核电厂安全可视化管理平台设计研究

核电厂安全可视化管理平台设计研究
摘要：安全管理是核电行业的生命线，加强核电厂的安全管理，提升安全水平，保证核电厂安全、经济、稳定运行，已成为当今核能行业谋求发展的基本共识。

针对核电厂安全管理，目前还缺乏合适的信息化，尤其移动化，远程可视化管理
手段。

为有效解决核电厂安全管理问题，提升核电厂安全生产管理水平，本文结
合核电厂厂房环境、安全监督管理要求、视频监控等信息技术的发展，提出一种
核电厂安全可视化管理平台。

平台设计采用标准开放架构，构建安全可视化管理
的“一张网”，从宏观层面对整体架构进行设计，包括数据的接入、联网、共享、
存储、分析，旨在打破不同设备、不同系统、不同平台、不同网络之间的阻隔，
有效整合各类资源，增强系统能力，提升用户体验。

关键字：可视化；融合通讯；视频监控；无线通讯
1.引言
1.1核电厂安全管理要求
核能作为新能源、清洁能源之一，其具备高效、清洁、经济的优点。

由于核电厂的特殊性，其运营方式与常规电厂存在较大差异，必须在安全的前提下，保证电厂安全、经济、稳
定运行。

安全生产管理是核电行业的生命线，加强核电厂的安全生产管理，提升安全水平，
已成为当今核能行业谋求发展的基本共识。

根据国内某核电厂2020年发布的《安全生产专项整治三年行动实施方案》，提出用新
技术、新手段提升本质安全，推进安全生产治理体系不断完善、治理能力不断提升，确保三
年整治工作取得实际成效,为电厂安全高质量发展保驾护航。

同时提出开展安全监督可视化提升，通过在生产厂房高风险作业集中区域及重要场所布设摄像头，开发远程可视化监督平台，实现高风险作业及重要场所可视化管理。

1.2核电厂安全管理现状
针对核电厂安全管理，还缺乏合适的信息化，尤其移动化，远程可视化管理手段；当下
人力成本日趋提高，人员的更迭，需要各种手段进行知识的积累管理，传承；人员的能力不等，甚至一些工作必须多方在场，导致效率低，存在大量的时间等待。

核电厂的施工、生产、运行、检修、远程监管等场景迫切需要提供远程可视化的信息化管理手段。

开展现场作业安全监督的信息化管理，目前主要存在以下几个方面问题：
1、缺少远程监督手段，安全监督管理信息化、可视化存在不足；
2、现场作业点多、分散，范围大，无法全方位的实现安全监管和实时监管，安全监督
管理效率有待显著提升；
3、不能实时和内、外部协同，作业现场无法实时通讯和处置，只能被动的事后追溯；
无法实现人员，尤其是内、外部现场工作人员的高效、便捷协同；
4、智能化应用不足，缺少有效的分析工具，事前的预防不足，往往事后才进行原因分析、落实经验反馈、制定整改措施，这种“事后管理”方式可能存在较大的局限性。

为有效解决上述问题，提升核电厂安全生产管理水平，本文结合核电厂厂房环境、安全
监督管理要求、视频监控等信息技术的发展，提出一种核电厂安全可视化管理平台设计思路。

1.3安全可视化管理平台设计
针对安全监督管理存在的问题，本文提出的安全可视化管理平台设计主要采用在生产厂
房高风险作业集中区域及重要场所布设摄像机，以满足远程监督要求，同时由于传统的摄像
机为固定式，灵活性差，而现场作业点分散，因此可能存在监控盲区，需借助智能手持终端、执法记录仪、智能安全帽、便携式摄像机等移动式手段，保证全方位的安全监管。

针对内、
外部现场工作人员的高效、便捷协同需求，安全可视化平台提供融合通讯系统，可以将各类
语音、视频、数据等进行交互，满足实时高效的通讯需求。

此外，目前人工智能技术应用已
日趋成熟，广泛应用于工业生产领域，例如视频识别AI技术用于人员行为分析、环境监测、设备管控等方面，均有极大成效，这些无疑都为核电厂安全可视化管理平台建设提供助力。

开展安全可视化管理平台建设，需要解决以下技术难点：
1、生产厂房现场摄像机覆盖范围及清晰度不够；
2、视频监控手段多样化需求下，各类视频资源协议要求不同，如何进行有效整合、统
一管理，在技术上存在一定难度；
3、通讯末端不可达，沟通成本高，数据采集能力有限；目前国内大部分核电厂仍采用
传统的有线通信方式，铺设成本高、扩展性差，也无法实时采集更多的现场数据。

