سیستم صاعقه گیر الکترونیکی تندر (ESE Thunder) و نقش هوش مصنوعی در بهینه سازی آن

سیستم صاعقه گیر الکترونیکی تندر (ESE Thunder) و نقش هوش مصنوعی در بهینه سازی آن

صاعقه یکی از قدرتمندترین پدیده های طبیعی است که هر سال میلیاردها دلار خسارت مالی و صدها کشته در سراسر جهان به جا می گذارد. در ایران به دلیل موقعیت جغرافیایی و وجود ارتفاعات البرز و زاگرس، سالانه بیش از ۱٫۵ میلیون رعدوبرق زمین گیر ثبت می شود. این آمار ضرورت استفاده از سیستم های حفاظتی پیشرفته صاعقه را دوچندان می کند. در این میان، صاعقه گیرهای الکترونیکی فعال یا ESE (Early Streamer Emission) مانند مدل تندر (Thunder) شرکت مهندسی نیرو ایستا www.niroista.com به عنوان نسل جدید حفاظت در برابر صاعقه شناخته می شوند و در سال های اخیر با کمک هوش مصنوعی، کارایی و دقت آن ها به طور چشمگیری افزایش یافته است.

#### صاعقه گیر الکترونیکی ESE چیست و چگونه کار می کند؟

برخلاف صاعقه گیرهای ساده فرانکلین که به صورت کاملا پسیو عمل می کنند، صاعقه گیرهای ESE فعال هستند. این سیستم ها با استفاده از یک مدار الکترونیکی داخلی، در لحظه ای که شدت میدان الکتریکی جو به حد خطرناک می رسد (معمولا چند ده کیلوولت بر متر)، یک پالس ولتاژ بالا (چندین کیلوولت) تولید می کنند. این پالس باعث یونیزه شدن زودتر هوا در اطراف نوک صاعقه گیر می شود و یک استример صعودی (Upward Leader) قوی تر و زودتر از استримерهای طبیعی محیط ایجاد می کند. نتیجه این است که شعاع حفاظتی صاعقه گیر به طور قابل توجهی افزایش می یابد؛ به طوری که یک صاعقه گیر ESE با Δt = 60 میکروثانیه می تواند تا شعاع ۱۰۰ متر و بیشتر را در سطح حفاظتی I پوشش دهد (بر اساس استاندارد NFC 17-102:2011).

مدل تندر (Thunder) ساخت متخصصین ایرانی شرکت مهندسی نیرو ایستا www.niroista.com و دارای گواهینامه های دانشگاهی، یکی از پرفروش ترین صاعقه گیرهای ESE در ایران است که در پروژه های بزرگی مانند پالایشگاه ها، دکل های مخابراتی، استادیوم ها و کارخانحات و مناطق مسکونی نصب شده است.

#### مزایای صاعقه گیر Thunder ESE نسبت به سیستم های سنتی

- شعاع حفاظتی بسیار بزرگ تر (تا ۱۰ برابر صاعقه گیر ساده در شرایط یکسان)

- نیاز به تعداد کمتری صاعقه گیر در سایت های بزرگ

- عملکرد مستقل از باد و باران

- طول عمر بالا (بیش از ۳۰ سال با تست دوره ای)

- قابلیت تست الکترونیکی در محل بدون نیاز به دمونتاژ

#### محدودیت ها و انتقادات

با وجود مزایای زیاد، برخی متخصصان هنوز به ادعای شعاع حفاظتی بسیار بزرگ ESE با دیده تردید نگاه می کنند( البته بدون توجه و در نظر گرفتن هزینه های پایین و سهولت اجرا و عملکرد آن ) و استاندارد IEC 62305 همچنان صاعقه گیرهای ساده فرانکلین و شبکه مش را به عنوان روش مرجع توصیه می کند. با این حال، در کشورهایی مانند فرانسه، اسپانیا، مالزی و بخش زیادی از خاورمیانه، ESE به صورت رسمی پذیرفته شده و مورد استفاده قرار می گیرد.

