火电厂安保监控系统应用

康 旋，曹湘斌

（1.天水电气传动研究所有限责任公司，甘肃天水741020；2.甘肃靖远煤电股份有限公司魏家地煤矿，甘肃白银730913）

火电厂安保监控系统应用

康 旋1，曹湘斌2

（1.天水电气传动研究所有限责任公司，甘肃天水741020；2.甘肃靖远煤电股份有限公司魏家地煤矿，甘肃白银730913）

阐述了电厂安保系统设置各种监控的必要性，详细讨论了该安保监控系统在4×300MW机组火电厂的应用和特点。

视频监控；电子围栏；入侵报警；组屏；流媒体服务器；视频矩阵；数字监控

1 引言

随着现代科技的进步，通信技术、计算机技术与电视技术的综合应用，安保监控系统作为监视及保安手段，已深入到军事、工业、交通、金融、商业、医疗、小区、公寓物业管理等各个领域，其能力已远远超越了人眼直接观察的效果。安保监控系统的采用，可实现运行过程无人或少人值守，减少人员开支；安保监控系统的采用，还可尽早发现事故隐患，防患于未然，最大可能减少经济损失。安保监控系统使用的目的是提高安保管理水准，保证对重要场所及居住区全方位不间断的监视，确保安全。安保监视系统主要用于安全状态监视、保安监视、报警监视。本文主要以安保监控系统在某火电厂4×300MW机组上的应用为例，简述该系统在电厂安保系统的应用及其特点。

2 电厂安保监视系统的必要性

安全是电力系统的头等重要大事，电力系统事故，会造成人员伤亡、设备损坏、环境污染等直接经济损失，还会影响国民经济产值和社会稳定。安全保卫监视系统的使用，可以使生产者和检测者直观、快速地了解现场设备运行状态、人员动态、安全保卫等情况，及时将不安全生产因素消灭在初始状态。其次，安保监控系统的使用也是环境保护的需要。环境保护作为我国的基本国策，要求SO、CO、HS、SO2等废气排放必须达到相关的标准。第三，配备安保监控系统可提高电厂劳动生产率。电厂经济效益提高的一个重要因素就是提高劳动生产率，安保系统的投用，有利于电厂实现减员增效，同时也改善了员工的工作条件。第四，事故分析也需要依靠安保监视系统。电厂安保监视系统可自动记录将现场异常情况和事故过程的图像（并附时间标记），这将同调度录音记录一道为事故的分析提供可靠的依据。

调度人员可利用安保监视系统进行现代化管理。集图像监视、事故报警、调度语音、多媒体工程师站为一体的安保监视系统能为调度管理及生产管理提供直观、快捷的手段，实现高效率的现代化管理。

3 电厂安保监视系统设计特点

3.1 结构特点

根据工程监视点分布范围大、监控点较分散的特点，以网络分布为基本思路，采用分布式多子系统组织结构，即整个系统由多个专职子系统组成。每个子系统可独立运行，自成一体；同时，子系统之间又可进行图像信息的相互调用和交换。

3.2 工程特点

传输电缆的设计。针对系统长距离传输特点，考虑电厂强电磁干扰的现状，主要考虑衰耗与抗干扰两大因素。在信号传输中，一般采用光纤和双绞线两种介质进行传输，小于100m的传输距离采用双绞线进行传输，超过100m的传输距离采用光纤进行传输。两种传输方式在电厂监控环境中，可以有效地抵抗传输过程中的干扰，并且传输距离远。

传输系统的抗干扰能力。电厂安保监视系统由于在整体规划时，大部分电缆需要敷设在电缆沟或是电缆桥架中，与电厂其他强电电缆、控制通讯电缆同时进入到控制室，传输中如果采用不当的传输方式，便会引起信号干扰，直接导致信号模糊甚至丢失。根据传输距离的远近一般采用双绞线传输和光缆方式进行传输（主要采取光纤传输的方式），可以有效地抵抗干扰。

网络技术要求。电厂数字管理化尤其重要，在整体设计中，要求将电厂安保各个子系统通过独立的光纤网络连接起来，并在总控制中心能进行全部的监控管理，另外系统需要连接到全厂MIS、SIS系统网络中，供网络中其他用户监控和管理，使全厂安保监控系统成为生产管理、信息监控系统中的一部分。

系统应用范围及结构。一般情况下系统应用在工程为2×300MW以上燃煤机组，扩建或新建电厂。以DCS操作员站及大屏幕显示器为主要监视和控制手段，不设常规监视系统。

安保监视系统的区域涉及到电厂生产区、设备区域、库房区域及生活区域。其中生产区监控区域按设备或场地划分其归属的专业或部门。

系统配置成数字化网络，通讯协议采用TCP／IP，可以通过网络传输所有监视点的图像信号，进行远程管理，采用中文界面，图像在传输过程中，画面流畅清晰。对于各个监控点画面，可根据需要保留监控录像。

