(lián)動設計

電視監(jiān)控模擬系統(tǒng)與周界探測系統(tǒng)接口功能是當周界區(qū)域發(fā)生報警時，電視監(jiān)控模擬系統(tǒng)將報警區(qū)域的視頻圖像立即切換到監(jiān)控中心的監(jiān)視器上。完成該項功能可以采用軟聯(lián)動方式或者硬聯(lián)動方式。

軟聯(lián)動方式優(yōu)點是不需要敷設更多的電纜，簡單方便。缺點是如果網(wǎng)絡出現(xiàn)問題，軟聯(lián)動將會失效，不能滿足系統(tǒng)獨立性的要求，聯(lián)動速度較慢。

硬聯(lián)動方式是將報警信號接到矩陣報警輸入模塊上，優(yōu)點是系統(tǒng)網(wǎng)絡癱瘓不會影響的聯(lián)動功能，滿足系統(tǒng)獨立性要求，聯(lián)動速度快。缺點是需要敷設較多電纜，費用高，維護不易。目前核電站實物保護系統(tǒng)普遍采用硬件聯(lián)動的接口方式。

2.電視監(jiān)控數(shù)字視頻系統(tǒng)與周界探測系統(tǒng)聯(lián)動設計

周界探測系統(tǒng)報警信號都將上傳到集成平臺，可以通過介紹的集成平臺與數(shù)字視頻系統(tǒng)接完成報警錄像功能，當集成平臺收到周界的報警信號后，將報警聯(lián)動信息通過接口協(xié)議傳給數(shù)字視頻系統(tǒng)，數(shù)字視頻系統(tǒng)根據(jù)定制好的錄像策略進行報警錄像。這種報警錄像方式優(yōu)點是不需要敷設報警聯(lián)動線纜，節(jié)省費用。缺點是不滿足系統(tǒng)獨立性要求，當網(wǎng)絡出現(xiàn)故障，將導致報警聯(lián)動錄像功能無法實現(xiàn)。

目前在核電站實物保護設計中，要求各子系統(tǒng)既能獨立運行，又可以通過統(tǒng)一的計算機管理平臺構成一個整體。所以采用硬聯(lián)動方式是保證子系統(tǒng)的獨立運行最好的方法。數(shù)字視頻系統(tǒng)直接與周界探測系統(tǒng)進行報警聯(lián)動，這種方式不受集成平臺的影響。周界探測報警干觸點信號一般接入到編碼器的I/O輸入端，當周界探測器產(chǎn)生報警后，會觸發(fā)編碼器上的I/O輸入端繼電器動作，數(shù)字視頻系統(tǒng)根據(jù)預先設置完成報警錄像的功能。

目前大多數(shù)編碼器一個視頻信號配置一個I/O輸入端口，能夠接入的報警信號的數(shù)量與攝像機的信號數(shù)量一樣多。而目前核電站周界探測報警數(shù)量基本上都大于攝像機的數(shù)量，導致一部分報警信號無法接入系統(tǒng)。

按照周界探測系統(tǒng)設計要求，周界報警探測系統(tǒng)會在一些區(qū)域采用多種類型的探測器進行探測，這就存在一個報警信號需要聯(lián)動2-3個攝像機信號和一個攝像機對應兩個報警信號的情況，如果采用報警信號并接的方式，電纜組合復雜，系統(tǒng)將無法識別報警類型，這是實物保護系統(tǒng)不允許的。所以需要選擇報警輸入可以定制的數(shù)字視頻系統(tǒng)，根據(jù)周界探測系統(tǒng)報警數(shù)量選擇報警輸入模塊數(shù)量，數(shù)字視頻系統(tǒng)對這些報警進行統(tǒng)一管理。對每路報警設置其報警錄像的攝像機。這樣解決了以上問題，實現(xiàn)了采用硬聯(lián)動方式進行報警錄像的功能，并且保證了系統(tǒng)運行的獨立性。

(四)電視監(jiān)控系統(tǒng)與門禁系統(tǒng)聯(lián)動設計

門禁系統(tǒng)所產(chǎn)生的報警為因刷卡行為不規(guī)范而產(chǎn)生的，為事件報警。門禁系統(tǒng)將刷卡報警事件上傳到集成平臺，集成平臺根據(jù)軟聯(lián)動方式，將產(chǎn)生刷卡事件區(qū)域的攝像機信號切換到監(jiān)視器上；同時通過集成平臺與電視監(jiān)控系統(tǒng)接口設計方法聯(lián)動數(shù)字視頻系統(tǒng)進行錄像。

三、實物保護系統(tǒng)調(diào)試

在進行實物保護電視系統(tǒng)實施設計時，首先確定系統(tǒng)聯(lián)動構架，再選擇相應的產(chǎn)品，按照現(xiàn)場實際情況進行實施，會取得良好效果。

