（广州海格通信集团股份有限公司）
摘要：随着工业4.0的不断推进，工厂的现代化管理手段也越来越丰富，准确性也越来越高，各种先进的安全防范技术手段可有效的加强对各种场合，特殊设备以及人员的直观管理，及时、有效的反映重要地点区域的现场情况，增强安全保障措施，同时进一步规范各岗位的生产管理。本文以广州某工业园安全防范系统的现状以及最大程度利旧原有设备和线缆的要求，给出了厂区现有安全防范系统的升级改造方案。
关键词：厂区；安全防范系统；升级改造；设计
一、广州某工业园简介
工业园占地面积170000平方米，是一座生活设施齐全、工作环境舒适、功能布局合理的园林式工业园，内建有十六项循环经济设施。厂区改造由1 栋科技楼、1 栋办公楼、1 栋研发楼、1 栋专家楼、7 栋宿舍楼、5 个产品车间、2 个产品仓库、2 个食堂、1 个足球场和 1 个篮球场组成。早期已由管理部门分批建设出入口控制系统和视频监控系统。
二、系统详细设计
1、监控指挥中心
（a）屏幕显示设计
监控指挥中心的监控显示屏必然要长时间工作，需要选择一款稳定性强，使用寿命长的拼接屏产品。因 DLP 背投灯泡寿命仅有三千至五千小时，需要定期更换灯管，必然导致后期维护成本太高，安装时还需在背面保留800mm 的散热区，本项目的现场空间无法满足。而 PDP 等离子拼接的低寿命和屏幕灼伤同样不适合实际使用需求，所以最终采用 LCD 液晶拼接屏技术。
通过对监控指挥中心的现场测量，并参考市场各类规格尺寸的液晶拼接单元，最终选定设计一块 3×4 LCD 液晶拼接电视墙，采用 46 寸 3.5mm 拼缝高亮液晶拼接单元[24]。液晶拼接单元长约 1m，宽约 0.6m，整个电视墙长约 4m，宽约 1.8m。
DVD 播放机、视频解码器、摄像机等符合视频信号源采用 CVBS 接口与矩阵设备连接，视频信号通过矩阵设备处理后传输至嵌入式拼接控制主机，通过嵌入式拼接控制主机的视频数据处理后将视频显示信号通过 DVI 接口传输至LCD 液晶显示屏上，同时显示屏能通过 CVBS 接口与视频矩阵直连进行传输线路备份。
控制中心的 VGA 信号通过 RGB/VGA 视频矩阵进行视频信号处理后传输至嵌入式拼接控制主机，通过嵌入式拼接控制主机的视频数据处理后将视频显示信号通过 DVI 接口传输至 LCD 液晶显示屏上，同时显示屏能通过 VGA 接口与 VGA/RGB 视频矩阵直连进行传输线路备份。
网络视频信号通过网络交换机传输至 LCD 液晶显示单元，在液晶显示单元内配置有解码处理模块。
对 LCD 液晶拼接屏的控制可通过管理电脑或平板进行设置，嵌入式拼接控制器通过串口信号与各类矩阵设备和显示屏连接，实现大屏的显示管理和信号切换。
（b）报警提示设计
在监控指挥中心内配置警号和警灯，出现安全类告警时触发警号和警灯进行直观性报警，同时后台管理软件通过 LCD 拼接屏立即弹出厂区报警位置，当入侵报警与视频监控联动时还可弹出报警区域前端监控画面，让安保人员第一时间迅速掌握前端事发区域的现场情况。
（c）综合安防管理软件平台设计
从系统架构而言，平台的设计可分成五大层，分别是：接入层、交互层、应用层、实现层和表现层。
第一层为设备层，包含监控摄像机、网络硬盘录像机、视频编码服务器、门禁读卡器、混合矩阵、消费 POS 机、红外探测器、双鉴探测器、管理电脑和门磁开关等前端硬件设备，向上层提供实时的数据。
第二层为交互层，包含各类系统相关数据库和连接链路组成的大型资源数据库，进行各类系统的数据封装，增强整体系统的兼容性。
第三层为应用层，实现子系统的软件架构管理，分为业务应用和基础应用。在此层上进行系统开发设计，为管理人员提供操作应用，实现系统间的管理统一。
第四层为实现层，负责子系统管理软件之上的各种管理操作，包括视频监控子系统、电梯控制子系统、出入口控制子系统、机房动力环境监控子系统等，实现系统间的管理统一。
第五层为表现层，使用 Web Service 将业务功能展现给管理人员。手机、C/S、B/S、和平板均可成为平台客户端。?
