李德芳，李 毅，李 青，沈 燕，萬 波，馬 程

(1.調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司工程建設(shè)管理分公司，廣東 廣州 510630；2.深圳蓄能發(fā)電有限公司，廣東 深圳 518115)

0 引 言

深圳抽水蓄能電站(以下簡(jiǎn)稱“深蓄電站”)位于深圳市東部，下水庫和地下廠房在龍崗區(qū)，上水庫位于鹽田區(qū)小三洲，總裝機(jī)容量4×300 MW，擔(dān)負(fù)著深圳及廣東電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻任務(wù)。

深蓄電站周邊均為原始林地，植被保護(hù)完好，處于一級(jí)水源保護(hù)區(qū)域。一條市政公路和若干綠道穿越上庫庫區(qū)，以上庫為中心半徑5 km范圍內(nèi)有大峽谷、茶溪谷、梅沙尖、馬巒山郊野公園、鹽田海邊棧道等休閑旅游景點(diǎn)。

2018年深圳百公里徒步盛會(huì)舉行。從龍崗大運(yùn)中心出發(fā)，跨越深圳第一高峰梧桐山、途經(jīng)依山傍海馬巒山綠道、穿過美麗的東部華僑城和洞背橋頭，最終11 893人抵達(dá)位于大鵬半島文化廣場(chǎng)，全程97.8 km[1]，深蓄電站上水庫環(huán)庫路就是其中的一段路程。

隨著2015年6月上水庫建成蓄水及環(huán)境配套設(shè)施日益完善，形成了一個(gè)優(yōu)美的高山平湖景觀，站在大壩上可以將鹽田港一覽無余。每當(dāng)大霧籠罩海風(fēng)飄過，山峰樹木、亭臺(tái)樓閣若隱若現(xiàn)，宛如人間仙境。隨著上水庫游客增多，對(duì)電站各種建筑設(shè)施安全管理提出了考驗(yàn)，為了滿足“供電等場(chǎng)所和部位應(yīng)當(dāng)裝置符合技防標(biāo)準(zhǔn)的技防產(chǎn)品或者技防系統(tǒng)”[2]，采用新技術(shù)建設(shè)安防監(jiān)控勢(shì)在必行。

1 監(jiān)控系統(tǒng)基本架構(gòu)

圖2 硬件平臺(tái)架構(gòu)

1.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

深蓄電站視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)采用接入、匯聚和核心三層結(jié)構(gòu)，如圖1所示，符合“分層、分區(qū)的分布式結(jié)構(gòu)”原則[3]。利用廠內(nèi)光纖傳輸通道形成環(huán)網(wǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)辦公樓、地下廠房、開關(guān)站、上庫各設(shè)1套環(huán)網(wǎng)匯聚交換機(jī)，根據(jù)前端設(shè)備的位置和數(shù)量布置接入交換機(jī)，下庫接入交換機(jī)接入現(xiàn)場(chǎng)辦公樓匯聚節(jié)點(diǎn)。

圖1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽?/p>

(1)核心層。在現(xiàn)場(chǎng)辦公樓信通機(jī)房設(shè)置2臺(tái)核心交換機(jī)(華為S7706)，使用虛擬交換技術(shù)將兩臺(tái)物理設(shè)備虛擬成一臺(tái)邏輯設(shè)備，滿足設(shè)備冗余要求。核心交換機(jī)和匯聚交換機(jī)之間利用LACP鏈路聚合技術(shù)，將兩條鏈路捆綁成一條鏈路提高網(wǎng)絡(luò)帶寬，從而提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及鏈路的可靠性。

(2)匯聚層。在現(xiàn)場(chǎng)辦公樓、地下廠房、開關(guān)站和上庫各配置1臺(tái)匯聚交換機(jī)(華為S7703)組成環(huán)網(wǎng)，通過廠內(nèi)主干光纜互聯(lián)接入視頻監(jiān)控核心交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)匯聚層到核心層萬兆鏈路。

