اعلام حریق و اینترنت اشیا (IoT):وقتی همه چیز به هم وصل است!

آتش‌سوزی همواره یکی از خطرات جدی برای انسان، ساختمان‌ها و تجهیزات بوده است. سیستم‌های اعلام حریق قدیمی نقش مهمی در کاهش خسارات ایفا کرده‌اند، اما محدودیت‌هایی مانند عدم امکان کنترل از راه دور، هشدارهای کاذب یا نیاز به کابل‌کشی گسترده در آن ها وجود دارد. با ظهور اینترنت اشیا، نسل جدیدی از سیستم‌های اعلام حریق هوشمند معرفی شد و با گسترش آن تحولات چشمگیری در ایمنی ساختمان ها و صنایع پدید آمد. یکی از مهم‌ترین حوزه‌های این تحول، سیستم‌های اعلام حریق هوشمند(Internet of Things) IoT  است. در این مقاله، به بررسی ارتباط اعلام حریق و اینترنت اشیا و  نقش IoT در بهبود دقت، سرعت و هوشمندی سیستم‌های اعلام حریق پرداخته، ساختار این سیستم‌ها، مزایا، چالش‌ها و کاربردهای آن معرفی می‌شود. در نهایت، آینده سیستم‌های اعلام حریق در عصر اتصال هوشمند تحلیل خواهد شد.

اینترنت اشیا (IoT) چیست؟

اینترنت اشیا شبکه‌ای از دستگاه‌ها و سیستم‌هایی است که برای انتقال اطلاعات از طریق اینترنت با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. این دستگاه ها معمولاً شامل سنسورها، کنترل‌کننده‌ها، ارتباطات بی‌سیم و بسترهای پردازشی هستند. در ادامه ویژگی های اصلی اینترنت اشیا  (IoT)آمده است:

۱. اتصال پذیری (Connectivity)

دستگاه‌ها از طریق شبکه (Wi-Fi، سلولار، بلوتوث،LoRa  و …) به یکدیگر و به سرورهای مرکزی متصل می‌شوند.

۲. جمع آوری و تبادل داده

 حسگرها داده‌های محیطی را جمع‌آوری کرده و آن را برای تحلیل به پلتفرم‌ها ارسال می‌کنند.

۳.  هوشمند سازی فرآیندها

داده‌ها معمولاً با کمک الگوریتم‌های پردازش و گاهی هوش مصنوعی تحلیل می‌شوند تا تصمیم‌گیری خودکار انجام شود.

۴. فرآیندهای اتوماتیک

بسیاری از دستگاه‌ها، از پایش تا کنترل، بدون دخالت انسان عمل می‌کنند.

۵. یکپارچگی با سیستم ها

قابلیت ادغام با سرویس‌های ابری، اپلیکیشن‌ها و سایر سیستم‌های دیجیتال را دارد.

۶.  قابلیت مقیاس پذیری

شبکه IoT می‌تواند از تعداد کم تا میلیون‌ها دستگاه را با حجم داده بالاتر و عملیات گسترده‌تر بدون افت عملکرد پشتیبانی کند.

۷.  امنیت

برای حفظ امنیت سیستم اینترنت اشیا، احراز هویت، رمزنگاری، کنترل دسترسی و ... برای محافظت از داده‌ها و دستگاه‌ها ضروری است.

سیستم اعلام حریق هوشمند IoT

سیستم اعلام حریق هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا (IoT) با استفاده از دتکتورهای آنلاین، اطلاعات محیط را به‌صورت لحظه‌ای جمع‌آوری و از طریق اینترنت به سرور یا اپلیکیشن ارسال می‌کند. این سیستم امکان تشخیص سریع آتش‌سوزی، ارسال هشدار فوری به کاربران و مراکز امدادی و کنترل از راه دور را فراهم می‌سازد و باعث افزایش ایمنی و کاهش خسارات می‌شود.

اجزای اصلی سیستم اعلام حریق هوشمند مبتنی بر(IoT)  عبارت‌اند از:

۱. حسگرها

 شامل حسگر دود، دما، شعله و گاز که علائم اولیه آتش‌سوزی را تشخیص می‌دهند.

۲. واحد پردازش (کنترلر)

واحد پردازش شامل میکروکنترلر یا بردهای هوشمند است که داده‌های حسگرها را تحلیل می‌کند.

۳. ماژول ارتباطی

ماژول ارتباطی برای ارسال داده‌ها از طریق  Wi-Fi،GSM،LoRa  یا سایر پروتکل‌های ارتباطی به سرور یا فضای ابری استفاده می شود.