2、车辆管理系统
早期车牌识别系统的补光灯、LED 显示屏、车牌摄像机等设备采用堆砌式设计，集成度极低仅仅满足使用功能的需要，设备之间的线缆连接随意，所有设备均暴露在外，经过风吹雨淋设备和外露线缆容易老化损坏，设备的运行效果和寿命均受到影响。
通过对市场的了解和综合考虑，最终选用了一体式车牌识别主机，这款主机将补光灯、LED 显示屏、车牌摄像机集成于一体，各类设备和线缆均隐藏在一体机内，安装使用也极为方便。
对于生活区的人员出入管理设计采用三棍闸通道设备，设备采用 TCP/IP 网络方式进行信号数据传输，信号线采用超五类网线接入就近楼栋的网络交换机，电源线采用 RVV3×1.0mm 线缆就近取电。
三棍闸机的使用可以使人流有序的通过生活区出入口，同时将 IC 卡制作成工牌，员工日常佩戴工牌，进出三棍闸通道时采用刷卡认证方式，有效的杜绝了非厂区人员的混入，同时可以记录厂内人员的进出情况完成各类管理功能，并能实现消防联动，紧急情况可快速出入。
在厂区主出入口和物流出入口各配置 1 套一进一出自动车牌识别系统，在生活区出入口配置两台三棍闸的管理主机，中心机房至各出入口门岗均布放一根 8 芯室外单模光缆，门岗内配置 8 口网络交换机用于连接车牌识别设备和三棍闸机，系统通过网络与管理中心的服务器相连。
图1.入口处理流程图 图2.出口处理流程图
3、出入口控制系统
目前厂内已建设11套门禁，其中研发楼5套、办公楼5套和专家楼1套。身份识别方式采用市面常见的IC卡识别。
系统采用老式的RS485总线结构，这种系统结构由于其布线方便、节约成本、传输距离远等优势被广泛运用在早期项目中。但其不足之处也随之显现：1、RS485总线控制线路直接通过转换器与电脑连接，无法设置多台分控电脑，当控制线接入的管理电脑出现故障无法运行时，整条RS485总线链路上的所有设备将全部无法正常工作。2、由于RS485总线树形结构的特殊性，当主干线的任意位置出现短路等故障时，会直接导致系统无法正常运行。总线结构最长可延伸1200米，当出现干线故障时只能对整条干线进行全面检查，后期维护极其不便。3、数据传输时采用轮循方式，这种方式导致传输效率低、传输速度慢。4、后期系统扩容性差，每个新增门禁点需从就近门禁控制器上敷设通信线缆，后期施工难度较大。
综合上述情况同时考虑设备价格、今后系统扩容等问题，最终决定采用网络式门禁方案对现有系统进行全面升级改造。改造前还需要对现有门禁设备的使用情况进行明确，对已损坏的设备进行更换，向管理人员了解门禁控制器等设备的安装位置和设备之间的线缆路由等。
研发楼、办公楼和专家楼内采用TCP/IP门禁控制器替换原有的RS485门禁控制器，控制器连接至楼内局域网，局域网内的授权管理电脑可在任何位置对系统进行管理，而前端出门按钮、读卡器和电控锁等设备及线缆均可利旧，大大减少了施工布线对楼内墙体、门体的二次破坏。
对于新建门禁点，由于主干采用网络架构，在后期扩容门禁点时只需利用就近已有的网络系统即可，相对于RS485总线方式节约了大量楼与楼之间的电缆敷设。
