统计检测方法在火灾早期预警中的应用

论文摘要

火灾不仅夺去了人类的生命财产，还破坏了人类赖以生存的生态环境和自然资源，严重地威胁着人类的生存安全。因此研究火灾发生发展的规律，准确可靠的实现火灾早期探测具有极为重要的意义。当代火灾探测技术主要需要解决的问题就是提早报警、降低误报和漏报，而提早报警和降低误警率恰恰是一对矛盾，这对火灾探测技术提出了更高的要求。火灾中的气体与火灾同步产生，其浓度变化能真实体现火灾的进程，且气体传播速度快，适合用于火灾早期探测。本文以CO气体作为火灾早期的表征气体，建立了基于傅立叶变换红外光谱技术的早期火灾探测实验系统，进行了大量的有限空间火灾模拟实验，并对浓度数据进行处理，剔除数据中的随机成分，得到包含火灾过程特征信息的浓度数据。本文在统计检测理论的基础上分析了火灾预警的问题，针对火灾特有的非平稳随机过程的特点，构建了火灾判别系统的检测模型，选择运用NP准则与改进的时间序列结合的方法来判决火灾的发生。NP准则不需要确定先验概率以及代价函数的特点很适合火灾探测；引入序列检测的思想将NP准则的判决域划分为报警区、拒识区和非火灾区三个区域，克服NP准则凭单次观测值作判决易引起误报、漏报的缺点；将传统的序列检验进行优化改进，固定观测维数，以移动窗的形式更新样本更是改善了探测器的性能，利于实现火灾的连续预警。实验证明，该探测方法在阴燃初期就能够准确判断火灾，无漏报或误报。比起传统探测器，该方法为火灾的防患和预警提供了有效的时间。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪 论
• 1.1 课题的来源与意义
• 1.2 火灾探测原理
• 1.3 火灾探测技术的研究现状与发展趋势
• 1.3.1 火灾探测技术的现状
• 1.3.2 火灾探测算法
• 1.3.3 火灾探测技术的发展趋势
• 本章小结
• 第二章 火灾气体探测及过程表征气体
• 2.1 火灾产生的机理及其特性
• 2.1.1 火灾产生的机理
• 2.1.2 火灾的动态过程特性
• 2.2 火灾气体探测
• 2.2.1 气体火灾探测器
• 2.2.2 气体探测技术的发展
• 2.3 火灾早期过程表征气体的选定
• 本章小结
• 第三章 基于FTIR的火灾探测实验系统
• 3.1 实验系统与设备
• 3.1.1 系统总体构成
• 3.1.2 傅立叶变换红外（FTIR）光谱仪
• 3.2 光谱浓度定量方法
• 3.2.1 电磁辐射与“大气窗口”
• 3.2.2 对特征气体吸收波带的研究
• 3.3 实验
• 本章小结
• 第四章 实验分析与实验数据处理
• 4.1 实验分析
• 4.1.1 模拟火灾实验分析
• 4.1.2 模拟非火灾源燃烧实验分析
• 4.2 火灾初期的过程特征提取
• 4.2.1 过程特征参量的提取方法
• 4.2.2 对火灾数据过程特征的提取
• 本章小结
• 第五章 基于序列检验的火灾检测算法
• 5.1 火灾判别系统的检测模型
• 5.2 Neyman-Pearson 准则
• 5.3 火灾过程特征的简单判决算法
• 5.3.1 一次观测判决
• 5.3.2 多次观测判决
• 5.4 改进的序列检验法
• 5.4.1 序列检验
• 5.4.2 改进序列检验似然比的递推公式
• 5.4.3 判决门限的确定
• 5.5 基于NP 检验的火灾早期探测方法的判别结果
• 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