۲.۲ اجزای سخت‌افزاری — ادامه

قفل‌های غیرفعال از کنتاکت‌های مخفی استفاده می‌کنند که می‌تواند به‌طور مؤثر از آسیب‌رسانی عوامل بیرونی جلوگیری کند. کلید نیز هنگام باز و بسته‌کردن قفل نمی‌تواند در میانه عملیات بیرون کشیده شود و این موضوع از قفل‌شدن یا بازشدن اشتباه جلوگیری می‌کند.

کلید هوشمند به‌عنوان ابزار اصلی برای بازکردن قفل‌های هوشمند، قفل‌هایی را که نیاز به بازشدن دارند مجاز می‌کند، اختیار عملیاتی کارکنان را با دقت شناسایی می‌کند و عملیات بازکردن را انجام می‌دهد. سامانه در این فرایند به‌صورت خودکار سوابق بازکردن قفل را ایجاد می‌کند. برای ساده‌تر کردن مراحل بازکردن، در مورد تجهیزاتی که اهمیت نسبتاً پایینی در سامانه برق دارند، بازکردن هوشمند می‌تواند فقط با پیکربندی مجوز و بدون نیاز به تأیید اضافی انجام شود. با این حال، چنین کلید هوشمندی از نظر زمان بازکردن محدود است و پس از پایان مهلت باید بلافاصله دوباره فعال شود؛ در غیر این صورت عملیات بازکردن ادامه پیدا نمی‌کند. با پیشرفت فناوری، کلیدهای هوشمند گزینه‌های متنوعی مانند تشخیص صدا، اثر انگشت و تشخیص چهره دارند که می‌توان آن‌ها را بر اساس نوع تجهیز و نیازهای امنیتی انتخاب کرد.

۲.۳ بخش نرم‌افزاری

برای دستیابی به کنترل دقیق قفل‌های هوشمند، لازم است یک سامانه نرم‌افزاری به‌عنوان واحد کنترل در کل سامانه کنترل قفل هوشمند اینترنت اشیا طراحی شود. این سامانه باید قابلیت‌های مدیریت قفل، مدیریت کلید، تعیین مجوز کارکنان، مدیریت گزارش‌ها و مدیریت وظایف و موارد مشابه را داشته باشد. سامانه بر اساس گروه‌های مختلف کاربران، سطح استقرار و قابلیت‌های متناظر را تعیین می‌کند.

سامانه مدیریت و کنترل پیشگیری قفل هوشمند روی رایانه کنترل شرکت منطقه‌ای، مرکز کنترل متمرکز و پست انتهایی نصب می‌شود. شکل ۳ صفحه سامانه مدیریت قفل هوشمند را نشان می‌دهد. در صورت نیاز، عملیات همه کاربران و تجهیزات می‌تواند مجاز شود. مرکز کنترل متمرکز به‌عنوان ایستگاه اصلی ثانویه، همه قفل‌ها و کاربران حوزه تحت مدیریت خود را مدیریت و پایش کرده و عملیات کاربران و قفل‌های این حوزه را مجاز می‌کند. پست انتهایی نیز می‌تواند وضعیت همه تجهیزات قفل همان ایستگاه را بررسی کند و در سکوی مدیریتی خود، وظایف عملیاتی شرکت محلی یا مرکز کنترل متمرکز را برای ایستگاه دریافت کند. در این سکوی مدیریتی می‌توان بررسی کرد چه کسی، در یک بازه زمانی مشخص، کدام قفل‌ها را باز یا بسته کرده است. اگر قفل‌ها برای مدت طولانی قفل نشده باشند، سامانه می‌تواند هشدار صادر کند.

۳. کاربرد عملی قفل‌های هوشمند

۳.۱ مجوزدهی متنوع سامانه

با توجه به تفاوت دامنه و ماهیت کار کارکنان در موقعیت‌های مختلف حوزه برق، سامانه هنگام استفاده از قفل‌های هوشمند در صنعت برق، کارکنان را بر اساس ماهیت کار، مانند کارکنان مدیریتی، تعمیر و نگهداری و بازرسان، به‌صورت خودکار دسته‌بندی می‌کند. پس از تقسیم انواع کاربران و مشخص‌شدن وظایف و محدوده کاری آنان، هنگامی که کارکنان واقعاً نیاز به بازرسی و مدیریت تجهیزات برق داشته باشند، سامانه مدیریت و کنترل قفل هوشمند مجوزدهی در محل را به‌صورت خودکار انجام می‌دهد. در این زمان، کلید هوشمندی که در سامانه با محدوده کاری فرد متناظر است، توسط سامانه در اختیار او قرار می‌گیرد و فرد می‌تواند با آن قفل هوشمند را باز کند.

