安防監控系統在水廠中的應用

吳勇

摘 要：水廠作為城市的公用事業單位，它管理的好壞直接影響著人民的正常生產生活環境和水廠的社會效益。合肥供水集團第六水廠是我市供水規模最大的一個水廠，為了保證水廠的各生產環節的安全、順利及高效運行，水廠建立一個現代化的安防監控系統是十分必要的。本文研究分析了安防監控系統在水廠中的應用。

關鍵詞：安防監控系統；合肥六水廠；系統架構

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）03-0025-03

合肥六水廠的安防監控系統包括兩個子系統：工業電視監控系統和周界報警系統。視頻監控系統是由前端攝像機、傳輸、中心控制和輔助控制等幾部分組成，用來監視廠區主要出入口、重要工作間、廠區周界等位置的安全和設備運行情況；紅外報警系統由紅外探測器、報警主機及傳輸等幾部分組成，設置在水廠圍墻等處，用于探測非法入侵和防止破壞活動，實時對水廠進行立體保護。工業電視監控中心和報警監控中心均設置在合肥六水廠監控中心內。

1 系統架構方式

1.1 系統架構方式綜述

隨著社會的進步，視頻監控越來越被廣泛地應用到各個領域，視頻監控系統也隨之經歷了三個時代[1]。第一代：模擬時代。視頻以模擬方式采用同軸電纜進行傳輸，并由控制主機進行模擬處理。第二代：準數字時代。視頻以模擬方式采用同軸電纜進行傳輸，由多媒體控制主機或硬盤錄像主機（DVR）進行數字處理與存貯。第三代：全數字時代。視頻從前端圖像采集設備輸出時即為數字信號，并以網絡為傳輸媒介，基于國際通用的TCP/IP協議，采用流媒體技術實現視頻在網上的多路復用傳輸，并通過設在網上的網絡虛擬（數字）矩陣控制主機（IPM），來實現對整個監控系統的指揮、調度、存貯、授權控制等功能。

1.2 系統架構方式選擇

我們廠設計采用的是應用最廣也是最為成熟的模擬和數字相結合的系統。系統主要由前端模擬攝像機、數字硬盤錄像機和相關管理軟件來實現。這種方式的有點是同時兼有了模擬系統和數字系統的優點，規避了這兩點各自的一些劣勢。數模結合的系統穩定性高，視頻質量高，沒有延時，也可以通過以太網來傳輸數字圖像，數字化的存儲也可以基本上不受容量限制，也可以比較方便地進行人工智能處理。由于系統比較成熟，性價比也格外高，因此國內外的重要水廠一般都采用這種方案?；跍蕯底忠曨l監控系統是技術成熟性和應用廣泛性。同時，也根據水廠實際需求及從系統的先進性、可靠性、經濟性考慮，我們六水廠采用了模擬監控與數字錄像相結合的視頻監控系統[2]。

1.3 系統架構框圖

系統架構框圖1所示。

1.4 系統配置及架構設計

電視監控系統通過系統前端監控點攝像機采集圖像信息，矩陣主機處理后在相連的大屏上反映監控場景；室外配置日夜轉換快球，控制由矩陣切換主機主控鍵盤操縱；室內配置日夜轉換彩色攝像機，矩陣切換主機可以把每一個監控點的圖像人工（或自動）切換到與主機相連的大屏上（投影儀）顯示；設置硬盤錄像機進行視頻錄像及畫面回放，要求24小時全天候錄像，可連續錄像一周，圖象監控畫面處理后可在網絡上進行管制閱覽便于管理人員了解水廠生產情況。

全廠監控點設置如下：加氯間、變配電間、加藥間、沖洗泵房、濾池、送水泵房：分別配置日夜轉換彩色攝像機。傳達室、綜合樓、沉淀池、廠區：分別配置室外日夜轉換快球。為了完成云臺、鏡頭的控制及報警處理的需要，配置矩陣切換控制器；工藝設備監控圖像在控制中心控制室內由硬盤錄像機處理后，進行實時錄像并可根據需要選擇任一時刻圖像回放，并可通過大屏顯示，傳達室的分控多媒體電腦可以隨時查詢、瀏覽任一監控畫面。矩陣主機系統：實現監控圖像的切換、輪巡、控制等，完成監視圖像的輸出及管理，配套主控鍵盤實現現場的監視控制和切換。