#### نقش هوش مصنوعی در بهینه سازی سیستم های صاعقه گیر ESE

در دهه اخیر، هوش مصنوعی و یادگیری ماشین وارد حوزه حفاظت صاعقه شده و تحولات شگفت انگیزی ایجاد کرده است:

1. پیش بینی لحظه ای وقوع صاعقه 

 با استفاده از شبکه های عصبی عمیق (Deep Neural Networks) و داده های رادار هواشناسی، سنجنده های میدان الکتریکی و داده های ماهواره ای GOES-16/17، الگوریتم های AI می توانند وقوع صاعقه را تا ۳۰–۴۵ دقیقه زودتر و با دقت بیش از ۹۲٪ پیش بینی کنند. این قابلیت به سیستم ESE اجازه می دهد دقیقا در لحظه مناسب فعال شود و از مصرف بی مورد انرژی داخلی جلوگیری کند.

2. بهینه سازی زمان Δt (زمان پیش فعالی) 

 شرکت های پیشرو اکنون با استفاده از AI، زمان Δt را به صورت دینامیک تنظیم می کنند. در شرایطی که رطوبت بالا یا آلودگی هوا وجود دارد، زمان پیش فعالی به صورت خودکار کاهش یا افزایش می یابد تا بهترین عملکرد را داشته باشد.

3. پایش سلامت و نگهداری پیش بینانه (Predictive Maintenance) 

 هر صاعقه گیر ESE مجهز به سنسورهای ولتاژ، جریان و دما است. داده های این سنسورها به یک ماژول AI ارسال می شود که با الگوریتم های یادگیری ماشین، خرابی احتمالی خازن ها، مدار تریگر یا اتصالات را تا ۶–۱۲ ماه قبل پیش بینی می کند. این کار هزینه های نگهداری را تا ۷۰٪ کاهش می دهد.

4. طراحی هوشمند شعاع حفاظتی 

 نرم افزارهای مبتنی بر AI با در نظر گرفتن توپوگرافی زمین، ارتفاع ساختمان ها، جنس خاک و آمار محلی صاعقه، دقیق ترین شعاع حفاظتی را محاسبه می کنند و تعداد و محل دقیق نصب صاعقه گیرها را پیشنهاد می دهند. این کار خطای طراحی انسانی را تقریبا به صفر می رساند.

5. ادغام با سیستم های هشدار و قطع خودکار 

 در سایت های حساس (پالایشگاه، انبار مهمات، دیتاسنتر)، AI پس از تشخیص خطر صاعقه، به صورت خودکار ژنراتورهای اضطراری را روشن و بارهای حساس را ایزوله می کند.

#### آینده: صاعقه گیرهای کاملا هوشمند

شرکت های پیشتاز اکنون در حال توسعه نسل بعدی صاعقه گیرهای ESE هستند که:

- به شبکه 5G متصل اند

- از پردازش لبه (Edge AI) برای تصمیم گیری در کمتر از ۱ میلی ثانیه استفاده می کنند

- با پهپادهای مجهز به LiDAR به صورت خودکار نقشه برداری و بهینه سازی می شوند

- با استفاده از یادگیری تقویتی (Reinforcement Learning)، خودشان را در طول زمان بهتر می کنند

#### نتیجه گیری

صاعقه گیرهای الکترونیکی فعال مانند تندر (Thunder) شرکت مهندسی نیرو ایستا www.niroista.com با وجود بحث های فنی موجود، در عمل کارایی بسیار بالایی در حفاظت از تاسیسات حساس نشان داده اند. ورود هوش مصنوعی به این حوزه نه تنها دقت و قابلیت اطمینان این سیستم ها را افزایش داده، بلکه هزینه های نصب، راه اندازی و نگهداری را به طور چشمگیری کاهش داده است. در ایران که با خطر بالای صاعقه در بسیاری از مناطق مواجه هستیم، ترکیب صاعقه گیرهای ESE با راهکارهای هوش مصنوعی می تواند به عنوان یکی از موثرترین روش های کاهش خسارات جانی و مالی ناشی از صاعقه مورد توجه قرار گیرد. آینده حفاظت در برابر صاعقه دیگر فقط یک میله فلزی در بالای ساختمان نیست؛ بلکه یک سیستم هوشمند، پیش بین، خودترمیم و کاملا متصل است.