(3)接入層。接入交換機(jī)分布在各個(gè)區(qū)域，將所有前端攝像機(jī)等設(shè)備連接到交換機(jī)，再以千兆鏈路接入?yún)R聚交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)前端視頻實(shí)時(shí)暢通傳輸。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

1.2.1硬件平臺(tái)

工業(yè)電視及安防使用同一分布式結(jié)構(gòu)硬件平臺(tái)，如圖2所示，設(shè)備布置在信通機(jī)房。系統(tǒng)平臺(tái)按南方電網(wǎng)地區(qū)級(jí)主站配置[4]，由服務(wù)器、工作站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等構(gòu)成。平臺(tái)級(jí)聯(lián)服務(wù)器、管理服務(wù)器、流媒體服務(wù)器冗余配備且分布部署，服務(wù)器和工作站等設(shè)備通過冗余配置的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，符合“關(guān)鍵應(yīng)用的計(jì)算機(jī)硬件應(yīng)冗余配置”的要求[2]。

通過VLAN劃分，安防接入交通洞門樓安防監(jiān)控室，工業(yè)電視與全廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)共用一個(gè)大屏幕。

1.2.2軟件平臺(tái)

視頻平臺(tái)為?？礽VMS-9800，基于J2EE技術(shù)框架采用易于業(yè)務(wù)整合的SOA面向服務(wù)的架構(gòu)，通過將前臺(tái)展示、中間業(yè)務(wù)層和后端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)相分離的架構(gòu)思想來支持平臺(tái)的多層架構(gòu)設(shè)計(jì)。

平臺(tái)形成資源模型擴(kuò)展框架，能夠按照實(shí)際接入設(shè)備的特性進(jìn)行動(dòng)態(tài)建模，通過配置與開發(fā)少量接口實(shí)現(xiàn)不同廠家、產(chǎn)品、類型的設(shè)備接入并進(jìn)行管理。該平臺(tái)具有如下優(yōu)點(diǎn)：①軟件環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，支持主流操作系統(tǒng)、Web中間件、數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品以及第三方標(biāo)準(zhǔn)中間件產(chǎn)品的開發(fā)和運(yùn)行環(huán)境。②支持對(duì)視頻設(shè)備在線狀態(tài)、圖像質(zhì)量、錄像計(jì)劃進(jìn)行檢測(cè)，統(tǒng)計(jì)分析采集后的設(shè)備、服務(wù)信息，支持報(bào)表定期生成和下載。③支持Smart2.0，接收與處理越界、區(qū)域入侵、進(jìn)入?yún)^(qū)域、離開區(qū)域、徘徊、物品遺留、物品拿取、人員聚集、快速移動(dòng)、停車等10種行為偵測(cè)告警；畫面虛焦、場(chǎng)景變更、拾音器斷、聲強(qiáng)突變4種異常偵測(cè)；人臉和車輛偵測(cè)特征識(shí)別；過線計(jì)數(shù)(客流量)統(tǒng)計(jì)分析。

1.3 站端系統(tǒng)

站端系統(tǒng)由站內(nèi)通信控制器、存儲(chǔ)單元、環(huán)境信息采集單元、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)站端視頻及環(huán)境信息采集、處理和監(jiān)控。4個(gè)站端系統(tǒng)包括開關(guān)站、上庫、地下廠房、現(xiàn)場(chǎng)辦公樓。開關(guān)站站端系統(tǒng)示意如圖3所示。開關(guān)站站端配置1臺(tái)環(huán)網(wǎng)匯聚交換機(jī)、2臺(tái)通信控制器、1臺(tái)環(huán)境采集單元、2臺(tái)存儲(chǔ)單元、24口光纖和POE電口交換機(jī)各1臺(tái)。其中，環(huán)境采集單元配置4個(gè)水浸傳感器和12對(duì)紅外對(duì)射；存儲(chǔ)單元的高清攝像機(jī)視頻存儲(chǔ)一個(gè)月容量為1.3T，開關(guān)站31個(gè)攝像機(jī)配置45TB(含12%冗余)；通信控制器包括開關(guān)站安防設(shè)備3套、工業(yè)電視28套，每臺(tái)通信控制器可處理64路視頻信號(hào)，冗余配置2臺(tái)。

