基于DSP的锅炉炉膛火焰监测系统研究

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山东大学硕士学位论文基于DSP的锅炉炉膛火焰监测系统研究姓名：李圣明申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：曹玉强20040321 摘要随着我国现代化建设的不断推进，工农业生产对电能需求将大大增加。而我国的水资源虽然丰富，但分布不均匀，并且存在季节性变化。基于我国丰富的煤炭资源，国家将大力发展火力发电，目前我国发电厂中，火力发电厂的装机容量约占我国总装机容量的75％，并且在相当长的时间内，这种以煤为主的电力能源结构不会发生根本的变化。大型火力发电厂锅炉大都阻燃煤为主，由于容量大，安装的燃烧器数量多，炉膛内的燃料燃烧情况复杂。当外界参数的波动引起单个或多个燃烧器的灭火时，必须立即采取重新点火或停炉吹扫，否则很容易造成炉膛爆燃，给生命财产造成巨大损失。因此电站锅炉必须配置功能齐全、设备可靠的炉膛安全监控装置，即FSSS，实现对燃烧器火焰的可靠检测。目前，在中国的大部分电厂中广泛使用的火焰检测器为基于检测着火区火焰亮度和闪烁频率的红外型或可见光型火焰检测器，但在锅炉实际运行中对不同煤种、负荷引起的着火区位置的变化，难以做到自动适应，尤其是在不同负荷工况下时有误报、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日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。数字图像处理技术开始应用于锅炉炉膛火焰处理中。图像型火检具有直观、准确的特点，并且容易设计检测算法，现在已经成为新型燃煤锅炉火焰检测技术的热门研究方向之一。本文把火焰电视与多媒体计算机系统相结合，根据燃煤锅炉的火焰特性，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系统。论文首先分析研究了传统火焰检测方法的原理，特点和使用现状，指出了燃煤锅炉火焰检测的难点和特点及其传统火焰检测方法在应用中暴露出来的不足，设计了一种基于DSP的火焰检测系统，系统采用光纤图像传感器摄取各分支燃烧器燃烧图像，经过图像采集处理卡数字化后判断火焰有无，提出了一种邻域统计火焰检测算法，能适应锅炉的不同工况，并可以在某燃烧器即将灭火时，及时给出报警信号：算法的多数参数都可以方便地在运行过程中设定，使得检测算法可以适用于不同煤种、不同负荷的锅炉。锅炉运行是一个连续动态的过程，对16路燃烧器进行火焰检测需要很高的处理速度和很大的存储空间。为了提高处理速度·采用基于双TMS320C6000系列DSP的高速图像采集处理卡二次开发，在卡上执行火检算法，提高了执行效率 试验和应用表明，该算法可以准确地适应锅炉工况的变化，具有较好的效果。关键字：炉膛安全监控系统火焰检测数字图像处理邻域闽值JI ABSTRACTWiththeprogressofthenationalongoingmodernizationconstruction,theindustryandagriculture’sneedsforelectricenergywillincreasesubstantially．Thoughthewaterpowerofourcountryisplentyonthewhole，yetit’sdistributionvarywithdistrictsandseasons．SothewaterresourceCan’tprovidestableandreliablepower．Forourcountrypossessplentyofcoalresource，thegovernmentdevelopedthermalpowerplantwitheffortduringthepastyears，anduptonow，theweightofthermalpowerinstallcapacityis75％thatofthenation’stotalpower．Itcanbepredictedthatwithinaquitelongperiodthethermalpowerwithcoalwi儿bethemainpartofourcountry’selectricpower．Mostoflargethermalplantsboilerstakescoalasfuel．Becauseofthelargevolumeandmanyburnermounted，thecombustionstatusintheboiletiscomplicate．Whentheflamesofoneorseveraloftheburnersareout，itmustberelitortheboiletbestopped，otherwiseitmayleadtoexplosionoftheboiler，whichmaycausegreatlossof1ifeandproperty．ThusallthethermalpowerplantsshouldequiPwithpowerfulandreliablefurnacesecuritysupervisorysystem(FSSSinbrief)toachievetheflamedetectionoftheburners．Atpresent，thepopularinusedflamedetectorsareinfraredorvisuai1ightflamedetectorthatbasedonthedetectionoffieldflamelightnessandbiinkingfrequencyinmostoftheChinesethermalpowerplants．Buttheycan’tadapttheflamepositionchangethatcausedbythevariationincoaland10adoffurnace．Especiallywhentheboilerworkindifferentloadstatuswillresultinwrongreports．Sincethe80’softhe20thcentury，thefastdevelopofcomputerhardware＆softwareandthespreadutilityofmultimediatechnologyinrecentyearshavemanyresearchersinthisfieldputtheireyesonvisualfurnacesupervisoryandcontrolsystems．Thedigitalimageprocessingbeginstobeusedinfurnaceflamedetection．Imageflamedetectionisfrankandaccurateandit’seasytodesigndetectionalgorithms．Nowimageflamedetectionhasbeenthemostheatresearch directions．InthiSpaper，burnerflamemonitorandmultimediacomputersystemarecomprised．accordingtotheburn—coalfurnacecharacteristiCofflameimage，andUSingdigitalimageprocessingtechnology，wedevelopedakindofflamedetectionsystembasedonfameimageprocessing．Firstly，thepaperanalysiStheprincipals，featuresandtheusingaspects，pointoutthedifficultiesandtheshortcomingoftraditionalflamedetectionmethodsexposedinuse．．Thesystemhardwarestructureisoffered．Theopticalfiberimagesensorsareadoptedtotaketherespectiveburnerflameimage．Secondly，thepaperputforwardakindofflamedetectionalgorithmbasedonthresholdneighborhoodstatistic，whichcancopewithdifferentfurnacestatusandgivealertsignalsinadvancewhencertainburnerflameiSgoingtoout．MostparameterscanbesetduringthefurnacerunDrocess．Thefurnacecombustionisacontinuousanddynamicprocess。whichneedshighdataacquisitionspeedandlargestoragespace．HereweadopttheHighSpeedImageacquisition＆processingcardthatbasedOildoubleTMS320C6202DSPtorealizesecondarydevelopandexecutetheflamedetectiononcard，whichcanobtainhighefficiency．ApplicationsandexperimentsshowthatthealgorithmcanachievegoodresultS．KEYWORDS：FSSS：FlameDetecting；DigitalImageProcessing；Neighborhood；Thresho]dIV 原创性声明和关于论文使用授权的说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：垄匆丑日论文作者签名：笠望!丝日期：忉。哆厂．铷关于学位论文使用授权的声明本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。(保密论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：垄垃导师签名：牲日期：巡“ 第一章绪论1．1引言目前我国火力发电厂的大型锅炉多数以煤炭为主要燃料，在锅炉运行过程中，由于煤质变化，低负荷运行和启动、运行过程中的操作不当等多种原因，都可能引起燃烧情况发生波动。电站锅炉燃烧的基本要求在于建立和保持稳定的燃烧火焰。燃烧不稳定，不仅会降低锅炉热效率，产生污染物和噪声，而且在极端情况下会引起锅炉炉膛灭火，如处理不当就会诱发炉膛爆燃，造成事故。为了能及时、灵敏、可靠地检测炉内燃烧情况，防止在点火、低负荷等燃烧不稳定工况下发生炉膛爆炸事故，电站锅炉必须配备功能齐全、性能可靠的锅炉炉膛安全监控系统(furnacesafeguardsupervisorysystem，简称FSSS)。燃烧火焰是表征燃烧状态稳定与否最直接的反映。炉膛安全监视系统投运成功与否，在很大程度上，取决于所用的火焰检测器和炉膛灭火保护装置是否可靠与完善。因此，准确、可靠地检测炉膛火焰，是防止炉膛爆炸、确保锅炉安全运行的重要手段。1．2传统燃煤锅炉火焰检测技术煤粉经燃烧器喷入炉内进行燃烧，在燃烧的化学反应过程中将释放出大量的能量，包括光能，如紫外线、可见光和红外线，热能和声辐射能等。这些不同的能量形式构成了检测炉膛火焰存在与否的基础，应用不同的火焰特征可以构成不同类型的火检器。表1．1传统火检方法及其原理比较火检方法工作原理特点用人工光源透过被测烟气投射到光电器件上，平均光时间滞后，元件烟色监视仪强度随火焰颜色的变化而变化污染后性能失效利用电极电阻在着火点前后的变化而判别点火是否成功用于轻油枪检出电极法成功点火检测易积灰，只适于声学法用麦克风检测燃烧噪声单燃烧器情况 利用着火后气体膨胀产生的瞬间压力变化建立风箱方法简单，可靠差压法压力和检测压力的差压变化，据以判断着火与否。性欠佳检测材料需耐高根据燃料燃烧时第一燃烧庆存在离子，火焰导电，根电离法温，对抗污染性据同路电流判断是否着火。要求高用热电偶和热流量计测量火焰的温度、热流量，并据易污染，反应滞测温法此判断火焰的存在与否。后时间长对天然气及其无紫外线火检利用火焰特有的紫外线强度来判断火焰的有无。色透明的轻油火焰检测效果较好利用火焰闪烁原理．带有自动增益控制的红外线探测红外线火检长期运行性能差器。同时对火焰闪烁和可见光亮度进行逻辑加法运算来可见光容易被烟可见光火检鉴别相应的燃烧器火焰是否存在。雾和灰尘所吸收表1中所列的传统的锅炉火焰检测技术根据其原理和主要特点，归结起来，可分为直接式和间接式两大类：f11直接式火检～般用于点火器的火焰检测，主要包括检出电极法、差压法、声波法和温度法等。检出电极法将检测电极置于燃烧器的前端，利用电极电阻值在着火前后的变化来判别点火是否成功。此法在轻油点火枪的火焰检测上取得成功，但是在煤粉锅炉火焰检测中，由于煤粉悬浮燃烧，火焰基本处于脉动状态，而且火焰位置随着煤粉供量和一次风的压力不断改变，因此电极并不适用；差压法利用着火后气体膨胀产生的炉膛内瞬间压力变化，建立风箱和检测处的差压的变化关系，以此作为着火与否的信号。这种方法虽然简单，但可靠性欠佳；声波法利用火焰噪声进行火焰检测，不能在有电动机、风机等声源噪音的现场中应用，同时也不适合使用在多燃烧器情况下：温度法检测火焰发热，利用火焰温度变化检测火焰，由于炉内温度具有较大的惯性，并且燃料种类不同，灭火温度也有较大的差异，火检器参数难于整定。这几种火检器或者对应用环境要求较高，或者存在较大的局限性，目前已基本淘汰，这里不做过多的探讨。f2)间接式火检是一般意义上的火检，也就是主燃料火检，通常利用各种2 一一一一!蝰大学硕士学位论文形式的火焰辐射能量检测火焰。包括紫外线检测，红外线检测和可见光检测技术，这几种检测方法现在已经成熟。并且在电厂监控中有着很广的应用。1．2．1辐射能火焰检测利用燃烧火焰的辐射能原理检测炉膛火焰。是目前使用最广泛，也是较行之有效的方法。常用辐射光能火捡基本上都是基于燃烧过程中火焰辐射出的红外线、可见光和紫外线等进行检测。紫外线火检是利用火焰本身特有的紫外线强度来判别火焰的有无，其光电器件为紫外光敏管。紫外光敏管对相邻燃烧器火焰有较高的鉴别力，通常用作单燃烧器的火焰检测器。但是紫外线易被介质吸收，当紫外光敏管被烟灰、油污等污染物污染时，灵敏度明显下降，所以在燃用重油和煤粉的锅炉中，紫外线火检不可靠，尤其在煤粉炉上，当锅炉低负荷运行时，紫外线大量减少，其灵敏度更低。因此紫外线检测适用于使用可燃气体或轻油燃料的锅炉，不适用于燃用重油和煤粉燃料的锅炉。