×
تتطلب أنظمة المراقبة الحديثة تغطية مستمرة لمساحات واسعة، سواء كانت مساحات مصانع شاسعة أو مراكز مدن مزدحمة. يمكن للمكبرات الجديدة للقدرة الراديوية (RF) أن تزيد مدى الإرسال ثلاث مرات مقارنة بالأنظمة القديمة، كما أظهرت بعض الدراسات الحديثة في تقنيات الاتصالات اللاسلكية. هذه الأجهزة الصغيرة والمفيدة تقلل بشكل كبير من مشاكل فقد الإشارة في المناطق الحضرية المزدحمة أو المناطق الصناعية النائية، وفقًا لنتائج بونيمنت (Ponemon) التي نشرت السنة الماضية، حيث تقلص الثلثين تقريبًا من تلك الثغرات المحبطة في التغطية. ما يجعلها تعمل بشكل متميز هو قدرتها على العمل بسلاسة في نطاقات الترددات الأعلى. هذا يعني أن تسجيلات الأمن ولقطات الاستشعار تصل إلى غرفة التحكم بشكل أسرع، وهو أمر بالغ الأهمية عندما يُعد كل ثانية في عمليات السلامة.
يعود الحصول على قراءات دقيقة للمراقبة في نهاية المطاف إلى امتلاك إشارات لا تتأثر بالتشويش الكهرومغناطيسي. في الواقع، تتضمن مكبرات الصوت الراديوية الأحدث هذه الأيام ميزات متطورة لإلغاء الضوضاء بالإضافة إلى تقنية تُعرف باسم تقنية نيتريد الغاليوم. وبحسب لبعض الدراسات الحديثة المنشورة السنة الماضية، يمكن لهذه التحسينات أن ترفع وضوح الإشارة بنسبة تقارب ثلاثة أرباع عندما تعمل أجهزة متعددة في آن واحد. بالنسبة لطاقم الأمن، فهذا يعني أنهم قادرون على التمييز بين التهديدات الحقيقية وتلك الإنذارات الخاطئة التي تظهر بشكل مزعج. ودعنا نواجه الأمر، لا أحد يرغب في إضاعة الدقائق الثمينة في الاستجابة إلى إنذارات وهمية. وقد أظهرت الدراسات أنه مع تحسن جودة الإشارة، تنخفض الأخطاء أثناء أوقات الاستجابة بنسبة تقارب الثلث في الأماكن التي يتحرك فيها الكثير من الناس باستمرار.
تُظهر الشبكة الأمنية في سنغافورة مدى نجاح تقنية المضخم الراديوي (RF) في التوسع لتطبيقات المدن الكبيرة. فقد نصبت المدينة مضخمات صغيرة لكنها قوية على نحو 12000 عمود إنارة ونقطة نقل، وهو ما ساعد نظام المراقبة الذكاء الاصطناعي الخاص بها على تحقيق دقة بيانات قريبة من الكمال معظم الأوقات. والأمر المثير للإعجاب هو أن هذا الترتيب قلل التأخيرات بنسبة تقارب النصف، ووصل فعليًا إلى المناطق الساحلية التي كانت إشاراتها ضعيفة من قبل، وهو ما يشير إليه تقرير الاتصال الحضري لعام 2024. وبدراسة ما أنجزته سنغافورة، يصبح واضحًا أنه عندما تُحسَّن البنية التحتية لـ RF بشكل صحيح، فإن توسيع نظم الأمن على مستوى المدينة دون فقدان قوة الإشارة أواتصالات موثوقة يصبح أمرًا منطقيًا.
تتجه أنظمة الأمان اليوم بعيدًا عن الأنظمة التناظرية التقليدية نحو مكبرات الصوت الرقمية ذات التردد اللاسلكي (RF). تتيح هذه الأنظمة الجديدة تحكمًا أفضل بكثير في الإشارات وإدارة ذكية للطاقة تُعدّل نفسها تلقائيًا أثناء التشغيل. يحدث هذا السحر من خلال ما يُعرف باسم التشويه المسبق الرقمي أو (DPD) اختصارًا. وبشكل أساسي، يقوم هذا النظام بتصحيح مشاكل الموجات بشكل تلقائي، مما يعني ارتفاع دقة الإشارة بنسبة تتراوح بين 40 إلى 60 بالمائة تقريبًا في تلك البيئات الشبكية المعقدة متعددة القنوات. أما بالنسبة للتركيبات التي تعمل دون توقف يومًا بعد يوم، فإن هذا التحول يقلل من هدر الطاقة بشكل كبير. علاوةً على ذلك، تتعامل هذه الأنظمة الرقمية مع تغيرات درجات الحرارة بشكل أفضل بكثير من الأنظمة السابقة، مما يجعلها خيارًا مثاليًا للتركيبات الأمنية الخارجية حيث يمكن أن تختلف الظروف الجوية بشكل كبير على مدار السنة.