为解决上述安全管理问题和技术难点，本文所提出的核电厂安全可视化管理平台建设采
用“1-3-5体系”，即1个平台、3个支撑系统、5大基础应用。

图1“1-3-5体系”
2.安全可视化管理平台
2.1总体架构
2.2设计方案
平台设计采用标准开放架构，从有效整合各类资源角度出发，构建安全可视化管理的“一张网”，充分发掘“云、大、物、移、智”等技术应用，实现日常作业管理的安全监督、预警、
监测等功能，提供远程可视化技术手段，用于现场安全管理，为应急响应事件提供可视化调
度指挥能力，实现高风险作业及重要场所可视化管理，做到高风险作业的可知、可视、可溯、可控。

本平台设计提出的安全可视化管理“一张网”概念，是从宏观层面对整体架构进行设计，
包括数据的接入、联网、共享、存储、分析，旨在打破不同设备、不同系统、不同平台、不
同网络之间的阻隔，有效整合各类资源，增强系统能力，提升用户体验。

结合核电厂实际，安全可视化管理平台建设宜采用统一规划、分步实施原则。

通过对平
台进行解构，主要由智能视频监控、融合通讯、无线通讯这三个系统提供支撑，涵盖了多媒
体通信系统、高清视频监控系统、智能移动视频监控系统、物联网数据采集系统、以及相关
生产运维辅助系统等基础应用，各子系统按需交互，有机联动。

3.智能视频监控
智能视频监控系统:主要由高清视频监控系统和智能移动视频监控系统组成，涵盖了视频
联网共享接入系统、视频智能分析应用系统、视频质量诊断系统、视频存储、大数据检索分
析挖掘等功能。

通过使用流媒体技术，可以实现核电厂各种视频类资源的集中管理，包括智
能手持终端视频、监控摄像机视频、执法记录仪、人脸识别终端等，从而实现全方位的视频
监控通讯、以及视频文件发布等。

3.1视频监控技术发展
21世纪以后，得益于计算机网络技术和人工智能技术的发展，视频监控技术发展到了第
三个阶段，即网络视频监控阶段。

此阶段视频监控技术具备了识别分析视频内容的能力，逐
渐取代了人对监控视频分析的工作。

网络视频监控的监控方式灵活，组网方便，布控范围大，系统集成度高，可保存的数据量大，另一方面，网络视频监控系统利用现有网络突破了时间
和地域的限制，真正实现了远程视频监控。

目前的视频监控系统融合了图像分析处理、视频信号数据传递、大数据存储分析、图像
深度识别、智能分析等技术，可以看出，视频技术经历了从“看得见”到“看得清”再到“看得懂”的转变，结合核电厂远程视频监控需求，主要可以从四个方面进行技术提升：人员管控、环
境监测、设备管控、车辆管控。

图3视频监控发展趋势
3.2视频识别AI技术
视频识别AI技术，是以人工智能与先进的音视频处理技术为基础，对视频的内容进行多维度分析理解，包括人脸、语音、物体移动、行为分析、环境气体等，极大的提升视频数据
的智能化处理能力。

随着视频监控和移动互联网络的发展，视频识别技术也引起了越来越多的关注。

类似识
别视频中的行为动作，则是其中一个充满性而又具有很高实际应用价值的技术。

与单纯图像
的对比来说，视频内容和环境更加复杂和多元化，各种不同的动作之间具有相似性，但在不
同环境下又有着很多不同点。

同时，工业设备作业状态智能视频分析也是视频AI技术的重要应用之一，工业生产领域，很多设备运转是处于无人值守的情况下，尽管当前有很多技术手段可以提供设备状态监控，
例如通过人工巡检，传感器实时采集数据等手段，但这些常规化手段的代价高，实时性较差，或者对现场环境依赖性高。

通过视频监控技术，对设备进行运行状态分析，则是一种行之有
效的高效检测，并且安装调试简单，在大范围部署方面，则成本更低。

3.3智能移动视频监控
移动视频监控系统是利用智能手持终端，执法记录仪、智能安全帽、无线摄像机、无人
机等作为视频监控源，通过4G/5G网络，WiFi、海事卫星等无线网络，按照国标28181、ONVIF协议、RTSP进行业务和流媒体对接，将视频接入、转码、分发，对接到安全可视化管
理平台。