红外线火检通过检测燃烧火焰放射的红外线强度和火焰频率来判别火焰是否存在，探头采用硫化铅光电管或硅光电二极管。由于炉膛完全燃烧着火区火焰闪烁频率通常不超过50Hz，因此通过滤波电路，红外线火检能区分燃烧器火焰和背景火焰。红外线检测器在不同煤种的锅炉上都有良好的监视效果，得到了广泛的应用，典型产品有FORNEY公司的IDD—11。可见光火检同时检测火焰闪烁频率和可见光亮度，并进行逻辑加运算来检测燃烧火焰的存在。同时采用火焰平均光强和脉动闪烁频率双信号，可提高检测的可靠性。另外，可见光检测器具有过滤红外光功能，可以滤除烟尘、热烟气、炉渣和炉膛壁的红外辐射，提高了火焰检测的可靠性。但是，由于可见光容易被油雾、烟雾及未燃烧的煤粉阻挡和吸收，在使用中的效果反而不如红外线监测器。可见光火检器用光纤和光电二极管识别火焰特性，典型产品有CE公司的SAFESCAN，BAILEY公司的FLAMEON。组合型探头火检器组合了紫外线和红外线两种检测探头，结合了两者优点，它具有同时检测各种燃料的能力。采用光电二极管及一个硫化铅或硒化铅光敏电阻的双色探头，扩大了红外的响应范围。上述各种辐射型火检器都有一个共同的缺点，就是视角狭小，例如红外线探头的视角只有100一150，一般必须对准火焰区才能实现较好的检测效 果，一旦因负荷变化或其他原因，火焰区发生偏移，红外线探头久检测不到火焰，可能会做出煤火误报。因此，辐射型火检器的可靠性欠佳，应用中也存在这样那样的局限性。1．2．2相关原理火焰检测相关性火焰检测136]由英国LandCombustion公司提出。它同时使用两只特性相同的探测器，使检测区域在燃烧区域相交，如图1．1所示，利用相关理论分析方法。根据相关系数的大小判断燃烧器的燃烧状况。当火焰存在时，两探测器获得的火焰信号是相似的，相关系数比较大。当火焰不存在时，相关性系数很低，而且火焰的漂移和不稳定也将引起相关系数降低。因此根据火焰相关系数的变化可判断火焰燃烧状况。图1．1相关法火焰检测示意图相关性火焰检测方法在原理上具有独到之处，原理上不受负荷变化的影响，适应范围广。它不仅能监视燃烧器是否有火，而且能间接地反映着火点位置和着火状态的变化。但是，相关性火检的上述优点是以两个检测器特性完全一致为前提，而实际运用中，因设计、制造等方面的原因，及运行中污染状况等因素的影响，两个检测器特性难以保证完全一致，这严重影响其优势的彻底发挥。同时，使用相关性火检与使用一般火检相比，火检探头数量增加一倍，并且需要使检测区在燃烧区相交，否则会造成误报，这无疑会使安装、调试及运行维护费用大大增加，因此其推广应用受到很大的限制。1．3新型燃煤锅炉火焰检测技术的探索通过前面所述我们了解，传统的火焰检测设备虽能在一定程度上满足火焰检测的要求，具有一定的实用性。但是也应该注意到，它们都有一些不尽人意的地方，在现代大型锅炉的应用中仍然存在不少问题。例如，红外线据4 山东大学硕士学位论文头的视角只有70～120，可见光探头视角为30～50，因此earl-线(可见光)检测探头必须保证着火区在这样狭小的视角范围内，才能正确检测到火焰状况．一旦由于煤种变化，助燃风量波动，引起火焰位置变化，很容易引起火焰检测系统的误判。近年来，国内外学者及火检器生产厂商不断深化和细化火焰检测技术，进行了许多有益的探索。一个重要的发展方向就是利用成熟的计算机技术，推出基于计算机系统的智能型数字火检器。计算机技术的应用使火焰信号的处理变得更加准确可靠，而且灵活性和通用性得以大大提高。另一个发展中的方向就是将火焰检测与多媒体计算机系统结合，利用数字图像处理技术，开发了多种基于火焰图像信号的火检器。1．3．1数字式火检器数字式火检器以FORNEY产品为代表，该火检器采用独特的火焰检测方法，使用微处理器及相应的软件算法，通过检测目标火焰的幅度和频率。并与在学习方式下存储的背景火焰图像进行比较，从而精确确定火焰的有无。每个燃烧器的火焰有着与其他燃烧器不同的火焰图像，这类似于人类指纹。在实际运行时，它通过比较目标火焰信号与存储的火焰图像信号来精确地确定火焰的状态。由于现场客观条件的制约，不能满足理论上的学习要求，FORNEY数字式火检器提供三个独立文件用来存储三种不同的学习图像，这有利于现场应用中的灵活性。为了获得最佳的视线角度，使火检的视线最大限度地与火焰的主燃烧区相交，且尽量少看甚至不看邻近或相对的火焰，在现场调试中必须调整火检的视线角度。FORNEY数字式火检提供了现场实时对准功能。FORNEY数字式火检器与传统火检器相比，有如下创新：指纹式鉴别火焰有无方式：不同负荷下选择不同的鉴别图像文件；对准功能使火检探头视角更佳。该火检器将背景参数整定变为自学习并提供手段帮助对准火检视角，因此能更精确地确定火焰的状态。但是它并没能从根本上摆脱传统火检器的定值比较判断工作方式，尽管可在不同工况下选择不同的鉴别图像文件，但仍然无法适应实际运行中多变的工况。视角对准功能方便了现场i,q-试，但只有在静态调整时才有用，仍不能克服运行中无法跟踪因各种动态因素导致的火焰快速漂移问题。 山东大学硕士学位论文1-3．2图像型火检系统图像型火检是基于火焰电视、多媒体计算机和数字图像处理技术发展起来的，它继承了火焰电视直观、形象的优点，又充分发挥计算机强大的处理计算能力，使火检功能得到了质的提升，以图像火检技术为基础，出现了多种基于图像处理的火焰检测系统。(1)锅炉全炉膛火焰数字图像处理与监测系统该系统由光学系统、CCD摄像机和计算机处理系统构成。光学系统为内窥光学潜望镜，利用它获取炉内火焰图像并经棱镜转向后直接投射在CCD摄像机靶面上。光学系统一般采用风冷，CCD摄像机采用气体涡流制冷管冷却。光学系统安装于锅炉上部，其视野能有效地覆盖整个炉膛断面，获得全炉膛完整的火焰燃烧图像，并以此计算反映燃烧室辐射能的图像坎度参数。基于全炉膛火焰图像灰度参数，结合FSSS有关重要开关量，系统可以进行炉内总体燃烧状态评价：当灰度参数处于较高水平时，炉内燃烧良好：当灰度参数处于较低水平或急剧大幅度下降时，炉内燃烧恶化，系统发出预警信号，提醒运行人员注意燃烧调整或采取稳燃措旌；当灰度参数低至预设定值时，系统判断炉内熄火，并向FSSS发出灭火证实信号。通过通信网络，DCS和DAS能获得火焰参数。当煤质变差、燃烧器断层运行或锅炉处于低负荷燃烧工况时，燃烧稳定性变差，容易引起个别或部分燃烧器灭火。当未燃烧的积存燃料在炉内被其他燃烧器明火点燃时，可能引发爆燃。因此，实现单只燃烧器火焰的探测与鉴别，判断层火焰的稳定性及火焰是否存在有重要意义。基于此，现有炉膛火焰监视和保护的指导思想，基本参照FORNEY模式，在单个燃烧器(包括轻、重油枪、煤粉燃烧器)火焰(即局部火焰)监视基础上，进行全炉膛火焰的安全监视和判断，通过对单个燃烧器局部火焰的监视构成全炉膛火焰监视和燃烧状态判断。这种保护策略可以有效地防止局部爆燃、炉膛燃烧火焰中心严重偏离等事故，但也会园某种扰动，尤其是燃烧煤种偏离设计值、炉膛压力波动、运行工况发生偏离、给粉机下粉不均等，出现不必要的临界火焰保护动作或角火焰消失保护动作等。针对这些问题，结合全炉膛火焰数字图像处理与监测系统和常规FSSS系统，将两者的“全炉膛灭火”信号进行逻辑处理，共同决定是否动作MFT，可从根本上提高FSSS系统灭火保护的可靠 山东大学硕士学位论文性。(2)分布式智能锅炉燃烧器火焰检测系统该系统由传像光纤、CCD摄像机、上位机和智能采集处理卡组成。采用传像光纤和数字图像处理技术检测锅炉燃烧火焰，是80年代木期提出的一项火焰检测新技术。它采用传像光纤和CCD摄像机直接拍摄火焰图像。这种火焰检测器称为光学火焰扫描器OPTIS(Opticalimageflamescanner)。所拍摄到的火焰图像经计算机进行图像处理后，在CRT上直接用伪彩色显示成数字信号，并进行相应的数字处理。其工作原理如下：由CCD摄像机和传像光纤组成的图像传感器摄取各燃烧器着火区的火焰图像，各路视频信号由同轴电缆送入视频信号分配器，不衰减地将每路信号分为3路送出，一路至上位机的视频信号切换器：另两路分别至智能采集处理卡视频信号切换器。上位机系统通过计算机控制视频信号切换器，以一定频率扫描，将每个燃烧器的火焰图像依次送入计算机。在计算机上显示单个燃烧器的实时火焰图像或某段4个燃烧器的火焰图像。智能采集处理卡系统由两台计算机构成双机系统。由视频分配器送来的视频信号分别至视频信号切换器A和B，两台视频信号切换器分别由计算机A，B控制，以一定频率扫描，将彩色火焰图像依次送入图像采集卡进行采集。下位计算机对一层4个燃烧器的火焰数字图像进行处理运算，根据判据分析火焰的燃烧状况，发出关于火焰燃烧与否的开关量信号。上、智能采集处理卡以网络方式进行通讯联系。从上面两个系统，可以归纳出图像型火检的一些共同特点：·火焰图像直观、明白，可方便运行人员直接观察和判断炉内燃烧的真实情况。通过燃烧图像，尤其是单燃烧器火焰图像，运行人员可在集控室内直接观察到燃烧器或燃烧器层的真实火焰图像，能在把握炉内燃烧真实情况的基础上合理组织燃烧，从而提高燃烧稳定性，提高燃烧效率和减少污染物生成。·图像传感器具有较大的视角<700--100。)，能覆盖燃烧器火焰的较大的区域。运行过程中，各种动态因素导致的火焰偏移或跳动影响火检可靠性的问题，基本得以解决。·结合计算机数字图像处理技术，可以使火检判断算法得以更新。新型 火检器能有效克服炉膛背景热辐射和相邻燃烧器火焰的干扰，提高了鉴别力。同时，增强了对负荷、煤质及运行工况的适应性，工作更加准确可靠。·利用计算机系统丰富的软件功能，图像型火检能以曲线、棒状图、伪彩色图等不同的方式展示炉内燃烧工况，使运行人员能从不同的角度更全面而精确地掌握燃烧状况。软件系统的数据分析和处理能力，图像存储和回放能力，将大大方便燃烧系统事故和故障的分析、诊断。·输出ON／OFF开关量信号，可方便地与各种类型的锅炉灭火保护装置联接。另外计算机系统与FSSS，DCS和DAS等系统的联网通信，为数据资源共享提供了可能，使这些系统能相互集成并优势互补，进一步增强锅炉燃烧操作的控制、调节和故障诊断功能。1．4现有燃煤锅炉火焰检测技术应用中的若干问题根据上述对各种火检器的工作原理介绍，我们知道，目前应用最广的红外和可见光火检均采用双信号检测判别法，根据探测的火焰亮度(直流分量)和火焰闪烁频率(交流分量)的相对关系来判断火焰是否存在，利用各燃烧器火焰交流分量的不同，采用选频鉴频的方法来区别单燃烧器火焰。实际运行中这种原理存在若干缺点，火焰检测器可靠性也因此受到一定影响。从1995、1996两年电力部所属200MW及以上大型机组，引起热控装置发生事故和～类故障的元部件的分类统计情况来看，火焰检测器占有较高的比例。·火检参数静态整定与火焰状态动态变化的矛盾燃烧火焰的闪烁频率是一个随机函数，它和燃料种类、风煤配比都有关系。而且，火检参数往往在安装调试时，针对特定燃料和负荷范围依次设定。当燃料种类频繁变化，机组运行方式变换时，火检难于协调高负荷时鉴别力与低负荷时可靠性的矛盾。·火检探头小视场角与火焰大幅度飘移的矛盾要准确地检测火焰，就必须将检测探头对准燃烧器火焰着火区，即火焰根部的光亮部分。实际运行中，一方面，由于煤种的变化燃烧的调整等，火焰经常漂移。另一方面，为尽量减少其他燃烧器火焰和背景火焰对火检器的干扰和影响，探头视角一般限制为100一150。这样，小视场角的检测器探头难于随时对准漂移的火焰着火区。因此当煤质、负荷、一次风量等发生变化时，检测器就显得不灵敏，有时甚至误动而发出错误的灭火信号。 一山东大学硕士学位论文·火检探头安装与调整复杂分辨率不高，有“偷看”现象，是现有火检器普遍存在的问题。改变探头观钡4角度是克服偷看、提高火检正确性的主要手段，但几乎所有电厂都采用固定式安装，无法从外部调节探头观测角度。·火检功能与燃烧诊断的矛盾锅炉使用的现有火检装置，功能比较单一，一般只能检测火焰有无，为锅炉提供灭火保护信号。但这种灭火保护是消极的，它没有积极预防灭火的功能。也不能根据火焰燃烧的状态调整燃料和助燃风的配比。不利于运行人员发现潜在的燃烧故障，更谈不上有针对性地进行燃烧调整。总而言之，现有的火焰检测设备虽能在一定程度上满足火焰检测的要求，具有一定的实用性，但是仍然存在不少问题。数字式火检和图像火检是发展中的新型火检技术，有优良的性质和广泛的应用前景。尤其是图像火检技术，通过对火焰图像的计算机分析和处理。可极大地提高燃烧火焰检测的可靠性。并且，通过指导运行人员燃烧操作和燃烧调整，图像火检在提高燃烧效率和预防污染物生成方面起到积极作用。因此，基于火焰图像计算机分析的燃烧火焰检测技术是很有发展潜力的一项新技术。目前该领域主要的发展方向有：f11结合新技术、新理论的出现，不断寻找高效的火焰图像的计算机处理方法，提高对燃烧状况判断的准确性、可靠性。(2)加快图像处理的速度，实现实时化或准实时化火检判别，这主要通过开发各种图像处理软硬件的方法来解决。(31通过对含有丰富信息的火焰图像的分析处理，对锅炉燃烧的经济性、排放物的成分做出判断，从而提高锅炉燃烧的整体效益，降低对环境的污染。1．5课题研究内容及其意义国内在火焰图像检测方面的研究起步较晚，现在基本处于理论探索阶段，虽然提出了许多火焰检测算法和初步成果；但是已有产品的检测水平不高，只能实现对较小容量的锅炉实现监控，大型新上的火电站锅炉仍需采用进VI的火检设备，价格昂贵，维护复杂，增加了运行成本。目前我国的现有电站锅炉的在用火焰检测系统仍普遍采用传统的火检方法，可靠性总体水平还不高，误报时有发生，进口的FSSS价格昂贵，增9 山东大学硕士学位论文加了生产和维护成本。现在世界范围内能源短缺加剧，节能和环境保护的要求提高，原来那种“安全第一，安全就是经济”的观点已经被“既要安全．又要效率和环保”的观点所取代，客观上要求电厂锅炉能够经济平稳运行，并减少有害气体的排放，对原有的火电厂的技术改造也潜在需要大量符合中国国情的新型火焰检测系统。近年来，国内外的火焰检测系统发展趋势已经不再局限于简单地判断火焰的有无、给出on／off信号了，而是进一步研究如何通过图像处理，控制火焰的稳定性，燃烧的经济性和确保锅炉安全运行。这些都对火焰检测装置提出了更高的要求。因此，客观上要求一种价格低廉、性能优越、功能更强大的国产火焰检测系统取代昂贵的进口产品。本研究课题面向四角喷燃式煤粉锅炉，拟采用先进的传像光纤，运用计算机技术、DSP技术、数字图像处理原理并结合煤粉燃烧理论实现煤粉燃烧器火焰图像信号采集和分析，给出火焰检测系统的设计原理图；探索基于数字图像处理技术实现可靠火焰检测的算法，编制上位机软件实时显示火焰图像燃烧情况，提供火焰燃烧强度、历史曲线、平稳性等燃烧状况信息，最后，分析监测器对锅炉燃烧的经济、稳定运行的影响。10 第二章数字图像处理的基本原理2．1概述随着计算机技术的发展与成熟，使计算机的应用范围从原来的单纯数值计算扩展到了图形、图像信息处理领域，形成了图像处理这一新的学科。随着近年来超大规模集成电路技术和计算机结构、算法的发展，数字图像处理技术取得惊人的进步，以至现在图像处理几乎成了数字图像处理的专用词了。