4 电厂安保监控系统组成及功能

4.1 系统的组成

系统由视频监控系统、电子围栏系统、入侵报警系统三大部分组成，如图1所示。

图1 安保监控系统组态图

4.1.1 视频监控系统

视频监控系统由前端信号采集部分、后端控制及显示部分和信号传输部分等三大部分组成。

前端信号采集部分也称为摄像前端。主要由摄像机、光学镜头、防护罩、电动云台、安装支架、解码器等构成。

后端控制及显示部分实际上是系统的核心部分，主要由视频矩阵主机、控制键盘、矩阵主机、流媒体服务器、硬盘录像机、电视墙、供配电装置、抗干扰装置和操作台等组成。

传输部分主要传输的内容是图像信号。对图像信号的传输，重点要求是在图像信号经过传输系统后，不产生明显的噪声和失真，保证原始图像信号的清晰度和灰度等级没有明显下降等等。这就要求传输系统在衰减方面、引入噪声方面、幅频特性和相频特性方面有良好的性能。在工业电视监控系统中，有视频信号和控制信号两种。信号的传输方式有有线和无线两种；有线传输介质采用光缆和电缆；无线传输介质目前大多数采用微波传输方式。

4.1.2 电子围栏系统

电子围栏系统由报警主机部分、围栏部分及客户端服务器等三大部分组成。

报警主机是电子围栏的核心部分，将防区内的各种报警进行处理，采用低电压、高电流的工作方式，对进入防区的人或者物体进行主动防御。

围栏部分主要是将围墙或者边界进行划分、对于整个防区的支撑起到关键作用。

客户端服务器对前端的报警做显示，并提醒安保人员对于报警区域做到及时处理，防止人员或者物品进入防区。

4.1.3 入侵报警系统

入侵报警系统通常由前端设备（包括探测器和紧急报警装置、传输设备、处理／控制／管理设备和显示／记录设备部分构成。

前端探测部分由各种探测器组成，是入侵报警系统的触觉部分，相当于人的眼睛、鼻子、耳朵、皮肤等，感知现场的温度、湿度、气味、能量等各种物理量的变化，并将其按照一定的规律转换成适于传输的电信号。

操作控制部分主要是报警控制器。

监控中心负责接收、处理各子系统发来的报警信息、状态信息等，并将处理后的报警信息、监控指令分别发往报警接收中心和相关子系统。

某电厂全厂安保系统由一套全厂安保视频监控系统、一套全厂电子围栏系统、一套入侵报警系统组成，完成对全厂主要安保环节的监视、图像信息交换功能及各种视频信息的存储。点位图如图2所示。

图2 点位图

本监控系统由1台矩阵主机、1台主控键盘、1台磁盘阵列、68路视频终端、3台数字彩色图像监视器、3台22寸液晶监视器、4台46寸超窄边液晶电视、1套电子围栏、2套入侵报警等设备组成，大大提高了系统可靠性和稳定性。

4.2 主要设备选型

4.2.1 视频监控系统

视频监控系统主要对厂区各个道路、设备库等场地进行视频监控。

前端信号采集部分主要是由摄像机、光学镜头、防护罩、云台、支架五个部分组成。

（1）摄像机和光学镜头是产生图像和决定图像质量优劣的设备。以往使用较多的高清晰度彩色摄像机型号是DS－2DE5220IWE。该摄像机具有480TVL高清晰度轮廓校正和秀优的自动白平衡功能，还具有高速动态背光补偿功能。

（2）防护罩是保护摄像机和光学镜头的设备，安装在云台上。水／风冷式防护罩（型号：PIH－5040）用不锈钢材料制成，全密封，能够有效地防水、防尘、防爆和耐腐蚀，可直接用水冲洗，特别适应在燃料露天及高温的环境下稳定工作。

（3）云台。在使用中，需要全方位观察设备，采用电气和机械性能好的适合在高温、潮湿地方工作的室外重型全方位云台（型号：PIH－301）

（4）支架作为安装的一部分，须正确选用支架确保最大限度保证设备使用过程中的稳定性和安全性。

传输部分主要采用光纤传输，在传输过程中减少视频信号的衰减、失真，增强了视频信号的传输性和可靠性。对于就近的视频传输，主要采用六类屏蔽网线。对于小于100m传输距离的视频信号，可减少施工过程中的施工量，并做到尽可能减少视频信号传输过程中的丢失率。

