水电站大坝智能安防管控平台设计及分析

曾作朋

(中国水电顾问集团桃源开发有限公司，湖南 常德 415000)

水电站大坝安防管控平台，一般为具备视频监控、周界防护、身份识别等功能的安防系统。这类安防系统虽在一定程度上能够满足水电站大坝的安防需求，但其智能分析能力有限，只能用于现场的实时画面监测和历史追溯，无法完整地实现坝区内的视频入侵报警、人员安全行为分析、活动轨迹跟踪等功能，且由于现场监视画面多、无效信息量大，值班人员难以及时兼顾所有区域。此外，现有安防系统后台分散，一旦发生紧急状况，依靠人工执行安防预案不但无法确保对事件的及时响应，还可能导致资源浪费和安全隐患。

根据《电力设施治安风险等级和安全防范要求》(GA 1089—2013)等规范要求，水电站大坝的安防管控平台需要具备智能分析、自动辨别风险功能并具有执行应急预案的辅助手段[1]。随着5G网络的普及与应用，基于水电站大坝，应用大数据和人工智能算法技术构建智能安防管控平台，对保障电站安全稳定运行及公共财产安全具有重要意义[2]。因此，本文以桃源水电站为例，设计一套适用于该电站大坝的智能安防管控平台，并对平台中的关键技术进行分析。

1 水电站大坝智能安防平台建设目标

桃源水电站大坝区域具有地理位置特殊、人员复杂、社会车辆进出多等特点，大坝的安全防护工作十分典型。

1.1 安防子系统统一管理和控制

智能安防管控平台应能实现将分散的安防子系统整合至平台进行统一管理和控制，并用相同的软件界面和环境条件进行监视；方便各部门管理人员实现对大坝保护系统的报警处理、日常运行管理、突发事件处置等业务的统一管控[3]。

1.2 区域安全状态自动评估

根据水电站大坝的安防管理流程和应急处理措施，智能安防管控平台应能对突发事件分级分类并进行预案化处理。针对不同突发事件匹配对应的事件级别与处置流程，缩短处置时间，提高响应效率。同时，平台应根据视频监控系统数据对当前安防情况进行自动处理分析，对安防情况进行在线判断，并过滤无效信息，对敏感区域、敏感人车、敏感事件提前预判报警。

1.3 数据多地联动与共享

水电站大坝智能安防管控平台应能实现采集、转译各子系统的数据内容，建立对应系统的服务程序，接受网络上所有授权用户的服务请求，实现数据信息共享。另外，通过应用互联网及云技术，建立智能安防管控平台，进而实现多地远程通信互动及数据共享，并通过软硬件数据安全控制机制，严格控制数据访问，保障数据安全。

2 水电站大坝智能安防平台结构

本文针对桃源水电站大坝区域设计的智能安防管控平台主要由智能监控系统、高速网络系统和综合管理分析系统组成，整个平台具有系统分级管控清晰、安全状态分析处理及时和数据存储共享可靠等优点，符合水电站大坝智能安防管控平台的建设目标(见图1)。

图1 桃源水电站大坝智能安防管控平台结构

2.1 智能监控系统

智能监控系统由前端监控系统和后端存储系统共同组成。监控人员能够在监控中心实时查看和调取视频监控信息，实现对大坝各个区域安全状态的监测。同时智能监控系统中配置有较高可靠性的数据存储设备，以此作为大坝安全监控体系记录、事件回溯功能的载体[4]。

a.前端监控系统。桃源水电站大坝现有的前端监控系统相对落后，在建设智能安防管控平台的过程中，首先需要考虑将监控设备更换为现代化的智能监控摄像头，并覆盖大坝所有区域。更换的智能监控摄像头需实现云台控制、枪球联动、3D缩放定位、自动复位、自动巡航等基本控制功能；能自动对相机虚焦、场景变更、音频异常等情况作出响应，及时通过指定方式提示或报警；结合AI技术，自动进行越界侦测、区域入侵侦测、人员聚集侦测[5-6]。

为了保证前端监控系统设备的安全稳定运行，水电站大坝应采用现场巡检与远程维护相结合的运维方式。大坝工作人员采用定时巡检方式实地检测设备工作异常状况，包括清晰度异常、亮度异常、偏色、噪声干扰、场景变更、画面冻结、信号丢失、云台失控等，及时检测系统的故障并报警通知，提高视频监控系统有效性。另外，通过平台软件能够对前端监控设备进行校时、重新启动、修改参数、软件升级、远程维护等。设备提供远程访问功能，运维人员不必到达设备现场，就可修改设备各项参数，提高设备维护效率。

b.后端存储系统。后端存储系统的安全可靠性直接影响水电站大坝智能安防管控平台的运行效果。因此，智能监控系统的后端存储系统应采用分布式存储和集中管理相结合的工作模式，在各个区域分别建设视频监控数据存储系统，同时在大坝工作站处建设集中存储系统，存储的数据还应支持数据上传云功能。

