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(fā)展，信息技術在各行各業(yè)的應用和發(fā)展越來越廣泛，帶動各行業(yè)各領域逐步由模擬時代過渡到信息化的數(shù)字時代，為國民經(jīng)濟發(fā)展帶來勃勃生機。當前，信息技術的普及應用，為各行業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化轉型奠定了技術基礎，各行業(yè)各領域與數(shù)字技術深度融合的態(tài)勢在不斷深化發(fā)展，這對各行業(yè)的資源優(yōu)化重組、技術更新?lián)Q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(tǒng)技術的發(fā)展，各行業(yè)的信息系統(tǒng)逐步由單一的功能系統(tǒng)向多功能系統(tǒng)綜合應用方向發(fā)展。在實現(xiàn)多功能系統(tǒng)的綜合應用、數(shù)據(jù)信息共享、系統(tǒng)接口統(tǒng)一及人機界面優(yōu)化等工作中，系統(tǒng)集成技術起到了不可或缺的作用，為各行業(yè)各領域優(yōu)化資源配置、提高資源利用率、推動行業(yè)全面發(fā)展，提供了有效的解決途徑。

1 系統(tǒng)集成技術

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

系統(tǒng)集成就是基于信息網(wǎng)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(lián)、統(tǒng)一協(xié)調(diào)的系統(tǒng)中，通過開發(fā)專用集成管理軟件，將各功能系統(tǒng)通過技術接口集中到集成管理軟件進行功能聯(lián)動和統(tǒng)一管理，推動數(shù)據(jù)資源交互、網(wǎng)絡資源共享，實現(xiàn)系統(tǒng)的集中、高效、便捷的統(tǒng)一管理，其核心是強調(diào)運用系統(tǒng)的思想和理念指導行業(yè)的管理行為與實踐，突出的是一體化系統(tǒng)思維，是一種效率和效果并重的系統(tǒng)管理模式。

按照資源共享與集中的深度，系統(tǒng)集成可分為網(wǎng)絡集成、界面集成和功能集成等不同層次。其中網(wǎng)絡集成和界面集成，主要實現(xiàn)了網(wǎng)絡資源和操作界面的統(tǒng)一集中，實現(xiàn)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(tǒng)集成主要是指系統(tǒng)功能層面的集成，是在網(wǎng)絡資源集合的基礎上，實現(xiàn)了各功能模塊的數(shù)據(jù)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(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享、信息互聯(lián)和操作互通等問題，是一個多產(chǎn)品、多協(xié)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(xié)調(diào)地工作，以發(fā)揮整體效益，在各功能模塊基礎上實現(xiàn)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(shù)據(jù)共享與信息互通的接口、協(xié)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(tǒng)

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(jiān)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(xiàn)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(qū)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(xiàn)場的時間；響應是指確定非法入侵事件發(fā)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(zhàn)斗等，實物保護值班執(zhí)勤及負責核設施守衛(wèi)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(nèi)容。

3 實物保護集成管理

根據(jù)我國相關法規(guī)標準要求，保衛(wèi)控制中心是實物保護系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信和信息匯聚的中心樞紐。早期實物保護系統(tǒng)中的入侵探測、視頻監(jiān)控、出入控制和通訊指揮等功能系統(tǒng)相互獨立且互不干擾和影響。發(fā)生報警事件時，由值班人員按照要求調(diào)取對應區(qū)域視頻監(jiān)控圖像進行復核確認，一旦確認發(fā)生非法入侵事件，由值班人員通過有線或無線對講系統(tǒng)進行逐級上報。在非法入侵事件發(fā)生時，實物保護系統(tǒng)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(tǒng)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(fā)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(tǒng)中的入侵探測報警、視頻監(jiān)控、出入控制、通訊指揮和巡更等功能子系統(tǒng)相互融合，現(xiàn)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(wèi)控制中心設置實物保護集成管理系統(tǒng)的內(nèi)容，針對實物保護集成管理系統(tǒng)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(tǒng)后，實物保護系統(tǒng)整體功能得到了進一步完善和發(fā)展，形成了以專用網(wǎng)絡為基礎的信息化網(wǎng)絡體系。入侵探測報警、視頻監(jiān)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(xiàn)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(wǎng)絡中，實物保護設集成管理系統(tǒng)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(jiān)控、出入控制、通訊指揮等功能模塊的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一處理和分析，形成了數(shù)據(jù)互通、信息共享和聯(lián)動控制的有機整體，提高了實物保護系統(tǒng)對非法入侵行為的及時感知與快速應對能力，系統(tǒng)的基本架構如圖1 所示。

