浅谈实物保护系统运行及管理

吴 鹏

(三门核电有限公司，浙江 三门 317112)

一、核电站实物保护系统简述

随着计算机网络信息技术的不断发展，建立在智能控制等基础之上的实物保护系统必将也向前发展。对于实物保护系统我们不仅要实现对其进行的监测与控制，对各系统机器设备信息完全掌握，还要分析融合集成和管理各系统机器设备对应的信息，并在此基础上建立一个实物保护系统运行决策支持的系统，以满足不同的部门对实物保护系统控制管理和对信息的需求。

二、实物保护电视监控系统

实物保护集成控制和管理将闭路电视监视系统，安保照明控制，出入口控制系统，周界入侵探测报警系统，安保配电和其他有关的设备控制系统利用各种网络接口连接在一起，从而形成一个紧密相连的整体，是整个实物保护系统的核心，提供了一个较完善的对话窗口给安保管理工作人员，使安保管理工作人员能够通过集成安保控制和管理的平台实现对整个安保系统的监控管理。同时各个子系统也能够在脱离核动力集成控制管理系统之下实现独立运行。核电站电视监控系统需要与出入口控制、周界探测报警等系统进行联动，当门禁系统、周界报警系统发出报警或特定事件时，能够联动电视监控系统进行实时画面弹出以及报警录像，并能在集成平台上通过对时间、事件进行事件检索。

(一)电视监控系统构架

核电站电视监控系统一般是由模拟系统和数字视频系统组成，模拟系统设备包括矩阵、控制键盘、前端摄像机。数字系统设备包括编码器、视频服务器和磁盘阵列等。

前端摄像机信号通过视频分配器将模拟信号分成两路，一路接入矩阵主机，通过矩阵控制键盘将视频信号显示在指定的监视器上；另一路接入编码器，编码器将模拟信号转成数字信号，在视频服务器的管理下，通过网络将视频信号传到磁盘阵列进行录像。

(二)集成平台与电视监控系统联动设计

集成平台上汇聚了门禁系统、周界探测系统、内部通讯系统的各种事件，其中门禁系统的一些刷卡事件如非法刷卡、防反传、防胁迫、门强制打开等事件以及周界系统报警、设备防拆等事件都需要在集成平台上和监视器上显示报警实时画面，并且能够根据事件查到报警录像。所以，集成平台需要与电视监控模拟系统矩阵有接口功能，完成报警事件联动报警实时画面在监视器上的实时弹出显示；同时具有与数字子视频系统接口功能，在集成平台上完成调用实时报警图像、报警录像以及历史录像功能。

1.集成平台与电视监控模拟系统的联动设计

电视监控模拟系统接收报警信息一般通过两种方式：软联动方式：通过矩阵自带的RS232端口或自带的网络接口接收外界传来的报警信息，进行报警联动；硬联动方式：通过矩阵配置的报警输入模块，接收来自报警器的干触点信号，进行联动报警。集成平台与电视监控模拟系统的接口是通过软联动方式完成的，通过软联动方式不仅可以实现报警联动功能，还可以通过集成平台对矩阵的接口，完成其它控制功能，以及矩阵与集成系统时间同步的功能。

当矩阵只有RS232口时，需要配置一台RS232转网络的适配器，将矩阵的RS232转换网络端口，赋予IP地址，保证两台冗余集成服务器都能访问矩阵，完成对矩阵的控制作用。目前市面上RS232转网络接口的模块有很多种，建议选择可以多用户访问的模块，这样可以确保集成系统主备服务器同时打开接口软件，在主备服务器切换时接口软件不掉线。

2.集成平台与电视监控数字系统的联动设计

目前核电站使用的集成平台有的已经内嵌了数字视频系统。不需要做接口开发，就可以直接在集成平台上直接调用视频实时图像和录像。有的集成平台没有配置数字视频系统或者内置软件功能不能满足核电站实物保护系统的功能要求，就需要做二次接口开发。集成第三方的数字视频系统。开发的接口软件安装在服务器上，通过接口软件完成实时图像、报警图像和常规录像的调用。

(三)电视监控系统与周界探测系统联动

设计核电站实物保护周界探测系统是在核电站防护周界布置不同的探测器，用于探测不法入侵者，当有探测器探测到不法入侵者时，会发出报警信号，报警信号联动现场视频信号显示在监控中心的监视器上，同时启动报警录像功能。

1.电视监控模拟系统与周界探测系统联动设计

电视监控模拟系统与周界探测系统接口功能是当周界区域发生报警时，电视监控模拟系统将报警区域的视频图像立即切换到监控中心的监视器上。完成该项功能可以采用软联动方式或者硬联动方式。

软联动方式优点是不需要敷设更多的电缆，简单方便。缺点是如果网络出现问题，软联动将会失效，不能满足系统独立性的要求，联动速度较慢。

硬联动方式是将报警信号接到矩阵报警输入模块上，优点是系统网络瘫痪不会影响的联动功能，满足系统独立性要求，联动速度快。缺点是需要敷设较多电缆，费用高，维护不易。目前核电站实物保护系统普遍采用硬件联动的接口方式。

2.电视监控数字视频系统与周界探测系统联动设计

周界探测系统报警信号都将上传到集成平台，可以通过介绍的集成平台与数字视频系统接完成报警录像功能，当集成平台收到周界的报警信号后，将报警联动信息通过接口协议传给数字视频系统，数字视频系统根据定制好的录像策略进行报警录像。这种报警录像方式优点是不需要敷设报警联动线缆，节省费用。缺点是不满足系统独立性要求，当网络出现故障，将导致报警联动录像功能无法实现。