数字图像处理就是用数字计算机及其他有关数字技术(如DSP)，对图像施加某种运算和处理，从而达到某种预想的目的。与典型的模拟图像处理相比，数字图像处理有许多明显的优点：数字图像的再现性好，不会因存储、传输或复制而产生图像质量的退化；可以实现很高的精度，理论上讲不论多高精度图像的处理都是可以实现的，而图像作模拟处理时。为要把处理精度提高一个数量级，必须大幅度改进处理装置：灵活面和灵活性大，数字图像处理可以处理来自多种信息源的图像，无论电子显微图像还是宇宙天体照片，无论线性运算还是非线性运算都可以按照相应的数学或逻辑运算加以实现，这些都是模拟图像处理难以比拟的。基于上面这些突出的优点，数字图像处理在各领域获得了广泛关注，它己经在科学研究领域及工业生产、医疗诊断、资源、环境、气象及交通监测、文化教育等等众多行业中得到了广泛的应用，并且取得了巨大的经济与社会效益。虽然数字图像处理也有缺点，如数据量大，对存储空间要求很高，处理速度相对较低，但这些缺点随着计算机速度的提高，和大规模存储器件的出现，现在已不明显。2．2数字图像处理系统和数字图像数字图像处理由数字图像处理系统完成，、一个最基本的数字图像处理系统应当包括处理图像的计算机、图像数字化设备、和图像显示输出设备，如图2．1所示。数字图像处理系统的执行过程如下：由数字化设备将要处理的模拟图像通过数字化得到数字图像信息，送入图像缓冲存储器中；计算机根据操作员命令或调用预先编制好的图像处理程序，在执行过程中，数字图像被逐行读入计算机中加以处理，处理后的数据由计算机存储或发往图像输出终端，至此，完成了一次特定目的的数字图像处理过程。 图2．1数字图像处理系统框图由于计算机只能处理数字化的图像，因此为了对模拟图像进行处理，首先必须将该图像数字化，数字化由数字化器件完成。经过采样和量化两个步骤。(1)采样采样就是把在时间上和空间上连续的图像转换成离散的采样点(即像素pixel)，出于实际图像是一种二维连续分布的信息，为了完成对它的采样操作，首先需要将二维信号变为一维信号，再对一维信号完成采样操作。具体做法是，先沿垂直方向，按一定间隔从上到下顺序地沿水平方向直线扫描的方式，取出各水平行图像信息，然后对各水平行的一维信号按一定时间间隔采样得到离散信号。即将一幅二维的图像采样成网格状的像素集合，如果采样结果是每行M个像素，每列为N个像素，则采样后整幅图像的大小为M×N个像素。在采样时，必须使采样后的图像忠实地反映原图像的信息，根据采样定理，若一维信号g@)的最大频率为(^)，则以r≤去的采样间隔采样时，根据采样结果g(f，f)，f∈z，能完全恢复g(t)，即：艄丕oog(ir冲嘞)其州归掣(2)量化经过采样，模拟信号在时间和空间上离散化为像素。但采样结果得至Ⅱ的像素值仍然是连续的。把采样得到的像素信息对应的原图像信息离散化为计算机可以处理的一组二进制整数值的操作叫量化。12 山东大学硕士学位论文若对原来模拟图像离散化得到的像素连续信息值用量化得到的离散整数值表示，就可以把原来图像变为一幅包含原图像信息、计算机可以处理的数字图像：一般说来，对黑白图像的采样和量化，每个像素量化成一个字节数据(8位二进制码)表示，因此可以把从黑到白的连续变化的扶度值范围，量化成O～255共256个狄度级。量化后的灰度值，代表了相应像素位置的图像的亮度。以上是黑白图像的量化方法，对于彩色图像，数字化过程稍有不同，一般是在采样时通过AD转换器件将原图像分解包含R(红色)、Gf绿色1、B(蓝色)三基色的像素，然后分别对RGB三基色在O～255范围内进行量化，因此彩色图像的像素一般要用三个字节长度表示。Z．+ZIZIfGi+1)；G；)btI连续灰度量化值网黑l色l色l1．引日蓍I白l白幽色连续扶度变化灰度标度扶度级分配(a1量化(b)把从白到黑灰度值量化为8比特如果要使数字图像能够反映出原来图像的细节，可以提高采样频率和增加量化灰度级数。提高采样频率，可以在水平方向上采集更多的点，在图像垂直方向上的采集行距缩小，可以获得更多的像素表征原图像的特征；例如：若将像素量化为lO位二进制码，可得到的像素灰度级范围为O～1023(2。0一1)，这样可以显示更精细的像素灰度差别，一般用于计算机图像分析和显微分析领域需要高分辨率的场合。一幅数字化后图像的占用存储空间的总的字节数为：M(像素行数)xN(像素列数)×B(每像素字节数)，可见提高采样频率和量化位数时，数据量将成倍增加，对运算处理速度和存储空间占用要求都很高。科学研究发现，对人眼来说，量化级别大于64时就可以得到满意的视觉效果I孙，片面提高采样率和量化级别，有时并不能使图像质量收到同等的改善，反而会对存储器和采样器件的要求大大提高，而增加处理成本。因此在选择采样频率和量化级别时，应当根据实际要求，选择合适的采样分辨率和量化灰度级值。T_]llllI-}lcII土ls斟m。o甚一B—⋯H㈠目 一一一．山东大学硕士学位论文2．3数字图像的存储结构在图像处理中，图像数据在处理系统中以合适的方式存储对处理和存取是非常关键的。通常，图像数据采用的数据结构有一维数组、二维数组、分层结构和树状结构。1、一维数组存储结构一维数组是将图像数字化得到的各行像素按照采样顺序由上到下排列成一个一维数组，如下图所示：行厂一M、l23J(I，J)?『一123--．I口图2．1用一维数组存储图像数据2、二维数组存储结构灰度图像的各像素灰度值以二维数组形式存储，是计算机图像处理程序中最常用的图像数据存储方法。对于彩色图像数据，则需要三个二维数组，分别存储红、绿、蓝三个波段的图像数据。在计算机中存储数据，为了节约存储空间，常采用一个计算机字中存储多个像素。对于一个字长为16位的计算机，在存储8位像素的图像时，可以将相邻的两个8位像素存储到一个计算机字的高低8位中，在需要对图像进行处理时，再把组合在一个计算机字中的多个像素分解为单像素字的形式，然后进行处理运算。有时采用将n位二进制像素图像分解，并分别存入n个能按位(bit)存取的二维数组，即所谓按bit面方式存储，其优点是可以在各bit面之间进行高效率的逻辑运算，存储设备利用率高，但在灰度图像处理时，这种存储方式却耗时太大。3、分层结构以原图像为基础，逐步降低其分辨率，依次构成像素越来越少的图像，就构成了一种由一系列清晰程度不同的图像组成的分层性结构。其中有代表性的是锥形结构。 山东大学硕士学位论文锥形结构的构成方法是：对2k×2k像素的原始图像Io，令其相邻的2×2个像素合并，并取其平均灰度值作为合并后新像素的灰度值，构成一幅2。1x2”1像素的图像II，重复上述过程，可以依次得到由2k一2×2k--2～20×20像素构成的一系列图像，也就是说，这些图像是由原图像10按行、列分辨率不断减半的方式产生的。锥形结构的图像序列是由一组分辨率由粗(低)到精(高)的同一图像。分辨率低的图像数据量小，对其处理可以节省处理时间。利用这一特点，在处理具有锥形结构的图像时，可先对像素少的图像进行处理，然后根据需要，再有选择局部性地对分辨率较高(像素数较多)图像作处理。采用这种存储方式，可以达到提高处理效率的目的。4、树状结构对于二值图像(即每个像素只占一位，像素只有0和l两种灰度)，将原图像不断四等分(即沿行列方向同时二等分而把原图分成相等的四块)，如果分割后，任一块图像的全部像素都是白的或全是黑的，该块就不再分割了，如此继续，直到所有的分块都是全白或全黑的为止。这种树状结构可以用于二值图像的特征表达或图像数据压缩。5、多波段图像的数据结构前四种数据结构都是针对单波段图像的，实际图像处理中经常用到多波段图像，如彩色图像(由红、绿、蓝三波段的图像组成)，多波段图像通常采用下列几种结构：1)将每个波段的图像依次存储，如图2．2所示。电视图像或电影胶片为代表的运动图像数据，可按时间顺序排列，采用这种存储方式：波段l波段2厂_—JL—_、广—JL—-、日严习平乎⋯(1，1)(M，N)(1，1)(M，N)、—————、，———JM像素图2,2按每个波段存储图像数据21将每个波段的同一扫描行依次存储；3、将每个波段的同一行像素依次存储： 山东大学硕士学位论文二维模拟图像数字化后，其像素及其对应灰度数据都是以数组的形式存储在存储器内的。计算机在处理图像时，一般需要将输入图像保存在一个数组中，有时为了保留输入图像，要设置两个数组，分别存放输入图像和输出图像。这样在整个处理过程中，输入图像可以不变，这样编程简单，且方便了后面对原始图像的其他操作，但是由于图像的数据量相当大，这种分丌存储需要多占4倍存储区。2．4数字图像的灰度直方图(Histogram)(1)直方图的定义和性质在数字图像处理中，一种最简单最有用的工具就是坎度直方图。灰度直方图是：』J∈度级的函数，描述的是图像中具有该狄度级的像素的个数；其横坐标是灰度级，纵坐标是该灰度出现的频率(像素的个数)如下图所示：16图2．3火焰图像图2,4火焰图像的亮度直方图 山东大学硕士学位论文上图2．3是从燃烧器火焰图像中截取的一帧，图2．4是图2．3对应的狄度直方图，从图2．3中可以看到，图像分为亮度很高的火焰图像、亮度较低的火焰背景、CCD靶面上没有投射图像部分，这些在狄度直方图上都可以得到很明显的指示，因此通过统计火焰图像的灰度邻域内像素的数量。从而可以得到一个与火焰的面积成比例关系的特征数字，据此可以实现火焰的检测。灰度直方函概括了一幅图像的狄度级的内容。任何一幅图像的直方图都包括了关于图像的客观的信息，甚至某些类型的图像可以通过荻度直方图完全描述。直方图的计算简单，具有以下性质：1、对于每一幅数字图像，灰度直方图是唯一的，但是反之不然，不同的图像可以有相同的灰度直方图，例如：两幅均匀背景图像中如果只是其中的物体位置发生移动，则其对应的灰度直方图是相同的；2、由于直方图是对图像中具有相同的灰度级的像素统计计数而得到的，因此一幅图像各子区的直方图之和就等于全图的直方图；3、直方图是图像中的像素在不同灰度级上出现次数的统计结果，只反映图像中不同的灰度值出现的次数(像素数)，而不能反映出某一灰度像素所在位置。因此，灰度直方图丢失了图像的空间信息，是原图像的一种不完全描述。(2)直方图的用途直方图计算简单，且能够表达图像的一些重要信息，因此具有很广的应用，可以用于图像分割、灰度级调整、图像的积分光密度计算等许多领域，在本文中．我们利用动态直方图法，判断火焰的有无和锅炉燃烧情况，具体做法将在火焰检测算法设计一章表述。2．5数字图像处理方法数字图像处理方法大致可分为两大类，即：空域法和变换域法。1．空域法这种方法是把图像看作是平面中各个像素组成的二维集合，然后直接对这个二维集合进行相应的处理。空域处理法主要包括下面两大类：(1)邻域处理法其中主要包括：梯度运算(GradientAlgorithm)，拉普拉斯算子运算 (Laplacian)，平滑算子运算(SmoothingOperator)、卷积运算(ConvolutionAlgorithm)。(2)点处理法灰度处理(GrayscaleProcessing)，面积、周长、体积、重心运算等。2．变换域法数字图像处理的变换域处理方法是首先对图像进行正交变换，得到变换域系数阵列，然后再施行各种处理，处理后再反变换到空间域，得到处理结果。2．6数字图像处理的主要内容完整的数字图像处理过程大体上可分为如下几个方面：图像信息的获取；图像信息的存储；图像信息的传送；图像信息的处理；图像信息的输出和显示。1．图像信息的获取(Imageinformationacquisition)就数字图像处理而言，主要是把一幅图像转换成适合输入计算机或数字设备的数字信号，这一过程主要包括摄取图像、光电转换及数字化等几个步骤。2．图像信息的存储(Imageinformationstorage)图像信息的突出特点是数据量大。为解决大量存储问题主要研究数据压缩、图像格式及图像数据库技术等。3．图像信息的传送(Imageinformationtransmission)图像信息的传送可分为系统内部传送与远距离传送。内部传送多采用DMA技术(DirectMemoryAccess)以解决速度问题，外部远距离传送主要解决占用带宽问题。4．数字图像处理(Digitalimageprocessing)目前，数字图像处理多采用计算机处理，因此，有时将数字图像处理称作计算机图像处(ComputerImageProcessing)。概括地说，数字图像处理主要包括如下几项内容：几何处理(GeometricalProcessing)，算术处理(ArithmeticProcessing)，图像增强(ImageEnhancement)，图像复原(ImageRestoration)，图像重建(ImageReconstruction)，图像编码(ImageEncoding)，图像识别(ImageRecognition)，图像理解(ImageUnderstanding)等a 山东大学硕士学位论文图像处理的最终目的是为人或机器提供一幅便于解释和识别的图像。图像的输出方式有二种，一种是硬拷贝，如照相、激光拷贝、彩色喷墨打印等：另一种是软拷贝，如将输出图像显示到CRT显示器(CathodeRayTube)、液晶显示器(LCD)、场致发光显示器(FED)等器件上。通过本章介绍，读者可以对数字图像采集和处理过程有一个初步的了解，对图像的灰度直方图有一定的认识，以便对后面对算法设计的理解。 山东大学硕士学位论文第三章火焰检测系统设计3．1系统功能为了实现对锅炉的可靠保护，系统需要具有对炉膛火焰的实时监视，灭火保护、实时诊断和故障记录与追忆等功能，具体如下：·监视功能一．实时显示每个燃烧器火焰情况，每个画面自由切换和可以报警切换；二．用16个画面同时实时的显示16个燃烧器的燃烧情况，也可以用四面面方法显示任～层火焰的燃烧情况；三．可以用录像机录下任一事件前24小时的层火焰燃烧情况。·灭火保护功能一．可以输出单个火嘴的熄火开关量信号，并经逻辑处理后送炉膛安全监控系统(ffsss)动作停炉：二．火焰图像传感器故障诊断提高系统的可靠性。·实时诊断功能一，利用炉膛看火电视装置，对炉膛燃烧火焰温度分布曲线进行监视，实时显示锅炉内部温度场分布曲线：二．及时预报燃烧过程的异常情况，防止锅炉事故发生：三，对炉膛的稳定程度做出评价，以使锅炉经济运行；四．可以在计算机屏幕上用直方图、趋势图等实时显示每个火焰燃烧器的燃烧情况。·故障记录与追忆一．系统自动记录事故报警的时间，及报警方式；二．根据需要查看报警的时间、报警时火焰的燃烧状况；三．可重演停炉前瞬间至其前20分钟的图像，并可以使用录像机录下，永久保存，以备分析研究和事故原因追查。 3．2系统结构本系统面向国产200MW机组锅炉而设计，200MW燃煤机组锅炉共有十六个煤粉燃烧器，系统采用单燃烧器检测，结构框图如图2．1，每个燃烧器都安装一个火焰图像传感器。再加上一个全炉膛图像传感器，以便获得全炉膛燃烧情况的信息，共使用l7个火焰燃烧图像信号。其中全炉膛图像信号直接进入工业电视进行炉膛火焰燃烧的目测判断。