طراحی سیستم زمین و همبندی مناسب برای پروژه های امنیتی بزرگ

اهمیت سیستم زمین و همبندی در پروژه های امنیتی بزرگ

در پروژه های امنیتی بزرگ مانند مجتمع های تجاری، سایت های صنعتی، فرودگاه ها و کمپ های سازمانی، معمولا ده ها رک، صد ها دوربین مداربسته، سرور و تجهیزات شبکه در نقاط مختلف توزیع شده اند. در چنین ساختاری، طراحی سیستم زمین و همبندی مناسب فقط یک موضوع برق ساختمانی نیست، بلکه مستقیم روی پایداری تصویر، نویز روی لینک های شبکه و مقاومت در برابر صاعقه و نوسان برق تاثیر می گذارد.

اگر سیستم زمین و همبندی به درستی طراحی نشود، اختلاف پتانسیل بین دکل ها، ساختمان ها و رک ها می تواند باعث ایجاد جریان های ناخواسته روی شیلد کابل ها، سوختن پورت ها، ریست شدن مکرر تجهیزات یا حتی از دست رفتن کامل سیستم نظارتی در یک حادثه صاعقه شود. به همین دلیل استاندارد های بین المللی مثل IEC 60364 و EN 50310، فصل های جداگانه ای به زمین و همبندی برای تجهیزات الکترونیکی و سیستم های اطلاعاتی اختصاص داده اند.

استاندارد های مرجع برای زمین و همبندی در پروژه های امنیتی

برای طراحی اصولی سیستم زمین و همبندی در پروژه های امنیتی بزرگ، چند خانواده استاندارد مرجع هستند که طراح باید آنها را بشناسد و بر اساس شرایط پروژه از آنها استفاده کند.

• IEC 60364-5-54:
  بخش ۵-۵۴ استاندارد IEC 60364 نحوه انتخاب و اجرای سیستم زمین، هادی های حفاظتی و همبندی حفاظتی را در تاسیسات فشار ضعیف تعریف می کند و مبنای اکثر کد های ملی است. این استاندارد تاکید دارد که هادی های زمین و همبندی باید به گونه ای طراحی شوند که ایمنی افراد و تجهیزات تامین شود.
• EN 50310:
  این استاندارد به طور خاص روی کاربرد همبندی و زمین در ساختمان هایی تمرکز دارد که تجهیزات فناوری اطلاعات و مخابراتی در آنها نصب می شود. هدف آن کاهش ریسک الکتریکی، فراهم کردن مرجع سیگنال پایدار و افزایش ایمنی در برابر تداخل الکترومغناطیسی است.
• IEC 62305 و NFPA 780:
  این استاندارد ها چارچوب طراحی سیستم حفاظت صاعقه خارجی و داخلی را فراهم می کنند و نحوه ترکیب سیستم زمین صاعقه با زمین تاسیسات و استفاده از SPD برای حفاظت تجهیزات الکترونیکی را توضیح می دهند.
• راهنما های تخصصی سیستم های ویدئو نظارتی:
  اسناد فنی مانند ITU-T K.142 و راهنما های تولیدکنندگان دوربین و تجهیزات حفاظتی، جزئیات عملی زمین و همبندی در سیستم های ویدئو نظارتی، رک های VMS و لینک های شبکه را توضیح می دهند.

اصول طراحی سیستم زمین در سایت های امنیتی بزرگ

هدف های اصلی سیستم زمین

سیستم زمین در پروژه های امنیتی بزرگ سه هدف اصلی دارد: اول حفاظت افراد در برابر برق گرفتگی، دوم ایجاد مسیر مناسب برای جریان های خطا و صاعقه، و سوم فراهم کردن مرجع مشترک ولتاژ برای تجهیزات الکترونیکی. اگر این سه هدف همزمان دیده نشوند، ممکن است سیستم از نظر ایمنی تایید شود اما از نظر عملکرد تجهیزات امنیتی دچار مشکل باشد.

انتخاب نوع سیستم زمین و مقاومت مجاز

در بیشتر ساختمان های تجاری و صنعتی، سیستم های TN-S یا TT بر اساس IEC 60364 استفاده می شوند. انتخاب نوع سیستم زمین باید با توجه به طرح شبکه توزیع، وجود یا عدم وجود سیستم حفاظت صاعقه و نیاز های عملیاتی انجام شود. در سایت های امنیتی بزرگ، معمولا هدف این است که مقاومت الکترود های زمین اصلی در محدوده چند اهم یا کمتر نگه داشته شود تا تخلیه جریان های خطا و صاعقه به خوبی انجام شود.

