淺談發(fā)射臺安防防火監(jiān)控建設(shè)

劉新超

內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視傳輸發(fā)射中心706臺 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010050

內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視傳輸發(fā)射中心706 臺是高山電視發(fā)射臺，位于海拔2050 米的料木峰上，臺站外部有大量的樹木環(huán)繞，有著巨大的森林火災(zāi)隱患，對發(fā)射臺的安全播出造成重大威脅，所以在臺站的外部區(qū)域需要布置全面覆蓋安防防火監(jiān)控，以保障臺區(qū)的安全播出任務(wù)。

1 監(jiān)控位置、設(shè)備的選擇與傳輸網(wǎng)絡(luò)電源的提供

1.1 監(jiān)控位置的選擇

706 臺建設(shè)在料木峰西側(cè)斜面，整個臺站大致可分為四層，第一層是綠化帶、衛(wèi)星接收天線、箱式高變電柜，第二層為宿舍樓、技術(shù)樓，第三層是模擬機房、微波機房，第四層為發(fā)射塔。臺站的發(fā)射工作簡單的分解為衛(wèi)星接收天線、微波信號、光纖信號，三路中的一路為發(fā)射機提供信源信號，發(fā)射機將信號編碼、調(diào)制、變頻、放大、合成通過饋管傳遞到發(fā)射塔，發(fā)射塔將信號發(fā)射出去。為保障臺站安全播出，臺站外部區(qū)域的衛(wèi)星接收天線、為臺站提供電力支持的高壓變電柜和發(fā)射信號的發(fā)射塔需要重點監(jiān)控，大門處需要進行監(jiān)控，在臺站的大門南方有兩條路，一條路通往技術(shù)樓與宿舍樓，另一條路通往模擬機房、微波機房。兩條路的兩側(cè)都是樹木，這要求監(jiān)控設(shè)備既可以監(jiān)控路上的視頻信號，還需要具備消防監(jiān)控的能力。

1.2 監(jiān)控攝像機的選擇與安裝位置的選擇

監(jiān)控安裝位置的選擇，先要全方面無死角覆蓋監(jiān)控區(qū)域，同時具備安裝方便、電力供給、網(wǎng)絡(luò)傳輸、布線合理等條件，在發(fā)射塔處的監(jiān)控采用3臺無線攝像機，360°無死角覆蓋發(fā)射塔周圍，防止發(fā)射塔被人為損壞，通向模擬機房、微波機房的路上，在技術(shù)樓的三樓廊橋位置安裝2 臺無線安消智能攝像機，無線安消智能攝像機水平視場角82°，兩臺無線安消智能攝像機可以覆蓋164°，監(jiān)控范圍充分覆蓋道路兩側(cè)樹木，在宿舍樓門前小路將修建一座石門，在新修建的石門上方安裝3 臺無線攝像機，對著北側(cè)的監(jiān)控攝像機分別實現(xiàn)對宿舍樓、技術(shù)樓樓前的監(jiān)控。向南側(cè)的攝像機監(jiān)控景區(qū)空地，石門上最后一個攝像機監(jiān)控東側(cè)向下拍攝，防止山下非工作人員未登記由小路進入臺站。衛(wèi)星接收天線和箱式高壓變電柜在同一位置，同時變電柜、衛(wèi)星接收天線的北側(cè)也有大量樹木，所以在衛(wèi)星接收天線的南側(cè)也要布置無線安消智能攝像機，在保衛(wèi)處的房檐下安裝2 臺無線攝像機，一個攝像機監(jiān)控門口監(jiān)控人員與車輛的進出，另一攝像機監(jiān)控保衛(wèi)處西側(cè)鍋爐房物品，監(jiān)控攝像機布控點已經(jīng)確定。

