智慧水厂安全技术防范研究与设计_龚仕伟.pdf

智能建筑电气技术Electrical Technology of Intelligent Buildings2022 年 12 月第 16 卷 第 6 期智慧水厂安全技术防范研究与设计龚仕伟(广东省建筑设计研究院有限公司,广州 510010)摘要本文结合水厂数字化转型需求,通过实践案例研究水厂安防保护对象、安全威胁和安防规划思路,提出常态防范、非常态防范和智慧安防方案,并简要介绍所采用的技术架构和主要措施,为进一步深化完善智慧水厂内容奠定基础。关键词 数字化转型;智慧水厂;安全防范;人脸识别;访客管理;门禁控制;物联网;人工智能中图分类号:TU852文献标识码:A文章编号:1729-1275(2022)06-0128-04Research and Design on Technical Security of Smart Water PlantGong Shiwei(Guangdong Architectural Design and Research Institute Co.,Ltd,Guangzhou 510010,China)Abstract:Based on the digital transformation needs of the water plant,this paper studies the securitythreats and security planning ideas faced by the water plant through practical cases,proposes normalprevention,abnormal prevention and intelligent security solutions,and briefly introduces the technicalarchitecture and main measures taken to lay a foundation for further deepening and improving the contentof the smart water plant.Keywords:digital transformation;smart water plant;security;face recognition;visitor management;access control;internet of things;artificial intelligence作者简介:龚仕伟,硕士研究生,智慧城市与建筑智能化技术研究中心总工程师,教授级高级工程师,Email:gsw 。0前言 自来水是城市的命脉,水厂能否正常运行关系到城市供水安全。水厂停产不仅带来直接经济损失,还会造成无法估算的间接损失和社会影响,甚至危及生命。因此,水厂的安全事关千家万户、国计民生和政府信誉,其重要性不言而喻。近年来,在云计算、大数据、物联网、人工智能等技术发展的推动下,水务行业迈入数字化转型时代。建设安全、高效的智慧水厂,创新水厂运营管理模式,成为行业发展的大趋势。目前,智慧水厂主要包括生产管理、安全防范、综合管理平台和信息基础设施四方面内容,其中安全防范作为智慧水厂的重要组成部分,直接关系到水厂的安全运行。一般来说,水厂安全防范概念有广义和狭义之分。广义的水厂安全防范是指水厂运维部门为了维护供水安全,对可能影响水厂正常运行的各种因素和条件(包括工艺状况、环境状况、信息安全状况、治安状况等)所进行的预防和控制活动。狭义的水厂安全防范是指水厂安保部门为了维护水厂治安的正常状态,对各种违法犯罪问题(包括入侵、盗窃、抢劫、破坏、爆炸、暴力袭击等)依法进行预防和控制的活动,包括人力防范、实体防范和技术防范(又称电子防范)三方面内容。本文将主要针对狭义水厂安全防范中的技术防范进行研究和探讨。