تتميز أشباه الموصلات من نيتريد الغاليوم (GaN) بكثافة طاقة تصل إلى ثلاثة أضعاف ما توفره الحلول القياسية من السليكون، مما يغير من أداء المضخمات الراديوية في العديد من الصناعات. وبحسب أبحاث السوق الحديثة لعام 2024، تصل كفاءة إضافة القدرة (PAE) لهذه المضخمات إلى نحو 82٪ عند العمل ضمن نطاقات الترددات لشبكة 5G، وهو ما يساعد في الحفاظ على قوة الإشارة حتى في البيئات الحضرية المزدحمة حيث تكون التداخلات شائعة. ميزة أخرى كبيرة هي أنها تنتج نحو 35٪ أقل من الحرارة مقارنة بنظيراتها من السليكون. هذا يجعلها مفيدة بشكل خاص في المواقف التي قد تكون فيها الحرارة الزائدة مشكلة. خذ على سبيل المثال لا الحصر أنظمة المسح البيومتري المخفية المثبتة في الأماكن العامة أو أجهزة المراقبة عن بُعد التي تعمل بالكامل بالطاقة الشمسية. فانخفاض الإشعاع الحراري يعني أن هذه التركيبات يمكنها العمل لفترة أطول بين فترات الصيانة دون مواجهة مشاكل التسخين.
لقد قلصت أحدث طرق التعبئة مثل التكامل على مستوى الشريحة حجم مكبرات الصوت عالية التردد (RF) بنسبة تصل إلى 70٪ منذ عام 2020 مع الحفاظ على مستوى الطاقة المخرجة دون تغيير. إن صغر مكونات هذه المكبرات يعني أنه يمكن تركيبها الآن مباشرة داخل كاميرات التعرف على الوجه وأجهزة ماسحات لوحات الترخيص التي نراها في كل مكان. ومن ثم أصبح من الممكن إنشاء أنظمة هوائيات موزعة تتميز بزمن استجابة أقل من جزء من الألف من الثانية. وبإضافة بعض المزايا الذكية لمراقبة الأداء ذاتيًا عبر الذكاء الاصطناعي، تبدأ هذه الوحدات الصغيرة فجأة في تحقيق وفورات مالية أيضًا. وتؤكد المدن التي استثمرت في صيانة شبكات المراقبة الخاصة بها أن المصروفات السنوية انخفضت بنسبة 22٪ تقريبًا بفضل هذه التحسينات. وهذا منطقي حقًا إذا أخذنا في الاعتبار مدى قلة توقف العمل في المعدات الذكية.
تتعامل تقنيات المراقبة الحديثة مع حوالي 87 بالمئة من إشارات التردد اللاسلكي (RF) مباشرة من المصدر، بدلًا من إرسال كل البيانات إلى السحابة، مما يقلل وقت الاستجابة بنسبة تصل إلى الثلثين وفقًا لتقرير فروست آند سوليفان من العام الماضي. عندما ندمج مكبرات قوة التردد اللاسلكي (RF) مع رقائق الحوسبة الحافة (edge computing) التي تعمل بالذكاء الاصطناعي، نحصل على اكتشاف التهديدات خلال أقل من 200 مللي ثانية. هذا النوع من السرعة مهم جدًا عند محاولة اكتشاف شخص يحمل أسلحة أو كشف طائرات مُسيّرة غير قانونية تحلق في الجو. الطريقة التي تعمل بها هذه الأنظمة معًا تسمح للذكاء الاصطناعي بتصفية كل الضجيج الخلفي لإشارات التردد اللاسلكي، في حين تعزز الترددات المهمة. هذا الأمر منطقي أيضًا، نظرًا لأن شوارع المدن مكتظة بالإشارات المختلفة التي تنتقل في كل الاتجاهات.
