بیم دتکتورهای دودی انتخابی واضح برای حفاظت از ساختمان‌هایی با سقف‌های بلند مانند آتریوم‌ها، لابی‌ها، سالن‌های ورزشی، ورزشگاه‌ها، موزه‌ها، کلیساها، کارخانه‌ها و انبارها هستند. معمولاً حریق‌ها در بخش‌های پایین‌تر ساختمان و در نزدیکی سطح کف آغاز می‌شوند. در این حالت، دود ناشی از آتش به سمت سقف بالا می‌رود؛ ستون دود هنگام حرکت از نقطه شروع خود، به اطراف پخش شده و میدان دودی به شکل یک مخروط وارونه ایجاد می‌کند که هرچه بالاتر می‌رود رقیق‌تر می‌شود. در نتیجه کاهش غلظت دود، دتکتورهای نقطه‌ای هرچه در ارتفاع بیشتری نصب شوند، کارایی کمتری خواهند داشت. بر اساس استاندارد BS5839 بخش ۱، ارتفاع نصب دتکتورهای نقطه‌ای برای حفاظت جانی به ۱۰٫۵ متر و برای حفاظت از اموال به ۱۵ متر محدود شده است.
در مقابل، بیم دتکتورهای دودی که کل ستون دود را نمونه‌برداری می‌کنند، به‌طور ایده‌آل برای کاربردهای با سقف بلند مناسب هستند. این موضوع در استاندارد BS5839 بخش ۱ نیز مورد تأیید است که استفاده از بیم دتکتورها را تا ارتفاع ۲۵ متر برای حفاظت جانی و ۴۰ متر برای حفاظت از اموال مجاز می‌داند.
انواع بیم دتکتور
بیم دتکتورهای دودی دارای تأییدیه اروپایی طبق استاندارد EN54-12:2002 «سیستم‌های اعلام حریق و آتش – دتکتورهای دودی – دتکتورهای خطی با استفاده از پرتو نوری» آزمایش می‌شوند. دو نوع اصلی بیم دتکتورهای نوری خطی شامل نوع «انتهای به انتها» و نوع «رفلکتوری» هستند که هر دو بر اساس اصل کاهش شدت نور کار می‌کنند: یک پرتو نوری در عرض ناحیه تحت حفاظت تابانده می‌شود و میزان تضعیف آن بر اثر وجود دود پایش می‌گردد.
بیم دتکتور نوع «انتهای به انتها» دارای فرستنده و گیرنده جداگانه در دو انتهای ناحیه تحت حفاظت است. این نوع نیازمند تأمین برق برای هر دو واحد فرستنده و گیرنده بوده که باعث طولانی‌تر شدن مسیر سیم‌کشی و در نتیجه افزایش هزینه نصب نسبت به نوع رفلکتوری می‌شود. بیم دتکتورهای رفلکتوری یا «تک‌سَر» تمام تجهیزات الکترونیکی را در یک محفظه دارند: پرتو به سمت یک رفلکتور در انتهای مقابل ناحیه تحت حفاظت تابانده می‌شود و گیرنده میزان تضعیف سیگنال بازگشتی را پایش می‌کند.
اگرچه بیم دتکتورهای رفلکتوری به دلیل صرفه‌جویی قابل توجه در هزینه نصب، امروزه بیشتر از نوع انتهای به انتها استفاده می‌شوند، اما در به‌کارگیری آن‌ها باید ملاحظاتی در نظر گرفته شود. باید توجه داشت که در بیم دتکتور نوع انتهای به انتها، هر جسمی که در مسیر پرتو قرار گیرد و باعث کاهش شدت سیگنال شود، عملکرد دتکتور را مختل نمی‌کند و بدترین حالت ممکن ایجاد یک آلارم کاذب است. اما در بیم دتکتورهای رفلکتوری، وجود یک جسم بازتاب‌دهنده در مسیر پرتو، به‌ویژه در نزدیکی دستگاه، ممکن است بازتاب کافی به گیرنده ایجاد کند حتی اگر سیگنال به بیشتر ناحیه تحت حفاظت نرسد. این موضوع معمولاً در مورد بیم دتکتورهایی با میزان بازتاب کم، به‌خصوص مدل‌های با رفلکتور کوچک، مشکل‌سازتر است.