برای دستیابی به این هدف، طراح از ترکیبی از الکترود های عمقی، رینگ زمین دور ساختمان، نوار های افقی و اتصال به سازه های فلزی استفاده می کند. اندازه و آرایش این الکترود ها باید بر اساس نتایج تست مقاومت زمین و مشخصات خاک تنظیم شود و در طول بهره برداری نیز به صورت دوره ای اندازه گیری و مستند شود.

مسیر جریان خطا و هماهنگی با حفاظت جان

در پروژه های امنیتی بزرگ، تعداد زیادی تغذیه کمکی، رک کوچک و تابلو فرعی برای دوربین ها و تجهیزات جانبی وجود دارد. اگر مسیر جریان خطا از هر نقطه تا منبع تغذیه به خوبی طراحی نشده باشد، هم سرعت عملکرد وسایل حفاظتی (فیوز، کلید مینیاتوری، RCD) کاهش می یابد و هم ممکن است پتانسیل خطرناک روی بدنه تجهیزات ایجاد شود.

به همین دلیل، طراحی سیستم زمین باید همراه با محاسبه جریان های خطای احتمالی، انتخاب سطح مقطع مناسب برای هادی های حفاظتی و اطمینان از هماهنگی با کلید های حفاظتی انجام شود. این موضوع طبق IEC 60364 و راهنما های ایمنی فشار ضعیف برای کلیه تاسیسات ساختمان الزامی است.

همبندی در پروژه های امنیتی: از رک تا دکل

همبندی رک های دوربین، سرورها و مراکز کنترل

در یک پروژه امنیتی بزرگ، معمولا چندین رک در ساختمان های مختلف وجود دارد که دوربین ها، سوئیچ ها، رکوردر ها و سرور های VMS در آنها قرار گرفته اند. اتصال این رک ها به یک سیستم همبندی مشترک و کم امپدانس، برای کاهش اختلاف پتانسیل و کاهش نویز بسیار مهم است.

در عمل، هر رک باید به یک شینه ارت داخلی مجهز شود و این شینه از طریق هادی همبندی با سطح مقطع کافی به شینه اصلی همبندی ساختمان وصل گردد. بدنه رک، شاسی تجهیزات، پچ پنل ها، فریم های فلزی و در صورت نیاز شیلد کابل ها باید به این شینه ارت متصل باشند. این معماری مطابق اصول EN 50310، علاوه بر ایمنی، کمک می کند تجهیزات شبکه و سرورها مرجع سیگنال مشترک و پایدار داشته باشند.

همبندی دکل ها، پایه های دوربین و مسیر های فلزی

در سایت های امنیتی بزرگ، دوربین های محیط بیرونی اغلب روی دکل ها یا ستون های فلزی نصب می شوند. این سازه ها باید به سیستم زمین سایت متصل شوند و در صورت وجود سیستم حفاظت صاعقه، با آن هماهنگ شوند. اتصال فلنج دکل، براکت های فلزی و باکس های خارجی به رینگ زمین یا شبکه همبندی اطراف ساختمان، باعث می شود جریان های ناشی از صاعقه و سرج از مسیر کنترل شده به زمین تخلیه شوند.

همچنین لوله ها و سینی های فلزی حامل کابل نیز باید طبق اصول همبندی در فواصل معین به سیستم زمین متصل شوند تا نقش بخشی از شبکه همبندی را بازی کنند و مسیر های موازی برای تخلیه جریان های گذرا فراهم شود. این معماری در عین حال می تواند به کاهش تداخل الکترومغناطیسی روی کابل های دیتا کمک کند.

همبندی شیلد کابل ها و سرج ارستر ها

در لینک های شبکه شیلد دار، کابل کواکسیال و کابل های کنترل، نحوه اتصال شیلد به زمین نقش مهمی در عملکرد سیستم دارد. اتصال شیلد در بیش از یک نقطه بدون برنامه می تواند حلقه های زمین ایجاد کند و نویز و جریان های ناخواسته در شبکه را افزایش دهد. در مقابل، قطع بودن شیلد در نقاطی که باید به زمین وصل باشد، باعث می شود شیلد در برابر صاعقه و سرج کارایی خود را از دست بدهد.

