本文摘要：摘要：對墻體型震動入侵探測技術(shù)做了相關(guān)介紹，特別針對核電站實物保護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用需求，分析了適用于核電應(yīng)用場景的墻體型震動入侵探測技術(shù)，介紹了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和功能驗證。隨著MEMS傳感器的迅速發(fā)展，可以預(yù)見，該種技術(shù)會在核電站有效提升立體防護(hù)能力。
摘要：對墻體型震動入侵探測技術(shù)做了相關(guān)介紹，特別針對核電站實物保護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用需求，分析了適用于核電應(yīng)用場景的墻體型震動入侵探測技術(shù)，介紹了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和功能驗證。隨著MEMS傳感器的迅速發(fā)展，可以預(yù)見，該種技術(shù)會在核電站有效提升立體防護(hù)能力。
關(guān)鍵詞：墻體型震動入侵探測技術(shù);實物保護(hù)系統(tǒng)集成平臺;報警聯(lián)動;功能驗證
核安全在核能與核技術(shù)利用中至關(guān)重要，關(guān)系到其能否正常發(fā)展，關(guān)系到環(huán)境安全和公眾安全。核電站實物保護(hù)系統(tǒng)采用了探測、延遲及響應(yīng)的技術(shù)和措施，可以有效防止入侵者盜取或非法轉(zhuǎn)移核燃料。若核電站的保護(hù)區(qū)和要害區(qū)的某些廠房邊界無入侵探測設(shè)備，不滿足HAD501導(dǎo)則。因此，需要在墻體安裝入侵探測設(shè)備，能檢測高度為2.5m范圍內(nèi)的墻體破壞行為。
1墻體型震動入侵探測技術(shù)
1.1工作原理
墻體型震動入侵探測器采用高精度MEMS地震波探頭，可檢測到墻體上由于攀爬、敲擊、撞擊引起的微弱震動，探測靈敏度閾值可以設(shè)置。系統(tǒng)用于探測墻體破壞行為，與震動光纖或在圍欄上安裝探測器等探測技術(shù)相比，具有微弱信號識別能力強(qiáng)，不受天氣條件影響，易于安裝和調(diào)試等特點(diǎn)[1]。
探測器布設(shè)在墻體上，距離地面高度1.5m，每一個的有效探測范圍為5m。墻體型震動入侵探測器經(jīng)探測主機(jī)將報警信號傳送給核電站已有的周界入侵探測系統(tǒng)的報警控制器STARII，通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)與實物保護(hù)系統(tǒng)集成平臺連接，實時與其進(jìn)行通信，完成系統(tǒng)指令。當(dāng)入侵發(fā)生時，它可以快速實現(xiàn)報警信號與閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動，顯示相關(guān)報警區(qū)域的圖像，并記錄現(xiàn)場圖像供保衛(wèi)人員完成報警復(fù)核[2]。
1.2系統(tǒng)構(gòu)成
系統(tǒng)由4個部分組成，即前端探測部分、聯(lián)動控制部分、網(wǎng)絡(luò)傳輸部分和監(jiān)控中心部分(系統(tǒng)集成管理平臺)。
1.2.1前端探測部分
前端探測部分主要由墻體型震動入侵探測器、探測主機(jī)、支架附件等組成，通過對墻體上微弱震動信號的采集與融合分析，在控制中心報警處理功能模塊實現(xiàn)三級算法融合，最終輸出報警事件，并通過聯(lián)動控制部分完成報警聯(lián)動。
1.2.2聯(lián)動控制部分
聯(lián)動控制部分由控制箱內(nèi)的視音頻編解碼器、I/O控制器及墻體附近的攝像機(jī)等設(shè)備組成�，F(xiàn)場報警聯(lián)動可通過聯(lián)動數(shù)據(jù)庫預(yù)設(shè)方案，結(jié)合用戶對現(xiàn)場響應(yīng)和指揮調(diào)度的要求，實現(xiàn)個性化聯(lián)動定制。