圖3 開關(guān)站站端系統(tǒng)

1.4 分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)

系統(tǒng)采用分布式存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)(見圖4)，存儲(chǔ)單元支持SMI-S存儲(chǔ)管理接口標(biāo)準(zhǔn)，可進(jìn)行統(tǒng)一的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視及資源管理。在4個(gè)站端系統(tǒng)中分別配置足夠容量的存儲(chǔ)單元，平臺(tái)中心配置1套IP-SAN集中存儲(chǔ)[5]。各區(qū)域視頻存儲(chǔ)在站端系統(tǒng)，重要的或檢測(cè)異動(dòng)的視頻同時(shí)傳輸?shù)狡脚_(tái)中心存儲(chǔ)。

圖4 存儲(chǔ)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

站端存儲(chǔ)單元(海康DS-A816R)的容量根據(jù)視頻數(shù)量進(jìn)行配置。每個(gè)攝像頭以200萬像素(1080P)4Mbps碼率實(shí)時(shí)保存，保存時(shí)間30 d需要的存儲(chǔ)空間約1.3TB。為了確保錄像存儲(chǔ)空間充足，預(yù)留12%的冗余容量。

集中存儲(chǔ)容量為20TB(?？礑S-A72024R)，存儲(chǔ)重要視頻作為站端的備份，并配置1+1冗余電源。

1.5 門禁一卡通系統(tǒng)

電站實(shí)行員工身份識(shí)別一卡通，從統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫以及身份認(rèn)證體系、數(shù)據(jù)傳輸安全、各類管理系統(tǒng)接口等方面綜合考慮，構(gòu)建系統(tǒng)硬、軟件管理平臺(tái)(見圖5)，滿足系統(tǒng)實(shí)用和管理便捷。

圖5 一卡通系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

新建門禁系統(tǒng)支持非接觸式IC卡讀寫，與已有的工卡(CPU卡)兼容，添加相應(yīng)授權(quán)，即可實(shí)現(xiàn)消費(fèi)、工卡和門禁系統(tǒng)一卡通，避免了重復(fù)建設(shè)。

系統(tǒng)包含門禁系統(tǒng)、車輛進(jìn)出控制系統(tǒng)、人員出入閘機(jī)管理、訪客系統(tǒng)等。門禁系統(tǒng)與消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)協(xié)同運(yùn)作，緊急情況發(fā)生時(shí)消防通道自動(dòng)打開，提供軟件或硬件兩種與消防聯(lián)動(dòng)模式。

2 監(jiān)控新技術(shù)應(yīng)用

2.1 人員流量統(tǒng)計(jì)與分析

人員流量和出入車輛流量的統(tǒng)計(jì)依靠安裝在各路口、道閘出入口的攝像機(jī)完成，相應(yīng)的攝像機(jī)具備流量統(tǒng)計(jì)功能。

通過監(jiān)測(cè)各個(gè)入口進(jìn)行流量統(tǒng)計(jì)與分析人員的行走路線，監(jiān)測(cè)違反引導(dǎo)標(biāo)志的情況。攝像機(jī)布置在綠道及公路出入口、崗?fù)?、道閘等部位。通過對(duì)人流量的統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)出入口人流量及流動(dòng)的線路，對(duì)違反引導(dǎo)標(biāo)志的人員數(shù)量可以進(jìn)一步分析，以確定是否需要修正或增加指示標(biāo)識(shí)，由安防系統(tǒng)通過現(xiàn)場(chǎng)廣播實(shí)時(shí)發(fā)出語音警示和引導(dǎo)，或者提示就近的保安人員前往疏導(dǎo)。

