كيف ينبغي تصميم نظام PA مقاوم للانفجار للمناطق الصناعية الخطرة؟

غالبًا ما تجمع مصانع البتروكيماويات ومنشآت النفط والغاز والمناجم ومواقع الطاقة ومناطق تخزين المواد الخطرة بين الغازات أو الأتربة القابلة للانفجار وبين الضوضاء المرتفعة والرطوبة والتآكل والتعرض للظروف الخارجية. وعند حدوث تسرب غاز أو إنذار حريق أو عطل في المعدات أو حالة طارئة تخص العاملين، تحتاج غرفة التحكم إلى أكثر من مجرد مكبر صوت يمكنه تشغيل إعلان.

يحتاج المشغلون إلى تحديد المنطقة التي يجب أن تستقبل الرسالة، وما إذا كان العاملون قادرين على فهمها في ظل ضوضاء التشغيل الفعلية، وما إذا كانت المعدات الميدانية مناسبة للمنطقة المصنفة، وكيف يمكن للعاملين إرسال معلومات الحالة مرة أخرى إلى غرفة التحكم.

لذلك ينبغي التعامل مع نظام PA المقاوم للانفجار باعتباره نظام اتصالات هندسيًا متكاملًا، وليس مجرد مجموعة من مكبرات الصوت المخصصة للمناطق الخطرة. ويجب أن ينسق التصميم بين معدات المناطق الخطرة، والتغطية الصوتية، والاتصالات الميدانية، وأولوية النداء، وواجهات الإنذار، وتشغيل غرفة التحكم.

ويمكن تلخيص مبدأ تصميم عملي في الآتي: الحماية من الانفجار تعالج مدى ملاءمة المعدات الميدانية من ناحية السلامة، بينما النداء والاتصال الداخلي والإشعارات الطارئة هي وظائف اتصال على مستوى النظام.

نظام PA المقاوم للانفجار مقارنة بنظام PA القياسي

يركز نظام PA التقليدي بصورة أساسية على توزيع الصوت ومناطق النداء والتغطية. أما نظام PA المستخدم في منشأة صناعية خطرة فله متطلب إضافي، وهو أن تكون المعدات الكهربائية المثبتة داخل المنطقة المصنفة مناسبة لذلك الوسط المحدد.

ينطبق هذا المتطلب بصورة رئيسية على الأجهزة الميدانية مثل الهواتف المقاومة للانفجار ومحطات الاتصال الداخلي ومكبرات الصوت وأجهزة التحذير الصوتي والمرئي وأزرار الطوارئ والواجهات الكهربائية المرتبطة بها. وقد تختلف نقاط التركيب في تصنيفات المناطق الخطرة أو مجموعات الغاز أو الغبار أو متطلبات درجات الحرارة أو الظروف البيئية.

لذلك فإن وصف الجهاز بأنه «مقاوم للانفجار» وحده لا يكفي لاختيار المعدات. ويجب على المهندسين التحقق من أن طراز المنتج المحدد ونطاق شهادته يتوافقان مع موقع التركيب الفعلي.

وفي الوقت نفسه، يظل نظام الاتصالات بحاجة إلى إدارة أولوية رسائل الطوارئ والضوضاء المحيطة وتغطية النداء وردود العاملين في الميدان.

يجب أن يجيب التصميم الفعال عن سؤالين مختلفين: هل يمكن تركيب هذا الجهاز هنا بأمان؟ وهل ستصل الرسالة المطلوبة بوضوح إلى الأشخاص المناسبين عند وقوع حادث؟

المناطق الخطرة والمناطق الآمنة

لا يعني نظام PA المقاوم للانفجار أن كل خادم أو وحدة تحكم للتوجيه أو محول شبكة أو جهاز في غرفة التحكم يجب أن يستخدم غلافًا مقاومًا للانفجار. فمعظم المشاريع الصناعية تفصل المعدات وفقًا لمكان تركيبها.

يتم عادةً تركيب خوادم IP PBX وخوادم SIP وأنظمة التسجيل ومنصات التوجيه ووحدات تحكم المشغلين في غرفة تحكم أو غرفة معدات تقع في منطقة آمنة. وتتولى هذه الأجهزة توجيه المكالمات والتحكم في النداء والتسجيل وسير عمل المشغلين وتكامل النظام.

أما المنطقة الميدانية المصنفة فهي المكان الذي تصبح فيه متطلبات المواقع الخطرة أمرًا حاسمًا. وقد تشمل الأجهزة الميدانية النموذجية هواتف مقاومة للانفجار مثل هاتف SIP المقاوم للانفجار EX-BH621، ومحطات اتصال داخلي للمناطق الخطرة، ومكبرات صوت مناسبة، وأجهزة تحذير صوتي ومرئي، ونقاط اتصال للطوارئ.

