抽水蓄能電站安防系統設計探討

應麗駿

(廣東省水利電力勘測設計研究院，廣東 廣州 510635)

抽水蓄能電站工程是重大基礎設施，一般由上水庫、下水庫、輸水系統、地下廠房洞室群、開關站、現場辦公樓等部分組成，占地范圍廣且構筑物分散。采取必要措施提高治安防范能力、保障電站設施安全運行、保護人員生命財產安全，是每個電站建設與運行管理單位的重要職責。尤其近年來，隨著國際形勢的變化，全世界反恐、安全防范形勢日益嚴峻，如何全面、高效、經濟的保護防范對象的安全，變得日益重要。

安全防范手段主要包括人防、物防和技防。在早期的抽水蓄能電站工程設計時，通過科技手段，比如電子監控，電子防盜，電子報警等技術進行安全防范的水平還比較低，也沒有對應的規范要求，因此電站安防主要以人防和物防為主。2000年后，計算機技術、通信技術、數字圖像處理技術、數字電路技術等飛速發展，引領技防手段與相關設備的性能日趨成熟與穩定，逐步在安防領域廣泛應用。

2004～2007年建設部發布了GB50348- 2004《安全防范工程技術規范》、GB50394- 2007《入侵報警系統工程設計規范》、以及GB50396- 2007《出入口控制系統工程設計規范》[1- 3]，2013年公安部發布了GA1089- 2013《電力設施治安風險等級和安全防范要求》[4]，分別對安全防護級別與基本配置要求等進行了規范。本文根據以上規范和近些年相關技術發展[5- 7]，提出抽水蓄能電站安防系統設計中，安全防護等級、安防系統組成、設計原則、網絡結構、硬件設備、軟件功能、安防中心布置等應包含的內容和應達到的標準，對安防視頻監控、入侵報警、出入口控制三個安防子系統提出了具體要求，為抽水蓄能電站工程的安防系統設計提供參考。

1 安全防護等級與安防系統組成

抽水蓄能電站一般為大型工程，建議根據工程所處地理位置的特點及運行管理單位的實際需求，將安全防護等級定為一級。

抽水蓄能電站安防系統主要由安防視頻監控系統，入侵報警系統、出入口控制等子系統組成，且在現場辦公樓設安防中心用于布置監控顯示大屏、管理工作站及聲光報警裝置，方便安保人員實時監控。

2 安防視頻監控系統

2.1 平臺架構

抽水蓄能電站的安防視頻監控系統建議采用全IP視頻監控系統。因與工業電視系統采用相同的技術，可將工業電視與安防視頻監控進行集成，采用統一的網絡視頻監控平臺，共用硬件及軟件平臺。系統建議按2層系統架構設計，主站平臺設于現場辦公樓，同時設多個站端平臺，包括上水庫站端、下水庫站端、廠房站端、辦公樓站端等。站端平臺用于管理和存儲所轄范圍內的視頻，并同時向主站平臺上傳數據。主站平臺接收各站端平臺的視頻，可實時調閱，并對重要視頻進行存儲。

系統由核心交換機、WEB服務器、平臺級聯服務器、管理服務器、流媒體服務器、存儲服務器、監控工作站、時鐘同步裝置、集中存儲設備等構成。平臺級聯服務器、管理服務器、流媒體服務器等關鍵設備，應該分布部署并冗余配備，服務器與工作站等設備之間的網絡互連也必須有冗余配置。平臺硬件系統架構如圖1所示。

2.2 傳輸網絡

安防視頻監控系統利用抽水蓄能電站內的光纖傳輸通道形成光纖環網，以提高系統的可靠性。可在上水庫進出水口、地下廠房、現場辦公樓、開關站等各處設環網匯聚交換機(一般下水庫進出水口與現場辦公樓共用)，設站端系統。根據前端設備的位置和數量布置接入交換機。光纖環網結構如圖2所示。

圖2 安防視頻監控系統光纖環網結構圖

2.3 存儲方式

存儲方式一般有集中存儲和分布式存儲。

由于電站各監控區域地理范圍分布廣，監控點數量大，宜采用分布式存儲方式。可在上水庫、地下廠房、現場辦公樓、開關站等各處設1個站端系統(一般下水庫與現場辦公樓共用站端)，站端系統中分別配置足夠容量的存儲單元，平臺中心配置一套IP SAN集中存儲。每個區域的視頻錄像存儲到附近的站端系統的存儲單元中，對于重要時段的或檢測到異動的視頻同時傳輸到平臺中心的集中存儲設備中，以分布負載，減小網絡的傳輸壓力。