در پروژه های امنیتی بزرگ معمولا طبق توصیه سازنده، شیلد کابل در نقطه ورود به ساختمان یا رک، از طریق سرج ارستر مناسب به شینه ارت متصل می شود. در این حالت، سرج ارستر مانند واسطی عمل می کند که هم وظیفه حفاظت در برابر اضافه ولتاژ و هم ایجاد مسیر مناسب زمین برای شیلد را بر عهده دارد.

نکات اجرایی در ساختمان های بزرگ و سایت های توزیع شده

در پروژه های امنیتی که شامل چند ساختمان یا سایت پخش شده هستند، طراحی سیستم زمین و همبندی پیچیده تر می شود. در این حالت باید تصمیم گرفت که آیا یک شبکه زمین مشترک برای کل سایت پیاده سازی می شود یا هر ساختمان سیستم زمین مستقل خود را دارد که از طریق هادی های همبندی اصلی به هم متصل می شوند.

در سناریو هایی که ساختمان ها توسط کابل های شبکه، فیبر نوری یا لینک های بی سیم به هم متصل می شوند، باید اختلاف پتانسیل بین سیستم های زمین آنها بررسی شود. در صورت وجود اختلاف قابل توجه، استفاده از فیبر نوری بین ساختمان ها یا استفاده از سرج ارستر های مناسب و هادی های همبندی اضافی می تواند خطر جریان های ناخواسته روی کابل های مسی را کاهش دهد.

همچنین در سایت های گسترده، مستندسازی دقیق مسیر های زمین، نقاط اتصال شیلد، محل نصب سرج ارستر ها و شینه های همبندی بسیار مهم است تا در مرحله نگهداری و توسعه، ریسک اشتباهات اجرایی کاهش یابد.

چک لیست عملی برای طراحان و پیمانکاران پروژه های امنیتی بزرگ

برای پیاده سازی سیستم زمین و همبندی مناسب در پروژه های امنیتی بزرگ می توان از یک چک لیست مرحله ای استفاده کرد:

• بررسی استاندارد های محلی و تطبیق آنها با IEC 60364، IEC 62305 و EN 50310.
• طراحی شبکه زمین اصلی سایت با در نظر گرفتن مقاومت هدف و شرایط خاک.
• تعریف شینه های همبندی اصلی و فرعی در ساختمان ها، رک ها و دکل ها.
• انتخاب سطح مقطع مناسب برای هادی های زمین و همبندی بر اساس جریان های خطا و توصیه استاندارد.
• طراحی مسیر های اتصال کوتاه، مستقیم و کم امپدانس برای اتصال SPD ها و شینه های ارت.
• هماهنگی بین سیستم حفاظت صاعقه، سرج ارستر های برق و سرج ارستر های شبکه برای دوربین ها و رک ها.
• تعریف روش اتصال شیلد کابل ها و جلوگیری از حلقه های زمین ناخواسته.
• ثبت کامل نقشه ها، نقاط اتصال زمین و برنامه بازدید دوره ای در مستندات پروژه.

جمع بندی: زمین و همبندی به عنوان زیرساخت نامرئی امنیت

در نگاه اول، دوربین های مداربسته، سرور های VMS و نرم افزار مدیریت تصویر قلب یک پروژه امنیتی به نظر می رسند؛ اما در عمل این سیستم زمین و همبندی است که زیرساخت نامرئی پایداری و امنیت را شکل می دهد. طراحی اصولی سیستم زمین و همبندی مناسب برای پروژه های امنیتی بزرگ، علاوه بر افزایش ایمنی افراد، ریسک خرابی تجهیزات در اثر صاعقه و نوسان برق را کاهش می دهد و کیفیت و دسترس پذیری سیستم نظارتی را در طول سال ها حفظ می کند.

اگر در فاز طراحی به استاندارد های روز، انتخاب هادی مناسب، محل قرارگیری شینه ها، نحوه اتصال رک ها، دکل ها و کابل ها و هماهنگی با سرج ارستر ها توجه شود، پروژه امنیتی شما در برابر اتفاقات غیر قابل پیش بینی مثل صاعقه و سرج برق مقاوم تر خواهد بود و هزینه های تعمیر و توقف سیستم به حداقل می رسد.