基于数字图像处理的炉膛火焰燃烧诊断系统

摘要

随着电站机组容量不断扩大，对机组的安全经济运行要求越来越高，而准确、可靠地监测炉膛火焰，是防止炉膛爆炸、确保锅炉安全运行的重要手段。针对传统的火焰技术检测功能单一、检测效果不理想、检测结果不准确等缺点，本文研究设计了基于数字图像处理的火焰燃烧诊断系统，实时、准确、动态的监测炉膛火焰燃烧状况。 本文总结了国内外炉膛火焰燃烧检测技术发展的现状，深入研究了现代计算机技术、数字图像处理技术与燃烧学等相关学科，详细阐述了基于数字图像处理的火焰燃烧诊断系统的原理、方法以及具体实现。 本文采用彩色CCD摄像机作为传感元件，通过图像采集卡将数字图像输入计算机，并实现了对图片各种参数的设置；基于数字图像处理技术实现了火焰图像的增强、消噪以及边缘处理；基于炉内辐射理论，计算了辐射能大小；基于双色法理论实现了火焰二维温度场的建立，同时进行了理论误差分析和CCD颜色补偿；采用Visual Studio2005中C＃2005开发工具，开发出炉膛火焰监控软件，较好的满足了系统要求。 基于数字图像处理的火焰燃烧诊断系统克服了传统火焰检测系统的缺陷，能有效地预防事故的发生、保障炉膛的安全运行，同时提高机组运行效率。

目录

文摘

英文文摘

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致谢

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 本文研究意义和主要工作

2 炉膛火焰燃烧诊断系统总体设计

2.1 光学系统

2.2 CCD图像传感器及选型

2.2.1 CCD图像传感器

2.2.2 CCD图像传感器的选型

2.3 PC上位机

2.4 冷却风系统

3 数字图像处理的原理及应用

3.1 数字图像基础

3.1.1 图像的数字化

3.1.2 图像的采样

3.1.3 图像的量化

3.1.4 真彩色图像

3.2 颜色定量及色度坐标

3.3 火焰颜色分析

4 炉内辐射传热原理及辐射传递方程

4.1 热辐射基本概念和定律

4.2 弥散介质中的辐射传递过程及辐射传递方程

4.3 辐射传递方程求解方法

4.4 火焰辐射特性的影响因素

4.4.1 内含炭粒物质的辐射特性

4.4.2 内不含炭粒物质的辐射特性

5 炉膛火焰的可视化

5.1 火焰图像预处理

5.1.1 火焰图像特点

5.1.2 火焰图像增强

5.1.3 火焰图像消噪

5.1.4 火焰图像边缘检测

5.2 火焰图像温度场建立

5.2.1 测温方法介绍

5.2.2 双色法测温

5.2.3 双色法测温误差分析

5.2.4 火焰图像标定

5.2.5 火焰辐射特性影响因素修正

5.2.6 基于辐射传递方程的辐射能计算

5.3 温度场的计算机实现

6 炉膛火焰诊断软件

6.1 C#开发工具

6.2 软件流程图

6.3 登陆界面

6.4 软件各部分功能实现

6.4.1 软件界面

6.4.2 开始菜单

6.4.3 采集设置菜单

6.4.4 区域选择菜单

6.4.5 安全设置菜单

6.4.6 燃烧趋势图的实现

6.4.7 燃烧直方图的实现

6.4.8 伪彩色图的实现

6.4.9 数据存储及查询

6.5 系统调试运行

7 结论与展望

参考文献

作者简历