تحافظ هذه البنية على الخوادم ومعدات IP PBX ومحطات المشغلين داخل بيئة تحكم يسهل الوصول إليها، بينما يتم اختيار الأجهزة الميدانية وفقًا لمتطلبات السلامة الخاصة بمنطقة تركيبها.

يجب تأكيد ملاءمة الجهاز للاستخدام في Zone 1 أو Zone 2 أو موقع Class/Division أو أي تصنيف آخر للمناطق الخطرة بالرجوع إلى المعايير المعتمدة في المشروع ووثائق الشهادة الخاصة بطراز المنتج نفسه. ولا ينبغي افتراض أن شهادة منتج معين تنطبق على منتج آخر.

كما يجب التحقق من الحماية البيئية بصورة مستقلة. فدرجات الحماية IP65 وIP66 وما شابهها خصائص مرتبطة بكل منتج على حدة. وقد تفرض ظروف التعرض الخارجي والرطوبة والغبار ورذاذ الملح ودرجات الحرارة والتآكل متطلبات تتجاوز الحماية من الانفجار وحدها.

اختيار مكبرات الصوت وتوزيعها

لا ينبغي أن يبدأ اختيار مكبرات الصوت اعتمادًا على القدرة بالواط فقط. فالهدف العملي هو التأكد من أن العاملين يستطيعون فهم الرسالة أثناء تشغيل المنشأة في ظروف الضوضاء العادية أو الطارئة.

تُستخدم مكبرات الصوت البوقية كثيرًا في المناطق الخارجية والأماكن ذات الضوضاء المرتفعة والمنشآت التي تحتاج إلى تغطية اتجاهية، مثل ساحات الخزانات ومناطق التحميل ووحدات العمليات. وقد تكون أشكال أخرى من مكبرات الصوت الصناعية أكثر ملاءمة للممرات والمنصات أو المناطق التي تحتاج إلى تغطية أكثر تجانسًا.

ينبغي عند توزيع مكبرات الصوت مراعاة ما يلي:

• مستويات الضوضاء المحيطة;

• الأماكن التي يعمل أو يتحرك فيها العاملون عادةً;

• ارتفاع تركيب مكبرات الصوت;

• اتجاه انتشار الصوت;

• العوائق الناتجة عن المعدات والخزانات والأنابيب;

• الانعكاسات الناتجة عن الهياكل الفولاذية وأسطح المباني;

• المطر والتآكل ودرجات الحرارة وغيرها من العوامل البيئية.

لا يؤدي رفع قدرة المضخم أو مكبر الصوت تلقائيًا إلى تحسين وضوح الكلام. فقد تؤدي زاوية التوجيه غير المناسبة أو التداخل المفرط بين مصادر الصوت أو شدة الصدى إلى صعوبة فهم الكلام حتى مع ارتفاع مستوى الصوت المقاس.

في المناطق شديدة الضوضاء، يمكن للصوت عريض النطاق والتوزيع المناسب لمكبرات الصوت والتصميم الصوتي الملائم أن يحسن وضوح الكلام، ولكن يجب مع ذلك التحقق من الأداء الفعلي في ظروف ميدانية واقعية. وغالبًا ما يكون اختبار النداء في الموقع أكثر فائدة من الاعتماد فقط على القدرة الاسمية المذكورة في ورقة البيانات.

كما تشكل تفاصيل التركيب جزءًا من هندسة المناطق الخطرة. ويجب مراجعة مداخل الكابلات والجلب وترتيبات التوصيل ومعدات التثبيت وطرق الأسلاك مع المعدات المعتمدة. فكون الجهاز مطابقًا للمواصفات لا يعني أن أي طريقة تركيب عشوائية مقبولة.

الاتصال الداخلي والنداء

النداء العام هو أساسًا طريقة اتصال من جهة واحدة إلى عدة مستلمين. لكن الاستجابة للحوادث الصناعية كثيرًا ما تتطلب تدفق المعلومات في الاتجاهين.

إذا كان الموقع يعتمد على مكبرات الصوت فقط، فيمكن لغرفة التحكم إصدار التعليمات، لكنها لا تستطيع التأكد فورًا مما إذا كان العاملون قد استلموا الرسالة، أو ما إذا كانت الظروف تتغير، أو ما إذا كانت هناك حاجة إلى مساعدة إضافية.

