抽水蓄能电站安防系统设计探讨

应丽骏

(广东省水利电力勘测设计研究院，广东 广州 510635)

抽水蓄能电站工程是重大基础设施，一般由上水库、下水库、输水系统、地下厂房洞室群、开关站、现场办公楼等部分组成，占地范围广且构筑物分散。采取必要措施提高治安防范能力、保障电站设施安全运行、保护人员生命财产安全，是每个电站建设与运行管理单位的重要职责。尤其近年来，随着国际形势的变化，全世界反恐、安全防范形势日益严峻，如何全面、高效、经济的保护防范对象的安全，变得日益重要。

安全防范手段主要包括人防、物防和技防。在早期的抽水蓄能电站工程设计时，通过科技手段，比如电子监控，电子防盗，电子报警等技术进行安全防范的水平还比较低，也没有对应的规范要求，因此电站安防主要以人防和物防为主。2000年后，计算机技术、通信技术、数字图像处理技术、数字电路技术等飞速发展，引领技防手段与相关设备的性能日趋成熟与稳定，逐步在安防领域广泛应用。

2004～2007年建设部发布了GB50348- 2004《安全防范工程技术规范》、GB50394- 2007《入侵报警系统工程设计规范》、以及GB50396- 2007《出入口控制系统工程设计规范》[1- 3]，2013年公安部发布了GA1089- 2013《电力设施治安风险等级和安全防范要求》[4]，分别对安全防护级别与基本配置要求等进行了规范。本文根据以上规范和近些年相关技术发展[5- 7]，提出抽水蓄能电站安防系统设计中，安全防护等级、安防系统组成、设计原则、网络结构、硬件设备、软件功能、安防中心布置等应包含的内容和应达到的标准，对安防视频监控、入侵报警、出入口控制三个安防子系统提出了具体要求，为抽水蓄能电站工程的安防系统设计提供参考。

1 安全防护等级与安防系统组成

抽水蓄能电站一般为大型工程，建议根据工程所处地理位置的特点及运行管理单位的实际需求，将安全防护等级定为一级。

抽水蓄能电站安防系统主要由安防视频监控系统，入侵报警系统、出入口控制等子系统组成，且在现场办公楼设安防中心用于布置监控显示大屏、管理工作站及声光报警装置，方便安保人员实时监控。

2 安防视频监控系统

2.1 平台架构

抽水蓄能电站的安防视频监控系统建议采用全IP视频监控系统。因与工业电视系统采用相同的技术，可将工业电视与安防视频监控进行集成，采用统一的网络视频监控平台，共用硬件及软件平台。系统建议按2层系统架构设计，主站平台设于现场办公楼，同时设多个站端平台，包括上水库站端、下水库站端、厂房站端、办公楼站端等。站端平台用于管理和存储所辖范围内的视频，并同时向主站平台上传数据。主站平台接收各站端平台的视频，可实时调阅，并对重要视频进行存储。

系统由核心交换机、WEB服务器、平台级联服务器、管理服务器、流媒体服务器、存储服务器、监控工作站、时钟同步装置、集中存储设备等构成。平台级联服务器、管理服务器、流媒体服务器等关键设备，应该分布部署并冗余配备，服务器与工作站等设备之间的网络互连也必须有冗余配置。平台硬件系统架构如图1所示。

2.2 传输网络

安防视频监控系统利用抽水蓄能电站内的光纤传输通道形成光纤环网，以提高系统的可靠性。可在上水库进出水口、地下厂房、现场办公楼、开关站等各处设环网汇聚交换机(一般下水库进出水口与现场办公楼共用)，设站端系统。根据前端设备的位置和数量布置接入交换机。光纤环网结构如图2所示。

图2 安防视频监控系统光纤环网结构图

2.3 存储方式

存储方式一般有集中存储和分布式存储。

由于电站各监控区域地理范围分布广，监控点数量大，宜采用分布式存储方式。可在上水库、地下厂房、现场办公楼、开关站等各处设1个站端系统(一般下水库与现场办公楼共用站端)，站端系统中分别配置足够容量的存储单元，平台中心配置一套IP SAN集中存储。每个区域的视频录像存储到附近的站端系统的存储单元中，对于重要时段的或检测到异动的视频同时传输到平台中心的集中存储设备中，以分布负载，减小网络的传输压力。