2 系統組成

工業電視監控系統由前端攝像部分、傳輸部分和顯示監控設備及控制設備組成[3]。系統的結構原理圖如圖2所示。

（1）攝像部分。攝像部分的作用是把系統所監視目標的光信號變成電信號，并送入系統的傳輸分配部分進行傳送，攝像部分的核心是攝像機，它是光電信號轉換的主體設備，是整個安保系統的眼睛。（2）傳輸部分。傳輸系統也是整個監控系統的關鍵部分，它的性能將直接影響到最后顯示圖像的效果。本次設計采用SYV75-5視頻電纜對圖像信號進行傳輸。（3）顯示與記錄部分。圖像處理是指對系統傳輸的圖像信號進行記錄、加工、重放和復制等功能，顯示部分的作用是使用大屏幕進行圖像重現。圖像處理部分的主要設備是矩陣控制器和數字硬盤錄像機。圖像顯示部分的主要設備是投影儀。（4）控制部分。在中控室通過矩陣主機控制鍵盤可以靈活控制前端攝像機的各項功能，如調用、設定預置點、旋轉、電源等，也可通過傳達室分控多媒體管理計算機的視頻管理軟件圖像進行畫面的切換、分割、回放錄像、參數設定等。

3 系統功能

（1）監視功能：監視功能：在水廠各主要工藝點和安保區域安裝攝像機，以達到實時監控站內各工藝段的生產運作流程和站內安全保護措施的目的；在廠區周界邊緣地帶安裝室外日夜轉換快球，實現對整個廠區內部乃及周界的安防監控。（2）控制功能：可通過矩陣主機控制鍵盤對任一攝像機的云臺、鏡頭等進行操作控制；可將所有的監視圖像編成序列，進行自動循環顯示；還能進行分組切換。（3）錄像功能：可采用立即錄像、定時錄像和視頻報警觸發錄像，將每路視頻信號錄制成文件進行保存。用戶可以將錄像文件以光盤刻錄的方式加以保存。（4）錄像檢索及回放功能：可通過設定時間、日期、線路等檢索條件，在硬盤錄像機中查找以前錄制的文件，并能進行回放?；胤趴蛇x擇兩路同時或單路回放，還可進行快進、快退、暫停、停止等操作。（5）動態檢測和自動跟蹤：可對每一路的監控點進行動態檢測，自動跟蹤運動物體，感知其變化，當到達畫面數時，啟動報警（或啟動錄像）。（6）日志功能：可記錄用戶所進行的一系列操作，以備查詢。同時可授權指定人員具有查詢和修改日志的權利。（7）安全功能：具有密碼保護的功能，通過對不同級別的用戶賦予不同的操作權限，防止非授權人員進行誤操作。（8）網絡發送功能：支持局域網視頻圖像傳輸，其它客戶端計算機可查看現場圖像。（9）盤滿自動覆蓋功能：當前的硬盤存滿后，自動刪除最早的錄像文件。（10）圖像漢字疊功能：監視器能同時顯示圖象和漢字（圖像的必要信息）。（11）擴展功能：在不影響原有設備的使用基礎上，可根據需求增加監控點，軟件基本不變。

4 監控系統的安裝調試

電視監控系統的安裝程序：（1）審閱圖紙；（2）現場定位測量；（3）預埋管線；（4）安裝電纜橋架、線槽；（5）清掃管路、穿放電纜；（6）安裝設備支起吊架；（7）安裝控制臺及監視器臺架；（8）安裝云臺及攝像機防護罩；（9）安裝插頭、分線箱、配接線；（10）安裝電源設備；（11）安裝控制器、視頻設備；（12）安裝攝像機、監視器；（13）進行系統單機調試；（14）進行系統聯動調試；（15）竣工驗收。

監控系統設備是建筑弱電諸多系統中比較精密的光、電子設備，在施工過程中應特別注意幾點：（1）線路敷設。電視監控系統的信號線路不宜與強電（220V以上）線路同管敷設，其間距應符合有關安裝規定要求，一般應相距200mm以上。（2）監控中心安裝。監控中心應是恒溫、通風、干燥并有充分的光照度，監控臺距墻距離應符合民用建筑電氣規范的要求，并充分考慮到操作維修的方便。（3）電源部分。要求電源穩定，電壓的波動范圍在正負5%之內，整個電源系統應良好的接地及避雷裝置。（4）設備安裝。攝像機應裝在暗處不易被破壞的地方，并且最好是逆光安裝。

5 紅外報警系統

5.1 系統配置

我們單位考慮水廠圍墻周圍較長，同時考慮系統的性能，對周界報警設計采用總線式。周界報警系統由四光束主動紅外探測器、單防區地址模塊、液晶控制鍵盤、總線延伸器、周界報警控制主機等組成[4]。

具體配置：（1）整個周界系統通過一路總線將所有信號串接至報警主機，形成一個環形回路。（2）根據實際現場情況，整個周界距離在報警主機的控制范圍內，我們廠采用的報警主機是采用技術領先的HONEYWELL的周界報警控制器VISTA-120（配液晶控制鍵盤），它的實際信號接收距離為1.22公里，距離完全達到我廠需要的目標。（3）根據我廠圍墻周界的特點，我們選用ALEPH品牌的四光束主動紅外探測器，配置數量：20套ABH-100L（探測距離100米），10套ABH-50L（探測距離50米）。并給每對主動紅外探測器的接收裝置中安裝單防區地址模塊，通過總線方式將所有主動紅外探測器所接收的報警信號連入報警主機。（4）現場配置24V輸出的開關電源箱，安保中心配置12V/7AH的蓄電池作為報警主機在突然斷電情況下的后備供電設施。

