胡洪濤，林 雯

（國家核安保技術中心，北京 102401）

近年來，我國自主可控的信息技術得到了較快發展，信息技術在各行各業的應用和發展越來越廣泛，帶動各行業各領域逐步由模擬時代過渡到信息化的數字時代，為國民經濟發展帶來勃勃生機。當前，信息技術的普及應用，為各行業實現數字化轉型奠定了技術基礎，各行業各領域與數字技術深度融合的態勢在不斷深化發展，這對各行業的資源優化重組、技術更新換代和競爭格局變化起到了明顯的推動作用，其影響力不可忽視。

隨著系統技術的發展，各行業的信息系統逐步由單一的功能系統向多功能系統綜合應用方向發展。在實現多功能系統的綜合應用、數據信息共享、系統接口統一及人機界面優化等工作中，系統集成技術起到了不可或缺的作用，為各行業各領域優化資源配置、提高資源利用率、推動行業全面發展，提供了有效的解決途徑。

1 系統集成技術

從現代科學技術的發展態勢來說，科學技術領域分工越來越細，相繼出現了新的學科方向和新的專業領域，有逐步分化的趨勢。同時，現有的不同學科、不同領域的專業技術和專業方向又相互交叉并相互融合，呈現出逐漸綜合和高度集成的趨勢。

系統集成就是基于信息網絡技術，融合計算機軟件技術，將各個獨立分離的設備、功能模塊和信息集成到相互關聯、統一協調的系統中，通過開發專用集成管理軟件，將各功能系統通過技術接口集中到集成管理軟件進行功能聯動和統一管理，推動數據資源交互、網絡資源共享，實現系統的集中、高效、便捷的統一管理，其核心是強調運用系統的思想和理念指導行業的管理行為與實踐，突出的是一體化系統思維，是一種效率和效果并重的系統管理模式。

按照資源共享與集中的深度，系統集成可分為網絡集成、界面集成和功能集成等不同層次。其中網絡集成和界面集成，主要實現了網絡資源和操作界面的統一集中，實現的是一種資源的集合，形成了1+1=2 的效果。通常所說的系統集成主要是指系統功能層面的集成，是在網絡資源集合的基礎上，實現了各功能模塊的數據共享和邏輯處理，目的是達到1+1＞2 的效果，其關鍵在于解決系統之間的數據共享、信息互聯和操作互通等問題，是一個多產品、多協議并面向多種應用需求的體系性平臺。在功能集成過程中，各組成模塊之間能彼此有機、協調地工作，以發揮整體效益，在各功能模塊基礎上實現新的功能。因此，功能集成需要解決各類設備、各功能模塊之間數據共享與信息互通的接口、協議、操作平臺及軟件界面等問題，是一項綜合性很強的技術問題。

2 實物保護系統

基于縱深防御、均衡保護的原則要求而建立起來的安全防范技術體系，主要包括探測、延遲和響應三大組成部分。其中，探測主要是指通過入侵探測報警、視頻監控復核、出入控制管理以及巡更、通信指揮等技術手段和管理措施，實現對非法入侵行為的及時感知與復核確認；延遲主要設置利用各保護區域周界、出入口設施、保護目標建筑物外墻及門窗等實體屏障，延緩非法入侵者的進入與撤離行動，為響應力量爭取應對準備和到達事件現場的時間；響應是指確定非法入侵事件發生后按照預案所采取的抵御和制止非法入侵行為的一系列行動，包括響應預案的啟動、報告、增援和戰斗等，實物保護值班執勤及負責核設施守衛的人員承擔相應職責，在技術措施上包括通信指揮和響應裝備等內容。

3 實物保護集成管理

根據我國相關法規標準要求，保衛控制中心是實物保護系統的數據通信和信息匯聚的中心樞紐。早期實物保護系統中的入侵探測、視頻監控、出入控制和通訊指揮等功能系統相互獨立且互不干擾和影響。發生報警事件時，由值班人員按照要求調取對應區域視頻監控圖像進行復核確認，一旦確認發生非法入侵事件，由值班人員通過有線或無線對講系統進行逐級上報。在非法入侵事件發生時，實物保護系統的處理與響應速度，很大程度上受到值班人員對實物保護各功能系統的操作能力和對處理流程的掌握程度等因素的制約，影響實物保護的及時應對與快速響應。

