电站锅炉数字图像火焰检测系统设计和实现。.PDF

2003牟2月 重庆 大 学 学 报 Feb．2oo3 第26卷第2期 Journal of Chongqing University V01．26 No．2 文章编号：1000—582X(2003)02—0032—04 电站锅炉数字图像火焰检测系统设计与实现。 陈志 刚，蒙建波，李 良熹 (重庆大学工业自动化仪表研究所，重庆400044) 摘 要：针对现有的锅炉火焰检测系统主要以开关逻辑量为主以及现有的图像检测系统的缺点，设 计了基于通用视频采集硬件的锅炉火焰图像检测系统。对火焰图像进行了预处理并给出了一种最佳的 分割算法。引入了针对不同特征的重要性修正因子。为了适应多炉型、多煤种、复杂工况的情况，对所提 出的自适应聚类中心主动优化算法做了分析描述。给出了系统的软件模块图，并对各模块的功能做了分 析，并得出结论。 关键词：炉膛安全保护；火焰检测；数字图像处理；自适应；动态算法 中图分类号：TP391．41 文献标识码：A 大型电站锅炉大都以燃煤为主，由于容量大，安装 前人工作的基础上设计了锅炉火焰数字图像检测系 的燃烧器数量多，炉膛内的燃料燃烧情况复杂，外界参 统，其主要的功能是通过输入设备(光学子系统、CCD 数的波动很容易引起炉膛灭火和爆燃，将会给生命财 摄像头、图像采集卡)对监控的对象进行图像采集，然 产造成巨大损失。因此电站锅炉必须配置功能齐全、 后由主计算机控制存储到存储设备中，并且经过计算 设备可靠的炉膛安全监控装置，即FSSS。而FSSS成功 机软件处理系统的分析、处理之后，输出相应的信息到 运行的前提和依据是火焰检测装置信号的准确性和及 输出设备。主要硬件原理如图l所示。其主要的工作 时性。目前，在中国的大部分电厂中广泛使用的火焰 流程是摄像头把锅炉的火焰图像信号传输到图像采集 检测器为基于检测火区火焰亮度和闪烁频率的红外型 卡，由图像采集卡把模拟信号数字化后送入计算机，转 或可见光型火焰检测器，但在实际运行中对不同煤种、 换为640×480的24位标准彩色图像，便可由计算机 负荷引起的火区位置的变化，难以做到自适应，尤其是 中的处理软件进行和自动识别、处理、存储和打印。 在动态工况下时有误报、漏报情况发生。20世纪 80 年代，随着计算机软、硬件技术的迅速发展，特别是近 年来多媒体技术El益推广应用的前提下，国内外研究 者纷纷把目光投向可视化的炉膛监视和控制系统，在 这样的前提下，数字图像处理技术开始应用于锅炉炉 膛火焰处理中。作为新型燃煤锅炉火焰检测技术的探 索方向之一(另外一个方向就是基于计算机技术的智 能型数字火检器)，把火焰电视与多媒体计算机系统相 结合、基于人工智能、模式识别、神经网络等理论的发 7 展，结合数字图像处理技术，开发出基于火焰图像信号 的火焰检测，吸引了国内外众多研究者的目光 。 1．锅炉 2．摄像头 3．冷却系统 4．图像采集卡 5．显 示器 6．存储器 7．打印机 8．计算机 1 系统组成及硬件方案设计