传感器l一传感器16首先进入视频分配器，将视频信号无衰减地分配成三路视频信号；其中一路送入作为智能采集处理卡的采集卡，每块采集卡完成四路火焰燃烧器的火焰采集和循环检测，16个燃烧器总共需要4个采集卡进行采集处理，智能采集处理卡与上位机之间通过PCI总线进行信息和数据的交换；分配器出来的另外一路信号进入视频矩阵，视频矩阵通过继电器板接受上位机的命令来确定在工业电视上显示的燃烧器视频信号内容；视频矩阵出来的视频信号进入画面分割器，画面分割器将多路燃烧器信号合成一路，在工业电视上以多画面显示，通过串口接受上位机的命令来选择显示方式，可以是单画面，四画面或16画面显示。图3．1系统构成框图系统对t6个燃烧器进行实时采集和处理，并在采集卡上执行火焰检测算法，进一步提高了实时性。同时，可将采集的图像数据可以按照要求送入上位机加以显示和存储以备监测和事故原因追查。3．2．1系统硬件及其工作原理21 根据图2．t和系统功能可知系统主要由：火焰图像传感器、视频分配器、视频切换矩阵、画面分割器、上位计算机、图像采集处理卡和工业录像机等组成。火焰图像传感器获得单个燃烧器的燃烧火焰，然后经过视频分配器和视频切换矩阵，分别传向图像采集卡、监控电视和工业录像机；上位计算机负责火焰画面和燃烧曲线的显示并提供视频矩阵、工业录像机的控制信号，在发生灭火时发出报警和保护动作；采集卡负责执行火焰检测算法，根据上位计算机的命令执行相应操作，负责判断单个火焰燃烧器的燃烧状况，能准确给出单火焰燃烧的On／Off信号。3．2．2火焰图像采集前向通道火焰图像采集的前向通道由火焰图像传感器、视频分配器、多画面分割器，图像数字化器组成。(1)火焰图像传感器火焰图像传感器包括传像光纤、CCD摄像机和冷却系统，结构示意图如图2．3示：图3．2火焰图像传感器传像光纤由1．5万传像束组成，是新型火焰检测装置中的关键部件，光纤前端是成像物镜，直接深入炉膛获取单火焰燃烧图像：图像经过传像柬传到光纤的后端，在后端有一CCD摄像机，完成光电转换，形成标准PAL制式电视信号；光纤探头视角可达90。，能够采集燃烧器火焰的未燃区，燃烧区和燃尽区的完整图像，克服了传统火检探头视角狭小、容易因燃烧器火焰偏移造成误报或漏报事故。传像光纤采用石英光纤。石英光纤是以石英纤维为主体，用严格精确的工艺方法将其排列有序后，荐经1次或2次复合拉丝成型的一种可传输图像的纤维元件。它的结构和特点决定了它可以传输图像。在理想情况下，每根光学纤维都有良好的光学绝缘，可独立传光而不受其它单丝影响。在由0．8～I毫米的传像光纤中有多达15000根纤维丝，每根 山东大学硕士学位论文纤维丝的端面部作为一个取像单元，在传像过程中独立携带～个像元。入射图像通过物镜聚焦在传像光纤的端面上，物镜前装有石英玻璃，用于隔热。在目镜和CCD间装有滤光片。每根光导纤维均通过各自的取样孔而独立传递一个像元。纤维端面及其纤维位置都是精确排列的，每根光导纤维中的单丝在入射端和出射端的几何相对位置不变，因此传输图像在输入端与输出端的图像的严格对应的，可以用来传输图像。光纤探头及CCD等在高温环境下工作时，面临着由于过热、超温而损坏的危险。也存在着高温下光纤传输特性变化而使输出信号不稳定的可能。一般要求图像传感器的头部耐温不能超过200。C，因此，必须考虑冷却。水冷系统的效果较佳，但是对密封要求很高，且系统不易安装和维护，这里采用风冷方式，用压缩空气来冷却既可达到冷却要求，又可以吹除物镜表面附着灰尘，防止引入摄像误差，并且系统较易安装和维护。本系统中冷却系统由两台空气压缩机、空气过滤器和控制开关组成，其中两台空压机有一台备用，可以实现自动切换，以备在运行过程中空压机因故障而停机时，另一台可以立即投入运行，以防止火检探头因过热雨损坏。电荷耦合器件(ChargeCoupledDevice简称CCD)是利用电荷传送读出方式获得输出的固体摄像器件。CCD芯片被制造在一片光敏结晶硅基片上，在硅基片中制造一个矩形的光电探测器(势阱)阵列，通过光电变换将投射到面阵CCD上的图像光信号转变为相应的电信号积累到最临近的势阱中，并作为一个电荷包沿一串势阱移动直到到达外部引出端。电荷读出通过移位寄存器同时向一个方向按顺序传送而得到输出电信号。CCD可以按照不同的方式配最构成一系列可以应用于电视和图像数字化目的的小型丽稳定的固体摄像机。这种摄像机没有几何畸变，而且对光的响应是高度线性的，从工作原理上来说，CCD摄像机的寿命接近无限长，能够抵抗强振动而不损坏，且工作电压低、体积小、重量轻。基于这些突出的优点，CCD摄像机可以作为多种图像传感应用的首选设备。图3．3视频信号形成示意图 山东大学硕士学位论文尽管直接将输入图像转变为数字图像输出的CCD现在已经出现，但是由于锅炉燃烧点分散，加之数字化图像数据的传输距离不能太远，这晕仍然采用普通的彩色视频输出CCD，而视频信号通过同轴电缆可以不失真地传送较长距离，故采用彩色CCD将火焰图像转变为PAL制式的RGB彩色火焰图像，用于实时监控和火检判别。(2)视频分配器、视频切换器、画面分割器视频分配器接收来自火焰图像传感器CCD摄像机的视频信号，并将其转换为不失真的三路视频信号输出，其中一路视频信号与其他火焰传感器采集图像经过同步匹配、放大预处理后，通过同轴电缆送入视频分割器合成为一路，以多画面的视频形式直接用闭路监视器加以显示，供现场操作人员实时监视炉膛燃烧状况。视频分割器的基本工作原理是采用图像压缩和数字化处理的方法，把几个画面按同样的比例压缩，同时显示在一个监视器屏幕上，通常采用视频分割器将多路视频信号合成一路多画面信号输出到监视器上。另一路视频信号送入视频切换器，16个燃烧器的火焰图像经过视频切换器在逻辑控制信号的控制下，由图像数字化器件分时变换成DSP和计算机可以处理和存储的数字图像，以备执行火检判别算法和存储。视频切换器采用由集成电路做成的模拟开关，使得切换控制方便，切换的控制信号采用编码方式。在本文设计中，由于需要在16路视频信号间进行切换，对视频切换器提出了较高的要求。首先，切换器必须有较高的隔离度，不能在各路被切换信号之间产生相互干扰；其次，切换前后的视频信号在幅度和相位上的失真程度要小，一般要求幅度失真<8％，相位失真<80。视频切换器应具有与报警控制器联网的接口，当报警发生时切换出相应部位的摄像机图像，并能进行记录和重放。以便分析处理所发生的事故。第三路视频信号送往录像机，对燃烧器实行24小时循环录像，可以有效记录火焰燃烧状况，以备故障诊断和事故追查。3．3图像采集卡结构及原理图像采集卡以TI公司的高性能DSP为核心，结构框图如图3．4所示：包括4路12bit&41MSPS高速高精度AD转换器、逻辑控制电路和图像帧存体，采用两片C6202高性能DSP以提高处理速度，通过MUX切换开关，每片C6202都可以任意读取来自4路ADC的转换数据，两片C6202通过扩 展总线XBUS可以实现数据的交互，通过串1：3通讯实现工作协调，采集卡通过PCI总线接口与上位机连接，可以实现与上位工控机的高速数据通讯。图3．4基于PCI的图像采集卡结构图3．3．1高速AD转换在实时视频图像处理中，对视频信号的采集是工作的第一步，能否精确快速地实现对输入图像的数字化直接决定后续处理的成败。图像采集卡接收来自视频分配器的标准PAL制式视频图像信号，其格式为：25帧／秒．行周期为Tta=641xs，其中正行程周期为TH=529s，行消隐周期为THr=121．ts，行同步脉冲的宽度为4．7“s，并采用隔行扫描方式，行信号如图3．1所示，采集～幅640×480的图像需要AD转换器的采样频率达到10MHz以上。因此在视频采集中需要使用高速的专用视频模数转换器。智能图像采集卡上采用视频采集A／D芯片的是PHILIPS公司的SAA7111A，其结构图如图3．6所示，sAA7111具有四路视频输人，各种滤波器都被集成到芯片内部，带来了极大的方便。场同步信号VREF、行同步信号HREF、奇偶场信号RESl、像素时钟信号LLC2都由管脚直接引出，省去了以往的时钟同步分离电路的设计，可靠性也有了很大提高。SAA7111A中有控制字可以直接控制行同步有效时间，因此可以省略行延迟电路。SAA7111A将输入的彩色PAL制式的全电视信号转换为RGB格式的数 山东大学硕士学位论文字信号，由CPLD作为采样控制器将该八位数字信号存入采集卡的FIFO中，随后DSP根据具体=|；l；要进行预处理，提取有用数据(数据量已很小)，然后将处理结果经由PCI总线交给计算机处理。图像采集的过程如下：系统启动时DSP先通过I／O口向CPLD输入构造数据，完成CPLD的逻辑功能定义，使CPLD实现采集卡的各逻辑功能块，当需要采集图像时，先根据图像分辨率配置计数器，然后DSP向CPLD发出AD—START信号，使系统处于使能状态，在收到第一个场消隐后第一个行同步(HS)触发采集，每收到一个HS，点计数器清零，受控时钟单元在行消隐后沿开始产生时钟，时钟2分频后驱动A／D采集，点计数器对每行采集的像点计数，计数满时产生控制信号使时钟暂停，直到下一个HS到来，行计数器由VS信号控制和清零，直接对HS信号计数，计数器记满时产生控制信号使时钟停止，同时SAA7111A产生ADEND信号通知DSP一幅图像采集结束。为了得到高质量的数字图像，像素时钟(采样时钟)的相位必须与输入视频信号的行同步信号的相位保持确定的关系。相位同步的精度越高，数字图像中两行同相同列像素的错动就越小，越有利于后续的图像处理工作。SAA7]】1A内部集成锁相环技术使得相位的同步可靠性有了很大提高，设计复杂程度也降低很多。由于采集卡要对四路视频信号进行采集处理，因此数据量是非常大的，须采取并行处理方法，在A／D转换器和DSP之间设立FIFO通道的办法，较好地解决了大量图像数据的存储和处理问题，同时提高了DSP的处理效率，AD转换的数据直接送入FIFO存储器，由DSP分时读出，同时复位FIFO，整个过程由CPLD控制完成。图3．5PAL制式电视信号行视频示意图 14一孳嚣身^0UT■些．ⅥAff’12．色度电路与YUV_RGB转换10．输入处理。。。。毳磊痿U、，输出格式选择A／D转换控制电路”一S2A12’frAD2ADl31S4IlI一_VSS$--131ft价}““LL12C总线控制-'G模拟信号处理控制亮度电路12C总线接口·墅～IIq，。I卜L●丝—’SIl●§!—■3sAl-i口sIsA^孙，，A⋯l介CmKS．●×Tn‘3。一55^TCr∞．婆霆辑誊馨同步电路时钟产生电路●‘IM5^一电源控制22．●s＆．LFCO∞I$7,4t．33,2s1BlSS．40．32,25．1@17292B∞1S鸭乞。j⋯。!⋯土土、，兰。』．。三。^、，一图3．6SAA7111A芯片内部结构框图3．3．2可编程逻辑控制模块基于DSP的数据采集系统电路设计规模较大。逻辑控制较为复杂，并且要求控制速度很高，因此利用可编程逻辑器件来完成电路的逻辑控制，不仅减小了系统的面积，而且对低功耗设计及提高系统的可靠性也有很大的帮助。在本采集卡上，由可编程逻辑控制模块产生AD转换和各种控制时序，保证了整个DSP系统的良好运行。(一)可编程逻辑器件概述随着微电子技术的发展，数字集成电路应用越来越广泛，在产品开发和设计过程中总是希望使用适合产品的集成电路，使设计周期尽量缩短，这种需要催生了可编程逻辑器件(即：PLD，ProgrammableLogicDevice)，用户可以通过对PLD编程，实现特定的功能。为适应不同应用场合，PLD具有 很多型号和不同的功能芯片，其中在大规模电路中应用最广泛的当属现场可编程门阵列(FpGA，FieldProgrammableGatesArray)芹l复杂可编程逻辑器件(CPLD，ComplicatedProgrammableLogicDevice)。与CPLD相对应，简单可编程逻辑器件EPLD是PLD的早期产品。PROM，FPLA．PAL，GAL都是属于此类。EPLD的典型结构都是由与阵列和或阵列组成的，能有效地实现以“积之和”为形式的柿尔逻辑函数：PROM～一可编程只读存储器。其基本结构是一个固定的与阵列和～个可编程的或阵列。一般用作存储器，其输入为存储器的地址，输出为存储器单元的内容。由于PROM的与阵列采用全译码，随着输入的增多，阵列规模按输入的2”增长。当输入的数目过大时，器件的功耗增加，而巨大的阵列开关时间也会导致其速度缓慢。PROM价格较低，易于编程，同时没有靠局、布线问题，性能完全可预测。随着EPROM、E2PROM的出现，PROM的不可重写、不可擦除的缺点也得到了解决，因此PROM仍然有一定的使用空间。PAL器件一～可编程阵列逻辑器件。其基本结构由一个可编程的与阵列和一个固定的或阵列组成。与阵列的可编程特性使输入项可以增多，而固定的或阵列又使器件得到简化。PAL的第二代产品GAL(通用阵列逻辑器件)，使用了先进的浮置栅技术，并于CMOS的静态RAM结合，形成了E2COMS技术，从而GAL具有可电擦写，可重复编程、可设置加密功能。虽然GAL具有很多优点，但是随着技术的发展，其局限性日益暴露：首先，GAL的器件利用率低；其次，GAL的寄存器数目与I／O引脚有关，使设计的灵活性受到明显的限制。PLA～一可编程逻辑阵列，它是由可编程的与阵列和可编程的或阵列两部分组成。由于与阵列可编程，克服了PROM器件由于输入增加而导致规模增加的问题。PLA作为算术累加逻辑单元和数据通道控制，用于含有复杂的随机逻辑鼍换的场合是较为理想的。但是PLA速度较慢。相对PAL，PROM价格较高，这妨碍了它的广泛应用。这些早期的PLD的共同特点是可以实现速度特性较好的逻辑功能。但是由于结构过于简单，使它们只能实现规模较小的电路，这一缺陷促使芯片生产商研制适用于大规模电路的PLD。20世纪80年代，由Altera和Xilinx 山东大学硕士学位论文公司相继推出了集成度很高，适用面较广的FPGA和CPLD器件，丌拓了PLD在大规模集成电路的应用。作为两种新型的PLD器件，FPGA和CPLD各有特点，用户可以根据不同的需要，选取最合适的器件。CPLDl56]是新型可编程逻辑器件，它的集成度高、工作速度快、编程方便，将PLD的概念扩展到更高层次的集成度范畴，从而大大改善了系统的性能，使产品的PCB板面积进一步缩小，可靠性大大提高，成本进～步下降。和传统PLD相比，CPLD具有更多的输入信号、乘积项和宏单元，内含多个逻辑块。这些逻辑块可以使用可编程内连线的布线来实现相互问的联系。且其结构规划更加合理，从而有效节约硅片使用面积，具有很高的价格性能比。大多数CPLD都具有ISP(InSystemProgrammable，在系统可编程)能力，即在修改设计时，可编程和再配置在系统内或PCB上进行，而不必将器件从系统中或PCB上取下。ISP技术的出现使传统的硬件概念也发生了变化，硬件可以像软件一样通过编程而进行不同的配置。采用ISP的CPLD器件的优点可归纳如下：(1)CPLD采用ISP(insystemprogrammable)技术，不需将器件从PCB上取下，可直接在系统内进行编程和再配置，从而加速了在系统级或PCB上排除故障的过程。