按照水电站大坝安全管理要求和安全预防体系分级要求，后端存储系统以树状图的形式将监控设备归到不同安全等级的分组列表中，允许通过列表项查找监控设备并播放录像，允许用户将特别关注的监控设备加入收藏夹以便快速访问，自动为录像捕捉到的人员、车辆、入侵限制区、状态变更、报警等事件创建时间线索引，允许用户通过索引快进到发生事件时的录像位置。

2.2 高速网络系统

由于水电站大坝视频监控点多且环境复杂，因此智能安防管控平台需要更可靠、更稳定、更迅捷的传输网络。在大坝网络建设过程中，要保证办公网、工控网、监控网三网独立，因此，高速网络系统采用5G网络和万兆光纤环网相结合的方式，并与办公网、工控网之间实现物理隔绝[7]。由于视频解码器需要大带宽，故网络传输采用链路聚合技术，从而提高矿山监控网络的可靠性，进而增加矿山网络线路的冗余功能。同时，高速网络系统采用相互独立的三层网络结构，以消除视频监控数据传输过程中出现的图像延迟、卡顿等现象，实现前端与后端之间视频监控数据的传输[8]。

2.3 综合管理分析系统

综合管理分析系统由监控中心、视频管理工作站和平台管理服务器共同组成。监控中心直接与智能监控系统相连，使智能安防管控平台能实时查看和调取视频监控信息；视频管理工作站在系统中承担着集中存储数据的功能，并能对当前安防情况进行自动处理分析和在线判断，并过滤无效信息，对敏感区域、敏感人车、敏感事件提前预判报警；平台管理服务器控制着整个智能安防管控平台的资源管理、性能维护和监控配置等过程，对于平台管理人员监控处理器、硬盘驱动器、内存等系统关键部件的使用情况和性能表现至关重要。

基于综合管理分析系统，桃源水电站大坝的智能安防管控平台不仅可以实现前端监控点位视频监控信息实时查看、回溯、侦测等功能，还可以应用大数据和人工智能算法技术实现重要区域侵入监测、车辆识别、人员行为监测和门禁系统联动等功能。

a.重要区域侵入监测。在大坝重要区域安全警戒线或者安全门前安装智能监控设备，结合AI技术，自动进行越界侦测、区域入侵侦测、人员聚集侦测。当监控设备侦测到人员或者车辆进入风险预警区时，区域内安装的灯光系统与广播系统会向侵入者发出声光提示；当监控设备侦测到人员或者车辆进入风险管控区时，综合管理分析系统向安全监控人员发出声光报警，安全监控人员根据报警信息及时查看报警区域实时状况，从而避免安全事故发生[9]。

b.车辆识别。综合管理分析系统利用智能监控设备自动捕捉拍摄画面中的车辆，并提取车辆特征，自动辨识车辆超速、车辆违停、车辆起火等异常情况。同时，配合大坝车辆管理守则，设立车辆驾驶积分制。当出现违规情况时，综合管理分析系统自动记录违规车辆车牌号并给予扣分处罚，当积分清零时，须对违规司机进行安全警示教育。

c.人员行为监测。实时监控大坝人员安全防护装备的佩戴情况。同时，配合大坝人员管理守则，设立人员安全管理积分制。当出现违规情况时，综合管理分析系统通过人脸识别自动记录违规人员并给予扣分处罚，当积分清零时，须对违规人员进行安全警示教育。另外，在“新冠疫情”的大背景下，还需实时监控大坝人员的体温、健康码、口罩等情况。综合管理分析系统对异常人员进行标记，并向安全监控人员发出声光报警，安全监控人员可根据报警信息及时查看报警区域的实时状况[10]。

d.门禁系统联动。采用人脸识别门禁系统，与大坝智能安防管控平台进行联动，为用户提供简单易用的用户授权界面、门禁控制界面、记录查询及导出界面。综合管理分析系统能自动在后台从设备上提取相关记录数据，当发生紧急情况时，接受大坝智能安防管控平台的指令，执行对应应急预案。

3 结 语

本文针对桃源水电站大坝区域，设计了一种由智能监控系统、高速网络系统和综合管理分析系统组成的智能安防管控平台。该平台利用5G网络、大数据分析和人工智能算法技术，能实现重要区域侵入监测、车辆识别、人员行为监测和门禁系统联动等功能，有利于对水电站大坝安全的智能化管控。该平台具备高可靠性、高精准度和高防护性，不仅对保障桃源电站的安全稳定运行、县城的公共财产安全具有重要意义，可以推广至其他电站的相似区域甚至整个电力行业。