抽水蓄能電站安防系統(tǒng)設(shè)計探討

應(yīng)麗駿

(廣東省水利電力勘測設(shè)計研究院，廣東 廣州 510635)

抽水蓄能電站工程是重大基礎(chǔ)設(shè)施，一般由上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房洞室群、開關(guān)站、現(xiàn)場辦公樓等部分組成，占地范圍廣且構(gòu)筑物分散。采取必要措施提高治安防范能力、保障電站設(shè)施安全運行、保護人員生命財產(chǎn)安全，是每個電站建設(shè)與運行管理單位的重要職責(zé)。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(jīng)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(shè)計時，通過科技手段，比如電子監(jiān)控，電子防盜，電子報警等技術(shù)進行安全防范的水平還比較低，也沒有對應(yīng)的規(guī)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(shù)、通信技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、數(shù)字電路技術(shù)等飛速發(fā)展，引領(lǐng)技防手段與相關(guān)設(shè)備的性能日趨成熟與穩(wěn)定，逐步在安防領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

2004～2007年建設(shè)部發(fā)布了GB50348- 2004《安全防范工程技術(shù)規(guī)范》、GB50394- 2007《入侵報警系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》、以及GB50396- 2007《出入口控制系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》[1- 3]，2013年公安部發(fā)布了GA1089- 2013《電力設(shè)施治安風(fēng)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(guī)范。本文根據(jù)以上規(guī)范和近些年相關(guān)技術(shù)發(fā)展[5- 7]，提出抽水蓄能電站安防系統(tǒng)設(shè)計中，安全防護等級、安防系統(tǒng)組成、設(shè)計原則、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、硬件設(shè)備、軟件功能、安防中心布置等應(yīng)包含的內(nèi)容和應(yīng)達到的標(biāo)準，對安防視頻監(jiān)控、入侵報警、出入口控制三個安防子系統(tǒng)提出了具體要求，為抽水蓄能電站工程的安防系統(tǒng)設(shè)計提供參考。

1 安全防護等級與安防系統(tǒng)組成

抽水蓄能電站一般為大型工程，建議根據(jù)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(tǒng)主要由安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)，入侵報警系統(tǒng)、出入口控制等子系統(tǒng)組成，且在現(xiàn)場辦公樓設(shè)安防中心用于布置監(jiān)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(jiān)控。

2 安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)

2.1 平臺架構(gòu)

抽水蓄能電站的安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)建議采用全IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)。因與工業(yè)電視系統(tǒng)采用相同的技術(shù)，可將工業(yè)電視與安防視頻監(jiān)控進行集成，采用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控平臺，共用硬件及軟件平臺。系統(tǒng)建議按2層系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，主站平臺設(shè)于現(xiàn)場辦公樓，同時設(shè)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(nèi)的視頻，并同時向主站平臺上傳數(shù)據(jù)。主站平臺接收各站端平臺的視頻，可實時調(diào)閱，并對重要視頻進行存儲。

系統(tǒng)由核心交換機、WEB服務(wù)器、平臺級聯(lián)服務(wù)器、管理服務(wù)器、流媒體服務(wù)器、存儲服務(wù)器、監(jiān)控工作站、時鐘同步裝置、集中存儲設(shè)備等構(gòu)成。平臺級聯(lián)服務(wù)器、管理服務(wù)器、流媒體服務(wù)器等關(guān)鍵設(shè)備，應(yīng)該分布部署并冗余配備，服務(wù)器與工作站等設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)互連也必須有冗余配置。平臺硬件系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

2.2 傳輸網(wǎng)絡(luò)

安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)利用抽水蓄能電站內(nèi)的光纖傳輸通道形成光纖環(huán)網(wǎng)，以提高系統(tǒng)的可靠性?？稍谏纤畮爝M出水口、地下廠房、現(xiàn)場辦公樓、開關(guān)站等各處設(shè)環(huán)網(wǎng)匯聚交換機(一般下水庫進出水口與現(xiàn)場辦公樓共用)，設(shè)站端系統(tǒng)。根據(jù)前端設(shè)備的位置和數(shù)量布置接入交換機。光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)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(jiān)控區(qū)域地理范圍分布廣，監(jiān)控點數(shù)量大，宜采用分布式存儲方式?？稍谏纤畮?、地下廠房、現(xiàn)場辦公樓、開關(guān)站等各處設(shè)1個站端系統(tǒng)(一般下水庫與現(xiàn)場辦公樓共用站端)，站端系統(tǒng)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(qū)域的視頻錄像存儲到附近的站端系統(tǒng)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?shù)狡脚_中心的集中存儲設(shè)備中，以分布負載，減小網(wǎng)絡(luò)的傳輸壓力。