پس از پایان همه وظایف کاری، تمام اطلاعات مربوط به بازکردن قفل از طریق کلید هوشمند به‌صورت یکپارچه به داخل سامانه منتقل می‌شود. سایر مدیران می‌توانند گزارش بازکردن قفل را به‌صورت آنلاین بررسی کنند تا مشخص شود اختیار کاری کارکنان با الزامات مطابقت داشته است و نتایج عملیات و نگهداری تجهیزات برق یا سامانه‌های شبکه برق را به‌موقع بررسی کنند. اگر در محل کار یا کارکنان حاضر در محل تغییر موقتی ایجاد شود، سامانه مدیریت و کنترل قفل هوشمند به‌صورت خودکار فرایند مجوزدهی را آغاز می‌کند.

حالت بازکردن مجاز

در شکل ۴، اپراتور نیازی ندارد خودِ تجهیزی را که باید باز شود انتخاب کند؛ کافی است وارد سامانه شود تا مجوزهای مرتبط با بازکردن قفل را روی کلید بارگیری کند و بتواند تجهیز را در هر زمان باز کند.

حالت بازکردن مشخص

در شکل ۵، حالت عملیات بازکردن هدف مشخصی دارد، محدوده قفل‌های هدف را تعیین می‌کند و پدیده بازکردن قفل‌های اشتباه یا جابه‌جا را از بین می‌برد.

۳.۲ کابینت برق هوشمند

بر اساس مشاهده طولانی‌مدت کاربرد واقعی قفل‌های هوشمند در حوزه برق، مشخص شده است که این قفل‌ها به‌طور گسترده در کابینت‌های برق استفاده شده‌اند. سامانه قفل هوشمند مورد استفاده در کابینت برق نیز از قفل‌های هوشمند، کلیدهای هوشمند و نرم‌افزار مدیریت تشکیل می‌شود. برای سهولت بیشتر کار کارکنان، سامانه به تلفن همراه اپراتور نیز متصل می‌شود.

پیش از نصب، ابتدا قفل باید در سامانه ثبت و اختصاص داده شود. در این مرحله، ایستگاه اصلی آدرس قفل را تنظیم می‌کند و قفل کلید مجازشده توسط شرکت برق را دریافت می‌کند. کلید ویژگی یکتایی و تطابق متقابل دارد. در فرایند واقعی بازکردن، باید اطمینان حاصل شود که منبع تغذیه و کلید بلوتوث در کلید هوشمند به‌درستی روشن هستند و کلید هوشمند در محل ورودی قفل داخل جعبه کنتور قرار گرفته است.

در این زمان، کارکنان باید با تلفن همراه وارد نرم‌افزار ایستگاه اصلی شوند و حساب کاربری و گذرواژه را در صفحه ورود نرم‌افزار به‌درستی وارد کنند تا تأیید تلفن همراه انجام شود و سپس وارد مرحله جفت‌شدن بلوتوث شوند. بلوتوث کلید هوشمند با بلوتوث تلفن همراه جفت می‌شود. پس از تکمیل تأیید گذرواژه و موفقیت جفت‌شدن، اپراتور درخواست بازکردن قفل را به ایستگاه اصلی ارسال می‌کند. ایستگاه اصلی پس از دریافت درخواست، کلید بازکردن را با یک الگوریتم رمزنگاری ویژه رمزگذاری می‌کند. وقتی کلید بازکردن با موفقیت به قفل هوشمند کابینت برق منتقل شد، اپراتور می‌تواند مطابق دستورالعمل‌های مربوط، قفل هوشمند کابینت برق را باز کند. در این مرحله همه سوابق بازکردن به‌صورت خودکار ایجاد و به‌طور یکپارچه در نرم‌افزار اصلی ذخیره می‌شوند. پس از پایان کار، اپراتور می‌تواند قفل را نیز طبق همین فرایند دوباره ببندد.