隨著技術的發展，我國實物保護技術標準體系也逐步完善。為使實物保護系統中的入侵探測報警、視頻監控、出入控制、通訊指揮和巡更等功能子系統相互融合，現有實物保護標準體系中，《核材料與核設施核安保的實物保護要求》（EJ/T 1054-2018）提出了保衛控制中心設置實物保護集成管理系統的內容，針對實物保護集成管理系統的具體功能提出了明確的技術要求。增加實物保護集成管理系統后，實物保護系統整體功能得到了進一步完善和發展，形成了以專用網絡為基礎的信息化網絡體系。入侵探測報警、視頻監控、出入控制、通訊指揮等基本功能模塊的前端設備的信息通過控制器、交換機等中間傳輸設備，將探測報警信號、視頻圖像、出入控制以及通訊信號傳輸至各功能模塊的管理工作站，各功能模塊管理工作站在實現對前端設備信號處理、管理與控制的同時，通過交換機等設備接入到實物保護專用網絡中，實物保護設集成管理系統配備了雙機熱備服務器及管理工作站，對各入侵探測報警、視頻監控、出入控制、通訊指揮等功能模塊的數據進行統一處理和分析，形成了數據互通、信息共享和聯動控制的有機整體，提高了實物保護系統對非法入侵行為的及時感知與快速應對能力，系統的基本架構如圖1 所示。

圖1 實物保護系統基本架構Fig.1 Basic architecture of physical protection system

2018 年發布的《核材料與核設施實物保護集成管理系統技術要求》（EJ/T 20199-2018）中，對實物保護集成管理系統的定義為：通過鏈接、數據、應用等的綜合運用，對實物保護各子系統信息進行匯聚、顯示和處理，實現各子系統的連接、數據交換、功能應用，為核設施相關部門和人員提供管理服務。該標準從可靠性、兼容性、可維護性和安全性等方面的總體要求，以及系統整體設計、系統功能設計和系統接口設計等方面提出了明確要求。其系統功能部分可分為基本功能、運維管理、后臺管理和安全管理四個方面的內容，其中基本功能提出了電子地圖、探測報警、視頻監控、出入控制、專用通訊、巡更管理、預案管理、設備管理和報表管理等方面的要求，運維管理提出了運行事件信息、用戶使用信息和日志信息檢索等方面的要求，后臺管理提出了用戶管理、權限管理、時間管理和存儲管理等方面的要求，安全管理提出了登錄安全、系統可靠性及網絡安全等方面的要求。

3.1 實物保護集成管理技術特點

實物保護集成管理平臺是結合實物保護系統的特點和管理要求，依托信息化、網絡化、智能化技術，將分散的、相互獨立的、工作原理和技術特點完全不同的視頻監控、入侵探測報警、出入控制和通訊指揮等各子系統用統一的網絡環境和統一的人機界面進行集成，實現實物保護系統各功能模塊集中統一管理的系統平臺，具有集成性、可靠性、可擴容性的特點。

（1）集成性

集成管理平臺通過全局性的管理功能模塊與通信控制模塊，實現數據信息上傳與控制指令下達的功能，即在對各功能子系統上傳數據的融合分析計算后，向相關功能子系統下達特定指令，各功能模塊能準確接收、識別和執行集成管理平臺下達指令。當入侵事件發生時，入侵報警系統或出入控制系統產生的報警信息通過集成管理平臺聯動視頻監控系統，對應區域的現場實時視頻圖像直接在大屏幕上彈出，同時設在保衛控制中心監控大廳的聲光報警設備向值班人員發出報警提醒，值班人員通過實時視頻圖像及對應區域的歷史圖像進行復核確認，并通過集成管理平臺提示的應對預案及處置流程，直接點擊集成的通行系統進行上報并向駐廠響應力量提供準確的信息支持。

（2）可靠性

本文針對裂隙巖基上修筑土石壩這種特殊滲流區域，根據裂隙系統與連續介質系統交界處節點水頭一致的原則，將裂隙系統和連續介質系統的單元傳導系數矩陣組集在一起，形成裂隙-連續介質整體耦合滲流剛度矩陣，然后對整體方程求解滲流場。編制了裂隙-連續介質耦合滲流分析程序，算例驗證了程序的可靠性。

集成管理平臺與各子系統以分散的方式進行連接和運行，不會因集成管理平臺或某子系統故障，引發其他子系統的連鎖故障，真正實現“集中管理、分散控制”的特點；同時，系統在交換機、服務器等硬件系統建設中采用冗余備份配置，保障在個別硬件設備故障情況下能無縫切換到備用設備，保證了系統的可靠性。

（3）擴容性

實物保護系統的規模和容量，也在隨著核設施規模的擴大以及實物保護新技術的發展應用而發生變化，這就要求建成的實物保護系統的各功能系統和集成系統具有一定的擴容能力，且根據任務量的增加和前端設備量的變化，進行適當的擴容后，不影響系統的功能和穩定性。

實物保護集成管理系統為跨子系統聯動提供了基礎平臺，改變了原有實物保護系統各子系統之間缺乏互聯互通，相關信息及聯動靠人工查詢、操作的模式，實現了各子系統之間的信息聯動與集中管理，提高了實物保護系統的自動化水平和執行效率，減輕了操作人員的勞動強度，降低了誤操作的概率。

統一的集成管理，是實物保護系統完善管理模式，適應在信息化條件下多功能模塊、多類型數據統一協調和資源共享的根本要求和必然選擇。統一的集成管理要求各功能模塊與集成管理系統具有通信與控制的專用接口協議，同時集成管理系統應具有全局信息綜合分析、管理與控制能力，有條不紊地接收、分析各功能模塊傳送的數據信息，生成各類復雜的指令和動作。