لذلك يمكن تركيب هواتف مقاومة للانفجار أو أجهزة اتصال داخلي SIP للمناطق الخطرة أو محطات اتصال للطوارئ في المواقع التي يحتاج فيها العاملون الميدانيون إلى مسار اتصال مباشر مع غرفة التحكم.

قد يكون تسلسل التشغيل النموذجي كما يلي:

اتصال ميداني → رد غرفة التحكم → تأكيد الموقع والحالة → الاتصال بفريق الاستجابة → نداء المنطقة → استمرار الملاحظات من الميدان

في بنية SIP/IP، يمكن تسجيل محطات الاتصالات الميدانية في IP PBX أو منصة اتصالات. وفي غرفة التحكم، يمكن للمشغلين استخدام برنامج التوجيه أو محطة مخصصة مثل وحدة توجيه DSC-BD156-IP للرد على الاتصالات الميدانية، والتواصل مع فرق الاستجابة، وتنسيق عمليات النداء.

تعتمد المكالمات الجماعية والمؤتمرات والتسجيل ووجهات التحويل عند العطل وتحويل المكالمات وقواعد الأولوية على إعدادات IP PBX ونظام التوجيه الفعلية. ويوفر SIP أساس الاتصالات، لكن دعم SIP وحده لا يعني أن كل محطة توفر تلقائيًا تجاوز الطوارئ أو التحكم في النداء أو وظائف التوجيه.

في المواقع الصناعية الخطرة، يكون الجمع بين النداء للإشعار واسع النطاق والاتصال الداخلي للحصول على ملاحظات من الميدان أكثر فائدة في كثير من الأحيان من نظام إعلان أحادي الاتجاه أثناء تطور الحادث.

النداء المشغّل بالإنذار

غالبًا ما تشغّل مواقع البتروكيماويات والنفط والغاز والطاقة وغيرها من المواقع الصناعية الكبيرة بالفعل أنظمة Fire & Gas أو كشف الحريق أو مراقبة الغاز أو CCTV أو SCADA. ويمكن ربط نظام PA المقاوم للانفجار بهذه الأحداث عندما يوفر النظام الخارجي طريقة تكامل متوافقة.

فعلى سبيل المثال، يمكن لنظام كشف الغاز إرسال حدث إلى منصة التوجيه أو الاتصالات عبر API أو I/O رقمي أو نقطة تلامس مرحل أو أي واجهة أخرى مدعومة. وبعد ذلك يمكن للمنصة تحديد المنطقة المتأثرة واستدعاء موارد النداء والاتصالات الميدانية والفيديو المرتبطة بذلك الموقع.

قد يكون سير الاستجابة النموذجي كما يلي:

حدث إنذار → تحديد المنطقة → التحقق ميدانيًا أو بالفيديو → اختيار منطقة النداء → رسالة طوارئ → ملاحظات ميدانية → تسجيل الحدث

بعد تحديد المنطقة المتأثرة، يمكن دمج النداء مع أجهزة التحذير المحلية. وعند الحاجة إلى تنبيه صوتي ومرئي معًا، يمكن تركيب إنذار صوتي ومرئي مقاوم للانفجار في المواقع الخطرة المناسبة وفقًا لشهادته ومتطلبات تركيبه.

يظل لكل نظام دور مستقل. فـ SIP ينشئ الاتصال الصوتي، ونظام الإنذار يولد الحدث، وCCTV يوفر المعلومات المرئية، وSCADA يوفر حالة العملية ذات الصلة، بينما تنظم منصة التوجيه أو التطبيق هذه الموارد وفق قواعد تشغيل محددة مسبقًا.

كما يجب تحديد حدود الأتمتة. فقد يتم تشغيل بعض إجراءات الإشعار تلقائيًا، بينما قد تتطلب القرارات المتعلقة بالإخلاء أو إيقاف العمليات أو غيرها من العمليات عالية المخاطر تأكيدًا من مشغل مخول.

لذلك ينبغي فهم ربط الإنذارات على أنه نتيجة منسقة لواجهات مهيأة ومنطق تشغيل محدد، وليس كوظيفة ينفذها مكبر صوت واحد مقاوم للانفجار بصورة مستقلة.

ينطبق هذا النوع من البنية أيضًا على منشآت النفط والبتروكيماويات التي تحتاج إلى تشغيل الاتصالات في المناطق الخطرة والنداء وإشعارات الطوارئ معًا. ومن أمثلة النشر المرتبطة بذلك نظام النداء العام والاتصال المقاوم للانفجار لمنشأة نفطية.

