报警系统在保证产品质量、设备正常运转和人身财产安全等方面发挥着举足轻重的作用。设计良好的报警系统能够为操作人员及时地提供重要的、有价值的信息。但是,目前报警系统中存在大量的无效报警和级联报警(Consequential Alarms),严重影响了报警系统的可靠性。本文针对导致此问题的两大原因,即阈值设计不合理和多个变量之间具有耦合性,对国内外已有的研究进行归纳总结,找出不足并加以改进。针对阈值设计不合理问题,本文研究了过程变量在时不变条件和时变条件下的特点,推导出在各个条件下错报率(False Alarm Rates,FAR)和漏报率(Missed Alarm Rates,MAR)的计算公式,提出了在不同条件下最优报警阈值的直接求解方法,并对其进行了证明。在引入滑动平均滤波器条件下,给出了报警系统最优阈值的设计步骤和求解方法,并通过仿真实验验证了该方法的可行性和有效性。针对变量之间的耦合性问题,本文利用时延估计方法,综合考虑了多个维度的影响因素,提出了一种改进的构建过程拓扑结构,寻找根源报警(Root Alarms)的方法。首先使用报警数据构建多个变量之间的因果矩阵,然后使用过程数据再建立另一个因果矩阵对其进行辅助修正,再结合已知的过程知识,最终可以建立一个更加全面准确的过程拓扑结构。利用这个拓扑结构可以直观快速地定位报警根源,及时消除级联报警。两个基于TE过程的实例研究证明了该方法的实用性和准确性。