加油(气)站是交通运输产业和人们现代日常生活中的重要支撑单元,也是公认易爆、易燃的火灾事故防范要地。随着充电桩引入、非油品业务剧增等业态改变,加油(气)站在营运时由于油气挥发、泄露在周围环境中产生烷烃类可燃气体,以及加油(气)枪、潜油泵(压缩机)等电气设备用电线路连接处接触不良、线缆或设备绝缘老化破损引起的串联故障电弧,已悄然成为火灾诱发的主要因素。常规基于催化燃烧技术的烷烃类可燃气体(尤其是加气站中甲烷)检测方法因存在测量精度低、抗干扰能力弱、易中毒和休眠等缺陷,极易产生误报漏报现象;常规基于电弧理论数学模型、物理特征诊断等的串联故障电弧检测方法,因受电弧发生时电流幅值相对较小易被负载电流湮没、隐蔽性和随机性强等特点的限制,准确性不高,也易产生误报漏报现象。因此,本文针对上述两个关键性技术问题——串联故障电弧型火灾预警监测技术和甲烷气体型火灾预警监测技术,针对性地进行了研究。其主要研究内容和成果如下所述。研究了加油(气)站及其火灾隐患特点,指出火灾预警系统对及时发现火灾隐患、消除火灾事故的重要性。分析目前加油(气)站火灾预警系统的特点及发展趋势,指出串联故障电弧和甲烷气体的准确监测已成为加油(气)站火灾预警监测的重要任务。研究了串联故障电弧型火灾预警监测关键技术的理论与算法。分析交流用电回路中串联故障电弧的产生机理及相关特性。针对电流波形出现的“零休”现象和高次谐波现象特征,提出一种基于相关理论及零休特征融合的串联故障电弧检测方法。该法以参照UL1699标准搭建的低压单相交流串联故障电弧实验平台为基础,通过采集用电回路的两个周期电流并计算其零休时间比例系数、滤除低频成份后的归一化绝对值最大互相关系数,然后用模糊逻辑器将两系数进行融合处理得到串联故障电弧综合特征识别系数,进一步结合零休时间比例系数并分别与经验阈值比较从而判别是否有串联故障电弧发生。以烷烃类中的甲烷气体为研究对象,研究了甲烷气体火灾预警监测关键技术的理论与算法。分析了甲烷气体分子吸收光谱特性,确定了双波长NDIR基本检测方式,并提出基于卡尔曼滤波算法的甲烷气体预警监测系统模型,最终提高了甲烷气体检测的精度。研究了加油(气)站火灾预警监测关键技术的实现研究。完成了对加油(气)站串联故障电弧型火灾预警探测器和甲烷气体型火灾预警探测器的技术要求分析、硬件设计和软件流程设计,分别实现信号采集、故障识别及控制输出功能。对串联故障电弧型火灾预警监测技术和甲烷气体型火灾预警监测技术进行了实验与数据分析。结果表明:本文提出的基于相关理论及零休特征融合的串联故障电弧检测方法能对低压单相交流用电回路中使用GB14287.4推荐负载时产生的串联故障电弧辨识率高达100%;本文设计的甲烷气体型火灾预警探测器精度高达98.27%,响应时间为t90≤30s,重复性不大于2%,零点漂移最大为0.4%FS(FS为探测器的满量程),量程漂移最大为0.8%FS。最终实现了加油(气)站火灾预警监测系统的全面、安全和可靠运行,具有工程实用价值。