1.2.3網(wǎng)絡(luò)傳輸部分
系統(tǒng)中入侵探測設(shè)備、攝像機(jī)等設(shè)備均通過控制箱內(nèi)設(shè)備接入以太網(wǎng)交換機(jī)，交換機(jī)通過光纖組成主干通信網(wǎng)，并在中心機(jī)房完成信號匯聚。
1.2.4監(jiān)控中心部分
監(jiān)控中心部分由控制中心服務(wù)器、報警平臺軟件組成，通過報警軟件客戶端及視頻管理客戶端，用戶可查看各防區(qū)的報警、故障及狀態(tài)事件，并設(shè)置、復(fù)核、手動控制相關(guān)的聯(lián)動設(shè)備，完成報警處置。
2墻體型震動入侵探測技術(shù)在核電站的應(yīng)用
2.1系統(tǒng)設(shè)計
2.1.1前端探測部分布設(shè)方式
根據(jù)現(xiàn)場勘查結(jié)果，探測器布設(shè)間距為5m，距地高度1.5m，用支架和膨脹螺栓固定在墻體上。探測器之間用485控制線連接，線纜沿墻體水平方向使用鍍鋅鋼管敷設(shè)。探測器在遇到支撐立柱或通道門時需要特殊處理，在立柱上單獨(dú)布設(shè)探測器，或在通道門兩側(cè)安裝探測器，從通道門上方走線。探測器分左右兩路接入探測主機(jī)，探測主機(jī)安裝到控制箱內(nèi)，每層設(shè)一個控制箱，內(nèi)部安裝有電源、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。
2.1.2聯(lián)動控制部分設(shè)計
聯(lián)動控制部分完成報警事件的聯(lián)動控制，主要包括前端聯(lián)動設(shè)備及與實物保護(hù)系統(tǒng)集成平臺的聯(lián)動部分。前端聯(lián)動設(shè)備主要由固定攝像機(jī)、視頻解碼器等，在20m～25m范圍內(nèi)安裝1臺低照度固定攝像機(jī)。云臺攝像機(jī)只能用于監(jiān)控和跟蹤，不能用于視頻復(fù)核。因此，這里使用的是固定攝像機(jī)。當(dāng)發(fā)生入侵報警時，該系統(tǒng)自動調(diào)出報警防區(qū)、相鄰防區(qū)的視頻畫面，由于系統(tǒng)前端探測部分可做到精確定位。
因此，通過攝像機(jī)的預(yù)置位關(guān)聯(lián)和聯(lián)動，可快速準(zhǔn)確地將視頻定位到入侵報警點(diǎn)，使保衛(wèi)人員能迅速、直觀地掌握現(xiàn)場的情況。報警處理完畢后，攝像機(jī)可自動恢復(fù)到守望位。在這里保衛(wèi)人員進(jìn)行視頻復(fù)核的作用是判定每一個入侵探測器報警的原因，確定其是否是入侵或誤報警或噪擾報警，若是入侵則向相關(guān)響應(yīng)力量提供一個入侵發(fā)生的具體信息，如入侵人員數(shù)量、發(fā)生入侵的位置、武裝情況等，并終止探測時間。
2.1.3網(wǎng)絡(luò)傳輸部分設(shè)計
每層安裝一個低壓控制箱，控制箱內(nèi)安裝光端機(jī)(1光口2電口100M帶寬)，通過光纖網(wǎng)絡(luò)連接到保衛(wèi)控制中心實物保護(hù)機(jī)房。前端震動信號通過光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綑C(jī)房服務(wù)器，服務(wù)器通過光纖網(wǎng)絡(luò)下發(fā)控制命令到前端設(shè)備實現(xiàn)報警聯(lián)動。網(wǎng)絡(luò)傳輸部分的質(zhì)量也很關(guān)鍵，因為前端很多入侵探測器的報警信號，需要依靠網(wǎng)絡(luò)來傳輸。一旦發(fā)生報警，與實物保護(hù)系統(tǒng)集成平臺的聯(lián)動后顯示在保衛(wèi)控制中心大屏幕上的最短時間決定了視頻復(fù)核的質(zhì)量。該時間越短越好，一般在1s～2s是可以接受的。