2.4 前端攝像機的布點及設(shè)備選型

抽水蓄能電站的安防前端攝像機應(yīng)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(xiàn)場辦公樓內(nèi)、電站出入口以及區(qū)域外圍等眾多位置。

各位置攝像機的選型應(yīng)考慮安裝環(huán)境、安裝方式、鏡頭、供電方式、像素、照度等各方面：

根據(jù)安裝方式，可選擇固定安裝、云臺安裝、一體化攝像機等；

根據(jù)安裝地點，可選擇室外型、室內(nèi)型、立桿安裝、壁裝、吊裝、吸頂安裝等；

根據(jù)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(jù)環(huán)境光線，可選擇低照度、星光級、紅外攝像機等；

根據(jù)攝像頭監(jiān)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(tǒng)

3.1 設(shè)計原則

入侵報警系統(tǒng)的設(shè)計首先分析防護對象的風(fēng)險等級、防護級別；再結(jié)合環(huán)境條件，考慮功能要求和安全管理要求，初步確定系統(tǒng)的規(guī)模和應(yīng)采取的綜合防護措施；最后根據(jù)不同的規(guī)模和綜合防護措施，進行必要的技術(shù)經(jīng)濟比較以匹配建設(shè)投資。具體設(shè)計中還需要根據(jù)抽水蓄能電站平面圖，進行防區(qū)的劃分，確定探測器、傳輸設(shè)備的設(shè)置和選型；并根據(jù)防區(qū)的數(shù)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(shè)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(yīng)包括現(xiàn)場辦公樓、公共走廊、財務(wù)室、重要辦公室、機房、開關(guān)站、地面調(diào)壓井等位置。

3.2 入侵報警系統(tǒng)組成

入侵報警系統(tǒng)一般由四部分組成：前端探測器、傳輸設(shè)備、處理/控制/管理設(shè)備和顯示/記錄設(shè)備。抽水蓄能電站的前端探測器可在現(xiàn)場辦公樓、開關(guān)站、地面調(diào)壓井的圍墻周界設(shè)周界報警，在公共走廊、財務(wù)室、重要辦公室、機房等設(shè)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(guān)站、地面調(diào)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(shù)據(jù)后，立即傳給報警燈，發(fā)出聲響，并與視頻進行聯(lián)動。報警主機就近接入安防系統(tǒng)的接入交換機，利用安防局域網(wǎng)絡(luò)，接入安防中心。

所有事件通過網(wǎng)絡(luò)上傳至安防中心進行聯(lián)網(wǎng)。安防中心應(yīng)能遠程控制報警主機以收取報警燈發(fā)出的信號，并迅速識別其在電子地圖上的對應(yīng)位置，分析情況，與視頻聯(lián)動進行視頻復(fù)核，做出相應(yīng)反應(yīng)。

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(jù)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(nèi)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(tǒng)的主要功能

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

(2)設(shè)防時，若探測器探測到入侵發(fā)生，報警信息不能自動復(fù)位，應(yīng)持續(xù)到手動復(fù)位。

(3)系統(tǒng)應(yīng)具備手動和自動設(shè)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(yīng)包括事件時間、地點、性質(zhì)等，且信息不能更改。

4 出入口控制系統(tǒng)

4.1 設(shè)計原則

出入口控制系統(tǒng)的設(shè)計首先分析防護對象的風(fēng)險等級和防護級別，結(jié)合環(huán)境條件，確定功能要求和管理要求，以及系統(tǒng)的規(guī)模和構(gòu)成；然后根據(jù)系統(tǒng)功能要求、出入時間段、出入權(quán)限、出入目標(biāo)數(shù)量等因素確定系統(tǒng)的設(shè)備選型與數(shù)量配置；必要時進行技術(shù)經(jīng)濟比較以匹配建設(shè)投資。