2.4 前端摄像机的布点及设备选型

抽水蓄能电站的安防前端摄像机应主要布置在上下水库各大坝、上下水库配电房、上下水库进出水口、上下水库对外支线道路口、地下厂房交通洞洞口、现场办公楼内、电站出入口以及区域外围等众多位置。

各位置摄像机的选型应考虑安装环境、安装方式、镜头、供电方式、像素、照度等各方面：

根据安装方式，可选择固定安装、云台安装、一体化摄像机等；

根据安装地点，可选择室外型、室内型、立杆安装、壁装、吊装、吸顶安装等；

根据摄像机形状，可选择半球摄像机、枪式摄像机、一体化球机等；

根据环境光线，可选择低照度、星光级、红外摄像机等；

根据摄像头监控物体远近及范围，可选择定焦、变焦、广角等各型摄像机；

摄像机的传输接口分选择RJ45口，光口等；

摄像机的供电要求，可选择POE供电。

3 入侵报警系统

3.1 设计原则

入侵报警系统的设计首先分析防护对象的风险等级、防护级别；再结合环境条件，考虑功能要求和安全管理要求，初步确定系统的规模和应采取的综合防护措施；最后根据不同的规模和综合防护措施，进行必要的技术经济比较以匹配建设投资。具体设计中还需要根据抽水蓄能电站平面图，进行防区的划分，确定探测器、传输设备的设置和选型；并根据防区的数量和分布、信号传输方式、管理单位要求、未来可扩充要求等，确定控制设备的具体配置以及管理软件总功能和分菜单功能。

抽水蓄能电站入侵报警的防护对象应包括现场办公楼、公共走廊、财务室、重要办公室、机房、开关站、地面调压井等位置。

3.2 入侵报警系统组成

入侵报警系统一般由四部分组成：前端探测器、传输设备、处理/控制/管理设备和显示/记录设备。抽水蓄能电站的前端探测器可在现场办公楼、开关站、地面调压井的围墙周界设周界报警，在公共走廊、财务室、重要办公室、机房等设双鉴移动探测器，用于探测非法入侵行为，探测器将入侵信号传给报警主机。

对于开关站、地面调压井等距离较远的位置，可分别配置报警主机，前端探测器和报警主机之间采用总线连接。报警主机接收信息数据后，立即传给报警灯，发出声响，并与视频进行联动。报警主机就近接入安防系统的接入交换机，利用安防局域网络，接入安防中心。

所有事件通过网络上传至安防中心进行联网。安防中心应能远程控制报警主机以收取报警灯发出的信号，并迅速识别其在电子地图上的对应位置，分析情况，与视频联动进行视频复核，做出相应反应。

SUN Wen-wen, WANG Yin, ZHU Hui-ming, BI Ke, XU Li-sha

3.3 前端探测器的选型

前端探测器按传感器的种类按可探测的物理量来分，可分为红外报警器、微波报警器、超声波报警器、激光报警器、振动报警器等；按警戒范围分类，可分为点控制警报器、线控制警报器、面控制警报器和空间控制警报器；按探测器的工作方式分，可分为主动式和被动式报警器等。

根据抽水蓄能电站实际的使用场地，建议在重要建筑物周界采用4光束红外对射，以有效降低小动物活动等引起的误报率；可在楼宇室内采用微波及红外双鉴探测器，以提高灵敏度。

3.4 入侵报警系统的主要功能

(1)紧急报警装置应具备报警后不可撤防、防误触发、被触发后自锁、以及故障报警功能。

(2)设防时，若探测器探测到入侵发生，报警信息不能自动复位，应持续到手动复位。

(3)系统应具备手动和自动设防(或撤防)两种模式，具有报警、故障、被破坏、各项操作等信息的显示和记录功能，所记录信息应包括事件时间、地点、性质等，且信息不能更改。

4 出入口控制系统

4.1 设计原则

出入口控制系统的设计首先分析防护对象的风险等级和防护级别，结合环境条件，确定功能要求和管理要求，以及系统的规模和构成；然后根据系统功能要求、出入时间段、出入权限、出入目标数量等因素确定系统的设备选型与数量配置；必要时进行技术经济比较以匹配建设投资。