1.3 無線網(wǎng)絡(luò)攝像機網(wǎng)絡(luò)提供

無線安防監(jiān)控、無線安消智能監(jiān)控的數(shù)據(jù)傳輸需要無線網(wǎng)絡(luò)、電力的支持，706 臺的地勢復(fù)雜，監(jiān)控布點又十分分散，普通的有線連接難度較大，還會導(dǎo)致網(wǎng)線的浪費，無線監(jiān)控攝像機布控由AP 連接，在臺站外布置無線監(jiān)控系統(tǒng)，其優(yōu)勢是沒有大的建筑物阻擋，不用過多考慮無線信號的穿墻問題，且臺站外無線監(jiān)控系統(tǒng)中的無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控比較分散，不會互相形成干擾，但要考慮外來信號的干擾問題。臺站外無線監(jiān)控系統(tǒng)的組建要根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控與監(jiān)控中心的距離來確定傳輸方式，距離沒有超過400m，可直接通過監(jiān)控中心的無線AP 接收監(jiān)控信號；如果無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控與監(jiān)控中心之間的距離在1km 以內(nèi)，可在靠近無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的地方增加無線AP，再通過無線AP的橋接功能實現(xiàn)與監(jiān)控中心無線AP 的連接，從而將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，石門處的無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控攝像機所需無線網(wǎng)絡(luò)，由宿舍樓二樓陽臺上放置的兩臺AP 提供，技術(shù)樓內(nèi)的交換機引出一條網(wǎng)線在技術(shù)樓前布置AP，為前方的無線安消智能攝像機提供網(wǎng)絡(luò)，原宿舍樓的發(fā)射機房內(nèi)存在一個小型交換機，由此引出網(wǎng)線在穿線井處布置AP，為廊橋處的兩臺安消智能攝像機提供網(wǎng)絡(luò)，保衛(wèi)處與發(fā)射塔的網(wǎng)絡(luò)覆蓋需要借助光電轉(zhuǎn)換器，從技術(shù)樓值班機房到發(fā)射塔、保衛(wèi)處鋪設(shè)光纖，使用光電轉(zhuǎn)換器將信號傳輸?shù)絻傻?，再布置AP 實現(xiàn)兩地的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，這樣就能為保衛(wèi)處和發(fā)射塔兩處的5臺無線監(jiān)控攝像機提供網(wǎng)絡(luò)，如圖1 所示。

圖1 宿舍樓、技術(shù)樓前方無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋示意圖

表1 無線監(jiān)控設(shè)備統(tǒng)計圖表

1.4 無線網(wǎng)絡(luò)攝像機電力提供

無線監(jiān)控攝像機的網(wǎng)絡(luò)傳輸問題由AP 解決，但是攝像機的供電是一個難題，監(jiān)控點位分散在臺站四周，且距離、電源位置各有不同，常規(guī)的無線視頻監(jiān)控供電無法順利實現(xiàn)，706 臺是高山臺站，有著豐富的太陽能資源和風(fēng)能資源，結(jié)合臺站的實際情況，無線監(jiān)控系統(tǒng)的布置采用風(fēng)光互補供電設(shè)備，風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)主要由風(fēng)機、太陽能電池板、充放電控制器、免維護鉛酸蓄電池、燈桿、光源等組成。太陽能電池板安裝在燈柱支架上，利用光伏效應(yīng)發(fā)電，為電池充電；當(dāng)風(fēng)力達(dá)到風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)速時，風(fēng)力發(fā)電機開始給電池充電，控制器控制電池的充放電，電池是儲量元件，為無線數(shù)據(jù)傳輸攝像機提供穩(wěn)定的輸出功率，如圖2 所示。

圖2 風(fēng)光互補供電系統(tǒng)構(gòu)成圖

風(fēng)機將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能，然后通過電機將機械能轉(zhuǎn)化為電能，輸出三相交流電，經(jīng)過三相整流橋整流為直流電，但是輸出功率受風(fēng)速影響。太陽能電池板利用光電效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，光伏列陣輸出直流電，但是輸出功率同樣受光照強度和接負(fù)載影響，經(jīng)控制器處理后，二者產(chǎn)生的電能可供給直流負(fù)載，直流負(fù)載可由充電控制器對蓄電池充電儲存，或由逆變器供給交流負(fù)載。

2 無線安消智能監(jiān)控設(shè)備原理與智能臺站監(jiān)控實現(xiàn)的方法

2.1 安消智能監(jiān)控實現(xiàn)的原理

安消監(jiān)控采用的攝像機，具有紅外感溫技術(shù)，能夠在早期感知溫度變化，紅外感溫、監(jiān)測技術(shù)是借助紅外光反射的一種非接觸式傳感器，主要由調(diào)制光的發(fā)射、接收、放大、比較四個環(huán)節(jié)組成。