1项目概况 花都水厂选址于广州市花都区狮岭镇集贤村北面,总占地面积约 4.3 万 m2,首期设计规模为 40万 m3/d,远期设计规模为 100 万 m3/d。本项目原水取水口位于北江清远段上游,应急备用取水点为附近的芙蓉嶂水库。项目主要建设内容包括混合槽、絮凝池、平流沉淀池、V 型滤池、清水池、吸水井、二级泵房、投药间、泥水调节池、污泥浓缩池、污泥脱水车间、机修间、仓库、供电及配电、综合楼、候工楼等附属设施,并预留预处理及深度处理用地。821DOI:10.13857/11-5589/tu.2022.06.005第 16 卷 第 6 期龚仕伟.智慧水厂安全技术防范研究与设计花都水厂是广州北江引水工程项目的主体工程,是花都区未来城市长期供水的最主要水厂,以建设现代化智慧水厂为目标。2风险防范分析2.1 保护对象及其风险等级与防护级别 本项目安全防范的保护对象包括厂区、单体建筑物、重要房间及设施三个层次,风险等级为存在于保护对象本身及其周围的、对其构成安全威胁的程度。按企业事业单位内部治安保卫条例(国务院第 421 号令)相关规定,该厂属治安保卫重点单位;按中华人民共和国反恐怖主义法和广州市地方标准反恐怖防范管理 第 1 部分:通则DB 4401/T10.12018 相关规定,该厂属防范恐怖袭击重点目标。本项目同时符合“治安保卫重点单位”和“防范恐怖袭击重点目标”两项定性,参考安全防范工程技术标准GB 503482018 相关条文,可确定花都水厂属高风险保护对象。风险等级和防护级别根据供水规模和对区域供水影响程度进行确定,主要参考广州市地方标准公共供水安全防范设施技术规范 DB J440100/T1232012。花都水厂供水规模为 100 万 m3/d,按规范其风险等级与防护级别均为一级,在具体设计中应采取相应水平的防范措施。2.2 防范对象 经分析,本项目需防范的对象及其对水厂构成安全威胁的行为主要包括以下内容。(1)隐匿进入的外部人员,主要是小偷、蓄意报复者、恐怖分子,以翻越或穿越围墙、挖洞、尾随方式进厂,实施盗窃、投毒、破坏设施等行为。(2)强行闯入的外部人员,主要是蓄意报复者、恐怖分子,以冲撞大门方式进厂,实施破坏设施行为。(3)合法进入的外部人员,主观具有偷盗、蓄意报复倾向,获邀或利用管理漏洞进厂,实施盗窃、投毒、破坏设施、破坏数据等行为。(4)合法进入的内部人员,主观具有偷盗、蓄意报复倾向,实施盗窃、投毒、破坏设施、破坏数据等行为。(5)无人机,受蓄意报复者或恐怖分子控制,以遥控方式飞入厂区,实施侦察、投毒、破坏设施等行为。3设计思路 (1)常态防范:按照纵深防护原则,对保护对象从厂区、单体建筑、重要房间和设施三个层面由外到里进行层层设防,参考地方、国家标准及技术发展趋势,设置常规技防设备(如入侵探测器、摄像机、门禁等)。常态防范是在社会安全形势稳定的日常状态下,所采取的一般性、常规性防范措施。(2)非常态防范:结合反恐要求设置强化防护措施,包括安全检查、无人机监控、车辆阻挡等。非常态防范是在国家对反恐怖提出要求的特殊阶段或地方政府有关部门发布反恐怖工作处于戒备或紧急状态的情况下,所采取的是有针对性的、较常态更为严密的防范措施。(3)智慧安防:综合运用各类安防感知数据和AI 分析技术,实现智慧安防应用(如人/车轨迹分析、安全预警、可视化指挥调度等)。智慧安防通过预测预警,可极大降低安保人员工作强度、提升安防响应水平,属综合性防范措施。4设计方案4.1 常态防范 常态防范针对日常需要防范的风险,对整个水厂由外到里进行纵深防护,设防区域和部位包括厂区周界和大门、内部道路、建筑物/构筑物主出入口、建筑物内部及重要部位(泵房、净水构筑物、重要物资仓库、变配电房、信息中心机房、控制中心机房、安防监控中心机房等)。各设防区域和部位的安防设施配置主要参考广州市地方标准公共供水安全防范设施技术规范 DB J440100/T1232012对一级防护的基本设置要求,并结合当前技防技术和产品的最新发展进行优化。主要配置方案如下。