هزینه نسبی
طبق استاندارد BS5839 بخش ۱، یک دتکتور دودی نقطه‌ای دارای شعاع پوشش حداکثر ۷٫۵ متر است. در یک طرح ساده جانمایی (شکل ۱a)، این مقدار معادل فاصله حداکثر ۱۰٫۵ متر بین دتکتورها است. با تغییر دقیق چیدمان دتکتورها (شکل ۱b) می‌توان تعداد دتکتورهای نقطه‌ای موردنیاز برای پوشش یک مساحت مشخص را کاهش داد. برای بیم دتکتورهای دودی، استاندارد BS5839 بخش ۱ حداکثر برد ۱۰۰ متر و پوشش ۷٫۵ متر در هر طرف پرتو را مجاز می‌داند که این مقدار، پوشش نظری ۱۵۰۰ مترمربع را فراهم می‌کند (شکل ۱c)؛ مساحتی که معمولاً برای پوشش آن به ۱۶ عدد یا بیشتر دتکتور دودی نقطه‌ای نیاز است. کاهش تعداد تجهیزات موجب کاهش هزینه نصب و نگهداری می‌شود. بزرگ‌ترین محدودیت بیم دتکتور دودی این است که یک تجهیز «خط دید» محسوب می‌شود و در نتیجه ممکن است هر جسم یا شخصی که وارد مسیر پرتو شود، موجب اختلال شود و این امر استفاده از آن را در بیشتر فضاهای اشغال‌شده با ارتفاع سقف معمولی غیرعملی می‌سازد.
جریان هوا
جریان هوای زیاد برای شناسایی دود توسط هم دتکتورهای نقطه‌ای و هم بیم دتکتورهای دودی مشکل خاصی ایجاد می‌کند، زیرا انتشار دود تحت شرایط عادی ممکن است اتفاق نیفتد. سرعت بالای هوا همچنین می‌تواند دود را از محفظه تشخیص دتکتور نقطه‌ای خارج کند، بنابراین باید عملکرد دتکتور نقطه‌ای در مکان‌هایی که سرعت هوا بیش از ۱٫۵ متر بر ثانیه است یا تعویض هوا در ناحیه حفاظت‌شده بیش از ۷٫۵ بار در ساعت می‌باشد، با دقت بررسی شود. بیم دتکتورهای دودی معمولاً در آزمون‌های تأییدیه برای پایداری در جریان هوای زیاد آزمایش نمی‌شوند، زیرا جریان زیاد هوا تأثیر قابل‌توجهی بر قابلیت تشخیص آن‌ها ندارد. هرچند در نواحی با جریان هوای بالا معمولاً نیاز به کاهش فاصله نصب نیست، اما باید رفتار پیش‌بینی‌شده دود در این شرایط مدنظر قرار گیرد.
مقاومت در برابر حرکت ساختمان
برای عملکرد صحیح، بیم دتکتورها به یک سطح نصب بسیار پایدار نیاز دارند؛ سطحی که حرکت، جابه‌جایی، لرزش یا تغییر شکل در طول زمان نداشته باشد، زیرا این موارد می‌توانند باعث ایجاد آلارم یا خطای کاذب شوند. دتکتور باید روی یک دیوار باربر محکم، ستون پشتیبان، تیر سازه‌ای یا سطح دیگری که انتظار نمی‌رود در طول زمان دچار لرزش یا جابه‌جایی شود، نصب شود. این تجهیز را می‌توان مستقیماً روی سازه ساختمان نصب کرد که معمولاً امکان تنظیم ±۱۰ درجه را فراهم می‌کند، یا در صورت نیاز به نصب مورب یا نصب روی سقف، از براکت‌های قابل تنظیم با دامنه تغییر بیشتر استفاده نمود. اگر نصب هر دو بخش دستگاه روی سازه محکم امکان‌پذیر نباشد، باید فرستنده روی سطح محکم‌تر نصب شود، زیرا جابه‌جایی رفلکتور یا گیرنده اثر کمتری نسبت به جابه‌جایی فرستنده دارد.
