核电站实物保护综合入侵探测系统

程 汉

（中核核电运行管理有限公司，浙江嘉兴 314300）

0 引言

核电站对于外部或内部敌手非法入侵的防范，首先始于入侵探测系统，它是防止外界入侵的关键所在。实物保护入侵探测系统的设计目标就是采用各种技术手段和措施不断地改善系统参数和运行状况，提升入侵探测系统可靠性，进而保证技防设施能够成功地防御和抵挡敌手的入侵行为。某核电站实物保护入侵探测系统主要依据《核设施实物保护（试行）》（HAD 501/02—1998）设计，所有防区只设计了一种探测手段，在探测感知入侵的可靠性上存在不同的薄弱环节且大部分都属于固有缺陷，无法解决误报警多的问题，因此需要设计一种综合入侵探测系统来提高实物保护入侵探测系统探测感知入侵的可靠性，以便尽早地探知外界入侵，最大限度实现对敌手入侵的准确报警，确保核电站安全。

1 核电站实物保护综合入侵探测系统整体设计

以保护区为例，实物保护综合入侵探测系统整体设计主要分为双道围栏屏障、隔离带防护和出入口及建筑物的防护等3个方面。

（1）双道围栏屏障。保护区周界由双道过塑钢丝防爆网围城，两道围栏间设置6 m 隔离带，围栏在设置保护区人员和车辆出入口的地方有断开。保护区周界围栏需要防攀爬和防切割，因此探测器应该选用平面式的探测器。外侧围栏可以选用振动电缆或者张力探测器。振动电缆能够很好地探测到围栏上发生的振动，且自带防剪切报警功能。张力铁丝网处于紧绷状态，感应丝通过夹片分别于张力铁丝网和探测器相连，剪切或攀爬都能造成感应丝压力发生变化从而触发报警。沿周界屏障布置视频监控，确保整个保护区周界无监控死角。

（2）隔离带防护。隔离带内空旷区域布置微波探测器，微波探测区域呈纺锤状，两端存在盲区，因此微波的探测区域需要交叉，工程上根据盲区高度确定需要交叉的长度。拐角处布置多普勒探测器，多普勒探测器探测区域为累椎体状，需根据拐角地形调节探测区域。另外为了防止两组相邻的微波间产生干扰，需使两组微波分别使用不同且相差较大的频率。

（3）出入口及建筑物防护。人员和车辆出入口采用线式探测器，如主动红外等，设计的建筑物窗户上可配置玻璃破碎探测器，房间门或空旷走廊可采用双鉴探测器（多普勒和被动红外组合），红外要求可自动撤布防以免车辆正常通行引起误报。

某核电站实物保护入侵探测系统在保护区双道围栏屏障的外围栏上布置了振动电缆探测器，双道围栏中间6 m 的隔离带内设有交叉组合布置的微波探测器，围栏拐角处选用多普勒探测器进行补充探测，人员和车辆出入口处布置主动红外探测器，以达到均衡防护的目的。

2 核电站实物保护综合入侵探测系统防区划分设计

某核电站保护区周界按照法规要求，在相邻探测防区不存在盲区的条件下，按照单探测防区长度低于100 m 的原则，依地形设计将整个保护区周界划分为64 个探测防区，其中陆面保护区双道围栏内设为微波探测器防区；拐角处等作为多普勒探测器防区，使用多普勒反射探测器进行盲区覆盖；车道及货运门处设为红外探测器防区。海墙段的保护区周界全部设为张力探测器防区。在上述所有探测防区（微波、多普勒、红外、张力探测器防区）一一对应设置振动电缆探测器，为了便于防区报警后的CCTV 联动监控以及实物保护集成管理平台的电子地图报警显示同一段实体防区，振动电缆防区的划分设定与微波、多普勒、红外、张力等探测防区一致。每个防区围栏斜撑和竖直面的振动电缆以及对应的微波多普勒或张力等探测器都归为一个防区，称为综合探测防区。

3 核电站实物保护综合入侵探测系统探测器布置设计

3.1 微波探测器布置设计

微波探测器布置在保护区周界双层围栏之间并离开外围栏一定的距离以防止敌手由围栏顶部从微波束顶端越过从而躲避探测。微波探测防区内地形需保持平整，地面横向保持一定的坡度便于排水的同时在防区内增加排水暗渠，在暗渠表面铺设碎石，防止产生积水。微波探测器本身及防区内的周界围栏需加固，避免晃动引发误报警。发射端和接收端之间需保持严格准直，间距设计为不超过80 m，安装高度应能使得该防区获得最佳的有效探测范围且防区探测宽度不小于6 m。为防止发射和接收两端产生探测盲区，两对微波探测器之间为交叉布置，相邻微波探测器之间频率差尽量拉大，以减少微波探测器之间的互相干扰。

3.2 多普勒探测器布置设计

多普勒探测器在核电站保护区周界一般只用于周界围栏拐角或围栏与出入口的边界等“盲区”的补盲探测。当其覆盖段的前端为非墙体或非固体阻挡物时，无法阻止探测波延伸，会出现满足探测宽度但探测超防区现象，此类问题一般见于保护区车辆出入口处的周界围栏内的末端多普勒防区，普通围栏门无法阻止探测波延伸，当人员、车辆经过其探测范围时，会产生大量误报警。人们模拟各种材料的固体阻挡物进行测试，最终确认铁质阻挡物且厚度超过30 mm 的屏蔽效果最佳，故可以有针对性地在多普勒探测防区覆盖段的最前端增加厚度超过30 mm 的铁质固体阻挡物。

