...维力控组态软件在水厂自动监控系统中的应用
吴勇
摘 要：水厂作为城市的公用事业单位，它管理的好坏直接影响着人民的正常生产生活环境和水厂的社会效益。合肥供水集团第六水厂是我市供水规模最大的一个水厂，为了保证水厂的各生产环节的安全、顺利及高效运行，水厂建立一个现代化的安防监控系统是十分必要的。本文研究分析了安防监控系统在水厂中的应用。
关键词：安防监控系统；合肥六水厂；系统架构
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）03-0025-03
合肥六水厂的安防监控系统包括两个子系统：工业电视监控系统和周界报警系统。视频监控系统是由前端摄像机、传输、中心控制和辅助控制等几部分组成，用来监视厂区主要出入口、重要工作间、厂区周界等位置的安全和设备运行情况；红外报警系统由红外探测器、报警主机及传输等几部分组成，设置在水厂围墙等处，用于探测非法入侵和防止破坏活动，实时对水厂进行立体保护。工业电视监控中心和报警监控中心均设置在合肥六水厂监控中心内。
1 系统架构方式
1.1 系统架构方式综述
随着社会的进步，视频监控越来越被广泛地应用到各个领域，视频监控系统也随之经历了三个时代[1]。第一代：模拟时代。视频以模拟方式采用同轴电缆进行传输，并由控制主机进行模拟处理。第二代：准数字时代。视频以模拟方式采用同轴电缆进行传输，由多媒体控制主机或硬盘录像主机（DVR）进行数字处理与存贮。第三代：全数字时代。视频从前端图像采集设备输出时即为数字信号，并以网络为传输媒介，基于国际通用的TCP/IP协议，采用流媒体技术实现视频在网上的多路复用传输，并通过设在网上的网络虚拟（数字）矩阵控制主机（IPM），來实现对整个监控系统的指挥、调度、存贮、授权控制等功能。
1.2 系统架构方式选择
我们厂设计采用的是应用最广也是最为成熟的模拟和数字相结合的系统。系统主要由前端模拟摄像机、数字硬盘录像机和相关管理软件来实现。这种方式的有点是同时兼有了模拟系统和数字系统的优点，规避了这两点各自的一些劣势。数模结合的系统稳定性高，视频质量高，没有延时，也可以通过以太网来传输数字图像，数字化的存储也可以基本上不受容量限制，也可以比较方便地进行人工智能处理。由于系统比较成熟，性价比也格外高，因此国内外的重要水厂一般都采用这种方案。基于准数字视频监控系统是技术成熟性和应用广泛性。同时，也根据水厂实际需求及从系统的先进性、可靠性、经济性考虑，我们六水厂采用了模拟监控与数字录像相结合的视频监控系统[2]。
1.3 系统架构框图
系统架构框图1所示。
1.4 系统配置及架构设计
电视监控系统通过系统前端监控点摄像机采集图像信息，矩阵主机处理后在相连的大屏上反映监控场景；室外配置日夜转换快球，控制由矩阵切换主机主控键盘操纵；室内配置日夜转换彩色摄像机，矩阵切换主机可以把每一个监控点的图像人工（或自动）切换到与主机相连的大屏上（投影仪）显示；设置硬盘录像机进行视频录像及画面回放，要求24小时全天候录像，可连续录像一周，图象监控画面处理后可在网络上进行管制阅览便于管理人员了解水厂生产情况。
全厂监控点设置如下：加氯间、变配电间、加药间、冲洗泵房、滤池、送水泵房：分别配置日夜转换彩色摄像机。传达室、综合楼、沉淀池、厂区：分别配置室外日夜转换快球。为了完成云台、镜头的控制及报警处理的需要，配置矩阵切换控制器；工艺设备监控图像在控制中心控制室内由硬盘录像机处理后，进行实时录像并可根据需要选择任一时刻图像回放，并可通过大屏显示，传达室的分控多媒体电脑可以随时查询、浏览任一监控画面。矩阵主机系统：实现监控图像的切换、轮巡、控制等，完成监视图像的输出及管理，配套主控键盘实现现场的监视控制和切换。
2 系统组成
工业电视监控系统由前端摄像部分、传输部分和显示监控设备及控制设备组成[3]。系统的结构原理图如图2所示。