۴. سرور یا پلتفرم ابری

سرور یا پلتفرم ابری، جهت ذخیره‌سازی، پردازش داده‌ها و مدیریت هشدارها استفاده می شود.

۵. سیستم هشدار

سیستم هشدار شامل آژیر، پیامک، نوتیفیکیشن موبایل یا تماس خودکار برای اطلاع‌رسانی سریع است.

۶. اپلیکیشن یا پنل کاربری

برای نمایش وضعیت سیستم، دریافت هشدار و کنترل از راه دور از اپلیکیشن یا پنل کاربری استفاده می شود.

مزایای اعلام حریق  هوشمند IoT

سیستم اعلام حریق هوشمند IoT، دارای مزایای بسیاری است که در ادامه به تعدادی از آن ها اشاره شده است:

۱. تشخیص سریع و دقیق تر

شناسایی زود هنگام حریق با استفاده از حسگرهای هوشمند که احتمال هشدارهای اشتباه را کاهش می‌دهد.

۲. پایش، کنترل و هشدار از راه دور

مانیتورینگ مداوم وضعیت محیط و تجهیزات، همچنین ارسال اعلان فوری از طریق موبایل، پیامک یا اینترنت حتی در صورت عدم حضور افراد، انجام می پذیرد.

۳. کاهش خطای انسانی و خسارات جانی و مالی

عملکرد خودکار و هوشمند سیستم، همچنین واکنش سریع مانع از گسترش آتش می شود که کاهش خسارات را به همراه دارد.

۴. نصب ساده تر و کاهش هزینه های نگهداری

به دلیل استفاده از ارتباطات بی‌سیم و کاهش حجم کابل‌کشی نصب سیستم ساده تر است. سیستم به صورت خودکار خطاها، ضعیف بودن باتری یا اختلال ارتباط را گزارش می‌دهد، بنابراین هزینه های نگهداری کاهش می یابد.

۵.  یکپارچگی با سایر سیستم ها

سیستم IoT می‌تواند با هوشمندسازی ساختمان (BMS)، سیستم‌های امنیتی، شیرهای گاز و سیستم‌های اطفاء حریق به ‌طور کامل هماهنگ شود.

۶. ثبت و تحلیل داده ها

سیستم اینترنت اشیا با ثبت و تحلیل داده ها، سوابق را بررسی و خطرات احتمالی را پیش بینی می کند.

۷. مقیاس و انعطاف پذیری

در اینترنت اشیا، افزودن حسگرها و توسعه سیستم به راحتی امکان پذیر است.

کاربردهای اعلام حریق هوشمند مبتنی بر IoT

همان طور که گفته شد، اعلام حریق هوشمندIoT نسل جدیدی از سیستم‌های ایمنی است که با اتصال سنسورها و تجهیزات به اینترنت، امکان پایش هوشمند، لحظه‌ای و از راه دور را فراهم می‌کند. در ادامه، مهم‌ترین کاربردهای این سیستم‌ متصل توضیح داده شده است:

۱. ساختمان های مسکونی و هوشمند

سیستم اعلام حریق مبتنی بر IoT با تشخیص سریع دود، گاز و افزایش دما، در صورت بروز خطر، هشدار را فوراً به تلفن همراه ساکنین ارسال می‌کند و سیستم های اطفا (اسپرینکلر، قطع گاز) و تهویه را به صورت خودکار فعال می کند. بنابراین برای خانه های هوشمند و آپارتمان ها مناسب است.

۲. صنایع و کارخانه ها

در کارخانه ها و محیط های صنعتی پر خطر مانند صنایع شیمیایی، نفت و گاز، با استفاده از سنسورهای دود، دما و گاز، محیط کارخانه به ‌صورت لحظه‌ای پایش می‌شود و در صورت تشخیص علائم آتش‌سوزی و شناسایی افزایش غیرعادی دما در ماشین‌آلات، امکان ارسال هشدارهای پیشگیرانه قبل از وقوع حریق‌های جدی فراهم می گردد. این رویکرد همراه با قابلیت تحلیل داده و پیش بینی خطر، باعث کاهش قابل ‌توجه خسارت‌های مالی و جانی، جلوگیری از توقف تولید و افزایش ایمنی در محیط‌های صنعتی می‌شود.