بیم دتکتور باید در برابر حرکت‌های احتمالی ساختمان که ناشی از نیروهای محیطی مختلف است، مقاومت بالایی داشته باشد. باد، برف، باران و تغییرات دما می‌توانند باعث خم‌شدن ساختمان شوند؛ به عنوان مثال، باد با سرعت ۶۰ کیلومتر بر ساعت که بر یک دیوار ۱۰۰ مترمربعی وارد می‌شود، می‌تواند فشاری معادل ۴ تن ایجاد کند. در فواصل طولانی، حتی تغییر شکل‌های جزئی سازه می‌تواند موجب انحراف زیاد پرتو از هدف شود؛ برای مثال، در برد ۱۰۰ متر، جابه‌جایی ۰٫۵ درجه‌ای فرستنده می‌تواند نقطه مرکزی پرتو را نزدیک به ۹۰۰ میلی‌متر جابه‌جا کند. برای اطمینان از عملکرد قابل‌اعتماد، بیم دتکتور باید بتواند با حداکثر عدم‌همراستایی زاویه‌ای ±۰٫۵ درجه در دتکتور و ±۱۰ درجه در رفلکتور به‌خوبی کار کند تا تغییر شکل‌های موقت سازه بدون ایجاد آلارم یا خطای کاذب قابل تحمل باشد.
نصب و راه‌اندازی اولیه
همراستاسازی بیم دتکتور معمولاً شامل چهار مرحله است: همراستاسازی اولیه، تنظیم دقیق، تنظیم بهره و تأیید. توضیحات زیر مربوط به یک بیم دتکتور رفلکتوری معمولی است؛ بیم دتکتورهای نوع انتهای به انتها به یک مرحله اضافی نیاز دارند، زیرا باید هر دو سر فرستنده/گیرنده به‌درستی همراستا شوند. همراستاسازی اولیه با استفاده از نشانه‌گیر نوری داخلی و پیچ‌های تنظیم افقی و عمودی برای قرار دادن رفلکتور در مرکز آینه همراستاسازی انجام می‌شود. پس از همراستاسازی اولیه، فرآیند تنظیم دقیق انجام می‌شود. یک نمایشگر دیجیتال روی برد مدار دتکتور وجود دارد و تکنسین با تنظیم پیچ‌های افقی و عمودی، بالاترین مقدار ممکن را روی نمایشگر به دست می‌آورد. در طول این فرآیند، دتکتور پرتو را پایش کرده و بهره داخلی خود را برای دستیابی به بهترین پاسخ تنظیم می‌کند. پس از قرار گرفتن دوباره درپوش دستگاه، یک تنظیم نهایی بهره داخلی به‌صورت خودکار انجام می‌شود.
مرحله نهایی
مرحله پایانی شامل آزمایش عملکرد اعلام حریق و خطای دتکتور توسط تکنسین است. با استفاده از یک ماده مات و غیررفلکتوری، رفلکتور به طور کامل مسدود می‌شود که باید باعث ایجاد سیگنال خطای مسدود شدن پرتو پس از حدود ۳۰ ثانیه گردد. سپس حساسیت بررسی می‌شود. رفلکتور تا حدی کمتر از مقدار تنظیم حساسیت مربوطه با استفاده از مقیاس مدرج روی رفلکتور پوشانده می‌شود که نباید هیچ تغییری در وضعیت پرتو ایجاد کند. در نهایت، رفلکتور تا حدی بالاتر از مقدار حساسیت نسبی مسدود می‌شود که باید باعث ایجاد سیگنال آلارم حریق گردد.
تنظیم حساسیت و جبران تغییرات تدریجی
چالش همیشگی برای سازندگان دتکتور، ایجاد تعادل در مقدار تنظیم حساسیت به‌گونه‌ای است که عملکرد بین تشخیص سریع حریق واقعی و جلوگیری از آلارم‌های کاذب بیش از حد، متوازن باشد. برای دستیابی به عملکرد بهینه، سازندگان پیشرفته بیم دتکتورهای دودی قابلیت جبران خودکار برای خنثی‌سازی اثر تغییرات محیطی کوتاه‌مدت و بلندمدت را فراهم می‌کنند. الگوریتم حساسیت خودتنظیم، آستانه آلارم را طی چند ساعت به‌صورت خودکار برای جبران تغییرات کوتاه‌مدت محیط حفاظت‌شده (مانند فعالیت لیفتراک‌ها در طول روز کاری) تنظیم می‌کند. این تنظیمات توانایی دتکتور برای واکنش سریع به وقوع آتش‌سوزی را مختل نمی‌کند.