(一)設計基本原則

根據(jù)國家有關部門制定的實物保護系統(tǒng)設計規(guī)范，以及現(xiàn)場實際情況，技防設計由各種實體屏障及探測、監(jiān)視、出入口控制、通信、電氣、各種接口等實物保護系統(tǒng)構成。在充分滿足技術規(guī)格書要求的基礎上，遵循提供系統(tǒng)的可靠性、安全性、冗余性、先進性、可擴展性、可用性、經(jīng)濟性等原則，并且針對核電站的應用需求將重點考慮系統(tǒng)的可靠性及系統(tǒng)的快速響應能力。

(二)實物保護系統(tǒng)的構架

核電站實物保護系統(tǒng)構成分為兩層，第一層為集成顯示及聯(lián)動平臺(含維護平臺)，第二層為各功能子系統(tǒng)。

第一層的主要功能：分為集成顯示及聯(lián)動平臺和維護平臺。集成顯示平臺主要供操作人員使用，能夠通過電子地圖給操作人員直觀地顯示現(xiàn)場主要的報警信息，并聯(lián)動調(diào)出相應的視頻圖像，記錄報警及相應的聯(lián)動視頻圖像，同時操作人員能夠在電子地圖上手動消除報警信號。維護平臺主要供維護人員使用，讓維護人員能夠全面了解各個功能子系統(tǒng)的設備運行狀態(tài)、維護狀態(tài)，能夠給維護人員提供預維修信息，保障系統(tǒng)處于良好的運行狀態(tài)。

第二層的主要功能：各子系統(tǒng)能夠獨立完成各自的系統(tǒng)功能，各子系統(tǒng)開放并配置相關接口(軟件和硬件)，保證各子系統(tǒng)間能夠實現(xiàn)報警聯(lián)動。

第一層和第二層的關系：獨立統(tǒng)一。第一層和第二層均為獨立運行的系統(tǒng)，同時，第一層平臺可以調(diào)用第二層中所有子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶的需要顯示相應的數(shù)據(jù)信息，不占用第二層系統(tǒng)的資源，能夠在保證第二層各功能子系統(tǒng)的獨立性基礎上做到統(tǒng)一管理。

(三)主要子系統(tǒng)的功能概述

1.出入口控制系統(tǒng)

出入口控制系統(tǒng)用于完成對核電站內(nèi)部、控制區(qū)、保護區(qū)、要害區(qū)及要害部位人員和車輛的出入控制管理。系統(tǒng)通過對人員類型、進出時間和區(qū)域的劃分來控制和管理整個受控廠區(qū)的人員流動；根據(jù)各個區(qū)域的不同安保級別的要求采取不同種類的控制手段，以達到防止和發(fā)現(xiàn)不法分子的非法闖入；與其他系統(tǒng)之間通過系統(tǒng)接口聯(lián)動，有效的拒絕不速之客。同時也能夠與集成保安控制及管理系統(tǒng)、電視監(jiān)控系統(tǒng)、周界探測報警系統(tǒng)有機結合，構成一個完整的防范體系。

2.周界探測報警系統(tǒng)

周界探測報警系統(tǒng)是整個實物保護系統(tǒng)中的一個重要組成部分，根據(jù)技術規(guī)格書及現(xiàn)場情況的具體要求，周界探測報警系統(tǒng)包括適合現(xiàn)場情況的各種探測設備，如：微波探測器、張力鐵絲探測、紅外探測、管道柵欄探測、視頻探測等，還包括探測報警控制器、報警服務器及工作站。

探測報警系統(tǒng)能在有入侵者時起到報警的作用，并用圍欄來阻止入侵者或延遲入侵的時間，這種延遲是必需的，它能保證有足夠的時間來阻止入侵，也可聯(lián)動其他設備來完善功能，如：通過聯(lián)動電視監(jiān)控系統(tǒng)來監(jiān)視入侵者和確認報警等。電視監(jiān)控系統(tǒng)的建立起到對不法分子的威懾作用，防范于未然，為保障電站的安全起到應有的作用。

四、總結

任何一個好的系統(tǒng)，不在于局部的技術嚴密尖端，而在于整體系統(tǒng)的嚴密、無薄弱環(huán)節(jié)，核電站實物保護系統(tǒng)的穩(wěn)定運行也同樣要依賴于各個子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作，設計時要充分考慮系統(tǒng)的先進性、合理性、實用性、可靠性、穩(wěn)定性和可擴展性等原則。相信隨著電子信息技術的不斷發(fā)展，核電站實物保護系統(tǒng)也必將不斷完善和改進，更好的為我國核電站的安全運行保駕護航。

參考文獻：

[1]侯莉茜，孫立力.核電站實物保護電視監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動接口設計與實施[J].魅力中國，2014(13)：132.

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