前端控制箱与出门按钮线缆连接采用RVV2×1.0mm线缆，控制箱与读卡器设备线缆连接采用RVVP6×1.0mm线缆，控制箱与磁力锁设备线缆连接采用RVV4×1.0mm线缆，控制箱与楼层交换机线缆连接采用超五类网线，室内线缆采用中型PVC管进行穿管敷设，穿管敷设可有效的保护线缆不受损坏，延长线缆使用寿命。
进出人员的身份有许多种辨别方式，相关辨别设备也分为很多种，如传统的刷卡辨别和密码辨别到近年流行的生物指纹辨别、人脸辨别等等。其实不管什么开门方式都有它的优点和弊端。
密码辨别的弊端在于输入时极其容易被旁人偷看导致外泄，密码辨别设备的按键经过长期使用会产生脱色、失灵等状况。刷卡识别方式的弊端在于人员的卡片遗失、被盗等情况均会导致系统安全性降低。同样生物指纹辨别方式的弊端在于识别率低、识别时间长等。
设计时综合考虑上述识别方式的利弊和厂方投资预算，针对不同安全级别的区域使用不同的身份验证方式，进出日常办公区、宿舍楼身份验证采用刷卡方式识别，进出产品仓库和核心技术区采用指纹+密码方式识别。
通过改造和新增网络式门禁系统，在厂区内共设置50套刷卡式门禁和36套指纹+刷卡式门禁。
4、视频监控系统
（1）模拟监控系统改造
此次改造将早期的视频光端机替换为HDCVI专用视频光端机，采用同轴高清摄像机替换原有模拟摄像机，利用原有已布放的同轴线缆和室外光缆，当汇聚点周边摄像机通过同轴线缆将信号传至HDCVI专用视频光端机后通过信号转换实现光缆传输至安保中心，通过监控指挥中心的专用光端机接收端解码后接入网络同轴高清硬盘录像机，同轴高清硬盘录像机可通过IP网络接入监控中心管理平台实时上传监控画面，并由中心管理平台统一管理，实现同轴监控摄像机的网络化管理。
（2）网络监控系统改造
对于楼内摄像机，采用1080P高清摄像机对原有480P标清摄像机进行全面替换，保证视频监控画面采集的清晰度，同时保留原有网络监控摄像机的网络传输线路和电源线用于利旧使用。
根据新建视频监控数量配置DC12V10A集中供电模块，前端红外枪式摄像机和半球摄像机的正常运行额定功率为1.6W，红外补光灯开启时运行的额定功率为7W，两款摄像机的工作电压均为DC12V，通过功率计算得出红外摄像机在开启红外补光灯时的工作电流为0.6A左右，考虑前端设备的后期扩容和长距离供电传输的损耗等问题，平均每五台红外摄像机配置一个集中供电模块。
考虑到实际费用投入和施工的难易程度，室外网络摄像机的监控画面信号和控制信号传输不采用点对点光纤直传方式。根据室外监控点的实际分布情况，科学合理的选择多根室外立杆作为汇聚点，在汇聚点配置室外防水设备箱，使用抱箍将设备箱安装在杆体上，设备箱内配置有接入层网络交换机、光配单元、法兰盘、防雷电源插排、集中供电模块和二合一防雷器。
结束语
综上所述，安全防范系统的设计目标就是要着重解决厂区的设备、信息、安全的合理有效管理，并最终使建成的安全防范系统能为厂区生产和生活提供一种高科技、高效率的管理和安全保障。
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论文作者:侯炯昱
论文发表刊物:《河南电力》2018年23期
论文发表时间:2019/7/17
标签：设备论文; 线缆论文; 系统论文; 摄像机论文; 门禁论文; 视频论文; 方式论文; 《河南电力》2018年23期论文;