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

4.2 出入口控制系統(tǒng)組成

出入口控制系統(tǒng)主要由五部分組成：識讀部分、傳輸部分、管理/控制部分、執(zhí)行部分，系統(tǒng)軟件。抽水蓄能電站出入口控制系統(tǒng)一般應(yīng)集成門禁、車輛進出控制、人員出入閘機控制，并預(yù)留考勤系統(tǒng)、消費系統(tǒng)等擴展功能，實現(xiàn)一卡通用。

門禁點一般應(yīng)包括現(xiàn)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(yīng)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(tǒng)網(wǎng)絡(luò)建議獨立組網(wǎng)，采用“核心+匯聚+接入”的三層組網(wǎng)方案。利用電站內(nèi)通信光傳輸網(wǎng)設(shè)備傳輸。系統(tǒng)基于WEB架構(gòu)，在安防中心集中布置中心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及應(yīng)用服務(wù)器，部署相應(yīng)軟件管理平臺，實現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫儲存及平臺管理。

4.3 門禁

門禁系統(tǒng)推薦采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)門禁，門禁控制器采用以太網(wǎng)接口，可實現(xiàn)Internet，局域網(wǎng)等組網(wǎng)通信。

系統(tǒng)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(fā)卡器、電控鎖，以及開門按鈕；軟件應(yīng)能反應(yīng)人員進出信息、門狀態(tài)信息，以及報警信息等。一般流程為：系統(tǒng)通過軟件對用戶卡進行授權(quán)；用戶在讀卡器上刷卡時，門禁控制器接收到讀卡器上感應(yīng)到的用戶信息，對用戶權(quán)限做出判斷，確定是否打開對應(yīng)門鎖。聯(lián)網(wǎng)門禁系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 聯(lián)網(wǎng)門禁TCP/IP型系統(tǒng)示意圖

4.4 車輛出入控制

車輛出入通過道閘控制器發(fā)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(xiàn)車輛通過自動落桿和防砸車功能，對站內(nèi)主要通道區(qū)域出入車輛(電站內(nèi)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(tǒng)共享數(shù)據(jù)庫軟件平臺，實現(xiàn)一卡通用。

4.5 出入口控制系統(tǒng)的主要功能

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

(2)系統(tǒng)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(xiàn)場控制設(shè)備的記錄總數(shù)應(yīng)不小于1000條，中央管理主機能存儲的事件記錄應(yīng)不少于180天。

(4)與安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的出入口控制系統(tǒng)，應(yīng)能回放與該出入口關(guān)聯(lián)的事件視頻圖像。

(5)能與消防系統(tǒng)聯(lián)動，如發(fā)生火災(zāi)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(yīng)設(shè)于現(xiàn)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(shè)備，配套操控桌椅以及安防各子系統(tǒng)的監(jiān)控工作站，實現(xiàn)在安防監(jiān)視內(nèi)對工程范圍內(nèi)所有安防視頻、入侵報警信號、出入口控制信號的集中監(jiān)控和報警。另外，在安防中心附近應(yīng)設(shè)有機房，用于放置安防系統(tǒng)的服務(wù)器及通信設(shè)備，并由不間斷電源UPS進行集中供電。

6 結(jié)語

抽水蓄能電站的安全防護工作非常重要，應(yīng)基于人防手段、物防手段，并結(jié)合技防手段，建立安防視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、入侵報警子系統(tǒng)和出入口控制子系統(tǒng)，全面保護防范對象安全，提升電站運行及生產(chǎn)安全管理水平。建議抽水蓄能電站安防系統(tǒng)的設(shè)計單位應(yīng)在嚴格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范的基礎(chǔ)上，緊跟科技發(fā)展，以體系完整、高標(biāo)準、全覆蓋、相對先進且經(jīng)濟為設(shè)計原則，做好安防系統(tǒng)設(shè)計工作。

[1] GB50348- 2004. 安全防范工程技術(shù)規(guī)范[S].

[2] GB50394- 2007. 入侵報警系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范[S].

[3] GB50396- 2007. 出入口控制系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范[S].

[4] GA1089- 2013. 電力設(shè)施治安風(fēng)險等級和安全防范要求[S].

[5] 中國建筑標(biāo)準設(shè)計研究院. 安全防范系統(tǒng)設(shè)計與安裝[M]. 北京: 中國計劃出版社, 2006.

[6] 黎連業(yè), 黎恒浩, 王華. 建筑弱電工程設(shè)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(tǒng)特點[J]. 廣東水利水電, 2015(07): 64- 67.