火電廠安保監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

康 旋，曹湘斌

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

火電廠安保監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

康 旋1，曹湘斌2

（1.天水電氣傳動研究所有限責(zé)任公司，甘肅天水741020；2.甘肅靖遠(yuǎn)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(tǒng)設(shè)置各種監(jiān)控的必要性，詳細(xì)討論了該安保監(jiān)控系統(tǒng)在4×300MW機組火電廠的應(yīng)用和特點。

視頻監(jiān)控；電子圍欄；入侵報警；組屏；流媒體服務(wù)器；視頻矩陣；數(shù)字監(jiān)控

1 引言

隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步，通信技術(shù)、計算機技術(shù)與電視技術(shù)的綜合應(yīng)用，安保監(jiān)控系統(tǒng)作為監(jiān)視及保安手段，已深入到軍事、工業(yè)、交通、金融、商業(yè)、醫(yī)療、小區(qū)、公寓物業(yè)管理等各個領(lǐng)域，其能力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了人眼直接觀察的效果。安保監(jiān)控系統(tǒng)的采用，可實現(xiàn)運行過程無人或少人值守，減少人員開支；安保監(jiān)控系統(tǒng)的采用，還可盡早發(fā)現(xiàn)事故隱患，防患于未然，最大可能減少經(jīng)濟損失。安保監(jiān)控系統(tǒng)使用的目的是提高安保管理水準(zhǔn)，保證對重要場所及居住區(qū)全方位不間斷的監(jiān)視，確保安全。安保監(jiān)視系統(tǒng)主要用于安全狀態(tài)監(jiān)視、保安監(jiān)視、報警監(jiān)視。本文主要以安保監(jiān)控系統(tǒng)在某火電廠4×300MW機組上的應(yīng)用為例，簡述該系統(tǒng)在電廠安保系統(tǒng)的應(yīng)用及其特點。

2 電廠安保監(jiān)視系統(tǒng)的必要性

安全是電力系統(tǒng)的頭等重要大事，電力系統(tǒng)事故，會造成人員傷亡、設(shè)備損壞、環(huán)境污染等直接經(jīng)濟損失，還會影響國民經(jīng)濟產(chǎn)值和社會穩(wěn)定。安全保衛(wèi)監(jiān)視系統(tǒng)的使用，可以使生產(chǎn)者和檢測者直觀、快速地了解現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)、人員動態(tài)、安全保衛(wèi)等情況，及時將不安全生產(chǎn)因素消滅在初始狀態(tài)。其次，安保監(jiān)控系統(tǒng)的使用也是環(huán)境保護(hù)的需要。環(huán)境保護(hù)作為我國的基本國策，要求SO、CO、HS、SO2等廢氣排放必須達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。第三，配備安保監(jiān)控系統(tǒng)可提高電廠勞動生產(chǎn)率。電廠經(jīng)濟效益提高的一個重要因素就是提高勞動生產(chǎn)率，安保系統(tǒng)的投用，有利于電廠實現(xiàn)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(jiān)視系統(tǒng)。電廠安保監(jiān)視系統(tǒng)可自動記錄將現(xiàn)場異常情況和事故過程的圖像（并附時間標(biāo)記），這將同調(diào)度錄音記錄一道為事故的分析提供可靠的依據(jù)。

調(diào)度人員可利用安保監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)代化管理。集圖像監(jiān)視、事故報警、調(diào)度語音、多媒體工程師站為一體的安保監(jiān)視系統(tǒng)能為調(diào)度管理及生產(chǎn)管理提供直觀、快捷的手段，實現(xiàn)高效率的現(xiàn)代化管理。

3 電廠安保監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計特點

3.1 結(jié)構(gòu)特點

根據(jù)工程監(jiān)視點分布范圍大、監(jiān)控點較分散的特點，以網(wǎng)絡(luò)分布為基本思路，采用分布式多子系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)，即整個系統(tǒng)由多個專職子系統(tǒng)組成。每個子系統(tǒng)可獨立運行，自成一體；同時，子系統(tǒng)之間又可進(jìn)行圖像信息的相互調(diào)用和交換。

3.2 工程特點

傳輸電纜的設(shè)計。針對系統(tǒng)長距離傳輸特點，考慮電廠強電磁干擾的現(xiàn)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(zhì)進(jìn)行傳輸，小于100m的傳輸距離采用雙絞線進(jìn)行傳輸，超過100m的傳輸距離采用光纖進(jìn)行傳輸。兩種傳輸方式在電廠監(jiān)控環(huán)境中，可以有效地抵抗傳輸過程中的干擾，并且傳輸距離遠(yuǎn)。