出入口控制系统的设置除了有效开启时间应能满足出入口流量及人员、物品的安全要求外，必须满足发生紧急情况时人员的逃生疏散要求，以及断电时系统启闭状态满足管理要求。

4.2 出入口控制系统组成

出入口控制系统主要由五部分组成：识读部分、传输部分、管理/控制部分、执行部分，系统软件。抽水蓄能电站出入口控制系统一般应集成门禁、车辆进出控制、人员出入闸机控制，并预留考勤系统、消费系统等扩展功能，实现一卡通用。

门禁点一般应包括现场办公楼、地下厂房、各类控制室及重要办公室的门禁。同时，应集成车辆道闸、人员翼闸出入控制，在进电站检查站、主厂房入口、以及上下库通道等处布置车辆道闸，在主厂房及主变洞人员通道布置翼闸。

出入口控制系统网络建议独立组网，采用“核心+汇聚+接入”的三层组网方案。利用电站内通信光传输网设备传输。系统基于WEB架构，在安防中心集中布置中心数据库服务器及应用服务器，部署相应软件管理平台，实现统一数据库储存及平台管理。

4.3 门禁

门禁系统推荐采用TCP/IP网络门禁，门禁控制器采用以太网接口，可实现Internet，局域网等组网通信。

系统一般由门禁管理软件、门禁管理硬件及用户卡组成，硬件包括门禁控制器、读卡器、发卡器、电控锁，以及开门按钮；软件应能反应人员进出信息、门状态信息，以及报警信息等。一般流程为：系统通过软件对用户卡进行授权；用户在读卡器上刷卡时，门禁控制器接收到读卡器上感应到的用户信息，对用户权限做出判断，确定是否打开对应门锁。联网门禁系统如图3所示。

图3 联网门禁TCP/IP型系统示意图

4.4 车辆出入控制

车辆出入通过道闸控制器发出的控制信号来控制道闸的起落，配套使用地感线圈和车辆检测器实现车辆通过自动落杆和防砸车功能，对站内主要通道区域出入车辆(电站内车辆、电站外车辆)的进行安全管理。

车辆道闸与门禁管理系统共享数据库软件平台，实现一卡通用。

4.5 出入口控制系统的主要功能

(1)能根据安全等级实行分级管理、区域化管理，对不同身份人的卡有不同区域的进出权限。

(2)系统能记录存储出入、操作、报警等各种事件，并形成报表以备查用。

(3)每个出入口现场控制设备的记录总数应不小于1000条，中央管理主机能存储的事件记录应不少于180天。

(4)与安防视频监控系统关联的出入口控制系统，应能回放与该出入口关联的事件视频图像。

(5)能与消防系统联动，如发生火灾时，控制器自动解除门禁，将门打开，确保人员逃生需要。

5 安防中心与机房

抽水蓄能电站的安防中心一般应设于现场办公楼，可与消防控制室共用。建议布置2*3 LCD显示大屏及解码控制设备，配套操控桌椅以及安防各子系统的监控工作站，实现在安防监视内对工程范围内所有安防视频、入侵报警信号、出入口控制信号的集中监控和报警。另外，在安防中心附近应设有机房，用于放置安防系统的服务器及通信设备，并由不间断电源UPS进行集中供电。

6 结语

抽水蓄能电站的安全防护工作非常重要，应基于人防手段、物防手段，并结合技防手段，建立安防视频监控子系统、入侵报警子系统和出入口控制子系统，全面保护防范对象安全，提升电站运行及生产安全管理水平。建议抽水蓄能电站安防系统的设计单位应在严格执行相关规范的基础上，紧跟科技发展，以体系完整、高标准、全覆盖、相对先进且经济为设计原则，做好安防系统设计工作。

[1] GB50348- 2004. 安全防范工程技术规范[S].

[2] GB50394- 2007. 入侵报警系统工程设计规范[S].

[3] GB50396- 2007. 出入口控制系统工程设计规范[S].

[4] GA1089- 2013. 电力设施治安风险等级和安全防范要求[S].

[5] 中国建筑标准设计研究院. 安全防范系统设计与安装[M]. 北京: 中国计划出版社, 2006.

[6] 黎连业, 黎恒浩, 王华. 建筑弱电工程设计施工手册[M]. 北京: 中国电力出版社, 2010.

[7] 涂强. 清远抽水蓄能电站安防视频系统特点[J]. 广东水利水电, 2015(07): 64- 67.