(1)厂区周界:沿围墙设置热成像摄像机,不受雾霾、雨雪、伪装影响,对翻越围栏、跨越警戒线等行为进行识别,探测到异常时在监控中心和值班室屏幕告警及联动录像,现场声光警报;沿围墙顶部设置脉冲式电子围栏,通过低频低能量高压脉冲对翻越人员进行威慑和阻挡;沿周界设置保安人工巡查点,保安人员配置集安全巡查、设备巡检、信息上报、现场直播、无线对讲、室外定位于一体的单兵设备。(2)厂区大门:对于车辆出入通道,为防止恶意921智能建筑电气技术2022 年人员套用内部车牌欺骗停车道闸,本项目并未完全采用时下流行的车牌识别方式,而是采用“车牌号+司机人脸”“车牌号+司机人脸+身份证”分别识别内部车辆和外部车辆;对于人员出入通道,采用人脸识别道闸作为出入控制设施以提高用户体验,内部员工的进出时刻还兼作考勤用途,访客则需提前提交身份证号录入平台,在道闸经“人证合一”自动比对通过后放行,同时采集访客人脸用于后续智慧安防;人脸识别道闸具备人体热成像测温和口罩识别功能,执行防疫预案时,人脸识别、体温、口罩识别均通过后方能放行。(3)厂区制高点:厂区内建筑物/构筑物均较为低矮,最高建筑为综合楼(高度 19.9m,共 3 层),屋顶为厂区制高点,此处设置 1 台 AR 全景一体式鹰眼摄像机,结合数据标签对厂区进行全局监控。(4)内部道路:在道路交汇处设置带人脸和车牌识别功能的摄像机,并能对进入画面的人、车进行自动跟踪,采集人、车在厂区内的轨迹记录用于后续智慧安防。(5)建筑物/构筑物主出入口:设置红外夜视摄像机记录人员进出视频,通过视频动态侦测在设防时段对人员入侵进行告警,摄像机兼作人脸识别以完善人员轨迹记录;泵房、变配电房、药材仓库门口设置人脸/指纹一体识别门禁,仅允许被授权人员在被授权时段开门;根据需要设置保安人工巡查点。(6)建筑物内部:走道设置摄像机记录人员行经视频,并支持红外夜视和视频动态侦测,设防时段人员入侵告警;机房/值班室/门卫室/财务室/档案室门口设置人脸/指纹一体识别门禁和摄像机,并在内部设置手动报警按钮和摄像机;设置在投药间和药材仓库内的摄像机尚须根据环境特点自带耐腐蚀、防爆外壳;建筑物内部根据需要设置保安人工巡查点。4.2 非常态防范 非常态防范是在常态防范的基础上进一步强化的、与恐怖袭击有关的防护措施,设防部位主要在厂区大门和周界,安防设施配置则主要参考广州市地方标准反恐怖防范管理 第 25 部分:水务系统DB 4401/T 10.252019。配置方案如下。(1)厂区大门:在车辆进入通道设置车底扫描和自动比对装置,防止车底藏匿炸药、武器和生化危险品,同时设置防冲撞翻板路障机,执行反恐应急预案时自动升起以阻挡车辆强行冲撞进入(平时如有临时挡车需要也可由门卫手动控制升起);在人员进入通道设置安全检查门、通道式 X 光机和手持安检终端,防止人员携带易燃易爆和生化危险品进入厂区。(2)厂区周界:考虑无人机防御和反制措施,采用频谱探测+固定式反制方式,在厂内建筑物制高点(即综合楼屋顶)架设一台无人机频谱探测设备,探测区域自安装位置向外延伸约 3 000m,形成预警区和核心防护区梯次防护;同时设置一台固定式全向反制设备,反制半径约 500m,当探测到无人机时,通过发射 433/915MHz、1.2/1.5/2.4/5.8GHz 反制信号,切断无人机和遥控器之间的通信和导航,迫使无人机自动降落或将其驱离,保障厂区低空空域安全。4.3 智慧安防 本项目设置智慧水厂综合管理平台实现厂区范围内生产、运维、办公、视频监控、门禁、周界、报警、消防等各类子系统的物联网接入、数据交换和共享,并基于适当的逻辑和算法进行数据融合分析应用,在平台上开展的主要应用包括实时运营数据大屏展示、资产管理、生产调度管理、AR 实景可视化运行监控、CIM 三维虚拟运行监控、移动监控/巡查/保养/AR 识别、辅助决策、应急指挥等。智慧安防主要在 AR 实景可视化运行监控、CIM三维虚拟运行监控、移动应用和应急指挥中体现,运行后台则主要采用 AI 人工智能算法作为辅助手段,对视频、图像等非