火警聯動視頻監控系統在核電廠應用

商志國

(陽江核電有限公司，廣東 陽江 525900)

0 引言

核電廠內廠房數量較多、規模較大，其內部各種設備設施復雜、機電設備多，這些特點增加了核電廠房的火災危險性。為了消除或控制火災，電廠設置了火災自動報警系統，當現場的火災探測器報火警時，主控室派人員到現場核實火情，確認火情，并在最短的時間內實施有效救援；視頻監控系統監控核電廠各個重要設備和重點安防場所，其所監控的區域較多，卻無法在第一時間找出起火區域視頻畫面。

因此，需要開發一套系統，實現火災自動報警系統與視頻監控系統自動聯動的功能。

1 系統組成

火警聯動視頻監控系統由以下三部分組成。

(1) 火災自動報警系統。用于通過不同類型火災探測器(包括：Notifire，DEF及西門子等)分別探測核電廠各廠房房間內的火情信息，所述火情信息包括探測到火情的火災探測器的地址編碼。

(2) 視頻監控系統。用于通過多個攝像頭獲取核電廠多個區域的視頻信息。

(3) 消防應用服務器。分別與火災自動報警系統和視頻監控系統建立通信連接，用于存儲不同類型火災探測器的地址編碼及其所在廠房房間之間的地址編碼映射表，并用于根據地址編碼映射表和火情信息，獲取探測到火情的火災探測器的地址編碼所映射的廠房房間中的攝像頭的視頻信息。

電廠火警聯動視頻監控系統拓撲如圖1所示。

圖1 電廠火警聯動視頻監控系統拓撲

2 系統功能模塊簡介

火警聯動視頻監控系統包括以下功能模塊。

2.1 火災自動報警系統報警信息收發接口

火災自動報警系統報警信息收發接口負責從火警主機獲取所有報火警探頭信息，對信息進行篩選整理分類后，同步傳輸給視頻調度系統，調取與火災報警點相關聯的攝像頭畫面。該接口必須能夠支持多種火警系統通信協議，如JBUS，CRT，CBUS，CWEB，OPC以及DDE等通用性協議，以滿足后續不同火警主機接入的兼容性。

(1) 1，2機組常規島和BOP廠房火災自動報警系統為美國Notifire公司的NFS2-3030型主機，該主機可通過CRT串口協議向第三方系統傳輸報警數據，即該功能模塊支持CRT通信協議，能夠獲取并識別火災自動報警系統所有報警類型及位置。火警主機與該功能模塊的通信需要保持單向通信，即數據只能由火警主機傳輸至火災報警信息接收模塊，不能反方向傳輸，以免對火災自動報警系統造成干擾。相關的信號通過行政辦公網絡進行傳輸，具有多系統兼容性。

(2) 1，2機組核島廠房火警主機為法國DEF公司產品，主機型號為SDI，火警主機需要增加通信接口模塊，通過JBUS協議向第三方系統傳輸報警信息數據。火警聯動視頻監控系統配置定制型協議轉換器，接收SDI主機報警信息，解析報警信息，最后通過TCP/IP協議經過行政辦公網絡傳輸至火警聯動視頻監控系統，實現系統功能。

(3) 3～6號機組核島、常規島和BOP廠房使用的是西門子火災自動報警系統，主機型號為FS1120/FD720/FC726。報警主機需要增加通信接口模塊，通過專用協議(由西門子提供)向第三方系統傳輸報警信息數據。火警聯動視頻監控系統配置定制型協議轉換器，接收主機報警信息，解析報警信息，最后通過TCP/IP協議經過行政辦公網絡傳輸至火警聯動視頻監控系統，實現系統功能。

2.2 視頻調度系統

視頻調度系統從火災自動報警系統報警信息收發接口接收報警探頭信息后，通過數據篩選整理和格式轉換，與攝像頭進行匹配關聯，關聯可以是“一對一”或者“一對多”。通過火災報警探頭和攝像頭關聯對應關系，調取所接入視頻系統相應的攝像頭畫面，并在主控室工作站上進行顯示。該調度系統應能夠支持多種視頻信號，如網絡攝像頭、模擬攝像頭、DVR，NVR信號以及視頻矩陣視頻信號等。前端顯示主要是在主控室設置視頻監控顯示工作站，用于火災報警發生時顯示相關聯的攝像機畫面，自動進行多畫面或者輪巡顯示。前端顯示包含顯示工作站主機及顯示器、工作站機柜和打印機等。后端視頻服務主要包含音視頻信號監控、音視頻信號轉發、音視頻存儲和云臺控制信號收發等功能。