通过智能移动视频监控系统，用户能够实时查看监控摄像头视频，操作和管理监控视频，跨越时间和空间的限制；能够利用智能手持终端，执法记录仪、智能安全帽、无线摄像机实
时采集现场视频，并作为监控视频源发布，拓展视频种类；对接各种智能设备、监控设备和
平台，进行视频的统一化处理。

兼容各个运营商的网络以及卫星网络，实现与现有信息系统
进行整合，实现信息共享。

3.4基于卫星的视频监控
当前移动卫星通信技术正从以话音为主的窄带通信，逐步向高带宽、高容量的方向发展。

目前核电厂卫星通讯基本均采用Inmarsat海事卫星电话，随着Inmarsat第五代卫星的推出，
其在网络速率、数据带宽、无缝切换等方面有着明显的优势，从基本的语音和低数据应用发
展到提供互联网接入的完全综合IP应用、音频和视频流以及传播与企业网集成。

图4智能化终端应用
通过海事卫星进行监控视频传输，实现应急情况下的视频监控管理和突发事件发生时的
远程调度指挥，为核电厂应急管理提供有力的支持和保障。

系统模块划分成以下部分：
1)前端视频接入网关：基于CPU-GPU技术进行视频编码压缩，然后通过卫星通道传输视
频数据；
2)流媒体服务：进行视频数据码流的接收、转换、分发等；
3)业务展示及管理：包括配置视频网关，配置账号，展示视频。

4.融合通讯
目前核电厂都逐步建设了办公网络系统、语音通讯、视频会议、视频监控、辐射监测、
消防系统等，由于各系统间缺乏互联互通，从而导致存在信息孤岛的情况，影响资源协作和
整体效率的提升，难以进一步的提高，因此需建设一套多媒体融合通讯系统，用以实现各种
数据的接入、联网、共享、存储、分析，实现各业务系统的资源信息融合，解决各信息孤岛
问题，提高统一调度效率。

4.1融合通讯系统
融合通讯系统根据实现功能可划分为三层：应用服务层、网络交换层、终端接入层，如
下图所示：
图6融合通讯系统
应用服务层：作为整套系统的用户注册、存储、呼叫信令处理、媒体和业务控制、互联
接入、展示服务平台。

处理所有有线/无线终端的接入、注册、状态监视、呼叫、存储、定位等的通信/调度流程；并通过触摸屏调度台展现和调度；可以通过媒体网关实现与其他系统的互联互通。

网络交换层：作用是将各类网关、网络交换机、服务器、各种终端等连接起来，其作为
承载网络，系统采用有线IP网络/无线通信网络作为整套系统的承载网络，能够同时满足语
音、图像、数据、视频等多种媒体信息的互联，同时具有协议简单、终端设备支持性好等优势。

终端接入层：根据接入终端的类型，主要分为两种，
1）有线通信终端：如上图所示的有线通信终端、视频会议终端等，此类终端可直接作
为通信调度系统的客户端使用，直接与调度台或其它多媒体通信终端建立呼叫。

2）无线通信终端：如上图所示的智能手持终端、智能安全帽、无线摄像机等，此类终
端通过无线网络接入到系统，摄像头可搭配云台，多媒体视频调度台通过视频网关连接到摄
像头，并通过调度台直接控制和操作云台。

4.2远程协助
远程协助系统可以解决远距离的技术交流协作，特别是利用最新的多媒体、语音、视频
通讯技术开展远程指导，实时性强、交互性好，可以实现多方的交互通讯集中管理，并且现
场进行两方，多方的音视频通讯，可以叠加视频备注文字、传输文件、图像标注等形式，让
基于实时视频为画板，实现双方，或者多方的实时互动。

远程协助系统采取前端接入、后端支持方式，系统支持多种智能设备和多样化的数据采
集方式，可满足4G/5G/WIFI等无线视频监控摄像头、移动视频监控设备的接入；可基于手机、AR眼镜等通过APP等的视频资源接入；同时满足视频监控和远程协助两种使用场景，提升
核电厂安全管理信息化水平。

5.结论
随着云计算、物联网、移动互联、人工智能等新技术的不断发展和改进，打破了技术瓶
颈带来的惯性思维，对核电厂安全管理带来重大的变革，在当前核电行业安全生产标准化水
平不断提升的情况下，各个核电厂智能化技术应用发展也迎来了机遇和挑战。

本文通过对核
电厂的安全生产管理要求及现状进行分析，提出适用于核电厂的安全可视化管理平台设计研究，介绍了基于“云大物移智”技术的安全管理“一张网”构架建设思想以及应用现状，提出建
设核电厂安全可视化管理平台的主要方向。

参考文献
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