3.2 實物保護集成管理系統存在的問題

雖然，我國基于實際工作的需要，對實物保護集成管理系統提出明確的要求，但在實際應用中，存在一些影響實物保護集成管理系統高效運行的問題，具體包括：

（1）與各子系統的接口標準不統一

各子系統由于數據類型的復雜性，尚未建立各功能子系統與集成管理系統之間的接口標準，這加劇了集成管理平臺的開發及工程調試的復雜程度，制約了實物保護集成管理系統的進一步完善和發展。

實物保護系統涉及電子、信息、激光、雷達、力學、通訊和網絡等多領域多學科，屬于高新技術領域，構成各功能子系統的設備種類多、數量大，系統結構復雜。結合實物保護系統要求而實現的各功能模塊之間的數據通信接口，是實物保護集成管理系統需要解決的關鍵技術之一，而且隨著技術的發展，新的技術產品不斷涌現，特別是我國自主可控技術處于快速發展階段，相關技術更新較快，這為實物保護集成管理系統與各功能系統之間的數據通信接口的建立，帶來了一定的難度和復雜度。因此，建立統一的接口標準是一項相當復雜而又急需開展的工作。

（2）集成管理平臺智能分析能力不足

大數據、云計算、智能分析、網絡安全以及可視化運維等新技術的發展及廣泛應用，為各行業各領域的信息系統整體水平的提升提供了全新的技術手段，也催生了很多新的應用。而實物保護集成管理系統在新技術應用和智能分析等方面與其他行業相比存在明顯不足。實物保護系統又是特別重要、高度綜合、集中管理的信息技術體系，基于大數據、智能分析、網絡安全及可視化技術，借鑒其他行業成功經驗，建立新一代實物保護集成管理系統，對于提升實物保護系統的智能化水平和運行效率，具有十分重要的意義和行業推動作用。

因此，系統接口技術和智能分析應用將是實物保護集成技術發展的重點方向。

4 展望

系統集成有利于引進先進的集成體系架構，從根本上改變傳統的系統體系架構及應用管理模式。系統集成有利于提高系統的集成度和整體性，實現人機操作界面的統一、操作管理流程的統一和技術接口標準的統一，進一步提高系統的可用性和便捷性。

實物保護系統，由獨立的模塊化的功能系統，逐漸走向集成管理，實現實物保護系統信息化能力的第一次飛躍，形成實物保護系統管理的核心平臺。其在實物保護技術體系中的作用越來越重要，極大地提高了實物保護系統能力，降低了操作人員的技術難度和勞動強度。當前，高新技術的發展日趨成熟且應用日趨廣泛，為滿足實物保護系統適應新形勢的需要，實物保護集成管理系統在不斷完善各功能模塊接口統一工作的同時，在如下幾個方面將有更大的發展空間。

4.1 在集成管理方面，實現三維整體顯示

隨著三維圖像融合技術的發展，運用三維地理信息技術對核設施單位所在區域進行三維建模。通過圖像融合技術，將實物保護系統中的多個攝像機實時圖像與三維地理信息模型進行實時融合，實現動態視頻與虛擬場景的實時融合，并將周界實體屏障、入侵探測和出入控制等實物保護要素融合到核設施三維地理信息系統中，形成整體三維電子地圖。通過智能分析及預測計算，虛實結合，實現對人員活動軌跡和現場報警信息等內容的實時、整體顯示，實現更高程度的功能集成，使實物保護系統的監控更直觀、操作更高效，能有效提高操作使用效率，節約管理成本。

4.2 在數據應用方面，實現智能分析處理

智能分析技術在各行業的應用，帶動了相關行業信息技術水平的提升，同時也產生了一些新的應用方向。將實物保護技術與智能分析技術進行融合，對現有實物保護系統進行邏輯分析與數據挖掘，對于提升實物保護系統整體技術的發展將起到較大的推動作用。通過智能分析處理，對入侵探測報警及出入控制報警等信息進行分級分類處理，對報警聯動及預案管理進行智能預處理，對出入控制與探測報警信息進行智能聯動分析等，既能提高系統處理效率和降低誤報率，同時也能降低對值班人員的依賴程度并減少值班人員的操作工作量，從而降低人員誤操作發生的可能性。

4.3 在系統運維方面，實現系統整體運行態勢可視化

實物保護系統由不同類型設備組成，設備運行的狀態及運維水平直接影響實物保護系統的有效性。隨著實物保護系統規模的不斷擴大，系統中的設備接入量也在增多，設備運行的狀態對實物保護系統運行的有效性將產生不可忽視的影響。通過可視化智能運維技術的應用，實物保護集成管理系統能夠對接入系統中的設備運行態勢進行實時監測、直觀顯示與預測分析。對發生故障的設備，實物保護集成管理系統通過報警的方式及時提醒，對即將達到可靠性時間的設備運行情況進行預測分析和提示，有利于提高系統運維技術水平。