基于贝叶斯准则的锅炉火焰检测

论文摘要

在我国电力工业中,以燃煤为主的火力发电机组占据电力供应的主导地位。火力发电机组中锅炉设备的安全运行,关乎财产生命安全,是各个大型企业极其关注的问题。这是因为,锅炉体积庞大,煤粉在其内部燃烧过程中,稍有燃烧不稳或操作不当导致全部或部分煤粉在燃烧器熄火时,如果没有检测到这种情况而继续向燃烧器供粉,炉膛内将积聚大量未经燃烧的燃料和空气的混合物,这时一旦遇到火源点燃,就会使炉内压力骤增形成爆燃甚至爆炸。这将严重威胁炉膛设备的安全和寿命。所以为确保安全生产,不仅需检测全炉膛火焰,还需检测单个燃烧器燃烧情况。基于DSP的锅炉火检系统项目正是旨在检测燃烧器的状态。本文首先介绍项目中的硬件系统原理,在算法上分析了已有的锅炉火焰检测算法,并通过锅炉煤粉燃烧器燃烧火焰资料（南昌国电龙源燃烧测控技术有限公司提供）进行了试验。在此基础之上提出累积帧差法,将其对煤粉燃烧器火焰图像和燃油燃烧器火焰图像进行试验,结果表明该算法实现较简单且效率较高。为进一步完善火检算法,本文重点分析了火焰燃烧特性及其分布特性,结合贝叶斯理论提出了一种自动获取最佳阈值的算法,解决了以往阈值取经验值带来的不准确性和不易于移植的问题。并用煤粉燃烧火焰资料对该火检算法进行了试验,能有效地选取出火焰状态识别的最佳阈值,实践证明大大降低了漏警和虚警的概率。在软件实现上本文在Microsoft Windows XP操作系统平台上采用Visual C++6.0开发工具,用C/C++语言实现了所论述的算法,使用Code Composer Studio（6000）开发DSP底层程序。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 火焰检测的重要性
• 1.2 锅炉火焰检测方法
• 1.2.1 光学式火焰检测方法
• 1.2.2 相关型火焰检测方法
• 1.2.3 基于数字图像的火焰检测技术
• 1.3 国内外基于图像的火焰检测发展的现状
• 1.4 本文的主要研究内容与技术路线
• 1.4.1 主要研究内容
• 1.4.2 技术路线
• 1.5 本文结构安排
• 1.6 本章小结
• 第2章 基于DSP锅炉火焰检测系统的硬件设计
• 2.1 系统运行流程
• 2.2 火焰图像采集系统
• 2.2.1 图像采集
• 2.2.2 冷却风系统
• 2.3 监视录放系统
• 2.3.1 视频分配器
• 2.3.2 视频矩阵和十六画面合成器
• 2.3.3 多串口通信设备
• 2.3.4 硬盘录像机
• 2.4 DSP火焰图像检测器（下位机）
• 2.4.1 视频解码芯片
• 2.4.2 视频编码芯片
• 2.5 本章小结
• 第3章 数字图像处理方法
• 3.1 图像处理技术
• 3.1.1 火焰图像的去噪
• 3.1.2 图像增强
• 3.2 火焰图像特征量
• 3.3 已有的基于数字图像处理的火焰检测算法
• 3.3.1 利用火焰图像的平均亮度为判据
• 3.3.2 基于火焰燃烧区域特性的火检算法
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于累积帧差的火检算法
• 4.1 算法原理
• 4.2 实验结果
• 4.3 系统软件流程图
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于贝叶斯准则的阈值选择
• 5.1 火焰燃烧帧差特性分析
• 5.2 基于贝叶斯准则的最佳阈值计算
• 5.2.1 贝叶斯准则理论基本概念
• 5.2.2 贝叶斯准则
• 5.2.3 火检系统阈值计算
• 5.2.4 算法实现
• 5.3 本章小结
• 第6章 算法实现
• 6.1 图像采集系统软件设计
• 6.2 帧差算法实现
• 6.3 通信模块
• 6.4 贝叶斯准则自动阈值算法
• 第7章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 进一步工作的方向
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果