۳.۳ مدیریت محل پست برق

در حال حاضر در بسیاری از پست‌های برق چین، قفل‌های هوشمند به‌طور گسترده استفاده می‌شوند. برای شناسایی روشن هویت کارکنان، علاوه بر پیکربندی کارت اطلاعات هویتی متناظر برای کارکنان در سامانه کنترل قفل هوشمند، از تجهیزات فرکانس رادیویی الکترونیکی مبتنی بر فناوری اینترنت اشیا نیز برای تعیین برچسب الکترونیکی متناظر استفاده می‌شود. سرورها و تجهیزات پایشی متصل به اینترنت اشیا، همراه با نرم‌افزار مدیریت هوشمند، یک سامانه کامل مدیریت و کنترل قفل هوشمند را تشکیل می‌دهند.

هنگام بازرسی و مدیریت میدانی پست‌ها، کارکنان ابتدا از طریق تلفن همراه وارد کلاینت موبایل می‌شوند و پس از احراز هویت واقعی و ورود با حساب کاربری و گذرواژه، وارد سکوی عملیاتی مدیریت قفل هوشمند می‌شوند. مدیران می‌توانند از طریق قابلیت دریافت در سکو، تجهیزات عملیاتی مانند دستکش و ماسک عایق را بر اساس نیاز کاری دریافت کنند، سپس با اسکن کد کلید را تحویل بگیرند و با ورود به بخش بازکردن، عملیات بازکردن قفل هوشمند را انجام دهند. در پایان، کلید هوشمند را طبق الزامات سکو بازمی‌گردانند.

برای نمونه، مدیر میدانی یک پست برق با استفاده از سامانه کنترل قفل هوشمند اینترنت اشیا، کد پنج انباری را که معمولاً نیاز به بازرسی دارند اسکن می‌کند. در سکوی مدیریت و کنترل متناظر با قفل هوشمند، همه ابزارها و تجهیزات موجود در این پنج انبار به‌صورت خودکار نمایش داده می‌شوند؛ از جمله ۵ جفت دستکش عایق، ۵ جفت چکمه عایق، ۱۵ فازمتر و موارد دیگر. وضعیت ارسال یا تحویل و وضعیت استفاده از ابزارها نیز نمایش داده می‌شود.

۴. چشم‌انداز کاربرد قفل‌های هوشمند در حوزه برق

۴.۱ ایمن‌تر و قابل اعتمادتر

با توسعه سریع فناوری، سطح یکپارچگی فناوری‌هایی مانند اینترنت اشیا و قفل‌های هوشمند بیشتر خواهد شد و کاربرد آن‌ها در حوزه برق نیز گسترش می‌یابد. این مقاله بر این باور است که با توجه به ویژگی‌های صنعت برق، قفل‌های هوشمند مورد استفاده در این صنعت در آینده باید در جهت ایمنی و قابلیت اطمینان بیشتر توسعه پیدا کنند. برای نمونه، برای جلوگیری کامل از عملیاتی مانند بازکردن اشتباه قفل‌های مهم درب، قفل‌های هوشمند باید قابلیت پشتیبانی از انتقال لحظه‌ای و از راه دور موقعیت فعلی هر قفل را توسعه دهند تا ایمنی عملیات میدانی برق تضمین شود. همچنین قفل‌های هوشمند اینترنت اشیا باید در آینده بر افزودن قابلیت‌های هشدار تمرکز کنند. اگر قفل هوشمند به سامانه برق و شبکه هوشمند متصل باشد، به‌محض تشخیص بازشدن اشتباه قفل، کارکنان می‌توانند بلافاصله اقدام مؤثر انجام دهند و از تأثیر بر عملکرد عادی سایر فعالیت‌های برق جلوگیری کنند.

۴.۲ هوشمندتر و راحت‌تر

استفاده منطقی از قفل‌های هوشمند در حوزه برق باعث می‌شود کارکنان دیگر مجبور نباشند تعداد زیادی کلید با خود حمل کنند و این امر سهولت مهمی برای بازکردن سریع قفل‌ها فراهم می‌کند. در آینده، قفل‌های هوشمند همچنان در جهت هوشمندی و سهولت بیشتر توسعه می‌یابند و تجربه کاربر اهمیت زیادی خواهد داشت. علاوه بر روش فعلی اسکن کد برای دریافت کلیدهای هوشمند، با استفاده فعال از تجهیزات اسکن الکترونیکی، دوربین‌های هوشمند و تعامل انسان و رایانه، شناسایی هویت کارکنان و عملیات بازکردن الکترونیکی قفل می‌تواند با اسکن چهره، تشخیص صدا، بازکردن با اثر انگشت و روش‌های دیگر انجام شود. در ادامه، قفل‌های هوشمند می‌توانند بهتر با محیط‌های مختلف برق سازگار شوند و نیازهای بازکردن قفل اپراتورهای مختلف را برآورده کنند.