۳.  ساختمان های اداری و تجاری

در ساختمان‌های تجاری و اداری، امکان مانیتورینگ هم ‌زمان چندین طبقه یا حتی شعب مختلف را فراهم می‌کند و با گزارش‌گیری آنلاین، ثبت و ذخیره خودکار تمام رویدادها و اتفاقات مهم به ‌همراه جزئیات آن‌ها، مدیریت ایمنی را ساده‌تر و دقیق‌تر می‌سازد. همچنین اتصال این سیستم‌ها به سیستم مدیریت ساختمان   (BMS)  باعث یکپارچگی بهتر تجهیزات شده و در نهایت نیاز به حضور دائمی نیروی انسانی را کاهش می‌دهد.

۴.  انبارها و مراکز لجستیک

سیستم‌های هوشمند امکان کنترل حریق در فضاهای بزرگ و دور از دسترس را فراهم می‌کنند و با تشخیص آتش در مراحل اولیه، از گسترش آن جلوگیری می‌شود. همچنین این سیستم‌ها قادرند حتی در ساعات تعطیلی، هشدارهای لازم را به‌صورت فوری برای مدیران ارسال کنند تا اقدامات لازم در سریع‌ترین زمان انجام شود.

۵. مراکز حساس و حیاتی

با استفاده از سیستم های هوشمند اعلام حریق در دیتاسنترها، بیمارستان‌ها، نیروگاه‌ها و فرودگاه‌ها که مراکز حساس و حیاتی هستند، دقت بالای اعلام و کنترل حریق، امکان کاهش آلارم‌های کاذب را فراهم می‌کند. این سیستم‌ها معمولاً به سیستم‌های پشتیبان برق متصل هستند و می‌توانند واکنش خودکار و سریعی در مواجهه با هرگونه خطر داشته باشند، تا ایمنی تجهیزات و جان افراد به بهترین شکل تضمین شود.

۶. مناطق دور افتاده

در مناطق دورافتاده و بدون نیروی انسانی دائم، مانند جنگل‌ها و مراتع برای پیشگیری از آتش‌سوزی گسترده، دکل‌های مخابراتی و ایستگاه‌های نفت و گاز، سیستم‌های هوشمند مبتنی بر IoT با استفاده از فناوریNB-IoT  و LTE-M و انرژی خورشیدی امکان پایش و کنترل ایمنی را فراهم می‌کنند. این رویکرد باعث می‌شود حتی در نبود نیروی انسانی، شرایط خطر به ‌صورت بلادرنگ رصد شده و اقدامات پیشگیرانه انجام شود.

چالش ها و محدودیت های اعلام حریق و اینترنت اشیا

با وجود مزایای قابل ‌توجه سیستم‌های اعلام حریق مبتنی بر اینترنت اشیا، به‌کارگیری این فناوری نوین بدون چالش و محدودیت نیست. شناسایی و بررسی این چالش‌ها نقش مهمی در بهبود عملکرد، افزایش قابلیت اطمینان و پذیرش گسترده‌تر این سیستم‌ها دارد.

۱. وابستگی به اینترنت

در سیستم‌های اعلام حریق مبتنی بر اینترنت اشیا، وابستگی به شبکه و اینترنت یکی از چالش‌های اساسی محسوب می‌شود. عملکرد صحیح این سیستم‌ها به پایداری شبکه محلی و اتصال اینترنت وابسته است و در صورت قطع ارتباط یا افت کیفیت شبکه، امکان تأخیر در ارسال هشدارها یا حتی عدم ارسال آن‌ها وجود دارد.

این موضوع در شرایط حریق که زمان نقش حیاتی دارد، می‌تواند خسارات جبران‌ناپذیری ایجاد کند. علاوه بر این، تأخیر در انتقال داده‌ها، به‌ویژه در سیستم‌های مبتنی بر پردازش ابری، ممکن است باعث تشخیص دیرهنگام حریق شود. از سوی دیگر، اختلالات شبکه، نویز و ازدحام ترافیکی نیز می‌توانند قابلیت اطمینان سیستم را کاهش دهند.

۲. امنیت داده ها

سیستم‌های ایمنی آتش‌سوزی مبتنی بر اینترنت اشیا، حجم زیادی از داده‌های ایمنی آتش‌سوزی را به صورت بلادرنگ تولید و منتقل می‌کنند و این امر آن ها را در برابر تهدیدات امنیت سایبری مانند دسترسی غیرمجاز، هک و نقض داده‌ها آسیب‌پذیر می‌کند. اگر امنیت یک سیستم ایمنی آتش‌سوزی اینترنت اشیا به خطر بیفتد، می‌تواند منجر به خرابی سیستم، تأخیر در پاسخ‌ها و افزایش خسارت ناشی از آتش‌سوزی شود.