3 創新點

3.1 軟件方面創新點

(1) 通過算法設計和地理信息系統算法技術，建立火災探測器、視頻監控設備的“一對多”關系模型。

(2) 在核電廠區內任何地點發生火警時，視頻監控系統均能立即分析并彈出和該火警相關主要起火房間以及周邊關聯房間的監控畫面，同時在廠房平面圖上顯示出起火房間位置，實現全方位監控，準確、快速定位起火位置，縮短人員到現場核實火情時間。

3.2 硬件方面創新點

(1) 通過安裝廠家特制通信模塊，實現火警主機內火警信號正確傳輸，且該設備抗強電磁干擾、防雷擊，穩定性高。

(2) 通過安裝協議轉換器，將火警主機中火災探測器的地址編碼轉換成網絡信號。

(3) 通過安裝單向網閘，實現火災自動報警系統與視頻監控系統之間“零干擾”，確保兩套系統安全、可靠運行。

4 系統功能介紹

電廠火警聯動視頻監控系統工作站設置在主控室，打開軟件，主界面分為兩部分，上部分為功能按鈕欄，下部分為功能顯示操作頁面。

(1) 功能按鈕欄：分別為系統狀態、視頻監控、視頻回放、火警記錄、用戶管理、日志信息、地址設置、火警設備、視頻設備、地址綁定等，分兩種級別用戶登錄，不同級別顯示和使用權限不一樣。

(2) 功能顯示操作頁面：在主界面下半部分，占大部分畫面，用于各個功能模塊的顯示和操作，系統打開時默認打開“系統狀態”功能。

5 火警聯動視頻監控系統建設和應用

5.1 系統建設

電廠在項目策劃階段就成立聯合部門運作項目組，明確各部門職責和實施計劃，為后續各機組火警聯動視頻監控系統投用奠定堅實基礎。

因現場相關系統結構龐大且復雜，項目實施難度大且周期長，EA樓有與現場同類型的火災自動報警系統(Notifire型號)和視頻監控系統(DKM系統)，所以該項目以EA樓作為試點，然后在1/9/0號機組上選取15處重點火險區域(Notifire型號)開展試點工作。

(1) 常規島廠房8個試點區域：1號機汽輪發電機平臺、1GHE密封油區域、繼保室(1MB603)、直流充電室和二次設備室(1MB611)、勵磁小間（1MV303）、1號主變A/B/C三相、1號廠變A/B、1號備用廠變A/B。

(2) BOP廠房7個試點區域：500 kV電抗器A/B/C三相、 500 kV配電裝置室(0TB101)、繼電保護室(0TB104)、 220 kV輔助變壓器、 220 kV開關站GIS設備間(0TD202)、EM網絡服務間、LY 6.6 kV配電室。

5.2 系統應用

當系統建設完成后，項目組成員在廠房內觸發火警探頭真實動作后，電廠對應機組主控室火警平臺上發出火警聲響報警，十幾秒種后，視頻監控系統上自動顯示對應區域視頻監控畫面；火警報警信息消除，視頻監控系統上報警信息同步解除，多次試驗均能實現系統聯動功能。期間歷時6個月，于2017-12-27成功投運1/9/0號機組試點區域火警聯動視頻監控系統，顯示該系統在機組上可以安全、可靠、平穩的運行。

秉著“突破常規，大膽創新”的想法，項目組通過技術改進補足短板，逐步將該系統應用到后續機組上，2018-12-27，投運2號機組火警聯動視頻監控系統；2019-12-09，投運3，4號機組火警聯動視頻監控系統。

6 結束語

電廠火警聯動視頻監控系統在國內核電行業領域為首次應用，成功實現火災自動報警系統報火警時自動聯動視頻監控系統，縮短了運行人員核實火情時間至30 s左右，提高了火警響應速度，為遏制火災事故形成發揮積極作用，減少火災蔓延對機組造成的經濟損失；同時，減少運行人員前往火場核實火情環節，避免人身傷害風險給企業帶來的潛在經濟損失。

以上從工作原理、系統功能模塊、系統創新點和系統功能介紹等方面，對火警聯動視頻監控系統開發與應用進行了闡述，以期為優化核電廠火警響應流程提供借鑒。