2.4 前端攝像機的布點及設備選型

抽水蓄能電站的安防前端攝像機應主要布置在上下水庫各大壩、上下水庫配電房、上下水庫進出水口、上下水庫對外支線道路口、地下廠房交通洞洞口、現場辦公樓內、電站出入口以及區域外圍等眾多位置。

各位置攝像機的選型應考慮安裝環境、安裝方式、鏡頭、供電方式、像素、照度等各方面：

根據安裝方式，可選擇固定安裝、云臺安裝、一體化攝像機等；

根據安裝地點，可選擇室外型、室內型、立桿安裝、壁裝、吊裝、吸頂安裝等；

根據攝像機形狀，可選擇半球攝像機、槍式攝像機、一體化球機等；

根據環境光線，可選擇低照度、星光級、紅外攝像機等；

根據攝像頭監控物體遠近及范圍，可選擇定焦、變焦、廣角等各型攝像機；

攝像機的傳輸接口分選擇RJ45口，光口等；

攝像機的供電要求，可選擇POE供電。

3 入侵報警系統

3.1 設計原則

入侵報警系統的設計首先分析防護對象的風險等級、防護級別；再結合環境條件，考慮功能要求和安全管理要求，初步確定系統的規模和應采取的綜合防護措施；最后根據不同的規模和綜合防護措施，進行必要的技術經濟比較以匹配建設投資。具體設計中還需要根據抽水蓄能電站平面圖，進行防區的劃分，確定探測器、傳輸設備的設置和選型；并根據防區的數量和分布、信號傳輸方式、管理單位要求、未來可擴充要求等，確定控制設備的具體配置以及管理軟件總功能和分菜單功能。

抽水蓄能電站入侵報警的防護對象應包括現場辦公樓、公共走廊、財務室、重要辦公室、機房、開關站、地面調壓井等位置。

3.2 入侵報警系統組成

入侵報警系統一般由四部分組成：前端探測器、傳輸設備、處理/控制/管理設備和顯示/記錄設備。抽水蓄能電站的前端探測器可在現場辦公樓、開關站、地面調壓井的圍墻周界設周界報警，在公共走廊、財務室、重要辦公室、機房等設雙鑒移動探測器，用于探測非法入侵行為，探測器將入侵信號傳給報警主機。

對于開關站、地面調壓井等距離較遠的位置，可分別配置報警主機，前端探測器和報警主機之間采用總線連接。報警主機接收信息數據后，立即傳給報警燈，發出聲響，并與視頻進行聯動。報警主機就近接入安防系統的接入交換機，利用安防局域網絡，接入安防中心。

所有事件通過網絡上傳至安防中心進行聯網。安防中心應能遠程控制報警主機以收取報警燈發出的信號，并迅速識別其在電子地圖上的對應位置，分析情況，與視頻聯動進行視頻復核，做出相應反應。

SUN Wen-wen, WANG Yin, ZHU Hui-ming, BI Ke, XU Li-sha

3.3 前端探測器的選型

前端探測器按傳感器的種類按可探測的物理量來分，可分為紅外報警器、微波報警器、超聲波報警器、激光報警器、振動報警器等；按警戒范圍分類，可分為點控制警報器、線控制警報器、面控制警報器和空間控制警報器；按探測器的工作方式分，可分為主動式和被動式報警器等。

根據抽水蓄能電站實際的使用場地，建議在重要建筑物周界采用4光束紅外對射，以有效降低小動物活動等引起的誤報率；可在樓宇室內采用微波及紅外雙鑒探測器，以提高靈敏度。

3.4 入侵報警系統的主要功能

(1)緊急報警裝置應具備報警后不可撤防、防誤觸發、被觸發后自鎖、以及故障報警功能。

(2)設防時，若探測器探測到入侵發生，報警信息不能自動復位，應持續到手動復位。

(3)系統應具備手動和自動設防(或撤防)兩種模式，具有報警、故障、被破壞、各項操作等信息的顯示和記錄功能，所記錄信息應包括事件時間、地點、性質等，且信息不能更改。

4 出入口控制系統

4.1 設計原則

出入口控制系統的設計首先分析防護對象的風險等級和防護級別，結合環境條件，確定功能要求和管理要求，以及系統的規模和構成；然后根據系統功能要求、出入時間段、出入權限、出入目標數量等因素確定系統的設備選型與數量配置；必要時進行技術經濟比較以匹配建設投資。