(2)防止了芯片引脚的多次弯曲而损坏。采用PQFP和TQFP封装形式的PLD，其引脚薄至只有0．5mm，多次拔出和插入极易造成弯曲和损坏。而现在只需要进行一次PCB的安装，大大简化了生产工序。(3)易于进行产品出厂后的维护和更新。这种维护和更新只要通过软盘将新配置的代码载入器件即可，甚至可远程通过MODEM来实现这种维修和更新。(4)便于电路扳级的测试。在系统测试时可重新配置，l临时编程一诊断用的测试(Z．)CPLD在本系统中的应用根据上面的介绍可以看出，在本系统中：(1)数字电路地址译码信号的产生；(2)DSP所需各种状态信息的获取； 一一一．山东大学硕士学位论文(3)四路图像信号的AD转换控制；(4)两片DSP的数据传输控制和工作协调。在设计采集卡控制模块时，使用了美国Altera公司的MAX7000系列的EMP7192。EMP7】92是Altera公司采用先进的O．8umCMOSEEPROM技术生产的第二代高密度、高性能MAC7000系列CPLD。片内提供3750可用门，引脚到引脚的延时为固定的6ns，计数器频率最高可达151．5MHz。它使用CMOSEEPROM单元实现逻辑函数，可编程的MAX7000结构容纳了各种各样的、具有独立组合逻辑和时序逻辑函数。在设计开发和调试阶段，MAX7000可以快速而方便地重新编程，并且能够保证重复编程擦写100次，因此可以方便地进行系统的升级和扩充。CPLD技术的发展，使其功能日益增多和强大，VHDL硬件描述语言可以通过软件编程对CPLD电路进行描述和定义，与具体工艺无关，设计人员可以抛开从门描述开始的常规方式，直接对设计目标所需实现的功能进行描述，可以实现特定的数字信号处理算法，目前的应用研究比较活跃，在本文中，将CPLD与DSP结合起来，共同实现对锅炉火焰图像的采集控制和图像处理，由CPLD为系统提供所需逻辑控制信号。3．3．3DSP及其外围电路设计f一1DsP技术和DSP处理器的发展随着微电子技术的发展以及计算机技术的应用，人类已经步入了信息时代、网络时代。数字信号处理技术(digitalsignalprocessing，DSP)的飞速发展极大地提高了人们对模拟世界的把握能力。可以毫不夸张的说，数字信号处理技术已成为这个时代最核心的技术之一，本世纪将是一个数字信号处理技术大展身手的世纪。数字信号处理亦称为信号的数字处理，其发展过程可以划分为如下几个阶段：①信号解析手段研究阶段；②各种模拟信号的数字化；前两个阶段在时间上处于17世纪到18世纪离散数学诞生后到20世纪60年代之间。这一阶段还处于数字信号处理的萌芽阶段，还没有形成 山东大学硕士学位论文有效的处理方法。③数字信号处理技术本身发展阶段。这一阶段是以1965年C011ev—Tukey提出快速傅立叶变换算法为标志的。这时的DSP技术主要应用于图像处理、快速数据传输、生物医学系统等、④现代数字信号处理阶段。这一阶段的特点是随着信号处理技术的飞速发展，新理论、新算法不断涌现，而数字信号处理的应用领域也正在不断扩大。从信号的数字处理技术的发展历程，可以看出数字信号处理技术在理论上所涉及的范围是相当广泛的。在数字领域中，微积分、概率统计、随机过程、高等数学、数值分析、复变函数、线性代数、泛函分析等都是它的分析工具。网络理论、图论、信号与系统也是它的理论基础。在学科发展上，数字信号处理又是现代控制理论(包括最优控制、人工智能、模式识别、神经网络。模糊控制)、现代通信理论、故障理论和现代测量等的理论基础。在算法的实现上(无论硬件还是软件)，数字信号处理技术和计算机学科及其微电子技术密不可分。因此可以说，数字信号处理把经典的理论(如数学、系统)作为自己的理论基础，把现代计算机技术、微电子技术作为技术支撑的一门新兴学科。同时，数字信号处理技术又是许多新兴学科的理论基础，并与它们相互交叉、相辅相成、相互促进。数字信号处理理论从诞生到现在，经过30多年的发展已经形成了比较完善的理论体系，主要内容有：①信号的采集(A／D技术、采样定理、采样率、量化噪声分析等)；②离散信号分析(时域及频率分析、多种变换技术、信号特征的描述等)；③离散系统分析(系统描述、系统单位采样响应、转移函数、频率特性)；④信号处理中的快速算法(快速傅立叶变换、离散余弦变换、快速卷积和相关计算等)；⑤信号的建模；⑥数字处理中的特殊算法(如插值、抽取、奇异值分解、反卷积、图像重建等)。现在，信号处理已经进入一个新的发展时期。在优化、自适应、高分辨 率、多维多通道等一些领域的理论和方法R趋系统化。对系统的分析已经不再限于理想模型，而是越来越多地考虑到各种实际因素和系统的鲁棒性了。对性能的描述也不再停留在定量、定性的水平上，而是要做出系统的统计性能评价。现在．在工业应用，通信、广播电视系统和家用电器等方面，越来越多的采用数字信号处理技术，与传统的模拟信号处理相比，数字信号处理优点是明显的：①数字信号较模拟信号处理具有较大的动态范围，易于实现机器设备之间的匹配。②数字信号的逻辑处理具有较高的信噪比(SNR)，在处理过程中不易产生噪声。③数字数据具有高度的灵活性，易于处理、存储、组合，可以时分多用、并行处理，具有极好的重现性、可靠性和预见性。④对噪声、非平衡干扰和多径干扰，有相应的数字方法进行信号处理。数字信号处理系统的实现，离不开电子技术的发展和硬件处理芯片的支持，早期的数字信号处理是在通用计算机上通过商级语言编程实现，缺点是速度太慢，不能满足实时应用的需要，一般用于低速非实时应用场合：随着单片机技术的发展，单片机功能日益增强，在数字信号处理中的应用不断扩大，单片机接口性能较好，易实现人机接口，编程方便，但是一般单片机采用冯·诺依曼总线结构。数据传送与程序执行使用同～总线，乘法运算速度慢，因此在执行图像处理这种大数据量，计算密集的数字信号处理时，难有作为；DSP(digitalsignalprocessor，数字信号处理器)是近年发展起来的一种新型微处理器。DSP芯片建立在数字信号处理的各种理论和算法的基础上，根据信号处理的特点，采用独特设计的内部结构，如，总线采用改进的哈佛总线结构，程序总线和数据总线分开，提高了程序执行速度和效率，内部设计硬件乘法器、累加器，乘加指令(MAC)可以在一个指令周期内完成，专门设计的指令系统以及指令执行的流水线方式，都使DSP的运算速度较之原来的各种处理器件有了一个飞跃。DSP器件的出现，使得各种数字信号处理 一山东大学硕士学位论文算法实现成为可能，简化了信息处理的程序，大大地促进了现代电子技术及信息技术的发展；专用DSP芯片可以用于特殊的用途，例如，美国INMOS公司推出的IMSAl00芯片，可以完成FIR(有限冲击响应滤波器)、FFT、相关、卷积等运算，它可以在2ms内完成1024点复数FFT运算。美国TKW公司也在1990年推出了超快速FFT计算芯片TMC2350，可在514Ps内完成基2时间抽耿法的1024点复数FFT运算。这些芯片一般用硬件已经实现了相应的软件算法，用户只需输入数据，经过简单的组合即可以在输出得到结果。从而极大的提高了执行复杂数字处理算法的速度，因此在对速度要求很高的场合应用较多，但是这种方案灵活性欠佳，而且目前尚无完善的开发工具，因而应用和推广受到限制。现代计算机的发展，使得高性能计算机的功能也日益提高，通用计算机配以图形图像AD采集加速卡，可以实现数字信号处理算法和实时系统的控制。一般计算机充当协调管理者角色，由加速卡进行实时的数字信号处理。通过上面图像处理实现方法的描述，可以看出DSP技术和DSP器件，为数字信号处理提供了方法和有力的工具，数字图像处理作为数字信号处理的一个分支，是一个比较年轻的学科，现在已经广泛应用于几乎所有与成像有关的领域。在锅炉火焰图像检测中，出于要对多个燃烧器的火焰图像进行采集和检测，不论在数据量还是在处理速度上都对采集系统提出很高的要求，另外，锅炉的稳定安全燃烧，关系到电厂的经济运行和安全生产，对火焰检测的可靠性和实时性要求都很高，因此，这里采用DSP实现图像的采集预处理和算法判断，提高了系统的速度和可靠性。(二)TMS320C6202的片内硬件资源介绍1997年，TI公司推出了最新的含多处理单元的C6000系列数字信号处理芯片，其中最有代表性的是C6202定点处理器。该处理器可采用50MHz或100MHz的工作频率，经内部PLL倍频后升至250MHz，每秒可完成1．6G次操作。TMS320C6202有532只管脚，采用BGA封装。工作温度为O～90℃。其内部含有具备超长指令字处理能力的CPU和8个功能单元，故而它可在一个时钟周期内执行8条指令，芯片运算能力显著提高，再加之其良好 山东大学硕士学位论文的外部RAM接口和16Bit的主机接口以及四通道的DMA功能，就使其成为高速运算的首选芯片。TMs320C6202处理器硬件资源丰富，主要由三大部分组成：CPU、片内外围设备和存储器。其结构如图37。(1)CPU内核结构TMS320C6202使用C6000CPU内核，有256KB的片内程序存储器和128KB的内部数据存储器。其中程序存储器由两个128KB的存储器组成，其中～个可以选作程序cache。这样就可以同时提供128KB的程序存储器和128KB的程序cache。程序存储器的作业宽度为32个字节，即每个作业线容纳一个取指包。C6202的地址总线为32位，寻址范围达到4GB，存储器空间可分为四部分：片内程序空间(包括Cache)、片内数据空间，外部存储空间和片内外围部件空间。可通过对五个BOOTMODE引脚的设置灵活设定各空间的地址范围。片内数据RAM包括四个8K*16的块，这些块交织组合在一起，使得CPU可同时访问数据RAM的两个不同数据块而不发生冲突。分开的程序总线、数据总线和DMA总线使取指、读写操作数和DMA操作可以并行进行。对于较大的程序，片内程序RAM可用作Cache。来存储经常使用的代码，减少对片外访问次数，从而提高程序运行速度。C6202的数据通道的主要组成部分包括：▲两个通用寄存器文件(A和B)；▲八个功能单元(．L1，．L2，．Sl，．S2，．M1，．M2，．D1，．D2)；▲两个数据加载通道：LDl和LD2；▲两个写存储器通道：STl和ST2；▲两个寄存器文件交叉通道。 C6202器件i序缓存／程序存储器32位地址256KBC6202CPU内核掉电逻辑取指指令分配DMA．EMlF指令译码錾垂通道A数黼道B寄存器文件All寄存器文件B控制寄存器控制逻辑测试电路片内仿真中断逻辑L1lSl|M11D1||I)2lM2lS21．L2片内数据存储器8位，16位，32位数据128KB片内外围部件计数器、串行口等图3．7TM$320C6202功能框图和内部结构其中，两个通用寄存器文件A和B各包含16个32位寄存器，分别为：A0～A15，B0。BI5，这些寄存器可以在程序执行过程中作为数据寄存器、地址指针寄存器或条件寄存器。八个功能单元，分为两组，分别与两组寄存器文件相对应，每组包括一个乘法器Mi和三个算术逻辑运算单元Di，si和Li(i=1或2)。在各功能单元中可以执行的操作如表3．1所示：每个功能单元都有两个32bit的输入端口，用于取入两个操作数，单元Li、Mi和si的输入端还可通过交叉通道1X和2X另外的组提取操作数；每个单元都有一个32Bit的输出端口，输出数据分别写入本组的寄存器中，对于算术逻辑运算单元Li和si还有附加的8Bit输出端口，可以在要求高精度时实现40Bit字的输出。因为输入输出端口相互独立，所以8个运算单元可实现并行处理。同时，通用寄存器还具有一些特殊的用途，例如A1、A2、B0、B1和B2可以作为条件寄存器，A4～A7和B4～B7可以用作环形地址。每个寄存器文件有一条32bit的取数据路径(LDi)并D一条32bit的存数据路径(STi)，负责寄存器与存储器间的数据存取。由Di产生的数据地址可通过路径DAi支持另一个寄存器文件的数据存取使用。35 表3．1TMS320C6202功能单元及其对应操作功能单元可以执行的定点操作种类，L单元32／40位算术运算和比较操作：(L1L2)32位逻辑操作；32位算术运算；32140位移位以及32位移位操作；s单元32为逻辑操作：(．S1S2)跳转操作；产生常数；寄存器向或从控制寄存器CSR借位(仅j{；】于．S2)；M单元16×16何乘法操作；(．M1M2)．D单元32位加、减运算，线性或循环寻址计算；32位以内偏置的存取操作；(．D1D2)15位常数偏置的存取操作(仅适用．D2单元)；(21TMS320C6202的片内外围设备TMS320C6202具有丰富的片内外围设备，包括4通道DMA控制器、主机接口(HPI)、中断控制器，3个多通道缓冲串行口等。这些片内外围设备使TMS320C6202具有强大的扩展能力。DMA控制器允许数据传输在CPU操作的后台进行，因此C6202可与外部的低速设备接口而不降低CPU的吞吐量。直接存储器访问(DMA，DirectMemoryAccess)是C6000DSP的一种重要的数据访问方式，它可以在没有CPU介入的情况下，由DMA控制器完成DSP存储空间内的数据搬移。DMA允许在CPU后台往内部存储器、内部外围器件输入数据或从罩面读出数据，这样DSP可以在DMA操作的同时执行计算，通信等其他操作，提高了系统的处理速度。C6202的DMA控制器有四个独立的可编程通道。这些通道允许四种不同的操作。此外，第5个通道(辅助通道)使DMA可以响应来自主机端口接口(HPI)或扩展总线(xB)的请求。关于DMA的操作，重点了解以下几个方面：·读数据传输：DMA从存储器的一个源地址读数据元；·写数据传输：DMA将在读数据传输期间读出的数据元写到存储器的目的地址；·数据元传输：将单个数据元的读和写结合起来；·帧传输：每个DMA通道的每帧数据单元数都是独立可编程的，在完成一个帧传输时，DMA将所有的数据元移到一个帧内；·块传输：每个DMA通道的数据块帧数也是可以独立编程的，在完成36’ 一一一．山东太学硕士学位论文数据块的传输中，DMA移动它编程设定的所有帧。DMA有如下特点：·后台操作：DMA可独立于CPU工作；·高数据通过量：可以按CPU时钟速度传送数据单元：·四个通道：DMA可以保持四个独立的快传输的状态；·辅助通道：这个通道允许主端1：3向CPU的存储器空间请求的数据：·分时操作：一个通道可以用于同时将接受和传送的数据单元送入或送出两个外围器件(或存储器)，就象双DMA一样工作；·多帧传输：每个传输块包含编程设定的多个帧；·可编程优先权：每个通道可以独立于CPU进行优先权编程：·可编程地址产生：每个通道的源地址寄存器和目标地址寄存器可以为每个读写数据单元设置索引。地址可以为恒值、递增值、递减值或调节为编程设定值。编程设定值允许为一帧的最后一次传输和下一次传输简历索引；·全地址32位寻址范围：DMA可以访问存储器映射的任何一个区间，包括片内数据存储器；映射到存储器空间的片内程序存储器；片内外围器件；外部存储器接口。