傳輸系統(tǒng)的抗干擾能力。電廠安保監(jiān)視系統(tǒng)由于在整體規(guī)劃時，大部分電纜需要敷設(shè)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(jìn)入到控制室，傳輸中如果采用不當(dāng)?shù)膫鬏敺绞?，便會引起信號干擾，直接導(dǎo)致信號模糊甚至丟失。根據(jù)傳輸距離的遠(yuǎn)近一般采用雙絞線傳輸和光纜方式進(jìn)行傳輸（主要采取光纖傳輸?shù)姆绞剑?，可以有效地抵抗干擾。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要求。電廠數(shù)字管理化尤其重要，在整體設(shè)計中，要求將電廠安保各個子系統(tǒng)通過獨立的光纖網(wǎng)絡(luò)連接起來，并在總控制中心能進(jìn)行全部的監(jiān)控管理，另外系統(tǒng)需要連接到全廠MIS、SIS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，供網(wǎng)絡(luò)中其他用戶監(jiān)控和管理，使全廠安保監(jiān)控系統(tǒng)成為生產(chǎn)管理、信息監(jiān)控系統(tǒng)中的一部分。

系統(tǒng)應(yīng)用范圍及結(jié)構(gòu)。一般情況下系統(tǒng)應(yīng)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(jiān)視和控制手段，不設(shè)常規(guī)監(jiān)視系統(tǒng)。

安保監(jiān)視系統(tǒng)的區(qū)域涉及到電廠生產(chǎn)區(qū)、設(shè)備區(qū)域、庫房區(qū)域及生活區(qū)域。其中生產(chǎn)區(qū)監(jiān)控區(qū)域按設(shè)備或場地劃分其歸屬的專業(yè)或部門。

系統(tǒng)配置成數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)，通訊協(xié)議采用TCP／IP，可以通過網(wǎng)絡(luò)傳輸所有監(jiān)視點的圖像信號，進(jìn)行遠(yuǎn)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(jiān)控點畫面，可根據(jù)需要保留監(jiān)控錄像。

4 電廠安保監(jiān)控系統(tǒng)組成及功能

4.1 系統(tǒng)的組成

系統(tǒng)由視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電子圍欄系統(tǒng)、入侵報警系統(tǒng)三大部分組成，如圖1所示。

圖1 安保監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)圖

4.1.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)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(xué)鏡頭、防護(hù)罩、電動云臺、安裝支架、解碼器等構(gòu)成。

后端控制及顯示部分實際上是系統(tǒng)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(wù)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?shù)膬?nèi)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(jīng)過傳輸系統(tǒng)后，不產(chǎn)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(tǒng)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(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)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(zhì)采用光纜和電纜；無線傳輸介質(zhì)目前大多數(shù)采用微波傳輸方式。

4.1.2 電子圍欄系統(tǒng)

電子圍欄系統(tǒng)由報警主機部分、圍欄部分及客戶端服務(wù)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(qū)內(nèi)的各種報警進(jìn)行處理，采用低電壓、高電流的工作方式，對進(jìn)入防區(qū)的人或者物體進(jìn)行主動防御。

圍欄部分主要是將圍墻或者邊界進(jìn)行劃分、對于整個防區(qū)的支撐起到關(guān)鍵作用。

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

4.1.3 入侵報警系統(tǒng)

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

前端探測部分由各種探測器組成，是入侵報警系統(tǒng)的觸覺部分，相當(dāng)于人的眼睛、鼻子、耳朵、皮膚等，感知現(xiàn)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(guī)律轉(zhuǎn)換成適于傳輸?shù)碾娦盘枴?/p>

操作控制部分主要是報警控制器。

監(jiān)控中心負(fù)責(zé)接收、處理各子系統(tǒng)發(fā)來的報警信息、狀態(tài)信息等，并將處理后的報警信息、監(jiān)控指令分別發(fā)往報警接收中心和相關(guān)子系統(tǒng)。

某電廠全廠安保系統(tǒng)由一套全廠安保視頻監(jiān)控系統(tǒng)、一套全廠電子圍欄系統(tǒng)、一套入侵報警系統(tǒng)組成，完成對全廠主要安保環(huán)節(jié)的監(jiān)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(jiān)控系統(tǒng)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(shù)字彩色圖像監(jiān)視器、3臺22寸液晶監(jiān)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(shè)備組成，大大提高了系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性。

4.2 主要設(shè)備選型

4.2.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要對廠區(qū)各個道路、設(shè)備庫等場地進(jìn)行視頻監(jiān)控。

前端信號采集部分主要是由攝像機、光學(xué)鏡頭、防護(hù)罩、云臺、支架五個部分組成。

（1）攝像機和光學(xué)鏡頭是產(chǎn)生圖像和決定圖像質(zhì)量優(yōu)劣的設(shè)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(yōu)的自動白平衡功能，還具有高速動態(tài)背光補償功能。

（2）防護(hù)罩是保護(hù)攝像機和光學(xué)鏡頭的設(shè)備，安裝在云臺上。水／風(fēng)冷式防護(hù)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(yīng)在燃料露天及高溫的環(huán)境下穩(wěn)定工作。

（3）云臺。在使用中，需要全方位觀察設(shè)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(shè)備使用過程中的穩(wěn)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(wǎng)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(nèi)，通過光纖傳輸，把各個子站的視頻信號統(tǒng)一傳輸至末端的控制室內(nèi)，集中管理。