（1）摄像部分。摄像部分的作用是把系统所监视目标的光信号变成电信号，并送入系统的传输分配部分进行传送，摄像部分的核心是摄像机，它是光电信号转换的主体设备，是整个安保系统的眼睛。（2）传输部分。传输系统也是整个监控系统的关键部分，它的性能将直接影响到最后显示图像的效果。本次设计采用SYV75-5视频电缆对图像信号进行传输。（3）显示与记录部分。图像处理是指对系统传输的图像信号进行记录、加工、重放和复制等功能，显示部分的作用是使用大屏幕进行图像重现。图像处理部分的主要设备是矩阵控制器和数字硬盘录像机。图像显示部分的主要设备是投影仪。（4）控制部分。在中控室通过矩阵主机控制键盘可以灵活控制前端摄像机的各项功能，如调用、设定预置点、旋转、电源等，也可通过传达室分控多媒体管理计算机的视频管理软件图像进行画面的切换、分割、回放录像、参数设定等。
3 系统功能
（1）监视功能：监视功能：在水厂各主要工艺点和安保区域安装摄像机，以达到实时监控站内各工艺段的生产运作流程和站内安全保护措施的目的；在厂区周界边缘地带安装室外日夜转换快球，实现对整个厂区内部乃及周界的安防监控。（2）控制功能：可通过矩阵主机控制键盘对任一摄像机的云台、镜头等进行操作控制；可将所有的监视图像编成序列，进行自动循环显示；还能进行分组切换。（3）录像功能：可采用立即录像、定时录像和视频报警触发录像，将每路视频信号录制成文件进行保存。用户可以将录像文件以光盘刻录的方式加以保存。（4）录像检索及回放功能：可通过设定时间、日期、线路等检索条件，在硬盘录像机中查找以前录制的文件，并能进行回放。回放可选择两路同时或单路回放，还可进行快进、快退、暂停、停止等操作。（5）动态检测和自动跟踪：可对每一路的监控点进行动态检测，自动跟踪运动物体，感知其变化，当到达画面数时，启动报警（或启动录像）。（6）日志功能：可记录用户所进行的一系列操作，以备查询。同时可授权指定人员具有查询和修改日志的权利。（7）安全功能：具有密码保护的功能，通过对不同级别的用户赋予不同的操作权限，防止非授权人员进行误操作。（8）网络发送功能：支持局域网视频图像传输，其它客户端计算机可查看现场图像。（9）盘满自动覆盖功能：当前的硬盘存满后，自动删除最早的录像文件。（10）图像汉字叠功能：监视器能同时显示图象和汉字（图像的必要信息）。（11）扩展功能：在不影响原有设备的使用基础上，可根据需求增加监控点，软件基本不变。
4 监控系统的安装调试
电视监控系统的安装程序：（1）审阅图纸；（2）现场定位测量；（3）预埋管线；（4）安装电缆桥架、线槽；（5）清扫管路、穿放电缆；（6）安装设备支起吊架；（7）安装控制台及监视器台架；（8）安装云台及摄像机防护罩；（9）安装插头、分线箱、配接线；（10）安装电源设备；（11）安装控制器、视频设备；（12）安装摄像机、监视器；（13）进行系统单机调试；（14）进行系统联动调试；（15）竣工验收。
监控系统设备是建筑弱电诸多系统中比较精密的光、电子设备，在施工过程中应特别注意几点：（1）线路敷设。电视监控系统的信号线路不宜与强电（220V以上）线路同管敷设，其间距应符合有关安装规定要求，一般应相距200mm以上。（2）监控中心安装。监控中心应是恒温、通风、干燥并有充分的光照度，监控台距墙距离应符合民用建筑电气规范的要求，并充分考慮到操作维修的方便。（3）电源部分。要求电源稳定，电压的波动范围在正负5%之内，整个电源系统应良好的接地及避雷装置。（4）设备安装。摄像机应装在暗处不易被破坏的地方，并且最好是逆光安装。
5 红外报警系统
5.1 系统配置
我们单位考虑水厂围墙周围较长，同时考虑系统的性能，对周界报警设计采用总线式。周界报警系统由四光束主动红外探测器、单防区地址模块、液晶控制键盘、总线延伸器、周界报警控制主机等组成[4]。
具体配置：（1）整个周界系统通过一路总线将所有信号串接至报警主机，形成一个环形回路。（2）根据实际现场情况，整个周界距离在报警主机的控制范围内，我们厂采用的报警主机是采用技术领先的HONEYWELL的周界报警控制器VISTA-120（配液晶控制键盘），它的实际信号接收距离为1.22公里，距离完全达到我厂需要的目标。（3）根据我厂围墙周界的特点，我们选用ALEPH品牌的四光束主动红外探测器，配置数量：20套ABH-100L（探测距离100米），10套ABH-50L（探测距离50米）。并给每对主动红外探测器的接收装置中安装单防区地址模块，通过总线方式将所有主动红外探测器所接收的报警信号连入报警主机。（4）现场配置24V输出的开关电源箱，安保中心配置12V/7AH的蓄电池作为报警主机在突然断电情况下的后备供电设施。