۴.۳ اقتصادی‌تر

از آنجا که بسیاری از تجهیزات برق باید در فضای باز نصب شوند، مدیریت بهره‌برداری و نگهداری یا نصب و جایگزینی تجهیزات دشوار است. بنابراین قفل‌های هوشمند مورد استفاده در صنعت برق در آینده باید بر افزایش صرفه اقتصادی و کاربردپذیری خود تمرکز کنند. در مورد سیلندر قفل هوشمند، ضمن حفظ ایمنی، بخش پوسته می‌تواند از موادی مانند آلیاژ روی-آلومینیوم یا پلی‌کربنات (PC) با عملکرد مناسب و قیمت پایین استفاده کند. تعداد سوراخ‌های خارجی قفل هوشمند نیز باید به‌طور دقیق کنترل شود و قطر سوراخ‌ها به‌گونه‌ای منطقی تعیین شود که از آسیب ناشی از اهرم‌کردن یا دستکاری جلوگیری شود.

همچنین قفل‌های هوشمند صنعت برق می‌توانند از روش اتصال توسعه‌پذیر برای پیوند مؤثر قفل‌های سخت‌افزاری سنتی موجود با قفل‌های هوشمند استفاده کنند و مشکل ناسازگاری هنگام تعویض متعلقات قفل هوشمند را برطرف سازند. در همین حال، استفاده از فناوری پایگاه داده و دیگر فناوری‌های پیشرفته نیز می‌تواند ذخیره‌سازی حجم زیادی از اطلاعات مربوط به بازکردن قفل تجهیزات برق را بهتر تضمین کند.

۵. نتیجه‌گیری

بر اساس تحلیل و بررسی انجام‌شده در این مقاله، می‌توان دید که کاربرد قفل‌های هوشمند در حوزه برق به یک روند عمومی تبدیل شده است. سهولت و هوشمندی قفل‌های هوشمند می‌تواند اثربخشی کار را به میزان زیادی افزایش دهد، سطح مدیریت ناب را ارتقا دهد، اصلاح نظام مدیریت ناب چندبعدی را پیش ببرد و به ساخت سامانه‌های نوین برق کمک کند.

منابع

1. Huang, J., et al. «Research on the Application of Intelligent Lock in Electric Power Industry.» Modern Information Technology (2018).
2. Fang, D., et al. «Design of Smart Lock Cylinder with PIC Microcontroller.» Journal of Nanjing Normal University (Engineering and Technology Edition) (2013).
3. Yan, Q. R., et al. «Smart Lock Network Based on STM32 MCU and Mobile Communication Module.» Research and Exploration in Laboratory (2016).
4. Bapat, C., et al. «Smart-Lock Security Re-engineered using Cryptography and Steganography.» 2019.
5. Han, Z., L. Liu, and Z. Liu. «An efficient access control scheme for smart lock based on asynchronous communication.» 2019.
6. Barsocchi, Paolo, et al. «Boosting a low-cost smart home environment with usage and access control rules.» Sensors 18.6 (2018): 1886.
7. Chitnis, Sudhir, Neha Deshpande, and Arvind Shaligram. «An investigative study for smart home security: Issues, challenges and countermeasures.» Wireless Sensor Network 8.04 (2016): 61.
8. Raghavendra, Y M, et al. «IoT Based Smart Home Automation with Security and Disaster Detector.» IJERT-International Journal of Engineering Research & Technology 12 (2021).
9. Apthorpe, Noah, et al. «Spying on the smart home: Privacy attacks and defenses on encrypted IoT traffic.» arXiv preprint arXiv:1708.05044 (2017).
10. Dorri, Ali, et al. «Blockchain for IoT security and privacy: The case study of a smart home.» 2017 IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops (PerCom Workshops). IEEE, 2017.