·可编程传输宽度：每个通道独立设置成传送8位字节、16位半字或32位字：·自动初始化：每当完成一次块传输，DMA通道可以自动对自身进行初始化，以准备下一次快传输；·事件同步：每个读、写或帧传输可以由选定事件触发；-中断产生：在整个块的传输中每完成一个帧的传输或者发生各种错误，DMA都会向CPU发出一个中断请求信号。主机接口(HPI)使得主机设备能够直接地访问DSPCPU的存储空间。TMS320C6202可通过其引脚BOOTMODE[4：0]设置多种BOOT方式，例如直接执行方式，或从外部EPROM、主机等设备装载程序。C6202允许16个中断，包括Reset、不可屏蔽中断、串行口中断、定时器中断和外部中断。CPU通过监测IACK引脚状态判断中断请求，引脚INUM0．1NUM3标识应该服务的中断矢量位置。TMb320C6202片内集成三个多通道缓存的串行口(McBSP)，与C2x， 一⋯一一．．出丕大学硕士学位论文C2xx，CSx，C54x系列DSP上的串口相同，具有支持全双工通信、双缓存数据寄存器结构，支持连续数据发送，收发时钟独立等特点。除此之外，它还有支持多种数据格式(8bit，12bit，16bit，20bit，24bit，32bit)的传输、时钟或帧同步的编程设置和极性控制、接口方便等优点，可以用来传输必要的控制信号。C6202有两个32位的定时器，主要用于时钟中断、DMA控制器同步、事件计数等，它可由外部或内部提供时钟。3．3．4TMS320c6202的外围电路扩展(1)片外存储器的扩展对数字图像的实时采集和处理，需要很大的存储空间用于图像数据的暂存和处理结果数据的存储，而C6202的片内存储器空间是不够的，必须进行数据存储器的扩展，在所用的采集卡中，每片C6202扩展了一片256Kx32bit的SBRAM用于图像数据的帧存，另外还扩展一片256K×8bit的FlashRAM用于存放中间结果和设置数据，FlashRAM具有可重复编程且掉电数据不丢失的特性。四路A／D转换数据传入FIFO存储器，FIFO存储器作为图像数据缓冲器，具有10ns存取周期，可以充分利用DSP的速度，实现分时多路图像数据的采集，并可以在读取数据的间隙执行火检算法，以及与上位主机的数据通信。(2)TMS320C6202的PCI总线扩展PCI(PeripheralComponentInterconnect，外围设备互连)总线是Intel公司在1991年底提出的一种微机局部总线，目前使用的PCI2．2总线规范为32位，工作频率为33MHz，最高数据传输率可达到132Mbps，非常适合于图形、图像、3D动画和网络等高速外设的需要，现在PCI己成为了PC机内部的主流总线，并正在向66MHz、64Bit的标准发展(传输带宽可达264Mbps或528Mbps)，相关的技术和产品己经出现。由于PCI总线传输速度很高，并且具有进一步的发展潜力，可以满足现在和未来几年的发展需要，所以目前有关高速外部设备的设计均以这一总线结构为基础。PCI设计的方法主要有两种：一种方法是采用CPLD来设计符合总线协议的PCI接口，其优点是具有灵活性，并且一般有关的CPLD芯片生产厂家会提供相应的开发包，但缺点是开发过程复杂，并且需要开发者对PCI协议和时序的非常了解；另一种方法是直接采用专用的PCI接口芯片， ——．山东大学硕士学位论文如ANC和PLX等公司提供的PCI接口芯片，其优点是可以利用芯片生产商提供的软件开发包，使进一步的设计变得很简单，因此实际应用中一般采用后一种接口方法。在本系统中所用采集卡采用PLX公司推出的PCI接口芯片PCI9054。采集卡上的两片C6202具有可以与PCI总线连接的32位扩展总线(Xbus)，通过PCI9054桥接到PCI总线上，PCI9054兼容PCI2．2总线规范，内部提供了两个独立的链状DMA通道，其局部总线侧以异步方式向PCI总线以最高达132Mbps的速率传输数据，由于C6202的外围电路的工作电压为3．3V，所以与5V电平的PCI9054相连时在中间使用电压转换器SN74CBTDl6211双向直通式开关，实现5V／3V电压变换，满足C6202与PCI9054的连接。3．4上位计算机上位计算机采用高性能工业计算机，带有四个PCI插槽供彩色图像采集卡使用，上位计算机主要实现以下功能：火焰的单画面、四画面和十六画面显示，燃烧强度直方图，历史曲线，全炉膛燃烧状态判断，各燃烧器的状态显示等功能，在锅炉燃烧不平稳或发生灭火时，上位计算机可以根据事先编制的程序逻辑，发出报警和保护动作，保证锅炉安全运行。上位机通过图像采集卡分别将燃烧器火焰信号、画面分割器信号或录像机信号转换成数字信号，送入计算机进行处理。3．5硬件的安装与维护3．5．1图像传感器安装的基本原则传感器安装应使其视角清楚的观测到距一次风口轴线方向约30ram以外的单个燃烧器火嘴的整个火焰f包括未燃烧区、初燃区和完全燃烧区、燃尽区)，例如：四角喷燃式300MW锅炉，传感器光轴和燃烧器火嘴轴线相交点距二次风口约为1700mm左右，200MW锅炉约为1450mm左右。3．s．2火焰图像传感器位置调整调整过程分为冷态调整和热态调整。1、冷态调整：1)CCD靶面与显示屏屏面对中度调整CCD视频信号接到显示器，调整目镜筒并旋紧，使CCD靶面正对显 山东大学硕士学位论文示屏屏面中部(要求上下和显示屏内切，左右对中)。21景镜对中在一次风喷口中心，距风口端面1700mm(300MW锅炉)处放一光源，转动火检传感器内套管使光点映在CCD靶面中心。31图像清晰度调整旋转CCD焦距调整螺套，微调焦距使图像达到最清晰为准，如果效果不佳，可再调整目镜筒，应注意每个调整环节均应调后紧固，以防松动。4)将CCD摄像机自动增益控制(AGC)功能投入以防止出现色饱和。2。热态调整：点火投粉并带负荷后，因每个煤粉燃烧器实际火焰形状和位置受配风量影响，可能与冷态位置有偏移，所以应遵照上述原则重新调整。要求能看到整个火焰，而且火焰位于显示屏中部。3．5．3图像传感器冷却风压调整图像传感器是整个系统的眼睛，必须供给传感器以足够的冷却风量，才能保证其长期可靠的工作，不能结焦、积灰、过热和烧损。为达到理想的冷却效果，要求最远点传感器进口风压Pmin≥200mmH20+炉膛压力。并且，在系统点火之前，首先为图像传感器供应冷却风，在锅炉退出运行时，必须保持供应冷却风直到炉温回复至环境温度。3．6本章小结这套炉膛火焰图像火检装置能够正确判断炉内火焰的有无，能够满足现有火电机组对火焰检测系统的设计要求，对机组特别是锅炉起到了很好的保护作用，并最大限度的减少了机组因火焰故障保护误动造成的损失。从运行操作的角度来看，运行人员可以直观的观察到炉内的燃烧状况和各燃烧器的燃烧情况，及时进行调整，该系统所需操作相对较少。从检修的角度来看，由于采用了较多的长寿命元件，加上可靠的保护措施，只需要较少的维护。为了缩短开发周期，采用基于DSP的彩色图像采集处理卡二次开发，在卡上实现火焰图像的采集和火焰判别，基于PCI总线结构的彩色视频采集设备，传输速度最大可以达到132Mbps。采集卡上采用了高精度的A／D转换器，采样得到的数字视频信号的误差小，采样的抖动(pixeljitter)不大于3ns， 山东大学硕士学位论文山于采用了匹配式的高速传输方式，加上完善的软硬件中断处理，在向内存采集图像的同时，计算机CPU可以独立的做其他的处理工作，这种图像采集与CPU图像处理分享总线的技术为实时图像处理提供了技术保障，使CPU可以获得大量的时间用于处理其他信息。 山东大学硕士学位论文第四章火焰检测算法设计炉膛火焰燃烧状况是否稳定关系巷锅炉运行的安全性和经济性，炉膛必须具有安全可靠的炉膛安全监测系统，而炉膛安全监测系统能否起到灭火保护作用，主要取决于炉膛火焰监测系统能否及时、正确地给出火焰有无、燃烧是否稳定等信号。影响系统检测可靠性和有效性的最重要因素之⋯就是火焰燃烧判断算法，火焰燃烧判断算法是否可靠，将直接影响着锅炉运行的安全性。炉膛火焰检测算法主要是在数字图像上进行判断。数字图像是由图像传感器从锅炉内部直接摄取燃烧器的燃烧图像然后传送到计算机，经过采样后得到的。图像传感器的安装位置直接影响到最终看到的图像。采集的图像不同，使用的判断算法也就会有很大的差别，甚至是完全的相反。在本系统中，根据实际情况设计了相应的算法，使得该火焰检测系统具有了更强的适应性。对于不同的火焰燃烧情况，只需要调整算法参数就可以准确判断火焰的燃烧状况。4．1燃煤锅炉燃烧火焰图像特征分析4．1．1燃煤锅炉燃烧特性要『F确分析火焰燃烧情况和设计出合理的火检算法，首先需要了解火焰燃烧器的燃烧特性。电站锅炉燃烧器出口处火焰图像示意图如下面图4．1所图4．】燃烧器火焰示意图在锅炉燃烧过程中，煤粉和一次风从锅炉燃烧器中喷出，此时煤粉温度尚未到达煤粉的燃点，煤粉还没有燃烧。所以燃烧器出口处是一段暗黑色的风煤混合物对应图4．1中区域3。受到炉膛高温辐射和回流火焰的加热，煤粉开始发生热分解反应，析出大量挥发成份，并开始燃烧，煤粉颗粒开始发亮。由于此时主要由大量挥发份和少量焦炭颗粒燃烧，所以亮度还没有达到 ————．些东大学硕士学位论文最大，但火焰的闪烁频率已达到最大值，此时对应4．1中区域2。煤粉颗粒继续深入炉膛，此时析出的挥发成份已燃尽，焦炭开始猛烈燃烧，产生大量热量，这时火焰的温度和亮度达到最大值，如图中区域l所示。最后，煤粉绝大部分燃尽，形成飞灰，仅有少量未燃尽煤粉颗粒继续燃烧，形成高温气流，显露出锅炉背景，亮度和闪烁频率降低。由上面对燃烧器煤粉燃烧过程分析可知燃烧火焰分三个区域‘"j：初燃烧区、燃烧区和火焰尾迹。在初燃烧区主要以紫外线、可见光和红外线等波段的辐射能量，但辐射强度不是最大，因此亮度不高。在燃烧区火焰亮度最大．该区主要是可见光和红外线波段的能量辐射，而且辐射强度最大，紫外线较少。在火焰尾迹以红外线辐射为主，和背景的分界不明显。因此用图像方法做火焰燃烧检测可以把燃烧区作为检测区域。4．1．2传统火焰检测算法介绍基于图像的火焰检测是一种新型的火焰检测方法，最初的火焰检测器一般采用平均亮度来表征燃烧火焰的优劣。在应用中根据实验设置一个阈值，当图像的平均亮度大于此值时就认为是着火，否则认为灭火。即认为着火时一定比此燃烧器灭火时所采的图像亮度高。由于锅炉负荷的变化及火焰的波动，加上各个燃烧器火焰之间的相互影响都可能出现着火时图像平均亮度反而低于背景亮度的。隋况。所以它不能适应负荷变化较大的情况，而且由于煤种、煤质变化等原因，其阈值很难整定，加上镜头污染带来的图像变化，使其长期使用适应性较差。后来。文献【9】提出了特征区判断方法。它将煤粉火焰分成3个区域：未燃烧区，着火区和完全燃烧区。认为处于灭火状态下的火焰图像是一片亮白或是一条“黑龙”，没有明显的3个区域。其算法就是根据3个区域内平均亮度的差别判断是否着火。由现有的采集图像看，当机组较大(200MW以上)且在高负荷下稳定运行时，特征区较明显，且较稳定，那么利用此判据的准确性是令人满意的。而当机组在低负荷运行时，由于火焰的稳定性差，“黑龙”的长度变化较为剧烈，而特征区的位置是固定的。这样就容易使3个特征区中的相邻2个或全部之间的平均亮度近似，导致误判为熄火。实际上，此算法利用固定的特征区去判断波动性较大的火焰，具有很大局限性。文献【111提出了最小距离法判据，它是通过统计得到采集的彩色图像的 山东大学硕士学位论文三基色强度和与煤粉出口距离关系盐线，当着火时，G、B的曲线发生大幅度下降的距离很小，一般为大约60个距离单位，而未着火时该距离较大，为140个距离单位，可以根据这一差异区分有火和无火状态。它只提供了～个大体的框架，并不能称为一个完整的算法，真『F的判断效果还要依赖于特征量的选择。文献[12】提出了利用火焰锋面位置。提出火焰亮度和锋面位置差分相结合的着火判据。但其存在虚假锋面和“偷看”问题，而且其现场调试较困难。文献『161提出动态阈值检测法，它是通过图像处理提取燃烧火焰的平均亮度、最高亮度、火焰中心、火焰面积、火焰锋面以及火焰长度等特征参数。在此基础上，应用一定的算法，我们可以得到火焰的稳定性指数及燃烧火焰的均匀性指数。具体做法是先对采集的火焰图像进行多帧平均，然后进行一次滤波，滤去干扰点后对各像素逐点扫描，计算火焰图像的平均亮度、图像中亮度最大的局部区域的亮度值Lmax、结合事先预定的火焰最低亮度值LYmin，对图像作一个初步判断：若LmaxC1且Len>C2时，判断为稳定燃烧：d(C3且Len>C4时，判断为灭火；(其中C1、C3、C3、C4为调试时确定，在上位机确定并发给下位机)动态阈值法虽然具有较好的可靠性，但是计算量太大，用上位计算机进行算法计算，速度和实时性不够：该算法要对一帧图像进行多次扫描，因此在上位机上显示的图像和结果都有很大的滞后，在实际应用中，火焰是一个动态的对象，在亮度和面积以及形状上都是不固定的，所以根本无法得到确 一山东大学硕士学位论文定的值。4．2邻域统计火焰检测法基于对以上算法的特点进行总结和分析，并吸取其优点，提出了一种新的火焰检测算法，在试验中取得了很好的效果，因为算法需要统计燃烧器火焰的特征亮度，并根据特征亮度邻域范围内的像素数作为火检基准，故命名为邻域统计火焰检测法。4．2．1算法原理锅炉的实际运行过程可分点火启动、稳定燃烧、低负荷运行三种状态，在点火过程中，一般操作打到手动，由人工通过闭路监视器，控制燃烧器的风煤比和监视燃烧状况，因此，在点火中，算法可以不需要火焰判断，只需要各路采集卡将火焰图像实时采集并送往上位计算机监视器。在稳定燃烧阶段，炉内温度很高，煤粉进入炉膛后很快便开始燃烧，只要不出现供煤中断，一般不会发生灭火事故，但仍然应当进行火焰检测，因为尽管因供煤中断引起的灭火不会导致炉膛爆炸，但是，由于某燃烧器灭火会引起锅炉受热不均，引起炉膛热应力集中，也可能会导致炉膛变形，降低锅炉寿命，所以，在锅炉平稳燃烧过程中也应进行火焰判断：在电厂运行中，常常因为检修或其他原因而使锅炉处于低负荷运行状态，这时进入锅炉的燃料急剧减少，往往会出现不稳定燃烧状况，因此必须进行火焰检测。综上所述，在锅炉的平稳燃烧和低负荷运行时，都需要进行火焰检测和判断；所以我们可以针对这两种情况下的燃烧特性，分别设计对应的邻域统计检测算法，具体做法如下：在稳定燃烧情况下(1)对采集的RGB彩色火焰图像按照R，G，B以不同的比重，化为256级灰度图像。在上位机为显示出燃烧火焰的实况，系统使用彩色CCD拍摄燃烧图像，并通过彩色图像采集卡将其数字化为RGB格式的数字图像数据，但是在算法的执行过程中，使用灰度图像可以提高算法执行速度，而且不影响判断的效果，通过对彩色图像的RGB三基色以特定的权重组合，可以得到反映图像细节的灰度图像，即：R=G=B=WR*R+wG+G+WB+B(4．1)其中wR、w印wB分别为R，G，B的加权值。当wR、WG、Wa取不同 山东大学硕士学位论文的值时，加权平均化就会得到不同的次度图像。出于人跟对绿色的敏感度最高，对红色的敏感度次之，对蓝色的敏感度最低，因此使WG>WR>WB。实验证明·当WR=0．30，WG=O．59，WB=O．11时，即：I。。=O．30R+059G+O．