發(fā)射器：用于發(fā)射調(diào)制的紅外光，探測外圍環(huán)境，外圍環(huán)境存在各種光源發(fā)出的復(fù)合光會對探測器產(chǎn)生干擾，但信號源紅外光經(jīng)過發(fā)射器的調(diào)制、接收器進行解調(diào)就能有效避免外界復(fù)合光的干擾。

接收器：只對特定范圍頻率的交流信號做出解調(diào)反應(yīng)的元器件，當(dāng)滿足一定設(shè)置條件下（陽光頻率3×1011Hz 以上，市電燈光電源為50Hz，發(fā)射器調(diào)制頻率為200Hz）接收器的效果最好，更容易避開外界光線干擾。

放大器：由高增益、高輸入阻抗的集成運放元件組成，可以過濾信號的直流部分，只放大調(diào)制光電流。

比較器：將輸入電壓與參考電壓進行對比，兩者差值決定輸出電平。

安消監(jiān)控采用的攝像機還采用了視頻識別技術(shù)，兩者相互配合，及早感知溫度變化，實現(xiàn)監(jiān)控下的消防安全。

2.2 智能臺站監(jiān)控實現(xiàn)

臺區(qū)無線監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，實現(xiàn)了臺站全方位無死角的監(jiān)控覆蓋，無線監(jiān)控攝像機采集的監(jiān)控信息可以通過AP 的橋接功能，實現(xiàn)AP 與監(jiān)控總中心的數(shù)據(jù)連接，將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)中心，再連接到監(jiān)控大屏幕上，在監(jiān)控屏幕上直接觀看監(jiān)控視頻。

無線監(jiān)控攝像機與安消智能監(jiān)控攝像機同樣支持手機App遠(yuǎn)程監(jiān)控。一旦監(jiān)測到異常狀況，就會第一時間推送消息，方便查看視頻。既可以實時警報，同時可以識別多個火點方位。這樣職工可以第一時間發(fā)現(xiàn)可能造成森林火災(zāi)的隱患，將森林火災(zāi)消滅在源頭，如圖3所示。

圖3 攝像機數(shù)據(jù)傳輸拓?fù)鋱D

3 安防安消監(jiān)控系統(tǒng)的防雷措施

改變設(shè)備的安裝已完成，后續(xù)的維護和安全保障也要進行，由于706 臺處在高海拔地帶，無線監(jiān)控設(shè)備和其他為無線監(jiān)控提供支持的設(shè)備遭受雷害的幾率較大，因此安防安消監(jiān)控系統(tǒng)的防雷保護問題很重要。

所有前端設(shè)備的布置都是在室外，一旦遭受雷擊，前端和信號傳輸?shù)腁P 受損，整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)將失去作用，就算前端無線監(jiān)控設(shè)備和AP、供電比較分散，維護費用也會急劇上升，導(dǎo)致不必要的開支。

3.1 接閃器防護直擊雷

室外設(shè)備最容易遭受的雷害就是直擊雷，接閃器防護就是通過接閃器將雷電引到自身，經(jīng)過引線將電流泄放到大地，避免雷擊時電流流過監(jiān)控設(shè)備，從而起到對監(jiān)控設(shè)備的保護作用。監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備，如攝像機，特別是野外屋頂和桿子頂部的攝像機，應(yīng)放置在接閃器的保護范圍內(nèi)，已經(jīng)處于保護范圍內(nèi)的不用加裝接閃器，但在監(jiān)控攝像機的位置可單獨加裝接閃器，如圖4 所示。

圖4 攝像機單獨加裝接閃器

3.2 等電位地面連接

接地的方式分為單點接地、多點接地、混合接地和浮地，為了安全考慮，無線攝像機與外圍設(shè)備應(yīng)當(dāng)接到電源系統(tǒng)的地線上，由于地線上通常存在很大噪聲，要采用電感來防止噪聲對無線設(shè)備的干擾，為射頻噪聲提供隔離。當(dāng)存在多級電路接地時，接地點需要選擇在多級電路的低電平的輸入端。

3.3 終端設(shè)備的防雷保護

要防止雷電波侵入對終端設(shè)備造成損壞，需要逐級安裝浪涌保護器，由于數(shù)據(jù)傳輸由AP 實現(xiàn)，只需在AP 連接交換機端和交換機連接的控制終端加裝兩層保護，第一層主要防止被雷擊，第二層主要防護局部感應(yīng)雷擊和開關(guān)浪涌，經(jīng)過兩層防雷保護和室外防雷，可以確保無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)安全運行。