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

2018 年發(fā)布的《核材料與核設施實物保護集成管理系統(tǒng)技術要求》（EJ/T 20199-2018）中，對實物保護集成管理系統(tǒng)的定義為：通過鏈接、數(shù)據(jù)、應用等的綜合運用，對實物保護各子系統(tǒng)信息進行匯聚、顯示和處理，實現(xiàn)各子系統(tǒng)的連接、數(shù)據(jù)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(tǒng)整體設計、系統(tǒng)功能設計和系統(tǒng)接口設計等方面提出了明確要求。其系統(tǒng)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(nèi)容，其中基本功能提出了電子地圖、探測報警、視頻監(jiān)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(tǒng)可靠性及網(wǎng)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(tǒng)的特點和管理要求，依托信息化、網(wǎng)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(jiān)控、入侵探測報警、出入控制和通訊指揮等各子系統(tǒng)用統(tǒng)一的網(wǎng)絡環(huán)境和統(tǒng)一的人機界面進行集成，實現(xiàn)實物保護系統(tǒng)各功能模塊集中統(tǒng)一管理的系統(tǒng)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(xiàn)數(shù)據(jù)信息上傳與控制指令下達的功能，即在對各功能子系統(tǒng)上傳數(shù)據(jù)的融合分析計算后，向相關功能子系統(tǒng)下達特定指令，各功能模塊能準確接收、識別和執(zhí)行集成管理平臺下達指令。當入侵事件發(fā)生時，入侵報警系統(tǒng)或出入控制系統(tǒng)產(chǎn)生的報警信息通過集成管理平臺聯(lián)動視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對應區(qū)域的現(xiàn)場實時視頻圖像直接在大屏幕上彈出，同時設在保衛(wèi)控制中心監(jiān)控大廳的聲光報警設備向值班人員發(fā)出報警提醒，值班人員通過實時視頻圖像及對應區(qū)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(tǒng)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(qū)域，根據(jù)裂隙系統(tǒng)與連續(xù)介質(zhì)系統(tǒng)交界處節(jié)點水頭一致的原則，將裂隙系統(tǒng)和連續(xù)介質(zhì)系統(tǒng)的單元傳導系數(shù)矩陣組集在一起，形成裂隙-連續(xù)介質(zhì)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(xù)介質(zhì)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(tǒng)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(tǒng)故障，引發(fā)其他子系統(tǒng)的連鎖故障，真正實現(xiàn)“集中管理、分散控制”的特點；同時，系統(tǒng)在交換機、服務器等硬件系統(tǒng)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(tǒng)的可靠性。

（3）擴容性

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

實物保護集成管理系統(tǒng)為跨子系統(tǒng)聯(lián)動提供了基礎平臺，改變了原有實物保護系統(tǒng)各子系統(tǒng)之間缺乏互聯(lián)互通，相關信息及聯(lián)動靠人工查詢、操作的模式，實現(xiàn)了各子系統(tǒng)之間的信息聯(lián)動與集中管理，提高了實物保護系統(tǒng)的自動化水平和執(zhí)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(tǒng)一的集成管理，是實物保護系統(tǒng)完善管理模式，適應在信息化條件下多功能模塊、多類型數(shù)據(jù)統(tǒng)一協(xié)調(diào)和資源共享的根本要求和必然選擇。統(tǒng)一的集成管理要求各功能模塊與集成管理系統(tǒng)具有通信與控制的專用接口協(xié)議，同時集成管理系統(tǒng)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(shù)據(jù)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)高效運行的問題，具體包括：

（1）與各子系統(tǒng)的接口標準不統(tǒng)一

各子系統(tǒng)由于數(shù)據(jù)類型的復雜性，尚未建立各功能子系統(tǒng)與集成管理系統(tǒng)之間的接口標準，這加劇了集成管理平臺的開發(fā)及工程調(diào)試的復雜程度，制約了實物保護集成管理系統(tǒng)的進一步完善和發(fā)展。