1lB时，可得到符合能够反映原始图像细节的灰度图像1281，如图4．2所示。(a)(b)图4．2狄度变换效果((a)原始彩色图像。(b)灰度变换图像)由于权重法能够真实的反映各色光对灰度的影响，所以本论文中采用了权重法处理灰度。在后面章节中的着火判断、历史曲线和直方图都是用了这种方法把彩色图像化为灰度图像后计算得到的。(2)采集的实时彩色图像送往上位机，由操作者在显示图像上选定火焰区域，上位机软件对选定的像素按照步骤(1)中的式4．1化为对应次度图像，然后对所选火焰区域的像素按对应灰度级取平均，得出一个火焰图像的特征灰度值G胁。。；计算公式如下：i2，2∑∑j删(JFlame2砸ji萨i百F万而一⋯⋯J(4．2)其中(iljl)、(i2,j2)分别为所选区域的左上角和右下角的屏幕位置，对应计算机显示内存中的存储位置。得到的选定区域的参数送往智能采集处理卡采集卡存储，作为火焰判别依据。(3)为取得典型值，可采集多帧火焰图像重复步骤(2)，将得到的特征火焰灰度级G胁，取平均值得到G砌。，存入采集卡内部E2PROM中，作为火焰检测判断依据； (4)在锅炉处于低负荷运行时，火焰的亮度变低，而且火焰面积变小，同样进行上面操作，并存储火焰区的相应特征灰度G胁。Iow；(5)根据实验参数设置火焰区的邻域灰度范围△确。。；(6)系统自动统计本帧图像中．处于特征灰度的邻域范围G胁。。_-4_-△m。。的像素数，作为正常燃烧工况下的火焰大小参数：(7)由于光纤采集的图像经过聚焦，投射到CCD靶面上，形成一个近似内切圆，而圆外的CCD靶面上是一片漆黑．而且像素数目不变，因此可以在安装过程中加以处理，除去该部分的像素，从而得到实际光纤投影区域的像素信息。因此在智能采集处理卡执行检测算法时将其剔除，只对投射在CCD上的炉内燃烧器图像进行计算，这样由于计算时除去了大量无关像素，提高了计算速度，同时不影响判断准确性；(8)在实际运行过程中，对每帧采集的彩色数字图像，分成两路，一路送往上位机的图像帧存区，刷新主界面的显示画面，另一路在采集卡内由DSP进行步骤(1】所述的灰度变换。首先将彩色图像转变为灰度图像，并进行邻域灰度像素统计：对灰度值在q‰。±△胁。范围内的像素数进行统计得到火焰像素数NFIa。。，正常情况下NFIa。。为一个随时间波动的数值，当Nm。。围绕其的中心值在一定范围内(由实际运行时设定)作上下波动时，认为锅炉处于平稳燃烧状态，当该值长时间低于某个值时，可以首先判断是否锅炉处于低负荷运转，如果不是低负荷工作，发出报警提示锅炉燃烧不平稳，当连续N帧(N可设定)图像的像素统计值NFIa。。和Nc。lI低于额定值时，可以判断灭火，报警同时发出控制信号，自动切断供煤系统。该数据同时送往上位机进行动态曲线显示，使燃烧状况直观的展现出来，供操作人员监视，并可以扩展控制功能，自动调整风煤配比，使锅炉实现平稳经济运行；4．2．2算法优点本算法的优点是明显的：首先，算法简单易行，可以实现很高的速度，达到准实时判断要求，可以及时发现燃烧器火焰是否稳定，并可以根据统计结果，对燃料和助燃风的供量进行调整，使燃烧过程稳定可靠。其次。可以在线修改阈值和邻域参数。为正常燃烧状态、不稳定燃烧状47 一一山东大学硕士学位论文态、低负荷状念和灭火设置不同的判别阀值，算法结合主燃料跳闸(MFT)，低负荷控制信号实现可靠的锅炉保护；4．2．3火焰检测算法的验证在算法的验证过程中，我们是通过对已有的在锅炉运行过程中摄取的～段燃烧器录像加以判断的，类似算法的设计过程，验证算法也分为三种情况即稳定燃烧阶段、低负荷燃烧阶段、不稳定燃烧情况。首先采集一段全白的数字图像，方法是用以白炽灯光源照射火检探头，采集相应图像，从总像素中统计灰度级低于128的象素数，这样可以求出CCD靶面上无图像区域的像素数，在后面的火检判断中可以将该部分像素除去。由于光的衍射效应，黑白区域的边界是模糊的，所以得到的像素数目并不唯一，但所取的近似值不影响对火焰的准确判别。根据算法设计中步骤(2)所述，对一帧『E常燃烧的图像在屏幕上选择火焰区域，计算机统计得到该区域的灰度直方图如图4．3、4．4，图4．3正常燃烧火焰图像图4．4选定区域的像素灰度统计特征统计得到选定区域的平均灰度和中间灰度级，如图4．4所示，平均灰度级为241，此值作为火焰图像的特征灰度级，而背景图像的平均灰度级一般不超过200，最大灰度级也不超过220，因此，根据实际经验可以设置一个合适的邻域值AFla。。=14，使像素灰度级在邻域范围241±△Fla。。内的像素都是火焰图像，这样设置，尽管有一部分本属于火焰图像但亮度较低的像素被排除在检测区域外，但是正常燃烧情况下，落入此灰度级邻域范围内的像素数必须有一定数量，根据经验值，设置Nvl。。。=10000，上下波动不超过2000个像素。 些』丕大堂硕士学位论文如果Nn。。，。长时间低于8000，程序首先判断是否处于低负荷状态，如果当前不是工作于低负荷工作状态，则给出火焰燃烧不稳定报警，同时进行灭火判断。根据对现场获得图像的分析，在低负荷工作状态下，火焰亮度较低，火焰特征狄度级G胁。。在210左右，并且占有较宽的灰度级。由于炉温降低，煤粉喷出后需要加热一段时间才能燃烧，因此未燃区的面积增加，根掘试验在低负荷下取G胁。=210，A胁。。=20．NFla。。=9000，当在低负荷工作条件下，在G胁。。±△m。酋B域内的统计像素数NFfa。。>一9000时，可以认为工作正常；而低于5000以下时并且保持一定时间(2秒)时，认为燃烧不平稳，给出报警信号。根据上面设定的参数值，对不同工况下的火焰判别如下：图4．5低负荷燃烧状态图4．6正常燃烧状态图4．7燃烧不稳定图像图4．8灭火图像判别试验结果表明，该算法能够在不同工况下准确检测出火焰，并能够在发生灭火时及时给出报警信号，执行保护动作，能够满足大型锅炉的火检要求。 山东大学硕士学位论文第五章软件设计5．1编程环境及语言简介系统的应用软件是在Windows2000平台下使用Visualc++编写。目前，微软的Windows系列操作系统已经成为最流行的操作系统，Windows系统的图形用户界面(GUI)等许多特点都深受用户喜爱，本文使用Visualc++6．0语言编写了上位机的部分程序和与采集卡的通讯程序，重点是智能采集处理卡的火焰采集及快速滤波和火焰检测算法。VisualC++是美国微软公司推出的Windows操作系统下的高性能程序开发工具，它的集成开发环境及图形用户界面驱动编程的特点不仅适于传统C／C++开发过程，更充分体现及实现了面向对象的功能，加之其提供的强大丰富的MFC类库，使其给高性能面向对象程序开发方式带来了一场革命。VisualC++包括VisualWorkbench、AppStudio、AppWizard、C1assWizard等部分。在开发过程中，用AppWizard建立c+十MFC源程序；用AppStudio来建立和编辑资源，如对话框、菜单、工具条、控件等：用ClassWizard自动为类增加框架代码，为View和Document类或资源增加消息映射。Visualc++提供MFC(MicrosoftFoundationClass)类库，并支持以MFC函数为主框架的程序设计，MFC类库提出并实现了在Windows环境下编程的一种新方法，它使得Windows环境下复杂的应用程序对接口编程操作变的更容易。MFC类库是人们与Windows之间的中间媒介，MFC的库结构反映了WindowsAPI的需求，它使人们可以花费较少的时间和空间编制软件，而且在可靠性和可重用性上都具有很大的优势。5．2程序编制与功能介绍采集卡以微处理器DSP为核心，具有相对完整的外围接El电路，并且在具体的火焰检测过程中可以执行火检算法，并能够在发生灭火或故障时能够自动执行报警、保护之类的控制操作，具有一定的自主性，因此在本文中，将采集卡称为智能采集处理卡，而把采集卡通过PCI插槽连接的工业控制PC机称作上位机，智能采集处理卡和上位机之间通过PCI接口实现高速的数据交换。与系统结构划分相对应，本文的软件设计分为两部分，一部分为智能采集处理卡的火检算法执行、判断部分；另一部分为上位机实时监控部蛐 出丕太学硕士学位论文分，两部分程序在实际运行过程中是不可分割的，包含着大量的数据交互和控制信号，因此很难画出完整分开的上位机和智能采集处理卡的工作流程图。下面图5．1为软件流程总图，由于图像采集和处理涉及的操作很多，上位机和智能采集处理卡的程序运行有很多并行环节，因此一些软件功能都写成了模块形式；而且，由于图像录制是在视频采集之前进行的，故没有在流程图中列出。各模块内部有自己的流程，这里不荐详细介绍，而只对其功能给出简介，使读者知道其用法，了解其功能。上位机启动，进入上位机主界面土必要的系统设置上为燃烧火焰选取特征值和邻域值发出启动火焰检测指令I●系统的实时监控和人机交互图5，】智能采集处理卡和上位机程序工作流程图考虑到本软件的开发涉及到对硬件编程的实际情况，以及图像处理中所需的大量计算工作，对程序的运行实时性要求很高，同时考虑到模块的封装 和源代码的继承性，用VC++6．0语言可以很好的满足上述要求。在智能采集处理卡的编程过程中则采用了DSP汇编语言与C语言混合编程，充分发挥汇编语言代码执行效率高和C语言计算能力较强的特点，采集卡的二次开发包提供了采集卡的PCI接口驱动程序，提供智能采集处理卡和上位机的数据通讯接口，实现上位机软件和智能采集处理卡的高速数据交换。5．2．1智能采集处理卡程序功能说明智能采集处理卡在主机启动时开始自动的初始化过程，在初次启动时，需要对系统的一些参数如采集路数、采样参数等加以设定(这一操作可以从上位机程序完成，然后送往智能采集处理卡的FlashRAM中保存，作为系统参数)。智能采集处理卡的初始化过程包括DSP的自检、设蚤寄存器的状态、对外围设备的初始化，对内部RAM数据缓冲区的分配、以及与上位主机建立起通讯联系。智能采集处理卡自检和初始化完成后，即进入火焰图像采集过程，首先以单帧方式将各路采集的彩色图像送往上位机，由操作员选择火焰区域，所选区域应尽量大，包括火焰的尽量完整的图像，不要包括背景区域和未燃区。由上位机将所选区域的各象素RGB彩色灰度按照算法设计中指定的方法转换成灰度，然后求出灰度平均值，发往智能采集处理卡作为火检算法的火焰灰度阈值。各通道的图像特征参数设置完毕，即自动进入火焰图像监控过程，采集卡通过一片卡上C6202分时采集4路火焰的彩色视频信号并以RGB彩色图像格式存储在采集卡的帧存储器内，等待上位机取出并在上位机实时显示，采集卡为每路视频信号分配一个专用的帧存储器空间，用以存放与该路火焰视频数据，和执行算法的结果，而上位机则根据实际操作要求取出相应地址的数据。另一片C6202DSP专门用于执行火检判别算法，包括计算出当前采集通道的火焰有无、燃烧强度、统计火焰燃烧的历史曲线。如果发生炉膛灭火或燃烧不稳定情况，DSP可以立即向上位机发出报警信息，并根据灭火保护逻辑实施保护动作。5．3上位机程序设计5．3．1上位机主要功能上位机是系统与运行操作人员交互的窗口，负责实时显示燃烧器火焰燃 山东大学硕士学位论文烧情况、报警信息、全炉膛燃烧信息及燃烧历史曲线等，运行人员可以选择以单燃烧器或以单层的四个燃烧器火焰图像实时显示，也可以根据需要查看各种燃烧信息(燃烧动态曲线、狄度直方图及强度图等1；负责与智能采集处理卡进行信息交换，如进行区域采集和各种阈值设定值参数的下传等。上位机采用了多线程的工作方式””。在Windows操作系统中．采用抢先式多任务，这意味着程序对CPU占用时间是由系统决定的。系统为每个程序分配一定的CPU时间，当程序运行超过了规定时问后，系统就中断该程序把CPU控制权交给别的程序。这里的多任务也就是同时运行多个线程。进程是程序运行的实例，本系统的进程名称是FlameDetection，已经编译成了可执行文件，在上位机开机后即自动运行，进入进程的主界面。然后根据需要启动其它的线程。在进程中，各线程是并行执行的，每个线程占用CPU的时间由系统来划分。可以把线程看作是操作系统将CPU时间分配成的基本实体，系统不停地在各个线程之间切换。由于系统为每个线程划分的时间片很4"(20毫秒左右)，所以对用户来说好像是多个线程在同时运行。5．3．2用户界面本监控系统软件用户界面如图5．2所示。图5．2上位机用户主界面 出丕大学硕士学位论文用户界面主要由系统菜单、控制工具栏、功能工具栏、显示面板、显示窗口和状态栏等部分组成。菜单包括系统管理、功能选择、画面选择、故障检查和帮助等选项：特殊设计的工具栏包含常用的命令按钮，按钮使用图形指示按钮功能，使功能一目了然，与菜单栏相比，使用起来更加方便：显示面板上可以显示选择的层燃烧器火焰图像，并可以同时显示十六个燃烧器火焰的On／Off信号、当前窗口显示内容的说明。5．3．3用户界面菜单功能说明1．“系统设定”菜单“系统设定”菜单包括“检测区设罨”和“采样间隔设置”命令。“检测区设置”将让运行人员选择希望检测的矩形区域。如果该区域有效，将被送往智能采集处理卡，让智能采集处理卡以新的矩形区为图像处理的对象进行计算。“采样间隔设置”将让运行人员输入希望的采样间隔时间，如果此时间在允许范围内(计算机能够处理且来得及上下传输，不能太长而使报警时间达不到运行要求)，则将此设置送往智能采集处理卡，使智能采集处理卡以此新的间隔采样(采多幅图像取平均)“退出”和“登录”命令也在此“系统设定”菜单中，在此不作介绍。2．“图像控制”菜单“图像控制”菜单包括“采集图像”、“停止采集”和“保存图像”三个命令。默认情况下，系统执行“采集图像”命令，但是为了对某个燃烧器进行重点观测或要求专门采集一段时间的数字图像用于离线分析，需要占用智能采集处理卡的处理通道，需要选择“停止采集”菜单项暂时停止其他通道的图像采集过程，在观测或录制完成后，即可选择“采集图像”恢复对其他燃烧器的采集和监测，系统将按设定的时间间隔自动循环采集各层四个角的火焰图像并在显示面板上显示；“保存图像”命令可以抓取当前指定的火焰图像保存到磁盘，用于单帧分析。3．“画面切换”菜单“画面切换”菜单包括“层切换”、“层循环”、“角切换”和“四角显示”四个子菜单。“层切换”命令有4个级联命令：“A层”、“B层”、“C层”、“D层”，控制切换到选定的燃烧层；在选择“层循环”命令后恢复循环显示各层图像；“角切换”命令有四个级联命令：“l角”、“2角”、“3角”和“4角”， 出丕太学硕士学位论文角燃烧器顺时针循环显示各层某一角的火焰图像。4．“视频管理”菜单“视频管理”菜单包括“视频方式”、和“视频参数设置”命令。视频方式可以选择“数字视频”和“模拟视频”两种工作方式：“数字视频”表示选择数字化的工作方式，该方式图像的刷新速率较慢，为16帧／秒。“模拟视频”工作方式是对火焰图像进行实时真彩色显示。模拟视频是直接显示模拟视频信号，使用该模式得到的视频信号是实时显示的，用户观察炉膛火焰信号时应采用这种模式；“视频参数设置”命令将对视频输入通道、采集方式和显示进行设置，每块图像采集卡都带有4个模拟视频通道，必须根据实际要求设置参数。