地下廠房通過出入口的監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)，實(shí)時(shí)掌握人員的活動(dòng)信息，有利于在緊急情況下確保人員安全，防止意外發(fā)生。

2.2 行為分析

行為分析是一種主動(dòng)的周界安全防御新技術(shù)，它克服了視頻監(jiān)控以人工監(jiān)控和視頻記錄的不足，如人工監(jiān)控很難做到隨時(shí)監(jiān)控，存在漏報(bào)以及報(bào)告不及時(shí)等缺點(diǎn)；視頻記錄是一種被動(dòng)的事后檢視行為，也不利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)處置。

水庫區(qū)域、機(jī)電設(shè)備或者水工觀測(cè)設(shè)施，外來人員有意或無意進(jìn)入滯留其間，攀爬或翻越欄桿、圍墻，徘徊在潛在的危險(xiǎn)區(qū)域都存在安全風(fēng)險(xiǎn)，若有異常行為，監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)彈出畫面報(bào)警。

設(shè)備設(shè)施等重點(diǎn)區(qū)域，平常人員活動(dòng)較少，一旦發(fā)現(xiàn)人員長(zhǎng)時(shí)間滯留，通過行為分析識(shí)別，系統(tǒng)即時(shí)做出反應(yīng)。

2.3 圖像邊界防護(hù)

邊界告警(包括視頻丟失、視頻劇變、警戒線、警戒區(qū)、入侵檢測(cè))等功能，每路視頻可設(shè)4條警戒線、2個(gè)警戒區(qū)域，并支持規(guī)則組合。

通過后臺(tái)監(jiān)控圖像，可以劃定警戒線和警戒區(qū)域，一旦移動(dòng)目標(biāo)有越過邊界線或侵入警戒區(qū)域，立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

2.4 機(jī)器視覺識(shí)別

在周末及節(jié)假日，從綠道或市政公路徒步、騎行或者自駕進(jìn)入電站的人員，尤其是上庫人員最多，應(yīng)地方公安機(jī)關(guān)的要求，將深蓄的安防系統(tǒng)與當(dāng)?shù)刂伟猜?lián)動(dòng)。通過運(yùn)用機(jī)器視覺技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)可疑人員自動(dòng)檢測(cè)比對(duì)、特征識(shí)別、展開實(shí)時(shí)跟蹤，多攝像機(jī)連續(xù)跟蹤，存儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)信息并聯(lián)動(dòng)告警。

深蓄電站開關(guān)站、地下廠房、高壓電纜洞等電力設(shè)備區(qū)域，安裝的機(jī)器視覺系統(tǒng)(圖像型火災(zāi)探測(cè)器TS-VID612S)，火焰響應(yīng)時(shí)間≤15 s，煙霧響應(yīng)時(shí)間≤50 s，探測(cè)距離300 m，用于檢測(cè)發(fā)電機(jī)、變壓器、開關(guān)等大型高壓電氣設(shè)備環(huán)境的火焰及煙霧識(shí)別報(bào)警。

安裝在地下廠房集水井的攝像機(jī)也具備水位異常升高視覺識(shí)別及報(bào)警功能。

2.5 人臉識(shí)別

人臉識(shí)別是將人臉庫、身份證庫、門禁系統(tǒng)通過人臉識(shí)別系統(tǒng)完美地整合在一起，當(dāng)前人臉識(shí)別技術(shù)的研究和應(yīng)用已成為人工智能與識(shí)別領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

現(xiàn)場(chǎng)辦公樓財(cái)務(wù)室、備品備件倉庫等重要區(qū)域的門禁系統(tǒng)與人臉識(shí)別融合使用，進(jìn)入前在刷卡的同時(shí)，由安裝在室外的攝像機(jī)進(jìn)行人臉抓拍，并與預(yù)存的人臉圖像數(shù)據(jù)庫人員照片比對(duì)，比對(duì)成功后門禁系統(tǒng)才能開啟，有效防范工卡被盜用的情況。