يمكن لمكبرات الترددات الراديوية (RF) المدعمة بالذكاء الاصطناعي إدارة تخصيص عرض النطاق الترددي فعليًا من خلال تقنيات النمذجة التنبؤية. تتعامل هذه الأنظمة مع ما يقارب أربع مرات ونصف أكثر من موجات الفيديو مقارنة بالإعدادات التناظرية القديمة. عندما يتعلق الأمر بخفض تشويش الإشارة، فإن التعلم الآلي يُحدث فرقًا كبيرًا أيضًا. أظهرت الدراسات تحسنًا يتراوح بين 40 إلى 45% في إعدادات الكاميرات المتعددة حيث يقوم النظام بتعديل كسب المكبر تلقائيًا اعتمادًا على درجة ازدحام شبكة المراقبة في أي لحظة. النتيجة؟ يمكن للمدن الذكية تشغيل التعرف على الوجوه بدقة 8K جنبًا إلى جنب مع بيانات رادار الموجات الملليمترية في نفس الوقت دون إحداث ضغط كبير على البنية التحتية للنقل الخلفي. هذا النوع من الأداء مهم جدًا عند التعامل مع أنظمة المراقبة الحضرية المعقدة التي تحتاج إلى معالجة كميات هائلة من المعلومات في وقت واحد.
يمكن للإشارات الراديوية المُضخمة اختراق الجدران وتحقيق مدى يبلغ حوالي 1.2 ميل، ولكن وفقًا لتقرير هيئة الخصوصية الدولية لعام 2024، يشعر ما يقرب من ثلاثة أرباع سكان المدن بالقلق إزاء انتهاك خصوصيتهم بواسطة هذه الموجات الكهرومغناطيسية. وقد تدخلت الهيئات التنظيمية مؤخرًا، وفرضت متطلبًا يقضي باستخدام التشفير لأي بيانات راديوية تُعالج بواسطة الذكاء الاصطناعي وتعمل على ترددات تزيد عن 24 غيغاهرتز. ويُحدث هذا الشرط صداعًا حقيقيًا للمهندسين الذين يحاولون الحفاظ على سرعة استجابة الأنظمة بما يكفي لتطبيقاتها العملية. لا تزال هناك مناقشات ساخنة تدور حول كيفية تحقيق التوازن الصحيح بين الحفاظ على سلامة المجتمعات وحماية الحريات الشخصية. تصبح الأمور أكثر تعقيدًا عندما نأخذ في الاعتبار أن تقنية المراقبة الراديوية أصبحت تفوق الأنظمة البصرية التقليدية بنسبة تصل إلى 90% من حيث التفصيل، مما يطرح أسئلة جديدة حول المستوى المقبول للمراقبة في المجتمع الحديث.
تعتمد أنظمة المراقبة الحديثة على مكبرات القدرة RF التي تعمل عادةً بنسبة تتراوح بين 40 إلى 60 بالمئة من الوقت، مما يعني أنها تنتج ما يقارب 15 إلى 30 بالمئة من طاقتها الكلية على شكل حرارة هدر. وعندما لا تُدار هذه الحرارة بشكل صحيح، فإن مدة عمر المكونات تقل بنسبة تتراوح بين 19 إلى 22 بالمئة تقريبًا مقارنةً بما هو متوقع (كما ذكر في بحث Energy 2021)، إضافةً إلى ارتفاع ملحوظ في عدد الإنذارات الخاطئة بسبب تشويه الإشارات. الأخبار الجيدة هي أن مكبرات القدرة المبنية على نيتريد الغاليوم تبقى أبرد بنسبة تتراوح بين 12 إلى 18 درجة مئوية مقارنةً بالمكبرات التقليدية المبنية على السيليكون. كما أن أنظمة التبريد في تلك المصفوفات الطورية توزع الحرارة بشكل أفضل بكثير عبر جميع العقد في النظام. وبالنسبة للتركيبات الأكبر التي تعمل فيها المعدات دون توقف، يمكن أن تقلل تقنيات التبريد بالغمس من استهلاك الطاقة الكلي بنسبة تصل إلى الثلث تقريبًا أثناء التشغيل لفترة طويلة، وفقًا للتقارير المختلفة حول إدارة الحرارة التي رأيناها مؤخرًا.