目前在核电站实物保护设计中，要求各子系统既能独立运行，又可以通过统一的计算机管理平台构成一个整体。所以采用硬联动方式是保证子系统的独立运行最好的方法。数字视频系统直接与周界探测系统进行报警联动，这种方式不受集成平台的影响。周界探测报警干触点信号一般接入到编码器的I/O输入端，当周界探测器产生报警后，会触发编码器上的I/O输入端继电器动作，数字视频系统根据预先设置完成报警录像的功能。

目前大多数编码器一个视频信号配置一个I/O输入端口，能够接入的报警信号的数量与摄像机的信号数量一样多。而目前核电站周界探测报警数量基本上都大于摄像机的数量，导致一部分报警信号无法接入系统。

按照周界探测系统设计要求，周界报警探测系统会在一些区域采用多种类型的探测器进行探测，这就存在一个报警信号需要联动2-3个摄像机信号和一个摄像机对应两个报警信号的情况，如果采用报警信号并接的方式，电缆组合复杂，系统将无法识别报警类型，这是实物保护系统不允许的。所以需要选择报警输入可以定制的数字视频系统，根据周界探测系统报警数量选择报警输入模块数量，数字视频系统对这些报警进行统一管理。对每路报警设置其报警录像的摄像机。这样解决了以上问题，实现了采用硬联动方式进行报警录像的功能，并且保证了系统运行的独立性。

(四)电视监控系统与门禁系统联动设计

门禁系统所产生的报警为因刷卡行为不规范而产生的，为事件报警。门禁系统将刷卡报警事件上传到集成平台，集成平台根据软联动方式，将产生刷卡事件区域的摄像机信号切换到监视器上；同时通过集成平台与电视监控系统接口设计方法联动数字视频系统进行录像。

三、实物保护系统调试

在进行实物保护电视系统实施设计时，首先确定系统联动构架，再选择相应的产品，按照现场实际情况进行实施，会取得良好效果。

(一)设计基本原则

根据国家有关部门制定的实物保护系统设计规范，以及现场实际情况，技防设计由各种实体屏障及探测、监视、出入口控制、通信、电气、各种接口等实物保护系统构成。在充分满足技术规格书要求的基础上，遵循提供系统的可靠性、安全性、冗余性、先进性、可扩展性、可用性、经济性等原则，并且针对核电站的应用需求将重点考虑系统的可靠性及系统的快速响应能力。

(二)实物保护系统的构架

核电站实物保护系统构成分为两层，第一层为集成显示及联动平台(含维护平台)，第二层为各功能子系统。

第一层的主要功能：分为集成显示及联动平台和维护平台。集成显示平台主要供操作人员使用，能够通过电子地图给操作人员直观地显示现场主要的报警信息，并联动调出相应的视频图像，记录报警及相应的联动视频图像，同时操作人员能够在电子地图上手动消除报警信号。维护平台主要供维护人员使用，让维护人员能够全面了解各个功能子系统的设备运行状态、维护状态，能够给维护人员提供预维修信息，保障系统处于良好的运行状态。

第二层的主要功能：各子系统能够独立完成各自的系统功能，各子系统开放并配置相关接口(软件和硬件)，保证各子系统间能够实现报警联动。

第一层和第二层的关系：独立统一。第一层和第二层均为独立运行的系统，同时，第一层平台可以调用第二层中所有子系统的数据，根据用户的需要显示相应的数据信息，不占用第二层系统的资源，能够在保证第二层各功能子系统的独立性基础上做到统一管理。

(三)主要子系统的功能概述

1.出入口控制系统

出入口控制系统用于完成对核电站内部、控制区、保护区、要害区及要害部位人员和车辆的出入控制管理。系统通过对人员类型、进出时间和区域的划分来控制和管理整个受控厂区的人员流动；根据各个区域的不同安保级别的要求采取不同种类的控制手段，以达到防止和发现不法分子的非法闯入；与其他系统之间通过系统接口联动，有效的拒绝不速之客。同时也能够与集成保安控制及管理系统、电视监控系统、周界探测报警系统有机结合，构成一个完整的防范体系。

2.周界探测报警系统

周界探测报警系统是整个实物保护系统中的一个重要组成部分，根据技术规格书及现场情况的具体要求，周界探测报警系统包括适合现场情况的各种探测设备，如：微波探测器、张力铁丝探测、红外探测、管道栅栏探测、视频探测等，还包括探测报警控制器、报警服务器及工作站。

探测报警系统能在有入侵者时起到报警的作用，并用围栏来阻止入侵者或延迟入侵的时间，这种延迟是必需的，它能保证有足够的时间来阻止入侵，也可联动其他设备来完善功能，如：通过联动电视监控系统来监视入侵者和确认报警等。电视监控系统的建立起到对不法分子的威慑作用，防范于未然，为保障电站的安全起到应有的作用。

四、总结

任何一个好的系统，不在于局部的技术严密尖端，而在于整体系统的严密、无薄弱环节，核电站实物保护系统的稳定运行也同样要依赖于各个子系统的协调工作，设计时要充分考虑系统的先进性、合理性、实用性、可靠性、稳定性和可扩展性等原则。相信随着电子信息技术的不断发展，核电站实物保护系统也必将不断完善和改进，更好的为我国核电站的安全运行保驾护航。

参考文献：

[1]侯莉茜，孙立力.核电站实物保护电视监控系统联动接口设计与实施[J].魅力中国，2014(13)：132.

[2]梁建华.核电站实物保护系统设计实现[J].建筑学研究前沿，2012.8.