将前端的视频信号集中汇集在分站交换机内，通过光纤传输，把各个子站的视频信号统一传输至末端的控制室内，集中管理。

末端设备主要包括中心交换机、视频矩阵、流媒体服务器、磁盘阵列、客户端管理计算机以及显示终端。

（1）中心交换机是视频通讯主要的传输转发设备。整个视频监控数据通过光纤传输，经过多个交换机，将整个视频监控系统组成一个整体的网络。

（2）视频矩阵。针对末端实时画面的播放，将整个大屏幕做1、4、9、16路的分割，可多画面显示实时画面，也可轮巡显示画面。

（3）流媒体服务器。主要设置客户端服务器，对于单独客户端进行设置。

（4）磁盘阵列主要功能是对视频信号做一个整体的存储，对于事故的发生过程做全程摄录，可在事故回放中起到重要作用。

（5）客户端管理计算机。主要设置视频参数，管理画面和操作人员的权限，是整个视频监控系统的核心部分。

（6）显示终端。实时显示就地画面及回放画面。

4.2.2 电子围栏系统

电子围栏系统对厂区围墙等边界区域进行监控。

前端设备主要是探测器，为适应室外天气，减少误报，探测器选用最先进的电子围栏产品G5T7系列脉冲电子围栏探测器。

G5系列主机其核心优势是多级联网。通过远程控制及多级控制，可以直接与计算机网络连接，也可以连接自主研发的报警主机和键盘等完整的产品线，为客户提供整体解决方案。

围栏是电子围栏系统的重要组成部分，为了保证电子围栏整个系统的正常运行以及使用寿命，电子围栏前端必须具有抗高压、抗污、抗氧化、耐腐蚀等基本功能。

客户端计算机，使用SA100软件平台，对于前端报警主机自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警信号，并为安保人员提供发生报警的区域部分，显示可能采取对策的系统，实现软件对前端报警主机的信息采集，并实现对报警主机的配置管理。根据采集到的信息判断前端主机是否处于正常状态，并对非正常状态产生报警，提醒安保人员，同时记录报警信息。

4.2.3 入侵报警系统

入侵报警系统对厂区大门区域进行监控。入侵报警系统由报警主机、红外双鉴报警器、声光报警器组成。

红外双鉴是被动式红外传感器和微波传感器的组合，微波只对移动物体产生感应，红外只对引起红外温度变化的物体产生感应，只有在微波和红外同时感应才会作出报警，大大提高报警可靠性。微波传感器根据多普勒效应原理来探测移动物体，传感器发射微波，微波遇到障碍物时被反射回传感器，当障碍物相对传感器运动时，则传感器接收到的反射波频率发生变化；当障碍物朝着传感器运动时，传感器接收到的反射波频率比发射波高，当障碍物远离传感器运动时，传感器接收到的反射频率比发射波低，因此传感器通过比较反射波和发射波的频率来探测是否有移动物体进入。

报警主机选用CP－428主机，当检测到移动物体时，通过开关量输出报警信息到动环监控报警主机。动环报警主机可根据预置规则联动相应功能，报警信息上传中心，使安保人员了解进入现场的移动物体；联动相应的灯光照明，调用预置位，启动报警录像等。

红外双鉴报警器选取EDS－2000报警器，EDS－2000是一款性能卓越的被动红外＋微波双鉴室外探测器，适合于各种恶劣的环境。EDS－2000是专门针对于室外各种恶劣条件进行设计的，甚至还能防宠物引起误报。将硬件双鉴技术与日趋成熟的软件技术完美结合，EDS2000性能达到了高水平，可以说，已经能100%防止误报的产生。高强度密封的塑料外壳内，由高级的微波传感器及光学元件传感器组成。独特的光学元件结合多普勒微波确保对保护区域的精准防护，而不发生误报。探测器的灵敏度及探测范围由可由施钮微调，因此针对不同的环境，EDS2000都可设置出最适合现场的状况。EDS－2000用来防护大范围的区域，能够很容易地安装在墙壁上。

4.3 安保监控系统原理

整个安保监控系统通过视频监控系统、电子围栏系统、入侵报警系统将整个火电厂安保系统融为一体，通过网络将各个子系统连接为一体，分别对厂区、围墙、大门进行24小时不间断监控，确保厂区安全。

5 结束语

火电厂作为电力系统的重要组成部分，其安全性很重要，安保监控系统的投入，可大大降低事故的发生率，减少人力投入。近年来随着数字技术的不断发展，新型的数字网络视频系统慢慢进入到火电厂系统，对提高火电厂的安全性、经济性、可靠性更有益处。

［1］黄忠霖.控制系统MATLAB计算机及仿真［M］.北京：国防工业出版社，2001.

［2］刘和平.TMS320LF240X DSP结构、原理及应用［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2002.

［3］刘金琨.先进PID控制机器MATLAB仿真［M］.北京：电子工业出版社，2003.

［4］尔桂花.运动控制系统［M］.北京：清华大学出版社，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