تستخدم الشبكات الأمنية الرائدة تقنية توسيع الطاقة ثلاثية المراحل في مكبرات الصوت عالية التردد:
تقلل هذه التقنيات من استهلاك الطاقة بنسبة 23–29% في شبكات المراقبة الحضرية مع الحفاظ على توافر النظام بنسبة 99.3%. وكما أشار تقرير سوق إدارة الحرارة لعام 2024، فإن حلول التبريد التكيفية التي تجمع بين مبردات السوائل والتحسين المدفوع بالذكاء الاصطناعي للتدفق الهوائي تمنع 82% من حالات التقييد الحراري في النشر عالي الكثافة.
أدى الجمع بين تقنية 5G وتقنية الموجات الملليمترية (mmWave) إلى دفع مكبرات الصوت الراديوية (RF) إلى ما يتجاوز بكثير نطاقها المعتاد، حيث تعمل الآن على ترددات تفوق 50 غيغاهرتز، أي ما يقارب عشرة أضعاف ما نراه في الأنظمة القديمة التي تعمل بترددات دون 6 غيغاهرتز. ما المقصود بهذا من حيث التطبيق العملي؟ تعنيه هذه التطورات أن أنظمة الأمان يمكنها الآن التعامل مع مقاطع الفيديو الخام بدقة 4K دون الحاجة إلى ضغط البيانات، مع الحفاظ على زمن انتقال (Lag time) لا يتجاوز 25 مللي ثانية، وهو أمر بالغ الأهمية عند تشغيل خوارزميات كشف التهديدات الذكية في الوقت الفعلي. تشير أحدث البيانات الواردة في تقرير اتجاهات تقنية RF إلى أن هذه المكبرات ذات النطاق العالي الجديدة تحقق كفاءة تصل إلى نحو 92%، وهو ما يحل في الواقع بعض المشاكل المستمرة المتعلقة بكيفية انتشار الإشارات عبر البيئات الحضرية الكثيفة، حيث كانت المباني تعيق جزءاً كبيراً من الإشارة في الماضي.
تحتوي مكبرات الصوت من الجيل الجديد على معالجات تعلم آلي تتنبأ بفشل المكونات قبل أكثر من 72 ساعة، مما تقلل وقت التوقف غير المخطط له بنسبة 38٪ في التجارب الميدانية. يمكن لإحدى نماذج الشركات المصنعة أن تقوم تلقائيًا بإعادة توجيه الإشارات أثناء الضغط الحراري، مما تحقق معدل توفر بنسبة 99.999٪ في اختبارات المناخ الصحراوي. تدعم هذه الابتكارات التحول العالمي نحو بنية تحتية أمنية مستدامة تمامًا وخالية من الصيانة.
يتوقع المحللون في السوق أن يشهد قطاع مكبرات القدرة الراديوية (RF) للاستخدامات الأمنية نمواً ملحوظاً خلال العقد القادم، حيث من المتوقع أن يسجل نمواً سنوياً بنسبة 9.8 بالمئة حتى عام 2030. ويعود هذا النمو بشكل كبير إلى نشر شبكات الجيل الخامس (5G) في المدن حول العالم، بالإضافة إلى مشاريع المدن الذكية التي تكتسب زخماً متزايداً. ومن المرجح أن تهيمن منطقة آسيا والمحيط الهادئ على هذا المجال بحصة تقدر بـ 42 بالمئة من القيمة السوقية الإجمالية، وذلك بفضل استثمارات سنغافورة الكبيرة التي تجاوزت 740 مليون دولار أمريكي لترقية بنيتها التحتية الخاصة بالمراقبة باستخدام تقنية الموجات الملليمترية المتقدمة (mmWave). وفي المقابل، تحتفظ أمريكا الشمالية بالمركز الثاني بحصة سوقية تقدر بـ 28 بالمئة، حيث تواصل الحكومات استثمار الموارد في حلول متطورة لمراقبة الحدود مصممة للعمل ضمن نطاقات ترددات عالية جداً تتجاوز قدرة 100 جيجاهرتز.