با تجمع گردوغبار روی بخش‌های نوری بیم دتکتور، حساسیت دستگاه افزایش یافته و احتمال بروز آلارم‌های کاذب بیشتر می‌شود. الگوریتم‌هایی برای جبران تجمع تدریجی گردوغبار ارائه می‌شوند تا ضمن حفظ حساسیت ثابت، فاصله‌های زمانی نگهداری رعایت شود. با این حال، لنزهای دتکتور و رفلکتور (در نوع رفلکتوری) همچنان باید به‌صورت دوره‌ای تمیز شوند. فاصله زمانی نگهداری به شرایط محل بستگی دارد؛ بدیهی است هرچه محیط آلوده‌تر باشد، دفعات تمیزکاری باید بیشتر شود.
نگهداری و آزمون
یکی از مشکلات نصب هر نوع دتکتور دودی در ارتفاع بالا، نیاز به دسترسی پرهزینه و زمان‌بر به دتکتور برای انجام آزمون کامل آلارم در طی سرویس سالانه است. بیشتر سازندگان امکان آزمون از راه دور بخش الکترونیکی دستگاه را فراهم می‌کنند، اما تکنسین معمولاً همچنان باید به‌صورت دستی فیلتری را در مسیر پرتو قرار دهد تا نشان دهد که دستگاه در حضور دود وارد وضعیت آلارم می‌شود؛ این فیلتر جایگزینی قابل‌قبول برای آزمون دود است که معمولاً برای دتکتورهای نقطه‌ای الزامی است. تاکنون تنها یک سازنده بیم دتکتورهای متعارف و آدرس‌پذیر را با یک فیلتر کالیبره سرووکنترل‌شده تجهیز کرده است که می‌تواند در مقابل گیرنده قرار گیرد و اثر دود واردشده به پرتو را شبیه‌سازی کند. اگر کاهش صحیح سیگنال نور بازگشتی تشخیص داده شود، دستگاه وارد وضعیت آلارم می‌شود، در غیر این صورت سیگنال خطا ارسال می‌گردد. این قابلیت که با نام Asuretest شناخته می‌شود، الزامات نگهداری و آزمون دوره‌ای اکثر استانداردهای محلی را برآورده کرده و مسیر کامل آلارم، شامل آزمون هر دو بخش الکترونیک و اپتیک دستگاه، را به‌طور کامل بررسی می‌کند. Asuretest را می‌توان از طریق کلید آزمون از راه دور در سطح زمین یا در نسخه آدرس‌پذیر، مستقیماً از پنل کنترل فعال کرد.
نتیجه‌گیری
بیم دتکتورها راهکاری مؤثر برای طراحان سیستم‌های اعلام حریق جهت تأمین حفاظت مقرون‌به‌صرفه برای فضاهای بزرگ با سقف بلند فراهم می‌کنند. پیشرفت‌های اخیر در زمینه راه‌اندازی، تنظیم خودکار حساسیت و قابلیت‌های آزمون، به‌کارگیری بیم دتکتورها را به‌عنوان بخشی از سیستم اعلام حریق به گزینه‌ای ساده‌تر و قابل مدیریت‌تر تبدیل کرده است. به‌ویژه، قابلیت Asuretest با راه‌اندازی از راه دور که آزمون کامل اجزای اپتیکی و الکترونیکی مسیر آلارم را فراهم می‌کند، ضمن رعایت استانداردهای محلی، نیاز به اجاره تجهیزات دسترسی به ارتفاع بالا را برطرف کرده و پیامدهای ایمنی و بهداشت کار در ارتفاع را حذف می‌کند و هزینه‌های نگهداری دوره‌ای را به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهد.
