اصول "یک نقطه زمینگذاری" در طراحی ایمنی سیستمهای امنیتی
۱. مفهوم اساسی «آزمون زمینگیری تک نقطهای»
آزمون زمینگیری تک نقطهای به یک ساختار اشاره دارد که در آن میزبان اصلی سیستم تنها در یک نقطه به زمین متصل میشود، در حالی که تمام دستگاههای دور (از جمله دوربینها و تجهیزات دیگر) باید الکتریکی از زمین جدا شوند. به طور خاص، «آزمون زمینگیری تک نقطهای» به این معناست که برای هر «سیستم» که اجزای آن به طور مستقیم به یکدیگر متصل شدهاند، نقطه تجمع مرکزی (یعنی میزبان اصلی یا میزبان فرعی سیستم) تنها در یک نقطه به زمین متصل شود.
به عنوان مثال، در یک سیستم انتقال نوری: انتقالکنندههای نوری چند کانالی انتهایی به عنوان میزبانهای فرعی عمل میکنند. پوشش آنها تنها در یک نقطه به زمین متصل میشود، در حالی که تمام دوربینهایی که با کابل به این انتقالکنندههای نوری متصل شدهاند باید از زمین جدا شوند. این تشکیل «آزمون زمینگیری تک نقطهای» برای یک سیستم با اتصال الکتریکی مستقیم است. زمینگیری میزبان اصلی پشتی نمیتواند جایگزین این باشد، زیرا لیزر اپتیکی اتصال الکتریکی بین دو سر را قطع میکند.
۲. الزامات مهندسی برای «آزمون زمینگیری تک نقطهای»
میزبان اصلی باید تنها در یک نقطه به زمین متصل شود و تمام تجهیزات دور در سیستم باید نسبت به زمین شناور باشند. بارهای الکترواستاتیکی که در سیستم ایجاد میشوند از طریق نقطه زمینگیری میزبان خارج میشوند، که با حفظ پتانسیل الکترواستاتیک ثابت با زمین، ایمنی عملیاتی را تضمین میکند.
بعد از اجرای آزمون زمینگیری تک نقطهای، «پتانسیل زمین» سیستم به معنای پتانسیل سیستم نسبت به پتانسیل صفر زمین است - به طور خاص، پتانسیل در نقطه زمینگیری سیستم.
در فرومهای صنعت امنیتی، برخی از طرفداران «محافظت از برق ابری» که خود را «حرفهای» مینامند، از عباراتی مانند «فشار بالا» یا «پتانسیل بالا» برای توصیف القای فشار الکتروموتوری (EMF) ناشی از برق ابری در کابلها استفاده کردهاند و ادعا میکنند که «زمینگیری محافظهای فشار در دو سر کابل میتواند دو سر را به یک پتانسیل برساند.»
با این حال، تحلیل فرکانس بالا نشان میدهد که برای EMF القایی متناوب در کابلها، حتی اگر مقاومت زمینگیری محافظ فشار صفر باشد و پتانسیلهای زمین در دو سر یکسان باشند، ولتاژهای محدودیتدهنده محافظهای فشار در دو سر همیشه «هم اندازه اما مخالف در قطب» خواهند بود. هیچ شرایط واقعی از یک پتانسیل ثابت وجود ندارد. علاوه بر این، «مسیر تخلیه به زمین» شامل مجموع مقاومتهای AC/DC کابل و رسانههای زمینگیری، به علاوه خود مقاومت زمینگیری است. مفهوم «حرکت موثر برق ابری» در چنین ساختارهایی فقط یک توهم است.
EMF القایی ناشی از برق ابری با زمین مرتبط نیست؛ هیچ مشکلی در تخلیه جریان به زمین وجود ندارد. «آزمون زمینگیری تک نقطهای» فقط برای تخلیه بارهای الکترواستاتیک در سیستم است، بنابراین نیازی به مقاومت زمینگیری کم یا شبکه زمینگیری اختصاصی ندارد. این مورد اساساً متفاوت از زمینگیری سنتی سیستمهای برق یا زمینگیری محافظهای فشار برای مدیریت جریانهای بزرگ است. یک اتصال ساده با سیم عادی به سرباره ساختمان یا لوله آب کافی است.
۳. تحلیل منطقی «آزمون زمینگیری تک نقطهای»
«آزمون زمینگیری تک نقطهای» تمام حلقههای زمین را حذف میکند و به طور مؤثر مسیرهای نفوذ «پتانسیل زمین القایی ناشی از برق ابری» و «پتانسیل زمین شبکه برق» به سیستمهای الکترونیکی پایین ولتاژ را مسدود میکند. این تکنیک پایهایترین روش مؤثر برای محافظت از برق ابری، کاهش فشار و جلوگیری از تداخل است.
به طور متقابل، زمینگیری چند نقطهای تداخل پتانسیل زمین، فشارهای شبکه برق و ولتاژهای پسضرب برق ابری را معرفی میکند. موارد واقعی بسیاری در مهندسی امنیتی نشان دادهاند که زمینگیری چند نقطهای منجر به تخریب تجهیزات امنیتی و دستگاههای محافظ از برق ابری شده است.
«آزمون زمینگیری تک نقطهای» در سیستمهای امنیتی نه تنها با محافظت از برق ابری القایی سازگار است بلکه در واقع یک اصل اساسی و پیشنیاز ضروری برای طراحی صحیح محافظت از برق ابری در چنین سیستمهایی است.
برخورد مستقیم با برق ابری نباید - و نمیتواند - برای تخلیه به هیچ بخشی از سیستم که به زمین متصل شده است، متکی باشد. محافظت از برق ابری القایی فقط نیاز به مدارهای محافظ برای کاهش ولتاژ القایی در پورتهای تجهیزات به سطح کمتر از «ولتاژ ایمنی ماکزیمم» تجهیزات دارد. این مدارهای محافظ نیازی به اتصال به زمین ندارند.
با «آزمون زمینگیری تک نقطهای»، کل سیستم در همان پتانسیل نقطه زمینگیری شناور است. ساختن مصنوعی زمینگیری چند نقطهای در تلاش برای دستیابی به «پیوند پتانسیلی» از نظر نظری و عملی برای سیستمهای اطلاعاتی وسیع غیرقابل دستیابی است.
پایبندی به اصل طراحی ایمنی «آزمون زمینگیری تک نقطهای» کمک میکند تا از گمراهی توسط افسانه «محافظت از برق ابری بر اساس زمینگیری» جلوگیری شود و سرمایهگذاری اضافی در سیستمهای زمینگیری پیچیده و غیرضروری پیشگیری شود.