從交通洞回車場(chǎng)進(jìn)入主廠房及主變洞的翼閘上可使用人臉識(shí)別或者刷卡方式通過翼閘，同時(shí)對(duì)進(jìn)出人員自動(dòng)動(dòng)態(tài)計(jì)數(shù)，以隨時(shí)掌握該區(qū)域的人員情況，為應(yīng)急救援提供有利條件。

2.6 車牌識(shí)別管理

成像清晰是牌照識(shí)別技術(shù)的關(guān)鍵，整個(gè)圖像成像控制系統(tǒng)是一個(gè)由抓拍攝像機(jī)、智能補(bǔ)光燈、成像控制軟件組成的精密系統(tǒng)，使用軟硬件控制圖像的曝光，保證車牌成像清晰度，有利于人工辨認(rèn)和機(jī)器自動(dòng)識(shí)別車輛牌照信息，包括顏色識(shí)別、車型識(shí)別及車輛流量統(tǒng)計(jì)功能。對(duì)于廠內(nèi)車輛可通過系統(tǒng)授權(quán)，將廠內(nèi)車牌存入數(shù)據(jù)庫中，在各個(gè)站點(diǎn)對(duì)許可通行的廠內(nèi)車通過車牌識(shí)別系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別車輛和放行，也可對(duì)不同站點(diǎn)的權(quán)限進(jìn)行授權(quán)識(shí)別放行。對(duì)于來訪車輛可通過事前預(yù)約，將來訪車輛的車牌錄入系統(tǒng)，臨時(shí)授權(quán)通行。

2.7 攝像機(jī)自適應(yīng)透霧技術(shù)應(yīng)用

上水庫位于海邊高地，周邊均為原始林地，年濃霧天氣占比超過20%，每當(dāng)大霧籠罩，安防系統(tǒng)實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)效果下降，游人存在無意識(shí)進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域，也影響中控室實(shí)時(shí)察看水庫水位標(biāo)尺。

采用透霧攝像機(jī)能根據(jù)圖像灰白程度智能判斷霧氣的濃度，在不同的透霧模式下可自動(dòng)調(diào)節(jié)透霧等級(jí)，在各場(chǎng)景間可實(shí)現(xiàn)不同模式的自動(dòng)切換，保證全天候監(jiān)控。

淺霧時(shí)開啟SSD算法透霧模式，根據(jù)霧的濃度，自動(dòng)調(diào)節(jié)透霧程度，提升透霧效果，生成彩色視頻；濃霧時(shí)開啟超級(jí)透霧模式，根據(jù)霧的濃度，自動(dòng)調(diào)節(jié)透霧程度，增強(qiáng)透霧效果，輸出黑白圖像。

2.8 高壓電纜洞軌道巡檢系統(tǒng)(軌道機(jī)器人)

連接地下廠房與地面開關(guān)站之間的高壓電纜洞長(zhǎng)372 m，上下高程差212 m，整體坡度37.7°[6]，共分為8段，段與段之間設(shè)置一個(gè)平臺(tái)。

洞內(nèi)巡檢是日常運(yùn)維工作之一，人工巡檢一次需要1 h，還要安排車輛到另一側(cè)接送。由于梯級(jí)坡度大，風(fēng)險(xiǎn)較高，工作效率低下。采用軌道巡檢既達(dá)到效果，減輕作業(yè)強(qiáng)度和又無人員風(fēng)險(xiǎn)。

采用高分子靜音復(fù)合航空鋁軌道，機(jī)器人驅(qū)動(dòng)輪采取軌道內(nèi)置驅(qū)動(dòng)履帶結(jié)構(gòu)，保證運(yùn)動(dòng)線路的平穩(wěn)，不受外部環(huán)境及軌道表面異物的影響。在洞頂分8段架設(shè)軌道，攝像頭及輔助照明安裝在軌道小車上，通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來回移動(dòng)攝像頭。