5.2 系统设计
5.2.1 系统工作原理
（1）系统工作原理：所有30路报警信号通过总线方式传送到中央控制室，红外报警控制主机可对所有探测器进行设防、撤防或旁路。（2）主动红外探测器工作原理：主动红外探测器的发射机发出四束经调制的红外光束，被红外接收机接收，形成一条红外光束组成的警戒线。当被探测目标侵入该警戒线时，红外光束被部分或全部遮挡，接收机接收信号发生变化，发出报警信号。（3）为了避免雨天、雾天等恶劣天气对探测器的干扰，我们不采用长距离（>100米）的主动红外探测器，而采用高精度、短传输距离的探测器（<100米）。并通过报警主机设置探测器的扫描率，使得在报警范围内的非侵害源（树叶、小鸟等）避开警告指示。
5.2.2 系统架构设计
（1）红外报警系统由四光束红外线入侵探测器、单防区地址模块、总线延伸器、控制键盘、红外报警控制主机等组成。所有的报警信号通过总线方式传送到安保中心（保安值班室），红外报警控制主机通过控制键盘可对所有探测器进行设防、撤防或旁路，并通过32路继电器输出模块将报警信号传送给安保中心的矩阵控制器实现摄像机的报警联动。（2）在厂区的围墙上安装30对四光束主动红外探测器，用人眼无法看见的红外光束在厂区围墙上形成严密的保护网，一旦有不法人员想通过围墙翻入厂区，就会立即触发报警，在水厂安保中心安防监控主机上显示出相应报警的区域，通过视频管理软件实现实时报警和报警历史记录，并通过视频管理软件“虚拟矩阵”功能，接收报警信号，再由软件中“虚拟矩阵”向相应的摄像机发出向预置位动作的命令，最后摄像机向预置位移动进行监控，从而实现了报警快速联动功能。同时对于经常性的操作亦可通过虚拟矩阵计划及报警联动来自动完成。（3）个别重要的报警信号可直接报警到地区110接警中心；其他报警信号通过工作人员确认后按动控制室的紧急按钮向地区110报警，以实现和警局的联网功能。
5.3 系统优势
鉴于需要实现的智能紧急报警功能，为了保证系统的可靠稳定性，我们采用应用最广泛的总线制报警系统，本系统还可兼容楼群的周界入侵报警系统，系统优势描述如下：
（1）本系统采用总线制方式，可使系统设备有机结合，报警信号、防拆信号、环境监测信号、设备故障信号、线路故障信号、电源不良信号等情况均通过总线即时向控制主机进行通报，并且可由中心控制室通过检测操作对系统各设备进行检测、调整，并可对各探测器的灵敏度进行调节。（2）本系统可以单独由本身报警系统所组成一个完整的回路实现其所有的报警功能。（3）工作人员可通过密码键盘对系统进行编程、开机、关机、布防、撤防等控制。另外，当防区产生报警后键盘液晶显示屏能指示出防区号，使工作人员立即清楚报警位置，以便及时处理警情。
5.4 系统功能
（1）出入口区域和周边围墙区域需全面设防，无盲区和死角；（2）探测器抗不良环境下干扰能力强；（3）防区划分适于报警时准确定位；（4）报警中心具备语音/警笛/警灯提示；（5）中心通过显示屏识别报警区域；（6）侵入区域现场报警，同时发出语音/警笛/警灯、警告；（7）报警中心可控制前端设备状态的恢复；（8）进行报警中心报警状态、报警时间记录。
6 结语
水厂安防系统的建立可以有效防范不法人员通过厂区的围墙进入水厂内，对加强治安保卫，消除事故隐患，防止犯罪发生，都有着不可替代的重要作用。同时周界报警系统的建立可以大大降低所需管理人员的数量，从而降低人员管理费用。再者建立周界报警系统也是水厂步入现代化管理的重要标志之一，强有力的的保证了水厂的安全生产，为合肥市“大湖名城”的建立奠定了坚实的基础和保障。
参考文献
[1]林岚岚.建筑产品选用技术[M].北京：中国建筑标准设计研究院，2007.
[2]本丛书编委会.看图学建筑电气系统安装技术[M].北京：机械工业出版社，2002.
[3]陈龙.智能建筑安全防范保障系统[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.
[4]陈一才.智能建筑电气手册[M].北京：中国建材工业出版社，1999.