出入口控制系統的設置除了有效開啟時間應能滿足出入口流量及人員、物品的安全要求外，必須滿足發生緊急情況時人員的逃生疏散要求，以及斷電時系統啟閉狀態滿足管理要求。

4.2 出入口控制系統組成

出入口控制系統主要由五部分組成：識讀部分、傳輸部分、管理/控制部分、執行部分，系統軟件。抽水蓄能電站出入口控制系統一般應集成門禁、車輛進出控制、人員出入閘機控制，并預留考勤系統、消費系統等擴展功能，實現一卡通用。

門禁點一般應包括現場辦公樓、地下廠房、各類控制室及重要辦公室的門禁。同時，應集成車輛道閘、人員翼閘出入控制，在進電站檢查站、主廠房入口、以及上下庫通道等處布置車輛道閘，在主廠房及主變洞人員通道布置翼閘。

出入口控制系統網絡建議獨立組網，采用“核心+匯聚+接入”的三層組網方案。利用電站內通信光傳輸網設備傳輸。系統基于WEB架構，在安防中心集中布置中心數據庫服務器及應用服務器，部署相應軟件管理平臺，實現統一數據庫儲存及平臺管理。

4.3 門禁

門禁系統推薦采用TCP/IP網絡門禁，門禁控制器采用以太網接口，可實現Internet，局域網等組網通信。

系統一般由門禁管理軟件、門禁管理硬件及用戶卡組成，硬件包括門禁控制器、讀卡器、發卡器、電控鎖，以及開門按鈕；軟件應能反應人員進出信息、門狀態信息，以及報警信息等。一般流程為：系統通過軟件對用戶卡進行授權；用戶在讀卡器上刷卡時，門禁控制器接收到讀卡器上感應到的用戶信息，對用戶權限做出判斷，確定是否打開對應門鎖。聯網門禁系統如圖3所示。

圖3 聯網門禁TCP/IP型系統示意圖

4.4 車輛出入控制

車輛出入通過道閘控制器發出的控制信號來控制道閘的起落，配套使用地感線圈和車輛檢測器實現車輛通過自動落桿和防砸車功能，對站內主要通道區域出入車輛(電站內車輛、電站外車輛)的進行安全管理。

車輛道閘與門禁管理系統共享數據庫軟件平臺，實現一卡通用。

4.5 出入口控制系統的主要功能

(1)能根據安全等級實行分級管理、區域化管理，對不同身份人的卡有不同區域的進出權限。

(2)系統能記錄存儲出入、操作、報警等各種事件，并形成報表以備查用。

(3)每個出入口現場控制設備的記錄總數應不小于1000條，中央管理主機能存儲的事件記錄應不少于180天。

(4)與安防視頻監控系統關聯的出入口控制系統，應能回放與該出入口關聯的事件視頻圖像。

(5)能與消防系統聯動，如發生火災時，控制器自動解除門禁，將門打開，確保人員逃生需要。

5 安防中心與機房

抽水蓄能電站的安防中心一般應設于現場辦公樓，可與消防控制室共用。建議布置2*3 LCD顯示大屏及解碼控制設備，配套操控桌椅以及安防各子系統的監控工作站，實現在安防監視內對工程范圍內所有安防視頻、入侵報警信號、出入口控制信號的集中監控和報警。另外，在安防中心附近應設有機房，用于放置安防系統的服務器及通信設備，并由不間斷電源UPS進行集中供電。

6 結語

抽水蓄能電站的安全防護工作非常重要，應基于人防手段、物防手段，并結合技防手段，建立安防視頻監控子系統、入侵報警子系統和出入口控制子系統，全面保護防范對象安全，提升電站運行及生產安全管理水平。建議抽水蓄能電站安防系統的設計單位應在嚴格執行相關規范的基礎上，緊跟科技發展，以體系完整、高標準、全覆蓋、相對先進且經濟為設計原則，做好安防系統設計工作。

[1] GB50348- 2004. 安全防范工程技術規范[S].

[2] GB50394- 2007. 入侵報警系統工程設計規范[S].

[3] GB50396- 2007. 出入口控制系統工程設計規范[S].

[4] GA1089- 2013. 電力設施治安風險等級和安全防范要求[S].

[5] 中國建筑標準設計研究院. 安全防范系統設計與安裝[M]. 北京: 中國計劃出版社, 2006.

[6] 黎連業, 黎恒浩, 王華. 建筑弱電工程設計施工手冊[M]. 北京: 中國電力出版社, 2010.

[7] 涂強. 清遠抽水蓄能電站安防視頻系統特點[J]. 廣東水利水電, 2015(07): 64- 67.