مطالعات نشان می‌دهد که فقدان مکانیسم‌های رمزگذاری و احراز هویت قوی در سیستم‌های آتش‌سوزی اینترنت اشیا، آن ها را در معرض حملات سایبری قرار می‌دهد و منجر به بی‌اعتمادی بین ذینفعان صنعت و محدود شدن پذیرش آن ها می‌شود.

۳. هزینه های بالای پیاده سازی و نگهداری

در حالی که راهکار‌های اینترنت اشیا با بهبود پیشگیری از آتش‌سوزی و کاهش خسارات مربوط به آن، صرفه‌جویی در هزینه‌های بلند مدت را فراهم می‌کنند، سرمایه‌گذاری اولیه برای سخت‌افزار اینترنت اشیا، زیرساخت شبکه و اقدامات امنیت سایبری همچنان بالاست. هزینه نصب اعلام حریق مجهز به اینترنت اشیا، نگهداری و ارتقاء آن، به ویژه برای شرکت‌های کوچک، متوسط ​​و ساختمان‌های مسکونی بسیار زیاد است و منجر به نرخ پذیرش پایین در خارج از صنایع پرخطر می‌شود.

۴. قابلیت اطمینان

سیستم‌های تشخیص آتش‌سوزی اینترنت اشیا باید به گونه‌ای طراحی شوند که هشدارهای کاذب ناشی از عوامل محیطی، نقص دستگاه یا سایر رویدادهای غیرمرتبط با آتش‌سوزی را به حداقل برسانند. هشدارهای کاذب مکرر می‌توانند منجر به بی‌خیالی و کاهش اعتبار سیستم شوند. نگهداری منظم و به‌روزرسانی‌های به موقع نرم‌افزار برای حفظ عملکرد بهینه سیستم‌های تشخیص آتش‌سوزی اینترنت اشیا ضروری است.

۵.  قابلیت همکاری و نیاز به استانداردسازی

سیستم‌های اینترنت اشیا از پروتکل‌ها و معماری‌های ارتباطی مختلفی استفاده می‌کنند که منجر به مشکلات سازگاری بین دستگاه‌ها و پلتفرم‌ها می‌شود. بدون استانداردسازی، صنایع در تضمین ارتباط مؤثر در زمان واقعی بین آلارم‌های آتش، حسگرها و سیستم‌های واکنش اضطراری مبتنی بر اینترنت اشیا با مشکل مواجه می‌شوند و در نتیجه استفاده گسترده از آن ها محدود می‌شود.

آینده سیستم های اعلام حریق مبتنی بر اینترنت اشیا

آینده سیستم‌های اعلام حریق مبتنی بر اینترنت اشیا به سمت هوشمندتر، دقیق‌تر و قابل‌اعتمادتر شدن حرکت می‌کند. با پیشرفت هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، این سیستم‌ها قادر خواهند بود با تحلیل هم ‌زمان داده‌های چند سنسور (دما، دود، گاز و تصویر)، آلارم‌های کاذب را به حداقل رسانده و حریق واقعی را سریع‌تر تشخیص دهند. همچنین استفاده از پردازش لبه‌ای (Edge Computing) باعث کاهش وابستگی به اینترنت و افزایش سرعت واکنش خواهد شد.

در آینده، این سامانه‌ها به‌صورت یکپارچه با سیستم‌های مدیریت ساختمان (BMS)، اطفای حریق خودکار و حتی سامانه‌های شهری هوشمند کار خواهند کرد و با پیش‌بینی وقوع حریق، نقش مهمی در افزایش ایمنی، کاهش خسارات و مدیریت هوشمند بحران ایفا می‌کنند.

جمع بندی

سیستم‌های اعلام حریق مبتنی بر اینترنت اشیا گامی مهم در جهت افزایش ایمنی، سرعت واکنش و کاهش خسارات آتش‌سوزی هستند. ترکیب سنسورهای پیشرفته، ارتباطات بی‌سیم، پردازش و مانیتورینگ ابری موجب شده این سیستم‌ها نسبت به نمونه‌های سنتی کارآمدتر و هوشمندتر باشند. با پیشرفت فناوری، این سیستم‌ها به بخش جدایی‌ناپذیر ساختمان‌های هوشمند و صنایع مدرن تبدیل خواهند شد.