5.2 系統設計

5.2.1 系統工作原理

（1）系統工作原理：所有30路報警信號通過總線方式傳送到中央控制室，紅外報警控制主機可對所有探測器進行設防、撤防或旁路。（2）主動紅外探測器工作原理：主動紅外探測器的發射機發出四束經調制的紅外光束，被紅外接收機接收，形成一條紅外光束組成的警戒線。當被探測目標侵入該警戒線時，紅外光束被部分或全部遮擋，接收機接收信號發生變化，發出報警信號。（3）為了避免雨天、霧天等惡劣天氣對探測器的干擾，我們不采用長距離（>100米）的主動紅外探測器，而采用高精度、短傳輸距離的探測器（<100米）。并通過報警主機設置探測器的掃描率，使得在報警范圍內的非侵害源（樹葉、小鳥等）避開警告指示。

5.2.2 系統架構設計

（1）紅外報警系統由四光束紅外線入侵探測器、單防區地址模塊、總線延伸器、控制鍵盤、紅外報警控制主機等組成。所有的報警信號通過總線方式傳送到安保中心（保安值班室），紅外報警控制主機通過控制鍵盤可對所有探測器進行設防、撤防或旁路，并通過32路繼電器輸出模塊將報警信號傳送給安保中心的矩陣控制器實現攝像機的報警聯動。（2）在廠區的圍墻上安裝30對四光束主動紅外探測器，用人眼無法看見的紅外光束在廠區圍墻上形成嚴密的保護網，一旦有不法人員想通過圍墻翻入廠區，就會立即觸發報警，在水廠安保中心安防監控主機上顯示出相應報警的區域，通過視頻管理軟件實現實時報警和報警歷史記錄，并通過視頻管理軟件“虛擬矩陣”功能，接收報警信號，再由軟件中“虛擬矩陣”向相應的攝像機發出向預置位動作的命令，最后攝像機向預置位移動進行監控，從而實現了報警快速聯動功能。同時對于經常性的操作亦可通過虛擬矩陣計劃及報警聯動來自動完成。（3）個別重要的報警信號可直接報警到地區110接警中心；其他報警信號通過工作人員確認后按動控制室的緊急按鈕向地區110報警，以實現和警局的聯網功能。

5.3 系統優勢

鑒于需要實現的智能緊急報警功能，為了保證系統的可靠穩定性，我們采用應用最廣泛的總線制報警系統，本系統還可兼容樓群的周界入侵報警系統，系統優勢描述如下：

（1）本系統采用總線制方式，可使系統設備有機結合，報警信號、防拆信號、環境監測信號、設備故障信號、線路故障信號、電源不良信號等情況均通過總線即時向控制主機進行通報，并且可由中心控制室通過檢測操作對系統各設備進行檢測、調整，并可對各探測器的靈敏度進行調節。（2）本系統可以單獨由本身報警系統所組成一個完整的回路實現其所有的報警功能。（3）工作人員可通過密碼鍵盤對系統進行編程、開機、關機、布防、撤防等控制。另外，當防區產生報警后鍵盤液晶顯示屏能指示出防區號，使工作人員立即清楚報警位置，以便及時處理警情。

5.4 系統功能

（1）出入口區域和周邊圍墻區域需全面設防，無盲區和死角；（2）探測器抗不良環境下干擾能力強；（3）防區劃分適于報警時準確定位；（4）報警中心具備語音/警笛/警燈提示；（5）中心通過顯示屏識別報警區域；（6）侵入區域現場報警，同時發出語音/警笛/警燈、警告；（7）報警中心可控制前端設備狀態的恢復；（8）進行報警中心報警狀態、報警時間記錄。

6 結語

水廠安防系統的建立可以有效防范不法人員通過廠區的圍墻進入水廠內，對加強治安保衛，消除事故隱患，防止犯罪發生，都有著不可替代的重要作用。同時周界報警系統的建立可以大大降低所需管理人員的數量，從而降低人員管理費用。再者建立周界報警系統也是水廠步入現代化管理的重要標志之一，強有力的的保證了水廠的安全生產，為合肥市“大湖名城”的建立奠定了堅實的基礎和保障。

參考文獻

[1]林嵐嵐.建筑產品選用技術[M].北京：中國建筑標準設計研究院，2007.

[2]本叢書編委會.看圖學建筑電氣系統安裝技術[M].北京：機械工業出版社，2002.

[3]陳龍.智能建筑安全防范保障系統[M].北京：中國建筑工業出版社，2003.

[4]陳一才.智能建筑電氣手冊[M].北京：中國建材工業出版社，1999.