可控制云臺(tái)的三維運(yùn)動(dòng)、攝像機(jī)的變倍、變焦以及燈光照明等。具有智能自動(dòng)巡航和無人值守監(jiān)控模式。在中控室即可隨時(shí)察看電纜洞的情況，代替現(xiàn)場(chǎng)巡檢。

2.9 監(jiān)控及語音警報(bào)

在安防監(jiān)控室設(shè)置一套2×3LCD拼接屏，作為安防監(jiān)控集中顯示和報(bào)警。通過自動(dòng)語音警報(bào)和監(jiān)控室遠(yuǎn)方呼叫兩種方式實(shí)現(xiàn)語音報(bào)警功能。

攝像頭把現(xiàn)場(chǎng)的圖像實(shí)時(shí)傳送到后臺(tái)服務(wù)器，由系統(tǒng)通過行為分析、圖像邊界識(shí)別等方式，當(dāng)判斷人員的行為觸動(dòng)預(yù)設(shè)條件，就將相應(yīng)的語音報(bào)警信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐纛l，利用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的音頻輸出功能，以及視頻監(jiān)控的傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，發(fā)送到攝像頭監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)立柱上的揚(yáng)聲器播放出來，由系統(tǒng)完成自動(dòng)語音警報(bào)。

監(jiān)測(cè)到異常情況后同步在監(jiān)控屏上彈出報(bào)警，或者監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)有需要及時(shí)制止的行為時(shí)，通過安防室麥克風(fēng)喊話，可實(shí)現(xiàn)一對(duì)一、一對(duì)多廣播呼叫。

2.10 防風(fēng)防汛和應(yīng)急管理

深蓄電站鄰近海邊，每年都受到臺(tái)風(fēng)的影響，防風(fēng)防汛持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。上庫、下庫區(qū)域風(fēng)速計(jì)可以實(shí)時(shí)掌握風(fēng)力等級(jí)；有觀測(cè)水庫水位標(biāo)尺專用攝像頭，直接看到水位的數(shù)值；開關(guān)站室外電纜溝內(nèi)安裝有水浸傳感器。

現(xiàn)場(chǎng)安裝工業(yè)電視攝像頭240個(gè)，安防攝像頭99個(gè)，全部為1080P高清攝像機(jī)，在應(yīng)急處置時(shí)可以察看相應(yīng)的視頻，通過監(jiān)控室可以比較全面掌握現(xiàn)場(chǎng)建筑設(shè)施及機(jī)電設(shè)備情況，提供輔助指揮決策。

系統(tǒng)支持各站端通過接入交換機(jī)布放臨時(shí)攝像機(jī)，也達(dá)到快速擴(kuò)充滿足應(yīng)急處置的需要。

3 結(jié) 語

2018年9月隨著4號(hào)機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行，深蓄電站工程全面建成。監(jiān)控系統(tǒng)為電站正常運(yùn)行保駕護(hù)航，系統(tǒng)設(shè)備型號(hào)均按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)和程序測(cè)試[7]。高清攝像機(jī)、視覺識(shí)別、行為分析、邊界防護(hù)和等新技術(shù)的應(yīng)用為工程項(xiàng)目增添了亮點(diǎn)，使電站現(xiàn)場(chǎng)管理更加智能化、規(guī)范化，為提高工作效率增添了輔助手段。

隨著監(jiān)控黑科技不斷涌現(xiàn)，深蓄電站的監(jiān)控新技術(shù)應(yīng)用研究沒有停步，如水庫水位監(jiān)控自動(dòng)識(shí)別技術(shù)、安防反恐應(yīng)用研究等，將進(jìn)一步提升企業(yè)的精益化管理水平，為智慧電網(wǎng)建設(shè)探索出一條可行的道路。