2.1.4監(jiān)控中心部分設(shè)計
監(jiān)控中心部分由應(yīng)用服務(wù)器和應(yīng)用軟件構(gòu)成，實現(xiàn)了各部分之間的聯(lián)動，一旦發(fā)生入侵事件，可以聯(lián)動查看報警發(fā)生地點(diǎn)、歷史視頻與實時視頻等信息，并將電子地圖或視頻信息顯示在保衛(wèi)控制中心的大屏上，保衛(wèi)人員視情況啟動應(yīng)急預(yù)案，以便實現(xiàn)警情的分析判斷和及時處置。
2.2功能驗證
2.2.1探測器性能特征
實物保護(hù)系統(tǒng)的前端探測器的性能特征指標(biāo)有探測概率、噪擾報警率和誤報警率。其中，探測概率指在一個被入侵探測器覆蓋的區(qū)域內(nèi)探測到一個入侵者的可能性。探測概率等于感應(yīng)概率乘以復(fù)核概率;噪擾報警率指與入侵企圖無關(guān)的可預(yù)期的警報發(fā)生率;誤報警率指不是由于入侵企圖造成的，并且也不能歸結(jié)為已知原因的警報發(fā)生率。
2.2.2驗證方式
在驗證系統(tǒng)功能時，在距離任意一個探測器2.5m范圍，用鐵質(zhì)工具如鐵錘等連續(xù)敲擊墻體，驗證系統(tǒng)是否產(chǎn)生入侵報警并聯(lián)動現(xiàn)場固定攝像機(jī);同時，監(jiān)控中心報警軟件接收到報警信息，包括防區(qū)編號、探測器編號、報警產(chǎn)生時間等內(nèi)容[3]，在實物保護(hù)系統(tǒng)集成平臺自動彈出報警區(qū)域的視頻畫面，保衛(wèi)人員據(jù)此對報警進(jìn)行視頻復(fù)核、標(biāo)記及確認(rèn)處理。系統(tǒng)記錄歷史報警，可查詢并導(dǎo)出歷史報警記錄。
2.2.3驗證結(jié)果
系統(tǒng)調(diào)試后，新增墻體型震動入侵探測系統(tǒng)在實物保護(hù)集成平臺顯示的電子地圖�？梢钥吹剑潭〝z像機(jī)和墻體型震動入侵探測器的結(jié)合，使得保護(hù)區(qū)和要害區(qū)之間的三層墻體都被有效防護(hù)。新增該系統(tǒng)后，調(diào)取相關(guān)區(qū)域的攝像機(jī)監(jiān)控圖像。用鐵錘敲擊墻體用來模擬破壞或入侵行為，系統(tǒng)探測概率為100%，誤報警率為0，報警響應(yīng)時間小于2s，在實物保護(hù)集成平臺的報警視頻彈出時間小于2s，并可記錄報警發(fā)生前后各15s的視頻。
3結(jié)語
墻體型震動入侵探測技術(shù)在核電站最先應(yīng)用于立體圍欄，針對核電站保護(hù)區(qū)和要害區(qū)之間的墻體需要被識別敲擊、撞擊引起的微弱震動，增加了該種技術(shù)作為探測，能有效提升核電站的立體防護(hù)能力。該系統(tǒng)在保護(hù)區(qū)和要害區(qū)之間的墻體上安裝，至今無誤報，且探測概率達(dá)到相關(guān)要求，應(yīng)用效果良好，相信在核電站會得到越來越廣泛的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
高寧.智能入侵探測技術(shù)在某指揮部周界安防中的應(yīng)用[J].機(jī)電信息,2018(24):87.
陳春華.雷達(dá)探測技術(shù)在核電站實物保護(hù)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2015(28):60.
張敏.國產(chǎn)化實物保護(hù)集成平臺研究[J].電腦知識與技術(shù),2016(19):70.
機(jī)電工程師論文投稿刊物：光機(jī)電信息主要報道國外高技術(shù)領(lǐng)域的最新進(jìn)展、新成果、新發(fā)明、新技術(shù)、和國內(nèi)的研究單位,科研成果。主要欄目：專題報道、研究生論壇、科技簡訊、市場縱橫、名企名品。
轉(zhuǎn)載請注明來自發(fā)表學(xué)術(shù)論文網(wǎng)：http:///dzlw/22673.html