末端設(shè)備主要包括中心交換機、視頻矩陣、流媒體服務(wù)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(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。整個視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)通過光纖傳輸，經(jīng)過多個交換機，將整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成一個整體的網(wǎng)絡(luò)。

（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(wù)器。主要設(shè)置客戶端服務(wù)器，對于單獨客戶端進(jìn)行設(shè)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(fā)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(shè)置視頻參數(shù)，管理畫面和操作人員的權(quán)限，是整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)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(tǒng)

電子圍欄系統(tǒng)對廠區(qū)圍墻等邊界區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控。

前端設(shè)備主要是探測器，為適應(yīng)室外天氣，減少誤報，探測器選用最先進(jìn)的電子圍欄產(chǎn)品G5T7系列脈沖電子圍欄探測器。

G5系列主機其核心優(yōu)勢是多級聯(lián)網(wǎng)。通過遠(yuǎn)程控制及多級控制，可以直接與計算機網(wǎng)絡(luò)連接，也可以連接自主研發(fā)的報警主機和鍵盤等完整的產(chǎn)品線，為客戶提供整體解決方案。

圍欄是電子圍欄系統(tǒng)的重要組成部分，為了保證電子圍欄整個系統(tǒng)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(fā)生在布防監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的侵入行為，產(chǎn)生報警信號，并為安保人員提供發(fā)生報警的區(qū)域部分，顯示可能采取對策的系統(tǒng)，實現(xiàn)軟件對前端報警主機的信息采集，并實現(xiàn)對報警主機的配置管理。根據(jù)采集到的信息判斷前端主機是否處于正常狀態(tài)，并對非正常狀態(tài)產(chǎn)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(tǒng)

入侵報警系統(tǒng)對廠區(qū)大門區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控。入侵報警系統(tǒng)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(chǎn)生感應(yīng)，紅外只對引起紅外溫度變化的物體產(chǎn)生感應(yīng)，只有在微波和紅外同時感應(yīng)才會作出報警，大大提高報警可靠性。微波傳感器根據(jù)多普勒效應(yīng)原理來探測移動物體，傳感器發(fā)射微波，微波遇到障礙物時被反射回傳感器，當(dāng)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(fā)生變化；當(dāng)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(fā)射波高，當(dāng)障礙物遠(yuǎn)離傳感器運動時，傳感器接收到的反射頻率比發(fā)射波低，因此傳感器通過比較反射波和發(fā)射波的頻率來探測是否有移動物體進(jìn)入。

報警主機選用CP－428主機，當(dāng)檢測到移動物體時，通過開關(guān)量輸出報警信息到動環(huán)監(jiān)控報警主機。動環(huán)報警主機可根據(jù)預(yù)置規(guī)則聯(lián)動相應(yīng)功能，報警信息上傳中心，使安保人員了解進(jìn)入現(xiàn)場的移動物體；聯(lián)動相應(yīng)的燈光照明，調(diào)用預(yù)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(huán)境。EDS－2000是專門針對于室外各種惡劣條件進(jìn)行設(shè)計的，甚至還能防寵物引起誤報。將硬件雙鑒技術(shù)與日趨成熟的軟件技術(shù)完美結(jié)合，EDS2000性能達(dá)到了高水平，可以說，已經(jīng)能100%防止誤報的產(chǎn)生。高強度密封的塑料外殼內(nèi)，由高級的微波傳感器及光學(xué)元件傳感器組成。獨特的光學(xué)元件結(jié)合多普勒微波確保對保護(hù)區(qū)域的精準(zhǔn)防護(hù)，而不發(fā)生誤報。探測器的靈敏度及探測范圍由可由施鈕微調(diào)，因此針對不同的環(huán)境，EDS2000都可設(shè)置出最適合現(xiàn)場的狀況。EDS－2000用來防護(hù)大范圍的區(qū)域，能夠很容易地安裝在墻壁上。

4.3 安保監(jiān)控系統(tǒng)原理

整個安保監(jiān)控系統(tǒng)通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電子圍欄系統(tǒng)、入侵報警系統(tǒng)將整個火電廠安保系統(tǒng)融為一體，通過網(wǎng)絡(luò)將各個子系統(tǒng)連接為一體，分別對廠區(qū)、圍墻、大門進(jìn)行24小時不間斷監(jiān)控，確保廠區(qū)安全。

5 結(jié)束語

火電廠作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，其安全性很重要，安保監(jiān)控系統(tǒng)的投入，可大大降低事故的發(fā)生率，減少人力投入。近年來隨著數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展，新型的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)慢慢進(jìn)入到火電廠系統(tǒng)，對提高火電廠的安全性、經(jīng)濟性、可靠性更有益處。

［1］黃忠霖.控制系統(tǒng)MATLAB計算機及仿真［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2001.

［2］劉和平.TMS320LF240X DSP結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002.

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［4］爾桂花.運動控制系統(tǒng)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2002.

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