Dynamics of skewness and kurtosis of dangerous environmental parameters in the event of fire

Abstract

The object of this study is the dynamics of skewness and kurtosis of the selective distribution of dangerous parameters of the gas environment in the current time when materials are ignited. The theoretical substantiation of the methodology for determining the dynamics of skewness and kurtosis based on a sample of an arbitrary size of dangerous parameters of the gas medium moving in the current time of observation has been performed. Thresholds for current skewness and kurtosis are determined depending on sample size and null hypothesis significance levels. The procedure makes it possible to investigate the peculiarities of the dynamics of skewness and kurtosis and to identify moments of time for which alternative hypotheses (stability of parameter dynamics) are valid. Laboratory experiments were conducted to study the dynamics of skewness and kurtosis in terms of carbon monoxide concentration, smoke density, and the temperature of the gas environment during the ignition of alcohol and textiles. The results indicate that the investigated dangerous parameters are generally not Gaussian in the observation interval. It was found that the nature of the dynamics of measures of the current sample distributions of dangerous parameters depends on the type of ignition material and the dangerous parameter. It was established that in the absence of ignition, the dynamics of skewness and kurtosis of dangerous parameters is characterized by different directional skewness and kurtosis. In the event of ignition, the dynamics of skewness and kurtosis are fluctuating (from –4 to 18), which indicates the instability of the development of the dangerous parameter over time. The specified procedure creates an opportunity to detect the instability of the development of a dangerous parameter, which in practice makes it possible to detect the occurrence of fires (with a given reliability) in order to eliminate them and prevent the occurrence of a fire.

-

Об'єктом дослідження є динаміка мір асиметрії та ексцесу вибіркового розподілу небезпечних параметрів газового середовища в поточному часі при загорянні матеріалів. Виконано теоретичне обґрунтування методики визначення динаміки міри асиметрії та ексцесу на основі вибірки довільного розміру небезпечних параметрів газового середовища, що рухається в поточному часі спостереження. Визначено пороги для поточних мір асиметрії та ексцесу залежно від розміру вибірки та рівнів значимості нульових гіпотез. Методика дозволяє досліджувати особливості динаміки мір асиметрії та ексцесу та виявляти моменти часу, для яких справедливі альтернативні гіпотези (стійкості динаміки параметра). Проведено лабораторні експерименти вивчення особливостей динаміки мір асиметрії та ексцесу щодо концентрації чадного газу, щільності диму та температури газового середовища при загорянні спирту та текстилю. Отримані результати свідчать, що досліджені небезпечні параметри, на інтервалі спостереження в цілому не є гаусові. Виявлено, що характер динаміки мір поточних вибіркових розподілів небезпечних параметрів залежить від типу матеріалу загоряння та небезпечного параметра. Встановлено, що при відсутності загоряння динаміка мір асиметрії та ексцесу небезпечних параметрів характеризується різною спрямованою асиметрією та ексцесом. У разі загоряння динаміки мір асиметрії та ексцесу носять флуктуючий характер (від –4 до 18), що свідчить про нестійкість розвитку небезпечного параметра в часі. Зазначена методика створює можливість виявляти нестійкість розвитку небезпечного параметра, що на практиці дозволяє виявляти появу загорянь (із заданою достовірністю) для їх ліквідації та не допущення виникнення пожежі