3.3 红外探测器布置设计

某核电站采用多束主动红外探测器，将垂直排列的几组红外发射器和对应用于接收红外光的几组接收器集成组合使用形成红外光栅栏，在探测防区任何位置红外光栅栏最下方的红外束离地不得超过15 cm，最上方的红外束需高于地面以上2.5 m，束与束间的距离不大于20 cm。发射器与接收器应牢固安装以防振动引起误报警，两者之间最大距离不得超过80 m。红外光栅栏下方地面应采取混凝土固化或者其他防挖加固措施以防止敌手以挖掘沟道的方式越过红外探测器实施入侵，其上可用环保塑料短草坪覆盖以减少泥水反溅引起误报。发射和接收立柱上设置压力传感装置，防止敌手借助红外立柱从其上方越过。

3.4 张力探测器布置设计

为确保探测器应能可靠地探测敌手爬越围栏、切割围栏、将围栏的铁丝网线上抬或下压15 cm 以上等入侵行为，张力铁丝需分布均匀，间距不得超过10 cm，感应丝需用圆形锚片将张力铁丝牢牢夹住。安装张力探测器的周界外侧围栏必须固定牢固，为避免敌手以挖掘沟道的方式躲避探测，围栏底部地面应采取混凝土固化或者其他防挖措施进行加固，加固厚度不低于15 cm，加固区域宽度不小于1 m。

3.5 振动电缆探测器布置设计

核电站保护区周界围栏有两道隔离网组成，单道隔离网分两段：高2.5 m 的竖直面和长0.8 m 的斜撑面，为了及时地探测到入侵动作，需要在围栏的竖直面和斜撑面均布置振动电缆，为了有效感知入侵振动，斜撑面的电缆走向采用“梯形”方式铺设安装、竖直面的电缆安装在1.4 m 左右高度，电缆本体使用专用绑扎带绑缚在围栏铁丝网上。对于不经常使用的周界巡检门，采用振动电缆在门扇上环绕的方式布置，电缆在门的铰链处基本垂直地面确保开门时电缆不弯折。门扇上的振动电缆可通过提高灵敏度门限和增加触发报警的事件次数并缩短检测事件窗的间隔时间以达到正常开门不会触发报警的目的。实践证明此种布置方案在门开启时可以完全避免误报警，对于周界货运门的入侵探测设备布置提供了良好的实践经验。

3.6 综合探测防区探测器布置设计

某核电站选用振动电缆在每个探测防区配置第二种入侵探测手段，与原有探测手段组合形成综合入侵探测系统。下面以振动电缆和微波探测器组合布置为例进行说明，在保护区周界外围栏上安装的振动电缆其防区划分与微波保持一致，每80 m为一个防区，与之配套的微波交叉布置在双道围栏中间，每对微波探测器有效探测区间与振动电缆一致.

从双道围栏的外侧围栏开始的任何攀爬剪切翻越或者突破围栏的行为，都会被振动电缆探测器探测感知到，产生的入侵探测信号传输至保安控制中心进入自身的管理服务器和实保集成管理平台作为需要关注的预警事件消息进行显示和管理控制的同时，显示发生入侵行为精确位置，自动联动已在软件平台里事先绑定的摄像机显示入侵点实时画面，此时可由值班人员根据联动的摄像机画面人工复核判断是否为真实入侵，也可由集成管理平台自动比对同一防区近段时间（N 秒可根据现场实际情况修改设定）关注的事件记录，此时如果敌手已翻越第一层围栏，继续行进的途中必然进入微波的电磁场探测区域进而再次触发告警。保卫控制中心的保安值班人员根据告警信息结合联动图像可直接确认为入侵报警，根据相应程序指令立即响应启动反恐流程。

3.7 核电站实物保护综合入侵探测系统信号链路设计

各防区任何类型的入侵探测设备产生的入侵探测信号经由实物保护系统专网传输给保安控制中心后经继电器输出分为二，一路到视频矩阵报警单元联动CCTV 视频监控画面，一路到报警输入模块，经过周界报警控制器后进入集成管理平台。此时可由值班员人工复核判断是否为真实入侵报警，也可由集成管理平台自动比对同一防区邻近时间段内（N 秒可根据现场实际情况修改设定）预警的事件记录，通过与门逻辑设定，判定是否为真实入侵报警，若为真实入侵报警，则触发报警信号用于实现实物保护集成管理平台上电子地图显示、报警事件显示和记录、启动声光报警以及软硬联动等管理控制，同时也用于数字视频系统进行报警录像的控制。如该防区近期没有关注的事件记录或者判定报警为虚假报警，则将该报警转为需要关注的事件消息预警进入相应的堆栈并提示保安人员保持关注，等待下一个同防区的消息比对和判定。振动电缆探测器除以RS485 通信方式实现上述功能外，还以RS422 通信方式将入侵探测信号传输至保安控制中心设备间的串口服务器后直接进入振动电缆系统管理服务器，与原有的实保集成管理平台并行运行，来实现独立的冗余控制和管理。

4 结论

基于某核电站工程实践设计的综合入侵探测系统采用平行设计的理念，每个探测防区使用不同种类的探测器，各探测器产生的报警信号分为两路独立运行，有效解决某核电站保护区周界围栏上各探测防区都只有单手段探测无法完全解决误报警多且没有冗余探测的问题。该综合入侵探测系统完成建安施工和调试投用后，连续的探测概率测试结果证明该系统设计符合《核设施实物保护》（HAD 501/02—2018）要求，系统运行数据统计证明该系统能够确保探测概率满足法规要求，同时能够有效降低误报率。经过了近两年的运行检验，该实物保护综合入侵探测系统功能正常、运行稳定可靠，实现双重冗余探测的同时提高了可靠性。