火灾探测信号处理算法及其性能评估方法研究

【摘要】：火灾自动探测技术是随着电子、通信与信息系统、光电技术、火灾科学、传感器技术、信号处理技术和自动控制技术发展而逐步发展起来的多学科综合应用技术。其利用传感器探测火灾生成物，达到预报火灾目的。火灾探测追求的目标是早期准确预报火灾和减少误、漏报警。为达到这一目标，在改进硬件设计的同时，人们不断将信号处理技术领域的成果应用到火灾探测信号处理中，利用不同的信号处理方法开发了大量火灾探测信号处理算法，并在此基础上开发生产火灾探测报警系统应用于社会的不同保护对象。 火灾探测信号处理算法的应用促进了火灾探测技术的进步，产生了解决火灾探测中误报问题的有效方法。但是，如何检验火灾探测信号处理算法性能，特别是其长期的学习性能，以及评价探测算法长期工作时性能稳定性，则是一个重要研究课题。现有的火灾探测器国家(国际)标准规定了高温、低温、湿度、气流、振动、冲击、碰撞、腐蚀、光干扰、电磁兼容性等多项环境试验，其考核的内容均是短时间内探测器的环境适应性能(各项试验时间累加不超过45天)。但是，在长期的连续工作中，如果火灾探测信号处理算法经过不当的现场自学习而导致算法性能发生变化，则极易发生漏报警和误报警现象。这意味着经合法检验机构按国家标准严格检验的产品将由于火灾探测信号处理算法性能改变而成为不合格产品，继而给社会带来严重的安全隐患。有时，个别厂家为了谋取非法利润，将不带火灾探测信号处理算法的探测器冒充带有智能算法的探测器送检并出售。这既扰乱了市场，也使需要使用适应性强的火灾探测信号处理算法产品的被保护场所在一旦火灾发生时达不到被保护的目的。 因此，开发适应不同原理、不同场所的火灾探测信号处理算法，通过技术手段鉴别探测算法存在，验证评估算法的性能，工程选择产品时利用技术方法评定产品适用性成为国际火灾探测报警领域研究的热点课题。 本文将新火灾探测信号处理算法研究、火灾探测信号处理算法评估技术研究及火灾探测器工程适应性评估三个目前国际火灾探测报警领域急需解决的热点问题作为选题方向，结合承担的科技部科技基础性工作专项资金项目《火灾探测应用环境及火灾信息数据库》(编号2000DEB30121)、科技部社会公益研究专项资金项目《火灾探测算法评估技术的研究》(编号2001DIB30124)及国家重点基础研究发展规划973项目专题8《火灾早期的多信号感知与智能识别》(编号2001CB409608)开展相关研究工作，达到了预期目标。