實物保護系統(tǒng)涉及電子、信息、激光、雷達、力學、通訊和網(wǎng)絡等多領域多學科，屬于高新技術領域，構成各功能子系統(tǒng)的設備種類多、數(shù)量大，系統(tǒng)結構復雜。結合實物保護系統(tǒng)要求而實現(xiàn)的各功能模塊之間的數(shù)據(jù)通信接口，是實物保護集成管理系統(tǒng)需要解決的關鍵技術之一，而且隨著技術的發(fā)展，新的技術產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，特別是我國自主可控技術處于快速發(fā)展階段，相關技術更新較快，這為實物保護集成管理系統(tǒng)與各功能系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信接口的建立，帶來了一定的難度和復雜度。因此，建立統(tǒng)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(shù)據(jù)、云計算、智能分析、網(wǎng)絡安全以及可視化運維等新技術的發(fā)展及廣泛應用，為各行業(yè)各領域的信息系統(tǒng)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(tǒng)在新技術應用和智能分析等方面與其他行業(yè)相比存在明顯不足。實物保護系統(tǒng)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(shù)據(jù)、智能分析、網(wǎng)絡安全及可視化技術，借鑒其他行業(yè)成功經(jīng)驗，建立新一代實物保護集成管理系統(tǒng)，對于提升實物保護系統(tǒng)的智能化水平和運行效率，具有十分重要的意義和行業(yè)推動作用。

因此，系統(tǒng)接口技術和智能分析應用將是實物保護集成技術發(fā)展的重點方向。

4 展望

系統(tǒng)集成有利于引進先進的集成體系架構，從根本上改變傳統(tǒng)的系統(tǒng)體系架構及應用管理模式。系統(tǒng)集成有利于提高系統(tǒng)的集成度和整體性，實現(xiàn)人機操作界面的統(tǒng)一、操作管理流程的統(tǒng)一和技術接口標準的統(tǒng)一，進一步提高系統(tǒng)的可用性和便捷性。

實物保護系統(tǒng)，由獨立的模塊化的功能系統(tǒng)，逐漸走向集成管理，實現(xiàn)實物保護系統(tǒng)信息化能力的第一次飛躍，形成實物保護系統(tǒng)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(tǒng)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(fā)展日趨成熟且應用日趨廣泛，為滿足實物保護系統(tǒng)適應新形勢的需要，實物保護集成管理系統(tǒng)在不斷完善各功能模塊接口統(tǒng)一工作的同時，在如下幾個方面將有更大的發(fā)展空間。

4.1 在集成管理方面，實現(xiàn)三維整體顯示

隨著三維圖像融合技術的發(fā)展，運用三維地理信息技術對核設施單位所在區(qū)域進行三維建模。通過圖像融合技術，將實物保護系統(tǒng)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(xiàn)動態(tài)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(tǒng)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(xiàn)對人員活動軌跡和現(xiàn)場報警信息等內(nèi)容的實時、整體顯示，實現(xiàn)更高程度的功能集成，使實物保護系統(tǒng)的監(jiān)控更直觀、操作更高效，能有效提高操作使用效率，節(jié)約管理成本。

4.2 在數(shù)據(jù)應用方面，實現(xiàn)智能分析處理

智能分析技術在各行業(yè)的應用，帶動了相關行業(yè)信息技術水平的提升，同時也產(chǎn)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(xiàn)有實物保護系統(tǒng)進行邏輯分析與數(shù)據(jù)挖掘，對于提升實物保護系統(tǒng)整體技術的發(fā)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(lián)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(lián)動分析等，既能提高系統(tǒng)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(fā)生的可能性。

4.3 在系統(tǒng)運維方面，實現(xiàn)系統(tǒng)整體運行態(tài)勢可視化

實物保護系統(tǒng)由不同類型設備組成，設備運行的狀態(tài)及運維水平直接影響實物保護系統(tǒng)的有效性。隨著實物保護系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，系統(tǒng)中的設備接入量也在增多，設備運行的狀態(tài)對實物保護系統(tǒng)運行的有效性將產(chǎn)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(tǒng)能夠對接入系統(tǒng)中的設備運行態(tài)勢進行實時監(jiān)測、直觀顯示與預測分析。對發(fā)生故障的設備，實物保護集成管理系統(tǒng)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(tǒng)運維技術水平。