در عصر دیجیتال، تأمین پایدار انرژی الکتریکی برای تجهیزات حساس، به‌ویژه در حوزه امنیت الکترونیک، امری حیاتی است. دو سامانه اصلی در این زمینه عبارتند از سامانه برق بدون وقفه (UPS) و سامانه برق اضطراری داخلی (IPS) . این مقاله به بررسی جامع این دو سامانه، تفاوت‌ها، فرصت‌ها، تهدیدها، استانداردهای بین‌المللی مرتبط و کاربرد آنها در تجهیزات امنیتی مانند دوربین مداربسته، سامانه کنترل تردد و سامانه‌های اعلام سرقت می‌پردازد.
در بسیاری از صنایع و به‌ویژه حوزه‌های حیاتی مانند بانک‌ها، مراکز نظامی، بیمارستان‌ها و زیرساخت‌های امنیتی، عدم قطع برق یا کاهش نوسانات، از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. به همین دلیل، سامانه‌هایی مانند UPS و IPS برای تامین انرژی پایدار و بدون وقفه طراحی شده‌اند.
UPS (Uninterruptible Power Supply)
سامانه UPS منبع تغذیه بدون وقفه‌ای است که بین شبکه برق و مصرف‌کننده قرار می‌گیرد و هنگام قطع برق یا نوسانات، انرژی را از باتری داخلی خود تأمین می‌کند تا از خاموش شدن یا آسیب دستگاه جلوگیری شود. انواع UPS بر اساس تکنولوژی به شرح زیرند:
آفلاین (Offline / Standby UPS)
UPS آفلاین ساده‌ترین و ارزان‌ترین نوع UPS است. در حالت عادی، برق شهر مستقیماً به تجهیزات متصل می‌شود. در صورت قطع برق یا افت ولتاژ، UPS ظرف چند میلی‌ثانیه برق را از باتری خود تأمین می‌کند. اجزای اصلی آن عبارتند از سوئیچ انتقال، باتری، اینورتر (تبدیل AC به DC) و شارژر باتری.
مزایای UPS آفلاین
- هزینه پایین (مناسب برای کاربردهای خانگی و غیرحساس)
- راندمان بالا در حالت عادی (زیرا برق مستقیماً تأمین می‌شود)
- طراحی ساده و نگهداری آسان
معایب UPS آفلاین
- تأخیر در زمان سوئیچ به باتری (معمولاً 2 تا 10 میلی‌ثانیه) که ممکن است برای تجهیزات بسیار حساس مشکل‌ساز باشد
- عدم تثبیت ولتاژ (تنها در صورت قطع برق عمل می‌کند)
- حفاظت کمتر در برابر نوسانات و نویزهای خط برق
UPS لاین-اینترکتیو (Line-Interactive UPS)
در این نوع UPS، علاوه بر باتری و اینورتر، یک ترانسفورماتور اتوماتیک تنظیم ولتاژ (AVR) وجود دارد که نوسانات جزئی ولتاژ را بدون نیاز به استفاده از باتری تصحیح می‌کند. این نوع برای محیط‌هایی با نوسانات زیاد ولی قطعی کم مناسب است. اجزای اصلی آن عبارتند از اینورتر/شارژر ترکیبی (در بیشتر مدل‌ها)، باتری و AVR (Automatic Voltage Regulator).
مزایا
- اصلاح نوسانات ولتاژ بدون نیاز به باتری
- تاخیر کمتر نسبت به UPS آفلاین در سوئیچ برق
- مناسب برای سرورها، تجهیزات شبکه و دوربین مداربسته
معایب
- هنوز دارای تاخیر در سوئیچینگ (کمتر از UPS آفلاین ولی بیشتر از UPS آنلاین)
- محافظت کمتر در برابر اعوجاج هارمونیکی و اختلالات شدید برق
- هزینه بیشتر از آفلاین
UPS آنلاین دابل کانورژن (Online Double Conversion UPS)
تعریف:
پیشرفته‌ترین نوع UPS است که در آن برق ورودی AC ابتدا به DC تبدیل می‌شود (برای شارژ باتری و اینورتر)، سپس دوباره به AC تبدیل می‌شود تا خروجی کاملاً پایدار و ایزوله از نوسانات برق ارائه دهد. در این سیستم هیچگونه تاخیری در سوئیچ بین برق شهر و باتری وجود ندارد.اجزای اصلی آن عبارتند از رکتیفایر (AC به DC)، اینورتر (DC به AC)، باتری، بای‌پس اضطراری
مزایا
- بدون هیچگونه تاخیر در انتقال برق (زمان سوئیچ = صفر)
- حفاظت کامل در برابر قطع برق، نوسانات ولتاژ، افت و افزایش لحظه‌ای، اعوجاج و نویز
- مناسب برای تجهیزات بسیار حساس مانند تجهیزات پزشکی، بانک‌ها، مراکز داده، اتاق‌های سرور و سامانه‌های امنیتی حرفه‌ای
معایب
- هزینه اولیه بالا
- تولید گرمای بیشتر و نیاز به سیستم خنک‌سازی
- راندمان کمتر در حالت عادی نسبت به دو نوع قبلی (در مدل‌های قدیمی‌تر)
IPS (Isolated Power System)
IPS یا سامانه برق ایزوله، به سامانه‌ای گفته می‌شود که در آن تأمین انرژی برق با استفاده از ترانسفورماتور ایزوله انجام می‌شود و هدف آن ایمن‌سازی برق در محیط‌هایی حساس مانند اتاق عمل، اتاق‌های کنترل یا سامانه‌های امنیتی است. برخلاف UPS، تمرکز IPS بر ایزولاسیون و حفاظت در برابر نشت جریان زمین یا شوک الکتریکی است.