نظام SIP PA مقارنة بـ PAGA

تتداخل أنظمة PA المقاومة للانفجار وأنظمة PAGA في كثير من التطبيقات الصناعية، لكن لا ينبغي اعتبار المصطلحين مترادفين تلقائيًا.

يركز نظام PA المقاوم للانفجار القائم على SIP/IP عادةً على النداء في المناطق الخطرة والاتصالات الميدانية والاتصال حسب المناطق والتواصل مع غرفة التحكم. وقد يجمع بين الهواتف المقاومة للانفجار وأجهزة الاتصال الداخلي SIP ومكبرات الصوت الصناعية وIP PBX ووظائف التوجيه.

يشير PAGA إلى Public Address and General Alarm. وفي المشاريع الكبيرة للنفط والغاز والمنشآت البحرية والبتروكيماويات والمرافق الصناعية الحرجة، قد يركز نظام PAGA بدرجة أكبر على:

• الأولوية بين النداء العام والإنذار العام;

• نغمات الإنذار المحددة مسبقًا ورسائل الطوارئ الصوتية;

• تغطية الطوارئ على نطاق واسع;

• مراقبة أعطال النظام;

• التكرار الاحتياطي للمعدات الحرجة ومسارات الاتصال;

• الواجهات مع Fire & Gas وأنظمة السلامة الأخرى;

• متطلبات الاختبار والقبول الخاصة بالمشروع.

بالنسبة إلى منشأة صناعية أصغر تتركز متطلباتها الأساسية في النداء حسب المناطق والاتصال الميداني، قد يوفر نظام PA للمناطق الخطرة القائم على SIP/IP بنية مناسبة. أما المنشآت الأكبر التي لديها متطلبات General Alarm فقد تحتاج إلى تصميم أكثر تنظيمًا لـ نظام PAGA يشمل أولويات الإنذارات ومراقبة الأعطال والتكرار الاحتياطي والواجهات مع أنظمة Fire & Gas.

وعندما تكون هناك حاجة إلى الإشعار واسع النطاق والاتصال الميداني ثنائي الاتجاه معًا، يمكن أن يوفر نظام النداء والاتصال الداخلي بنية مرجعية مفيدة للجمع بين النداء أحادي الاتجاه والاتصال الميداني.

قائمة التحقق قبل التنفيذ

لا ينبغي أن يبدأ مشروع PA مقاوم للانفجار بالسؤال عن عدد مكبرات الصوت المطلوب شراؤها. فالخطوة الأولى هي تأكيد ظروف المنطقة الخطرة وبيئة التركيب والضوضاء المحيطة والاتصالات الميدانية المطلوبة وواجهات الإنذار المتاحة.

تحتاج مشاريع التحديث أيضًا إلى جرد أنظمة النداء والهاتف والإنذار والفيديو القائمة. ولا يلزم دائمًا استبدال المعدات التي لا تزال صالحة للعمل. وبحسب الواجهات المتاحة، يمكن توصيلها مباشرة أو عبر بوابة أو على مستوى المنصة.

يمكن أن يكون تسلسل العمل الهندسي العملي كما يلي:

مراجعة المنطقة الخطرة → مسح البيئة والضوضاء → اختيار أجهزة PA → توزيع الأجهزة ميدانيًا → تصميم نقاط الاتصال الداخلي → مراجعة واجهات الإنذار → تكامل المنصة → اختبار الربط → القبول في الموقع

لا يتحدد نجاح نظام PA المقاوم للانفجار بعدد مكبرات الصوت المركبة في المناطق الخطرة. بل يجب أن يجيب النظام عن أربعة أسئلة عملية: من الذي يجب أن يسمع الرسالة؟ وهل يمكنه فهمها في ظروف التشغيل الحقيقية؟ وكيف يمكن للعاملين إرسال ملاحظاتهم؟ وما موارد الاتصال التي يجب تفعيلها عند وقوع إنذار؟

يمكن لـ Becke Telcom تقييم تصنيفات المناطق الخطرة والضوضاء المحيطة ومواقع النداء ومتطلبات الاتصالات الميدانية وواجهات إنذار الجهات الخارجية وظروف الشبكة الحالية قبل تحديد محطات الاتصالات المقاومة للانفجار المطلوبة ومنصة SIP/IP وطريقة التحكم. ويجب دائمًا التحقق من تصنيف الحماية من الانفجار والحماية البيئية ونطاق شهادة كل جهاز بالرجوع إلى منطقة التركيب الفعلية وشهادة طراز المنتج المحدد.