采集方式一般分为“帧方式”和“场方式”两种，我们采用场方式。5，“采集卡管理”菜单“采集卡管理”菜单包括“A层”、“B层”、“C层”、“D层”四个命令，每个命令又有“启动”(启动该层火焰检测)、“停止”(停止该层火焰检测)、“退出”(退出该层火焰检测)和“设置”(设置该层火焰检测器的参数)四个级联命令。5。3．4用户界面工具条功能除使用菜单外，用户还可以通过工具条上的按钮执行特定的线程，工具条按钮上嵌入了表示该按钮功能的图片，使用起来更加直观，如下图5．4所示：图5．4系统工具条软件提供的工具条如图5．4所示。按从左到右的顺序各按钮的功能依次为：单1角、单2角、单3角、单4角、单层四角、层循环、火焰燃烧强度棒状图、火焰燃烧历史曲线图、全炉膛火焰显示、D层四画面、c层四画面、B层四画面和A层四画面显示。通过选择不同按钮可以在系统运行时方便地显示不同的图像。燃烧强度棒状图是通过求得的各燃烧器火焰图像面积占所选检测区域面积的百分数，如图5．5所示。 幽5．5燃烧强度直方幽山于所选择检测区域可能包括CCD上无图像部分，因此一般燃烧强度在73％左右。选中火焰燃烧历史曲线按钮，可以分层显示各层的四角燃烧器历史曲线(图5．6)，各角燃烧器对应的曲线以不同颜色显示，使运行人员对炉膛某层燃烧器的历史燃烧状态有一个明确的了解，二者结合使用，使工作者对炉膛的当前运行状态、燃烧历史状况以及变化趋势做到心中有数，从而可以有目的地去进行燃烧调节，使锅炉经济、高效运行。图5．6层燃烧器历史曲线5．4软件设计小结本软件针对大型锅炉燃烧过程，采用了多进程的编程方法，采用传像光纤和数字视频图像处理技术进行锅炉火焰的检测和诊断，实现对大型火电机组的锅炉燃烧系统的准实时火焰检测、ON／OFF预报等功能。火焰检测算法在翅能采集处理卡上由DSP执行，提高了执行速度。 ——一山壅大学硕士学位论文系统采用的传像光纤和数字图像处理技术的智能型火焰检测系统是属于新一代的火焰检测装置，它具有下列特点：1．采用传像光纤和CCD摄像机直接观测炉膛及燃烧器的火焰，大大提高了火焰检测的直观性、灵敏性、准确性和鉴别能力。它是对整个炉膛火焰图像进行数字化处理，正如气象卫星对气象云图作数字处理一样，是对炉膛火焰作全面分析，减少片面性。2运行人员可以直观、清晰地在中央控制室的大屏幕CRT上观察每个燃烧器及全炉膛的燃烧状态，并能迅速地观测到炉膛各部分的温度场及辐射能量，及时进行燃烧调整。提高燃烧效率。3采用计算机图像处理技术，可向运行人员提供丰富生动的火焰燃烧信息。运行人员可以有选择地观察单个燃烧器的火焰图像，或同一层四个角的火焰图像，或同时在直方图上了解全部煤粉燃烧器的燃烧状态。4准确可靠地输出每个燃烧器火焰ON／OFF的开关量信号，可以方便地与任一种类型的锅炉炉膛安全监控系统相连。5能够自动记录24小时的火焰图像并且可以按要求回放。这个图像存储功能不仅有助于事故追忆，而且可用于分析燃烧工况，提高运行水平。6当工作站选取适当的通讯接口，本系统便可直接挂在计算机分散控制系统(DCS)的网络上，作为DCS的一个有机组成部分。也可以将数字图像处理信号经过能量平衡理论计算直接送往燃烧控制系统，对锅炉燃烧状况进行在线控制，及时调节各燃烧器的风煤比，保证炉内燃烧过程在我们希望的情况下进行，从而保证了锅炉运行的安全经济性。该套图像火焰检测装置适用面非常宽，同时有较强的适应性、可靠性。7使用本套图像火焰检测系统，锅炉在启动点火后，现场不需要留人与主控室联系，减少了运行人员配置，防止了运行人员因现场观察点火而造成人身伤亡的事故隐患。8通过系统调整，燃烧器以最佳工况作为基准画面，以棒状图形标示其适当范围，使燃烧器参数优化，达到最佳的燃烧效果。9通过燃烧器优化组合及合理的风、油和风、煤比例，尽量达到完全燃烧，不但节省燃料，提高了锅炉效率，而且减少了烟气中NOX及其它有害物质排放量，减少对大气污染。 10系统功能完善，适合老厂改造，提高了对燃烧工况的监视水平，能及时发现煤种变化对燃烧的影响，还可在机组投产前考虑燃烧调整与自动控制相结合，提高机组的燃烧优化和自动化水平。 出丕太堂硕士学位论文结论可靠快捷的锅炉炉膛火焰检测是现代电厂亟待解决的问题之～。本文针对火电厂，面向实际应用，着重研究了传统火焰检测方法和图像检测算法，吸取了它们的优点，给出了相应的解决方案及新的算法。主要工作如下：1、对传统的火焰检测方法进行了研究，对当前流行的检测方法进行了深入研究并找出了其缺陷的根源。提出了基于邻域统计的火检判据。2、应用新概念，建立新算法，较好的解决了原有系统调试困难、独立性差等问题。3、硬、软件的整体综合设计，实现了彩色图像实时显示、各支燃烧器火焰状态的棒状图显示、层燃烧器的燃烧状态历史曲线显示等多种监测方式，并可以自由切换，提供了24小时火焰录制及事故图像回放机制。4、采用基于DSP的图像采集卡进行二次开发，缩短了系统设计时间，在采集卡级执行火检算法，提高了检出速度。从本文的分析和判断结果可以看出，本文提出的邻域统计着火判据和火焰状态评判方案具有较好的实用性和较高的准确性。上位机实时显示火焰图像使系统具有方便性、安全性和实用性。文中还有许多不足和有待改进之处，限于时间，没有完善。另外，数字图像处理技术还处于不断完善、迅速发展的过程中，新的理论、新的算法会不断涌现出来，本文只是在这一方向的指引下，对其在电厂锅炉炉膛火焰检测的应用这一领域作了一点有益的探索。 参考文献[1】．潘志庚编著，Windows环境下图形图像程序设计，北京：清华大学出版社，1995【2】．贾云得编著机器视觉，北京：科学出版社，2000，4【3】．清源汁算机工作室编著，MATLAB高级应用一一图形及影像处理，北京：机械工业出版社，2000．6【4]．赵荣椿等编著，数字图象处理导论，西安：西北工业大学出版社，2000．8[5】．周效宽主编，实用微机图象处理，北京：北京航空航天大学出版社，1994．10[6]．KennethR．Castleman．DigitalImageProcessing，Beijing：PublishingHouseofElectronicsIndustry，2002．2[7】．吴占松，发光火焰图像处理技术在火焰监测上的应用，清华大学博士论文，1988【8】．周怀春等，煤粉燃烧火焰颜色定量分析试验研究，中国电机工程学报，1993．9(4)，50-55【9】，周怀春等．应用火焰检测诊断煤粉燃烧的试验研究【J】，动力工程，1993．13(4、，32～36【10】．许柯夫，数字图像处理技术在电厂锅炉燃烧检测中的应用，电力系统自动化，1995．423～25【ll】．余岳峰，赵铁成等．煤粉燃烧火焰着火判据【J1．上海交通大学学报2000．9【12】．赵铁成，张银桥，火焰图像检测器着火判据的设计与实验研究【J】．动力工程，2001．1[131．文孚胡燕编著．单元机组自动控制技术中国电力出版社，2004．1[14】．邹煜，吕震中．锅炉全炉膛火焰数字，图像处理与监测系统开发与研究【J】．热能动力工程，1998．13(4)：261～263【15】．徐伟勇，余岳峰，分散型智能锅炉燃烧器火焰检测装置的研究开发【J】，中国电力，1997．3(10)：20～2206]．田绪文，姜义道，锅炉炉膛火焰数字式检测系统【J】．电站系统工m ：：：——』堡壑登堑童塾塑塑二——一程，1996．12，(1)：44～46，62[17】．徐伟勇，余岳峰，采用传像光纤和数字图像处理技术监测燃烧火焰，动力工程，1999．2[18】．沈兰荪编著，高速数据采集系统的原理与应用，北京：人民邮电出版社，1995【19】．何斌等编著，Visualc++数字图像处理，北京：人民邮电出版社，2001．4【20]．赵铁成、张银桥，火焰图像检测器着火判掘的设计与实验研究[J】．动力工程2001．1【21]．何万青，黄铜，沈爱国等，基于DSP和数字图像视频技术的图像火焰监测系统，中国电力，2000．10f221．王式民，吕震中，麻庭光等，图像处理技术在全炉膛火焰监测中的应用，动力工程，1996．12『23]。邹煌、吕震中、王式民等，数字图像处理技术在锅炉炉膛火焰检测中的应用，锅炉技术，1997．11『24]．常太华，孙丽丽，数字图像处理技术用于锅炉炉膛火焰检测，华北电力大学学报，2000．1[251．华彦平，邹煌，吕震中，现代燃煤电站锅炉火焰检测综述，热能动力工程，2001．1『26]．常太华，李国光，田沛，苏杰，煤粉锅炉火焰检测及燃烧诊断，华北电力大学学报，1999．1f27]．邢志刚，吴文修，电站锅炉炉膛火焰检测新方法，传感器技术，1997．5f281．王兆华著，计算机图像处理方法，宇航出版社，1993．6【29]．DavidJKruglinskiVisualc++技术内幕(Otl)，潘爱民，王国印译，清华大学出版社，1999．1『301．黄风英著，DSP原理与应用，东南大学出版社，1997年【3l】．任丽香等编著，TMS320C6000系列DSP的原理与应用，电子工业出版社，2000【32】．王念旭等编著，DSP基础与应用系统设计，北京：北京航空航天大学出版社，200l【331．候伯亨，顾新编著，VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计，西安： 西安电子科技大学出版社，1999[341．徐伟勇等，数字图像处理技术在火焰检测上的应用，中国电力1994．10，4l一44[35】【36】【37】【38]【39】【40]414243徐士良编著，PC机C图形编程手册清华大学出版社，1994．2宋文忠，胡克定，姜昌金，炉膛相关火焰检测系统，动力工程，1995(4)：5l，56吕震中沈炯．电站锅炉火焰检测及燃烧诊断技术，锅炉技术，1997．(5)：8—13章毓晋编著，图像处理和分析，清华大学出版社，1999．3TM$320C6202FIXED—POINTDIGlTALSIGNALPROCESSOR，TexasInstrumentsIncorporated，1999TMS320C6000BoardDesignforJTAG，TexasInstrumentsIncorporated，1999TMS320C6000TechniqueBrief，TexasInstruments，1999PLXDATABOOK，PLX．1999TMS320CFixed—pointDSPAssemblyLanguageToolsUserlsGuide，Texaslnstruments．1995[44]．G．ABaxes，DigitalImageProcessing：PrinciplesandApplications，NewYork，1994．【46]．R．J．Wall，A．Klinger，andK．R，Castleman，“AnalysisofImageHistograms”，Proc．SecondInt．Gong．onPatternRecognition，Copenhagen，1974．【47]．SchalkoflfRJ．DigitalImageProcessingandComputerVision。NewYork：JohnWiley&Sons，1989【48]．DerekRiley．AmicroprocessorControlledFlameMonitor．Mod．PowerSyst，(USA)，1984(4)：43～49[49]．SchalkoflfRJ．DigitalImageProcessingandComputerVision．NewYork：JohnWiley&Sons，1989[501．苏光大著，微机图象处理系统，北京：清华大学出版社，2000【511．沈爱国，郑丽丰等．图像火焰检测系统【J】，中国电力，2002．662 山东大学硕士学位论文【52]．李介谷编著，计算机视觉的理论和实践，上海：上海交通大学出版社，199l【53]．周长法编著，精通Visualc++图像编程，北京：电子工业出版社，2000『54]．刘贤德编著，CCD及其应用原理，武汉：华中理工大学出版社，1990f55]．胡广书编著，数字信号处理一理论、算法与实现，北京：清华大学出版社，1997f56】．宋万杰，罗丰，吴顺军编著，CPLD技术及其应用，西安：西安电予科技大学出版社，1999．9157]．刘显庆，刘仁普编译，微机总线规范，北京：机械工业出版社，1995．7f581．谭浩强著，C程序设计语言，北京：清华大学出版社，1991 致谢首先感谢我的导师曹玉强副教授，曹老师为我创造实践的机会，为我解答疑难，鼓励我勇于探索新的领域。在本论文的进行期间，从选题、立论到实验无不倾注了曹老师的心血，导师在工作中体现出来的严谨的治学态度、渊博的知识、对事业执着的追求和乐观、豁达的人生观使我永生难忘、受益终生。在此，我对曹老师的教诲表示衷心的感谢。感谢教研室其他老师对我的对我的鼓励和帮助。感谢我的同学蓝若明、葛爱冬、张桂涛，师弟刘金鹏、师妹孙清在作论文期间给我的热情帮助和支持。我还要衷心感谢我的父亲、母亲多年来对我的养育和关心，感谢他们对我的学业给予极大的支持和鼓励。文中的不足之处，欢迎各位老师批评指正! 发表论文1．《导轨式自升降脚手架遥控系统》，李圣明、曹玉强，《电子质量》，2004年第03期2．《基于RS一485总线的分布式测控系统》，李圣明、曹玉强、孙清，《仪表技术与传感器》，已录用3．《供热过程的前馈一串级自适应控制》曹玉强、朱洁、李圣明，《自动化仪表》已录用 基于DSP的锅炉炉膛火焰监测系统研究作者：李圣明学位授予单位：山东大学被引用次数：1次本文读者也读过(10条)1.谭厚章.熊小鹤.刘海玉.赵钦新.徐通模大容量锅炉水冷壁高温腐蚀实时模糊评估[会议论文]-20092.王志煤粉浓度检测技术对锅炉效率及燃烧调节品质的影响[会议论文]-20053.吴永存.高锦尧.WUYong-cun.GAOJin-yao国产火检在1000MW机组塔式锅炉的应用研究[期刊论文]-电站系统工程2010,26(6)4.鲁守银.马培荪.姜葵峰基于机器人的锅炉鳍片管道自动检测技术[期刊论文]-仪器仪表学报2003,24(z2)5.谢发忠65T/H链条锅炉控制系统的技术改造[学位论文]20076.鲁守银.马培荪.潘皓.傅孟潮.李彦明电站锅炉热交换承压管自动无损检测技术[期刊论文]-热力发电2004,33(5)7.程志勇基于单片机的电站燃料系统动态检测仪的研究[学位论文]20068.周宁祥1025t/h燃煤锅炉火焰监测系统的改造[期刊论文]-电力安全技术2007,9(4)9.陈富昌.乔昌军.CHENFu-chang.QIAOChang-jun油气混烧燃烧器研制实例——油田伴生气的应用[期刊论文]-锅炉技术2008,39(4)10.吴家伟125MW机组加装FSSS控制系统[学位论文]2004引证文献(1条)1.孟宪勇基于DCS的燃油燃气锅炉FSSS系统的实现[学位论文]硕士2006本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Thesis_Y660922.aspx