| ویژگی | UPS | IPS |
| هدف اصلی | تامین برق بدون وقفه | ایزولاسیون الکتریکی و حفاظت ایمنی |
| مکانیزم عملکرد | باتری و مبدل برق | ترانسفورماتور ایزوله |
| واکنش به قطعی برق | بلافاصله تامین برق از باتری | معمولاً به منبع برق خارجی متکی |
| کاربرد اصلی | سرورها، تجهیزات حساس کامپیوتری | تجهیزات پزشکی، امنیتی و صنعتی |
| نگهداری | نیاز به تست باتری دوره‌ای | نیاز کمتر به نگهداری |
فرصت‌ها و تهدیدهای UPS در مقابل IPS
فرصت‌ها
UPS
- پایداری عملکرد تجهیزات حیاتی امنیتی در هنگام قطع برق.
- جلوگیری از آسیب‌دیدگی تجهیزات در اثر نوسانات.
- امکان استفاده در مکان‌هایی با کیفیت پایین برق شهری.
IPS
- جلوگیری از شوک الکتریکی به کاربران یا پرسنل.
- حذف تداخل‌های EMI و RFI در محیط‌های صنعتی و امنیتی.
- افزایش ایمنی در سامانه‌های با ولتاژ پایین مانند
تهدیدها
UPS
- محدودیت مدت زمان تامین انرژی بسته به ظرفیت باتری.
- نیاز به تعویض دوره‌ای باتری و تست عملکرد.
- تولید گرما و نیاز به تهویه مناسب.
IPS
- هزینه‌های بالاتر نصب و تجهیز اولیه.
- عدم توانایی تامین برق در قطع کامل شبکه بدون منبع جانبی.
- پیچیدگی بیشتر در طراحی و پیاده‌سازی.
استانداردهای بین‌المللی مربوطه
UPS
- IEC 62040-1 : الزامات ایمنی برای سامانه UPS
- IEC 62040-3 : دسته‌بندی عملکرد و آزمایشات
- IEEE 446 : راهنمای طراحی UPS برای تجهیزات حیاتی
IPS
- IEC 60364-7-710: طراحی سامانه برق ایزوله در مراکز پزشکی.
- NFPA 99: کد تجهیزات پزشکی و الکتریکی برای مراکز درمانی.
- IEC 61558-1 : الزامات ترانسفورماتورهای ایزوله.
تامین پایداری انرژی در سامانه‌های امنیت الکترونیک
سامانه نظارت تصویری
- استفاده از UPS برای تأمین برق پایدار به دوربین‌ها، NVR/DVR و سوئیچ‌های شبکه.
- استفاده از IPS برای جلوگیری از نویز و تداخل در سیگنال‌های تصویری و ایزوله‌سازی برق در فضاهای صنعتی با نویز بالا.
سامانه کنترل تردد
- UPS به عنوان منبع اضطراری برای اطمینان از باز/بسته شدن درها در مواقع قطع برق.
- IPS جهت محافظت از کنترلرها و قرائت‌گرها در برابر شوک و نوسانات الکتریکی.
سامانه اعلام سرقت (Intrusion Alarm)
- UPS برای حفظ عملکرد سنسورها و پنل مرکزی در صورت قطع برق.
- IPS برای جلوگیری از نشت جریان یا تداخل الکتریکی در مدارها.
جمع‌بندی و نتیجه‌گیری
ترکیب صحیح و هوشمندانه IPS و UPS می‌تواند پایداری، ایمنی و کیفیت عملکرد سامانه‌های امنیت الکترونیکی را به طور چشمگیری افزایش دهد. UPS نقش مهمی در پشتیبانی از توان الکتریکی در زمان قطع برق ایفا می‌کند و IPS تضمین‌کننده ایمنی و پایداری الکتریکی در شرایط خاص است. برای طراحی بهینه، باید نیازهای عملیاتی هر سامانه به‌صورت موردی بررسی و انتخاب تجهیزات مناسب انجام گیرد. شایان ذکر است که هیچگاه IPS جایگزین UPS نیست و اگر منابع کافی برای خرید هر دو را ندارید، تامین UPS به منظور تامین انرژی پایدار سامانه‌های امنیت الکترونیک در اولویت قرار دارد.
منابع
- IEC 62040 Series – International Electrotechnical Commission
- IEEE Std 446-1995 – Recommended Practice for Emergency and Standby Power Systems
- NFPA 99 – Health Care Facilities Code
- IEC 60364-7-710 – Electrical Installations of Buildings – Requirements for Special Installations or Locations
- Technical White Papers from APC, Siemens, and Schneider Electric
درباره نویسنده
احتمالاً این مطالب را هم می‌پسندید
-
نفوذ به گوشی تلفن‌همراه با تکنیک استگانوگرافی از طریق ارسال عکس و روش‌های جلوگیری از آن
-
سپتام اولین دستیار هوشمند بازرسی سامانۀ نظارت تصویری را معرفی کرد
-
تحويل قطعی و موقت پروژه، قرارداد یا پیمان
-
کاربردهای زنجیره بلوکی در اقتصاد ایران/بخش اول : فرصت‌ها و تهدیدهای رمز ارزها
-
چند روش برای امن نگاه داشتن حساب کاربری اینستاگرام